Drogas con blanco en las mitocondrias promueven la supervivencia de células de LMC bajo reprogramación metabólica inducida por hipoxia

Abstract

Introducción:LMC en fase acelerada o crisis blástica a menudo adquieren resistencia a muchos fármacos convencionales (x ej. inhibidores de tirosina kinasa, TKIs). Esta progresión podría asociarse a reprogramación metabólica con > adaptación a hipoxia (HMR) y escasez de nutrientes. La HMR es una causa potencial de resistencia a fármacos. Cada vez más se reconoce el papel anabólico de las mitocondrias bajo HMR, que es independiente de la síntesis de ATP y sostiene el crecimiento celular aún en situaciones adversas. La respuesta clásica a hipoxia se asume con incremento de la captación de glucosa para apoyar la glucólisis, aumento de mitofagia (eliminación de mitocondrias por autofagia), reducción de la masa mitocondrial (MM) y activación de vías de señalización para disminuir la respiración celular (OXPHOS). Pero esta visión clásica considera sólo el rol bioenergético de las mitocondrias como fuente de ATP. Se presume entonces que la reactivación de OXPHOS (con ácido dicloroacético (DCA) que activa la piruvato deshidrogenasa (PDH) o el aumento de MM x inhibición de la mitofagia (con vincristina (VCR) que inhibe la red de microtúbulos o Mdivi1 que impide la fisión mitocondrial) o el incremento de la biogénesis mitocondrial (con ácido valproico, VPA), serían buenas estrategias para evitar el rescate de la muerte celular por hipoxia (RHD). Objetivos:Evaluar si estas cuatro drogas, en forma individual o combinada, podrían sensibilizar a las células K562 (derivadas de LMC en crisis blástica) para su muerte celular en hipoxia. Material y métodosCélulas K562 expuestas a VPA, VCR, DCA y Mdivi1 se incubaron x 72h a 37°C, un grupo con 5% de CO2 en aire ambiental (21% de O2) (normoxia) y otro dentro de una cámara de hipoxia MIC-101 con 5% de CO2 y 95% de N2. Luego se marcaron con nonyl-naranja-acridina (NAO) para evaluar contenido mitocondrial de cardiolipina oxidada (oxCL), reducida (rdCL) y la MM, con TMRE para medir potencial de membrana mitocondrial (MMP), con ioduro de propidio para evaluar muerte celular y con 2NBDG para evaluar la captación de glucosa. Todo se analizó por citometría de flujo. La potencia citotóxica (EC50) se evaluó mediante la ecuación de efecto medio. Resultados:El bloqueo de mitofagia por VCR y Mdivi1 rescata las células de la muerte por hipoxia En hipoxia severa, < 40% de las células K562 lograron sobrevivir. Contrastando con el paradigma de que ↑MM afecta la adaptación a la hipoxia, tanto Mdivi1 como VCR produjeron RHD con viabilidad cercana a 90%. VCR pero no Mdivi1 mostró < captación de glucosa que las células no tratadas. El incremento de biogénesis mitocondrial rescata las células de la muerte por hipoxia VPA a baja dosis (< 4 mM) produjo una RDH con casi 90% de viabilidad, con ↑ MM y ↓ significativa de captación de glucosa (similar a las células basales en normoxia). El aumento de PDH por DCA rescató las células de la muerte por hipoxia Contrastando la noción de que DCA sería tóxico al activar el ciclo de Krebs, vemos una viabilidad celular > 90% y en este caso con ↑↑MM y ↓↓ absorción de glucosa. Sinergismo entre VPA y VCR en células bajo hipoxia Llamativamente, VPA + VCR fue muy sinérgica, con enorme potencia relativa de ambas drogas y casi sin viabilidad celular al eliminar el efecto de RHD. Este resultado destaca que ↑MM con bloqueo de la mitofagia acumula un gran daño mitocondrial (↑ROS) que causa muerte celular masiva. ConclusionesEn contraste con la adaptación clásica de las células a hipoxia, los fármacos que aumentan la MM tuvieron un gran RDH de células LMC-BC ya sea bloqueando la mitofagia (VCR o Mdivi1) o induciendo la biogénesis (VPA). Sin embargo, el bloqueo de la mitofagia junto con aumento de biogénesis mitocondrial fue muy tóxica x la acumulación de mitocondrias dañadas. DCA también tuvo un fuerte efecto de RDH activando la PDH y el ciclo de Krebs, a la vez que produjo gran ↑MM. Todos estos cambios con rescate del daño x hipoxia se acompañaron de < captación de glucosa, destacando la importancia del rol anabólico de las mitocondrias en hipoxia. Como tbn el paradójico RDH por drogas que con blanco en las mitocondrias, aumentan su masa. Drogas metabólicas como el CB847 podrían utilizarse en combinaciones para superar esta clase de resistencia en CML-BC.