Cr(VI)-induced malignant transformation of a bronchial epithelial cell line association with altered mitochondria and bioenergetic phenotypes

Abstract

Cancer is the main cause of death worldwide, it arises from a deregulation of homeostasis and is characterized by the growth of cells caused by a genetic and/or environmental cause, also designated neoplasia (Chiang A.C., 2008). According to the World Health Organization, lung cancer is the most common cause of cancer death in men and women worldwide (WHO, 2006). There are two main histological types of lung cancer, small-cell lung carcinoma (SCLC) and non-small cell lung carcinoma (NSCLC) (Wistuba I.I. & Gazdar, A.F. 2006). Chromium (Cr) presents a wide range of oxidations states. The most common are Cr(0), Cr(III) and Cr(VI). The Chromium (VI) is a well known carcinogen playing an important role in lung carcinoma. It is one of the studied and investigated metals concerning to mutagenicity and carcinogenicity (Kondo, K. et al. 2003). An in vitro study of malignant transformation of bronchial epithelial cells by Cr(VI) was already achieved in order to understand Cr(VI)-induced carcinogenesis, and an in vitro cellular model was established using BEAS-2B cells. This cells were exposed to 1μM Cr(VI) and changes in cell´s ploidy and a decrease in cloning efficiency was observed (Rodrigues et al., 2009). The genetic alterations that lead to tumors development are directly related to glycolysis, the way that cells react to hypoxia and the capacity of recruitment of new blood vessels (Dang C.V. and Semenza G.L., 1999). Mitochondria play important roles in cellular energy metabolism, defects in mitochondrial function have long been suspected to contribute to the development and progression of cancer. Certain malignant cells have also been reported to have alterations in mitochondrial content as compared to normal cells of the same tissue (Frezza and Gottlieb, 2009).

O Cancro é a maior causa de morte a nível mundial, surge da desregulação da homeostase e é caracterizado pelo crescimento celular causado por factores ambientais e/ou genéticos, também designado por neoplasia (Chiang A.C., 2008). De acordo com a World Health Organization, o cancro do pulmão é a causa mais comum de morte em homens e mulheres mundialmente (WHO, 2006). O Crómio (Cr) apresenta uma vasta gama de estados de oxidação. O mais comuns são Cr(0), Cr(III) e Cr(VI). O Crómio (VI) é um carcinogéneo bem conhecido que desempenha um papel importante nos carcinomas do pulmão. É um dos metais estudados e investigados sobre a mutagenicidade e carcinogenicidade (Kondo, K. et al., 2003). Um estudo in vitro de malignização de células epiteliais bronquiais com Cr(VI) foi realizado com o objectivo de entender a carcinogénese induzida por Cr(VI) e um modelo celular in vitro foi estabelecido utilizando células BEAS-2B. Estas células foram espostas a 1μM Cr(VI) sendo observadas alterações na poloidia das células e um decréscimo na eficiência de clonagem (Rodrigues et al., 2009). As alterações genéticas que levam ao desenvolvimento de tumores estão directamente relacionadas com a glicólise, a maneira como as células reagem à hipóxia e a sua capacidade no recrutamento de novos vasos sanguíneos (Dang C.V. and Semenza G.L., 1999). A mitocôndria tem um papel importante no metabolismo energético celular, há muito tempo se suspeitava que defeitos na sua função contribuíam para o desenvolvimento e progressão de cancro. Algumas células malignizadas apresentam alterações no conteúdo mitocôndrial quando comparadas com células normais do mesmo tecido (Frezza and Gottlieb, 2009).