- Tumor microenvironment as a target of osteolytic metastases
- Ruolo del microambiente nelle metastasi osteolitiche
- Lemma, Silvia <1985>
Subject
- MED/33 Malattie apparato locomotore
Description
- Bone is one of the most common sites of distant metastases from breast carcinoma. In lytic bone metastasis, tumor associated-osteoclasts are the main actors of bone resorption. Under physiological conditions, osteoclast formation is activated by cytokines and hormones produced by bone-resident cells, including osteoblasts and mesenchymal stem cells. However, when tumor cells spread to the bone, they disrupt the delicate balance between cells orchestrating osteoclast formation, thereby promoting bone resorption. Current treatments of metastatic bone disease are largely ineffective to improve patient survival, possibly due to their inability to interfere with the metabolic pathways that regulate the behavior and the cross-talk between cancer cells and osteoclasts. To add news insights into the complex pathogenesis of osteolytic metastases, we focused our investigations on the role of lactate in the metabolic symbiosis of bone metastasis. We found that human osteoclasts are characterized by an increased mitochondrial metabolism, that probably supports the biosynthetic needs for osteoclast formation and activation, and that a glycolytic switch support the resorption activity of osteoclasts. Moreover, osteoclasts are able to uptake lactate from the extracellular space, an energy-rich metabolite produced by the glycolytic metabolism of breast carcinoma cells. In osteoclasts, lactate fuels oxidative metabolism, thereby increasing tumor aggressiveness. However, the bone metastatic microenvironment is composed of several types of cells, including tumor-associated stromal cells, bone-resident cells, tumor cells, and cancer-initiating cells. Each cell type takes part to the complex process of metastatic lesions formation. In particular, cancer stem cells play a primary role in tumorigenesis. To gain a more in-depth knowledge on the interplay between cells of tumor bulk, we validated the most stable housekeeping genes for gene expression analysis on cancer stem cells. These findings lay the groundwork for future investigations on the cross-talk between stroma and tumor cells of the metastatic microenvironment.
- L'osso è uno dei tessuti più comunemente affetti da metastasi da carcinoma mammario, dove tipicamente formano di lesioni osteolitiche caratterizzate da un aumentato riassorbimento osseo da parte degli osteoclasti. In condizioni fisiologiche, l’osteoclastogenesi è regolata da fattori proteici secreti da cellule ossee. Quando le cellule tumorali metastatizzano alle ossa, esse distruggono questo delicato processo, promuovendo l’osteoclastogenesi e il riassorbimento osseo. Le attuali terapie impiegate per curare le metastasi osteolitiche, oltre a presentare una serie di limitazioni, non aumentano la sopravvivenza dei pazienti, probabilmente a causa della loro inadeguatezza nell’interferire con i processi metabolici che regolano il dialogo tra cellule tumorali e osteoclasti. Al fine di far luce sui meccanismi di patogenesi delle metastasi osteolitiche, abbiamo studiato il ruolo del lattato nella simbiosi metabolica del microambiente metastatico, dimostrando innanzitutto che gli osteoclasti umani sono caratterizzati da un aumentato metabolismo mitocondriale rispetto ai loro precursori, che l’attivazione del riassorbimento osseo è regolata da uno switch glicolitico, ma soprattutto che gli osteoclasti utilizzano il lattato, un metabolita ad elevata energia prodotto da metabolismo glicolitico tumorale, per alimentare ulteriormente il metabolismo mitocondriale, determinando di conseguenza un aumento dell’aggressività tumorale. Tuttavia, il microambiente metastatico è composto di diversi tipi di cellule, come le cellule stromali associate al tumore, cellule ossee, cellule tumorali e cellule staminali tumorali. Ciascuno dei suddetti tipi cellulari prende attivamente parte alla formazione di lesioni metastatiche. In particolar modo, le cellule staminali tumorali giocano un ruolo centrale nel processo di carcinogenesi. Al fine di acquisire una conoscenza completa riguardo alle interazioni tra i diversi tipi cellulari, abbiamo vagliato i geni housekeeping comunemente utilizzati in letteratura con lo scopo di identificare i più stabili per le analisi di espressione genica sulle cellule staminali tumorali. Questi risultati pongono le basi per future indagini sul cross-talk tra cellule tumorali e stroma del microambiente metastatico.
Date
- 2016-04-22
Type
- Doctoral Thesis
- PeerReviewed
Format
- application/pdf
Identifier
urn:nbn:it:unibo-18555
Lemma, Silvia (2016) Ruolo del microambiente nelle metastasi osteolitiche, [Dissertation thesis], Alma Mater Studiorum Università di Bologna. Dottorato di ricerca in Scienze biomediche