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Projeto
Avaliação bioquímica, morfológica e funcional do catabolismo muscular associado ao cancro da mama:
o papel do exercício físico
Refª: PTDC/DES/114122/2009
Orçamento (Total/UTAD): (142.700,00 €; 55.800,00 €)
Data de início: 01-03-2011
Data de conclusão: 28-02-2014
Programa: PTDC
Investigador responsável: Rita Maria Pinho Ferreira (Universidade de Aveiro)
Equipa da UTAD: Mário Manuel Dinis Ginja; Paula Alexandra Martins de Oliveira
Resumo:
O objectivo geral do projecto é definir os mecanismos bioquímicos e moleculares subjacentes à perda de massa
muscular associada ao cancro e analisar o papel do exercício físico na sua regulação. Para alcançar este propósito,
iremos utilizar um modelo animal de caquexia. O carcinoma mamário vai ser induzido quimicamente em ratos
fêmea com o agente cancerígeno 1-metil-1-nitrosureia (MNU). Após a caracterização do modelo animal em termos
de taxa de mortalidade, ingestão de alimento (anorexia), taxa máxima de perda ponderal e de massa muscular,
iremos proceder a uma análise longitudinal da caquexia associada ao carcinoma mamário. Neste sentido, irão ser
constituídos três grupos de fêmeas Sprague-Dawley: um grupo administrado com MNU (50mg/Kg), um grupo
controlo e um grupo de animais “pair” alimentados. A inclusão deste último grupo irá permitir o controlo do efeito
de anorexia associada ao cancro. Serão ainda criados subgrupos no sentido de testar o papel do exercício, que
será realizado em tapete rolante. Metade dos animais de cada grupo e subgrupo serão sacrificados no início e os
restantes no final do processo de caquexia. No momento do sacrifício serão colectadas amostras de sangue, tecido
tumoral e os músculos esqueléticos soleus e gastrocnemius que serão processados para posteriores análises
bioquímicos e/ou morfológicas. A pesquisa dos níveis séricos de citocinas, hormonas e metabolitos específicos bem
como a análise do factor indutor de proteólise (PIF) na urina permitirá obter uma avaliação sistémica e definir o
fenótipo catabólico dos diferentes grupos estudados. Por outro lado, a análise anátomo- e histopatológica do tecido
tumoral permitirá avaliar a incidência de carcinoma mamário que será correlacionada com o perfil geral de
caquexia. O estudo da resposta muscular esquelética ao carcinoma mamário constituirá o principal foco do estudo
da nossa proposta. Neste sentido, serão analisados vários marcadores bioquímicos e morfológicos de síntese
proteica e de proteólise e do metabolismo muscular, cujos resultados serão posteriormente correlacionados com as
alterações de massa, de área de secção transversal da fibra e com o fenótipo muscular. Esta abrangente
abordagem metodológica será possível pela reunião de uma equipa multidisciplinar, ainda apoiada cientificamente
por consultores nacionais e internacionais da área da fisiologia muscular e da oncologia. Acreditamos que a
integração de todos os dados obtidos permitirá reconhecer as vias celulares subjacentes à interacção entre o
tumor e o hospedeiro que estão na génese do catabolismo muscular associado à caquexia. Esperamos ainda
justificar mecanisticamente a eficácia do exercício físico como uma potencial intervenção não-farmacológica para
contrariar a perda ponderal subjacente à caquexia associada ao cancro.
Abstract:
We aim to define the biochemical and molecular mechanisms underlying cancer-induced muscle wasting and
analyse the role of physical exercise in its regulation. To address this aim, we will use an animal model of
cachexia. Mammary carcinoma will be chemically induced in female rats with the carcinogen 1-methyl-1nitrosureia (MNU). After the full characterization of the animal model in terms of mortality rate, food intake
(anorexia), maximum rates of body and skeletal muscle weight loss, a longitudinal analysis of cancer-induced
muscle wasting is proposed. Three groups of female Sprague-Dawley rats will be isolated: a group administrated
with MNU (50mg/Kg), a control group and a pair-fed group. The inclusion of this last group will allow the control of
the anorexia effect. Subgroups will be created to test the role of exercise, specifically treadmill running. Sacrifices
will occur in the beginning and at the end of the cachexia process. Following, blood, tumor tissue and skeletal
muscles will be collected for subsequent biochemical and/or morphological analysis. The analysis of serum
cytokines, hormones and metabolites and the urinary proteolysis-inducing factor (PIF) will give a systemic
perspective of the animal body’s response to cancer and will allow the establishment of groups’ catabolic
phenotype. Tumor anatomo- and histopathological analysis will be performed to evaluate mammary carcinoma
incidence, which will be further correlated with the general cachexia profile. The major focus of our proposal will be
in skeletal muscle wasting response. Biochemical and morphological markers of protein synthesis and breakdown
and muscle metabolism will be analysed and correlated with muscle mass, fiber cross-sectional area and
phenotype. This comprehensive methodological approach will only be feasible with a multidisciplinary team like the
one that integrates this proposal, which will be further supported by national and international consultants from
the muscle physiology and oncology fields. We believe that the integration of all data will highlight the cellular
pathways underlying the tumor-host interaction that culminates in cachexia. We also expect to mechanistically
justify the effectiveness of exercise as a non-pharmacological intervention for cancer cachexia-induced muscle
wasting.