Effetti indotti in vitro dall'inibitore delle tirosina chinasi Imatinib mesylate su cellule staminali cardiache

Abstract

Gli effetti cardiotossici di alcuni farmaci antiblastici di vecchia generazione rappresentano tuttora una problema aperto nella chemioterapia oncologica. In questo contesto assume sempre più importanza l’introduzione sul mercato di nuovi chemioterapici disegnati per interagire con elevata specificità con proteine fondamentali per la tumorigenesi e quindi in grado di ridurre al minimo gli effetti di tossicità sulle cellule sane (targeted therapies). La prospettive di vita di pazienti affetti da leucemia mieloide cronica, leucemia linfoblastica acuta e da tumore stromale gastrointestinale è stata migliorata dall’introduzione di un inibitore delle tirosina chinasi cellulari, Imatinib mesylate, oggetto di questo studio. Nonostante l’indiscussa efficienza di questo farmaco, sta lentamente avanzando l’ipotesi che questa molecola possa avere effetti collaterali negativi sul sistema cardiocircolatorio. In particolare la possibilità che questo farmaco possa compromettere l’integrità delle cellule staminali e la loro capacità di rimpiazzare il tessuto danneggiato aumenta la probabilità di sviluppo di patologie cardiovascolari. Per questo motivo in questo studio sono state utilizzate cellule staminali di origine cardiaca: progenitori cardiaci di ratto (CPCs) e cellule staminali mesenchimali cardiache di origine umana (C-MSCs). Su queste linee cellulari sono state valutate la citotossicità, la genotossicità, l’attivazione del pathway autofagico e l’induzione di stress ossidativo. È stata inoltre condotta una comparazione degli effetti indotti su cellule staminali cardiache da IM con quelli dovuti al trattamento con un chemioterapico di vecchia generazione, la doxorubicina, nota per indurre tossicità cardiaca in soggetti esposti. Gli effetti indotti da questi due farmaci sono stati, inoltre, valutati sulle rispettive linee cellulari target, le K562 (linea cellulare di leucemia mieloide cronica) per IM e le MCF7 (linea cellulare di adenocarcinoma mammario) per la doxorubicina. I dati riportati in questa tesi mettono in luce che il trattamento in vitro con IM può indurre tossicità non solo in cellule target, ma anche in linee cellulari non- target. Inoltre, la comparazione con la risposta cellulare indotta dal trattamento con Doxorubicina ha confermato la maggiore specificità d’azione di IM. Allo stesso tempo si è evidenziato che un’alta concentrazione di IM, come quella che potrebbe risultare da un trattamento cronico, può indurre nelle cellule staminali cardiache una tossicità comparabile con quella osservata nelle stesse cellule trattate con Doxorubicina. Dato il crescente interesse nei confronti del pathway autofagico, come meccanismo di risposta cellulare indotto in seguito a trattamento con chemioterapici, sono stati condotti saggi al fine di comprendere il coinvolgimento di questo pathway nella risposta al trattamento con IM. Si è cercato inoltre di verificare se la modulazione della risposta autofagica potesse diminuire la tossicità indotta in cellule non- target senza compromettere l’efficacia del farmaco stesso.

Cardiotoxic effects of some old generation antiblastic drugs represent an actual problem in oncologic chemotherapy. In this context it seems fundamental to introduce new chemotherapics drawn to interact with high specificity with essential proteins in tumorigenesis, decreasing toxicity in health cells (targeted therapies). The life expectancy in chronic myeloid leukemia, acute linphoblastic leukemia and gastrointestinal stromal tumor patients has been improved after the introduction of a tyrosine kinase inhibitor, Imatinib mesylate, object of this study. Despite of the effectiveness of this drug, it is advancing the hypothesis that this molecule could have side effects on cardiovascular system. In particular, this drug could compromise the integrity of cardiac stem cells and their capability to replace damaged tissues, increasing the incidence of cardiovascular diseases. In this study we used cardiac stem cells: rat cardiac progenitor cells (CPCs) and human cardiac mesenchimal stem cells (C-MSCs). Cytotoxicity, genotoxicity, autophagy activation and oxidative stress induction have been evaluated. Doxorubicin, an old generation chemotherapy, has been used to compare in vitro effects induced by IM treatment with those induced by a drug with known cardiotoxic effects. Furthermore the effects induced by IM and Doxorubicin have been evaluated on their target cell lines, K562 (chronic myelogenous leukemia cell line) for IM, and MCF7 (breast adenocarcinoma cell line) for Doxorubicin. Data reported in this thesis underline IM toxicity induction in target and non- target cell lines. Furthermore comparison with cellular response induced by Doxorubicin confirms the higher specificity of IM. On the other hand it shows that an high IM concentration, that could result from a chronic treatment, could induce in cardiac stem cells a toxicity comparable with that observed in the same cell lines treated with Doxorubicin. Given the increasing interest in autophagy, as cellular response pathway induced by chemotherapic treatment, assays have been performed to understand the role of this pathway in IM treated cell lines. Furthermore we have verified if autophagy modulation could decrease toxicity induced in non- target cell lines without affecting the drug efficacy.