UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE EDUCAÇÃO FÍSICA E ESPORTE Efeitos do treinamento físico aeróbio sobre a regulação dos microRNAs no tumor do câncer de cólon Gabriel Cardial Tobias São Paulo 2021 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE EDUCAÇÃO FÍSICA E ESPORTE Efeitos do treinamento físico aeróbio sobre a regulação dos microRNAs no tumor do câncer de cólon Gabriel Cardial Tobias São Paulo 2021 GABRIEL CARDIAL TOBIAS Efeitos do treinamento físico aeróbio sobre a regulação dos microRNAs no tumor do câncer de cólon Tese apresentada ao Programa de Pós- Graduação da Escola de Educação Física e Esporte da Universidade de São Paulo como requisito parcial para a obtenção do título de Doutor em Ciências. Área de Concentração: Estudos Biodinâmicos da Educação Física e Esporte Orientador: Profª. Drª. Edilamar Menezes de Oliveira São Paulo 2021 Catalogação da Publicação Serviço de Biblioteca Escola de Educação Física e Esporte da Universidade de São Paulo Tobias, Gabriel Cardial Efeitos do treinamento físico aeróbio sobre a regulação dos microRNAs no tumor do câncer de cólon/ Gabriel Cardial Tobias. – São Paulo : [s.n.], 2021. 258p. Tese (Doutorado) - Escola de Educação Física e Esporte da Universidade de São Paulo. Orientadora: Profa. Dra. Edilamar Menezes de Oliveira 1. Exercício físico 2. Câncer de cólon 3. microRNAs 4. Exossomos I. Título. FOLHA DE AVALIAÇÃO Autor: TOBIAS, Gabriel Cardial Título: Efeitos do treinamento físico aeróbio sobre a regulação dos microRNAs no tumor do câncer de cólon Tese apresentada à Escola de Educação Física e Esporte da Universidade de São Paulo, como requisito parcial para a obtenção do título de Doutor em Ciências Data:___/___/___ Banca Examinadora Prof. Dr.:________________________________________________________ Instituição:__________________________________Julgamento:___________ Prof. Dr.:________________________________________________________ Instituição:__________________________________Julgamento:___________ Prof. Dr.:________________________________________________________ Instituição:__________________________________Julgamento:___________ AGRADECIMENTOS À Profª. Drª. Edilamar Menezes de Oliveira por me aceitar em seu laboratório mesmo sabendo das minhas limitações e imperfeições, e por sempre acrescentar muito para o meu crescimento profissional e pessoal. Agradeço pela orientação durante todo o processo do doutorado e pelo constante empenho para desenvolver nossa área de atuação, seja como pesquisadora, comunicadora ou mentora. Ao professor David Lyden, com quem tive a sorte de trabalhar durante o doutorado e que me proporcionou enorme amadurecimento científico e profissional. Obrigado pelos conselhos e por me motivar a continuar trabalhando com todo o rigor possível. Ao meu avô Carlos, à minha avó Terezinha, à minha tia Monica e à minha tia Iris por terem cuidado de mim, por sempre me derem amor e carinho e por terem me ensinado sobre valores, moral e ética. Sem vocês eu só seria mais um ser humano perdido pelo mundo. Aos meus amigos do Laboratório de Fisiologia Celular e Molecular do Exercício e do Laboratório de Bioquímica e Biologia Molecular do Exercício da EEFE-USP, André, Camila, Noemy, Úrsula, Lucas, Tiago, Bruno, Felipe, Marcelo, Matheus, Janaina e Vanessa. Agradeço por terem me aceitado da maneira que sou, pelas incontáveis risadas e pelas conversas aleatórias e sem sentido do dia-a-dia. Vocês, pela primeira vez, ensinaram-me o valor da amizade. To all friends from Lyden’ Lab: Fanny, Linda, Serena, Shani, Samer, Inbal, Irina, Gang, Jianlong, Haiying, Michele, Candia, Laura, Pernille and Jean. Thanks to you, I had a life- changing experience in New York. I’m also thankful to all other friends and collegues from Weill Cornell Medicine. Ao João por ser esse companheiro diário de trabalho, por sempre estar disposto à ajudar e por ser o exemplo de uma pessoa calma, paciente, sensata, humilde e educada. Ao Ney pelas incontáveis conversas sobre filosofia e sobre a vida, as quais me ajudaram a perceber a quão bela e trágica a vida pode ser. Aos secretários da CPG-EEFE, Márcio e Cláudia por estarem sempre disponíveis para sanar qualquer dúvida e auxiliar na resolução de problemas. Se temos um programa de excelência, devemos em grande parte ao trabalho de vocês. Aos técnicos Ney e Luciano por darem todo o suporte ao laboratório. À EEFE-USP, onde fiz minha graduação (2008-2012) e mestrado (2015-2017). À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pelo suporte financeiro durante todo o processo no Brasil (processo 2018/02351-9) e no exterior com a bolsa BEPE-FAPESP (processo 2019/07117-9) - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). “Sou um homem doente... Sou mau. Não tenho atrativos. Acho que sofro do fígado. Aliás, não entendo bulhufas da minha doença e não sei com certeza o que é que me dói. Não me trato, nunca me tratei, embora respeite os médicos e a medicina. Além de tudo, sou supersticioso ao extremo; bem, o bastante para respeitar a medicina. (Tenho instrução suficiente para não ser supersticioso, mas sou.) Não, senhores, se não quero me tratar é de raiva. Isso os senhores provavelmente não compreendem. Que assim seja, mas eu compreendo. Certamente, não poderia explicar a quem exatamente eu atinjo, nesse caso, com a minha raiva; sei perfeitamente que, não me tratando, não posso prejudicar os médicos; sei perfeitamente bem que, com isso, prejudico somente a mim e a mais ninguém. Mesmo assim, se não me trato, é de raiva. Se o fígado dói, que doa ainda mais.” Fiódor Dostoiévski PRÓLOGO Durante os 3 anos e 2 meses de realização deste doutorado, foram realizados dois projetos diferentes, os quais serão apresentados neste documento. O projeto principal sobre os efeitos do treinamento físico aeróbio sobre a regulação dos microRNAs no tumor do câncer de cólon, o qual foi proposto para o ingresso no doutorado e apresentado no exame de qualificação, será o projeto apresentado no momento da defesa de doutorado. O segundo projeto (a partir da página 120) sobre os efeitos do treinamento físico sobre a liberação, conteúdo e organotropismo dos exossomos derivados de diferentes órgãos e do sangue, desenvolvido durante o período de estágio no exterior (BEPE-FAPESP) no laboratório do Professor Doutor David Lyden, será a tese apresentada apenas neste documento de forma resumida. RESUMO TOBIAS, GABRIEL CARDIAL. Efeitos do treinamento físico aeróbio sobre a regulação dos microRNAs no tumor do câncer de cólon. 2021. 258 f. Tese (Doutorado em Ciências) – Escola de Educação Física e Esporte, Universidade de São Paulo, São Paulo. 2021 O treinamento físico aeróbio reduz a incidência de diversos tipos de câncer humano e atenua o crescimento tumoral e a metástase em diferentes modelos de câncer em animais. Entretanto, existe uma lacuna na literatura sobre os mecanismos moleculares pelos quais treinamento físico aeróbio reduz o crescimento tumoral. MicroRNAs são frequentemente encontrados desregulados em tumores de cólon, e sua desregulação está associada com a progressão tumoral e pior prognóstico do paciente. Entretanto, é desconhecido se o treinamento físico aeróbio modula os microRNAs tumorais desregulados, promovendo atenuação do crescimento tumoral. Aqui, nós observamos que o treinamento físico reduziu o crescimento tumoral do câncer de cólon CT26 e MC38, reduziu o consumo de exossomos derivados das células CT26 pelas regiões metastática, reduziu a metástase pulmonar e aumentou a sobrevida dos animais. Mais importante, os efeitos do treinamento físico sobre a redução do crescimento tumoral também foi observado em camundongos imunodeficientes NUDE. Tanto o fragmentos tumoral CT26 quanto as células CT26 primárias provenientes dos camundongos treinados apresentaram um menor crescimento tumoral em comparação aos fragmentos tumorais e células CT26 primárias provenientes dos camundongos sedentários. Além disso, nós encontramos que o treinamento físico reduziu os efeitos sistêmicos induzidos pelo tumor CT26, com a redução da esplenomegalia, atenuação do aumento da massa do fígado e atenuação da perda de massa do gastrocnêmio. Mecanisticamente, o treinamento físico reduziu globalmente a expressão dos microRNAs nos tumores CT26. Esses resultados foram acompanhados por uma redução nos níveis de expressão de Dicer e Xpo5 nos tumores e nas células CT26 primárias. Por fim, nós observamos que menores níveis de expressão de Dicer e, em menor magnitude, de Xpo5 nos tumores de pacientes com câncer de cólon estão associado com uma maior sobrevida. Palavras-chave: Treinamento físico aeróbio. Câncer de colón. microRNA. Dicer. Xpo5. ABSTRACT TOBIAS, GABRIEL CARDIAL. Effects of exercise training on microRNA regulation in colon cancer. 2021. 258 f. Tese (Doutorado em Ciências) – Escola de Educação Física e Esporte, Universidade de São Paulo, São Paulo. 2021 Aerobic exercise reduces the incidence of several types of human cancer and decreases tumor growth and metastasis in different animal models. However, the mechanisms underlying these effects are not fully understood. MicroRNAs are often deregulated in colon tumors, and their dysregulation is associated with tumor progression and worse patient prognosis. However, it is unknown whether exercise training affects deregulated microRNAs decreasing tumor growth. Here, we observed that aerobic exercise training reduced CT26 and MC38 tumor growth, reduced CT26 exosomes uptake in distant pre-metastatic niches, reduced lung metastasis and increased animal survival. More importantly,