RUOLO DELL'ISOFORMA A DEL RECETTORE INSULINICO E DEL SUO PARTNER MOLECOLARE DDR1 NEL CANCRO AL SENO

The overexpression of the insulin receptor isoform A (IR-A) might play a role in cancer progression. The IR has a predominant metabolic role in physiology, but its potential role of IR-A in cancer metabolic reprogramming is unknown. We aimed to characterize the metabolic impact of IR-A and its ligand insulin like growth factor 2 (IGF2) in human breast cancer (BC) cells. To establish autocrine IGF2 action, we generated human BC cells MCF7 overexpressing the human IGF2, and we also focused on the metabolic effect of IR-A by stably infecting IGF1R-ablated MCF7 (MCF7IGF1R-ve) cells with a human IR-A cDNA. We then evaluated the expression of key metabolism related molecules and measured real-time extracellular acidification rates and oxygen consumption rates using the Seahorse technology. MCF7/IGF2 cells showed increased proliferation and invasion associated with aerobic glycolysis and mitochondrial biogenesis and activity. In MCF7IGF1R-ve/IR-A cells insulin and IGF2 stimulated similar metabolic changes. The combined treatment with the glycolysis inhibitor 2-deoxyglucose (2DG) and the mitochondrial inhibitor metformin blocked cell invasion and colony formation with additive effects. Overall, these results indicate that IGF2 and IR-A overexpression may contribute to BC metabolic reprogramming. Discoidin domain receptor 1 (DDR1), a collagen receptor often dysregulated in cancer, is involved in a functional crosstalk with both the IR-A and the insulin like growth factor receptor 1 (IGF1R). Here, we aimed at investigating whether DDR1 might affect BC cell metabolism by modulating the IGF1R and/or the IR. We observed that DDR1 silencing induced a significant decrease of total ATP production, particularly affecting the rate of mitochondrial ATP production. We also observed the downregulation of key molecules implicated in both glycolysis and oxidative phosphorylation. These metabolic changes were not modulated by DDR1 binding to collagen and occurred in part in the absence of IR/IGF1R phosphorylation. Taken together, these results indicate that DDR1, acting in part independently of IR / IGF1R stimulation, might work as a novel positive regulator of BC metabolism and should be considered as a putative target for therapy in BC.

L’iperespressione dell'isoforma A del recettore dell'insulina (IR-A) potrebbe svolgere un ruolo nella progressione del cancro. L'IR ha un ruolo metabolico predominante nella fisiologia, ma il ruolo potenziale dell'IR-A nella riprogrammazione metabolica del cancro è sconosciuto. Obiettivo dello studio è stato quello di caratterizzare l'impatto metabolico di IR-A e dei suoi ligandi, insulina e il fattore di crescita 2 (IGF2), nelle cellule umane di cancro mammario. A tale scopo abbiamo generato delle cellule di cancro mammario umane MCF7 iperesprimenti IGF2. Inoltre abbiamo studiato l’effetto metabolico dell'IR-A infettando stabilmente le cellule MCF7 prive di IGF1R (MCF7 IGF1R-ve) con un cDNA di IR-A umano (MCF7 IGF1R-ve/IR-A). Abbiamo quindi valutato l'espressione di molecole chiave correlate al metabolismo e misurato i tassi di acidificazione extracellulare e i tassi di consumo di ossigeno in tempo reale utilizzando la tecnologia Seahorse. Nelle cellule MCF7/IGF2 si è ottenuto un aumento della proliferazione e dell'invasione associato sia alla glicolisi aerobica sia alla biogenesi e all'attività mitocondriale. Nelle cellule MCF7 IGF1R-ve/IR-A l'insulina e l'IGF2 hanno indotto analoghi cambiamenti simili. Il trattamento combinato con l'inibitore della glicolisi, 2-desossiglucosio (2DG), e l'inibitore mitocondriale, la metformina, è stato in grado di bloccare l'invasione cellulare e la formazione di colonie con effetti additivi. Nel complesso, questi risultati indicano che l’iperespressione di IGF2 e IR-A può contribuire alla riprogrammazione metabolica del cancro mammario. DDR1, un recettore del collagene spesso disregolato nel cancro, è coinvolto in un crosstalk funzionale sia con l'IR-A che con il recettore del fattore di crescita simile all'insulina 1 (IGF1R). Obiettivo dello studio è stato indagare il ruolo di DDR1 sul metabolismo delle cellule BC e se tale azione si svolge attraverso la modulazione di IGF1R e/o l'IR. Abbiamo osservato che il silenziamento di DDR1 è in grado di indurre una significativa diminuzione della produzione totale di ATP, influenzando in maniera particolare il tasso di produzione mitocondriale di ATP. Inoltre abbiamo evidenziato la ridotta espressione di molecole chiave implicate sia nella glicolisi che nella fosforilazione ossidativa. Questi cambiamenti metabolici non sono stati modulati dal legame di DDR1 al collagene e si sono verificati in parte in assenza di fosforilazione di IR/IGF1R. Complessivamente questi risultati indicano che DDR1, agendo in parte indipendentemente dalla stimolazione di IR/IGF1R, potrebbe funzionare come un nuovo regolatore positivo del metabolismo del cancro mammario e potrebbe quindi essere considerato come bersaglio potenziale per la terapia nel cancro della mammella.