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Tipo: Tese
Título: Tipos de mortes celulares induzidas pela terapia fotodinâmica com azul de metileno em células de câncer de mama murino in vitro e in vivo
Autor(es): Souza, Álvaro Carneiro de
Primeiro Orientador: Paoli, Flávia de
Membro da banca: Maranduba, Carlos Magno da Costa
Membro da banca: Macedo, Gilson Costa
Membro da banca: Fonseca, Adenilson de Souza da
Membro da banca: Ribeiro, Daniele Lisboa
Resumo: A terapia fotodinâmica (TFD) destaca-se como uma modalidade terapêutica minimamente invasiva baseada na ativação de um fotossensibilizador por luz em comprimento de onda específico, na presença de oxigênio molecular, promovendo a geração localizada de espécies reativas de oxigênio capazes de induzir morte celular seletiva. Entre os fotossensibilizadores disponíveis, o azul de metileno (AM) apresenta elevada disponibilidade, baixo custo e propriedades fotofísicas favoráveis, configurando-se como uma alternativa promissora para o tratamento de neoplasias. Entretanto, permanecem lacunas quanto aos mecanismos moleculares desencadeados pela TFD mediada por azul de metileno (AM-TFD) e à influência dos parâmetros dosimétricos sobre a ativação das diferentes modalidades de morte celular. O presente estudo teve como objetivo avaliar os mecanismos de morte celular induzidos pela TFD mediada por AM (AM-TFD) em modelos experimentais in vitro e in vivo de carcinoma mamário murino da linhagem 4T1, utilizando duas concentrações do fotossensibilizador (25 e 50 µM) e investigando as vias de apoptose, autofagia, necroptose e ferroptose. Inicialmente, foram estabelecidos os parâmetros experimentais por meio de ensaios de viabilidade celular, determinando-se as concentrações de azul de metileno e definindo-se o protocolo fotodinâmico. A irradiação foi realizada com laser de diodo InGaAlP, com comprimento de onda de 660 nm, potência de 100 mW, área de ponto de 0,028 cm², energia de 2,8 J por ponto, densidade de energia de 100 J/cm², irradiância de 3,57 W/cm² e tempo de exposição de 28 s por ponto. Posteriormente, foram realizados ensaios de migração celular, análise da expressão gênica por RT-qPCR, avaliação funcional das vias de morte celular por meio de inibidores farmacológicos específicos e caracterização histopatológica e imuno-histoquímica em camundongos BALB/c portadores de carcinoma mamário induzido por células 4T1. Os resultados demonstraram que a AMTFD reduziu significativamente a viabilidade e a capacidade migratória das células tumorais. A análise da expressão gênica revelou modulação de marcadores associados às vias de morte celular regulada, com maior participação de mecanismos relacionados à autofagia e ferroptose. Os ensaios com inibidores farmacológicos confirmaram a contribuição funcional da ferroptose para a citotoxicidade induzida pela terapia. No modelo in vivo, o tratamento mostrou-se seguro, sem evidências de toxicidade sistêmica. Embora não tenham sido observadas diferenças significativas na regressão macroscópica do volume tumoral durante o período experimental, as análises moleculares e imuno-histoquímicas evidenciaram alterações compatíveis com a ativação de diferentes vias de morte celular imunogênica no tecido tumoral como necroptose. A AM-TFD constitui uma estratégia antitumoral promissora para o tratamento do carcinoma mamário experimental, sendo capaz de induzir múltiplas vias de morte celular regulada, com destaque para autofagia, necroptose e ferroptose. Esses achados ampliam a compreensão dos mecanismos moleculares envolvidos na fototerapia e fornecem subsídios para a otimização dos parâmetros terapêuticos e o desenvolvimento de protocolos translacionais para o tratamento do câncer de mama.
Abstract: Photodynamic therapy (PDT) stands out as a minimally invasive therapeutic modality based on the activation of a photosensitizer by light at a specific wavelength in the presence of molecular oxygen, promoting the localized generation of reactive oxygen species capable of inducing selective cell death. Among the available photosensitizers, methylene blue (MB) has high availability, low cost, and favorable photophysical properties, making it a promising alternative for the treatment of neoplasms. However, gaps remain regarding the molecular mechanisms triggered by methylene bluemediated photodynamic therapy (MB-PDT) and the influence of dosimetric parameters on the activation of different forms of cell death. The present study aimed to evaluate the cell death mechanisms induced by MB-mediated PDT (MB-PDT) in in vitro and in vivo experimental models of 4T1 murine mammary carcinoma, using two photosensitizer concentrations (25 and 50 µM) and investigating the pathways of apoptosis, autophagy, necroptosis, and ferroptosis. Initially, the experimental parameters were established through cell viability assays, determining the methylene blue concentrations and defining the photodynamic protocol. Irradiation was performed using an InGaAlP diode laser at a wavelength of 660 nm, with a power output of 100 mW, spot area of 0.028 cm², energy of 2.8 J per point, energy density of 100 J/cm², irradiance of 3.57 W/cm², and exposure time of 28 s per point. Subsequently, cell migration assays, gene expression analysis by RT-qPCR, functional assessment of cell death pathways using specific pharmacological inhibitors, and histopathological and immunohistochemical characterization were performed in BALB/c mice bearing 4T1 cell-induced mammary carcinoma. The results demonstrated that MB-PDT significantly reduced tumor cell viability and migratory capacity. Gene expression analysis revealed modulation of markers associated with regulated cell death pathways, with a greater contribution of mechanisms related to autophagy and ferroptosis. Pharmacological inhibitor assays confirmed the functional contribution of ferroptosis to the cytotoxicity induced by the therapy. In the in vivo model, the treatment was shown to be safe, with no evidence of systemic toxicity. Although no significant differences in macroscopic tumor volume regression were observed during the experimental period, molecular and immunohistochemical analyses revealed alterations consistent with the activation of different immunogenic cell death pathways in the tumor tissue, including necroptosis. MB-PDT represents a promising antitumor strategy for the treatment of experimental mammary carcinoma, capable of inducing multiple regulated cell death pathways, particularly autophagy, necroptosis, and ferroptosis. These findings expand the understanding of the molecular mechanisms involved in photodynamic therapy and provide a basis for optimizing therapeutic parameters and developing translational protocols for breast cancer treatment.
Palavras-chave: Terapia fotodinâmica
Azul de metileno
Carcinoma mamário
Morte celular regulada
Apoptose
Autofagia
Necroptose
Ferroptose
Photodynamic therapy
Methylene blue
Mammary carcinoma
Regulated cell death
Apoptosis
Autophagy
Necroptosis
Ferroptosis
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla da Instituição: UFJF
Departamento: ICB – Instituto de Ciências Biológicas
Programa: Programa de Pós-graduação em Ciências Biológicas: Imunologia e Doenças Infecto-Parasitárias/Genética e Biotecnologia
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Licenças Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/21608
Data do documento: 7-Ago-2026
Aparece nas coleções:Doutorado em Ciências Biológicas - Imunologia e Doenças Infecto - Parasitárias/Genética e Biotecnologia (Teses)



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