Estudo do efeito do transplante de células mononucleares de medula óssea na bioenergética mitocondrial de ratos com fibrose hepática

A disfunção mitocondrial tem sido associada a várias doenças, incluindo a colestase hepática, caracterizada pela ativação de células de Kupffer e células fibrogênicas, as quais produzem matriz extracelular excessiva. O acúmulo de sais biliares tóxicos no parênquima hepático leva à lesão crônica com dano mitocondrial, redução da síntese de ATP, aumento de espécies reativas de oxigênio (ROS) e apoptose, resultando em comprometimento da função hepática. Trabalhos anteriores do nosso grupo mostraram o efeito positivo do transplante de células mononucleares da medula óssea (CMMO) na resolução da fibrose hepática e recuperação da função hepática em ratos com colestase, induzida pela ligadura de ducto biliar (LDB). Assim, o presente estudo teve como objetivo analisar a bioenergética mitocondrial após o transplante de CMMO no fígado de ratos com fibrose induzida por ligadura de ducto bilar (LDB). Ratos Wistar machos foram divididos em quatro grupos: animais normais, animais com fibrose hepática após 14 e 21 dias de LDB (F14d e F21d, respectivamente), e animais que após 14 dias de LDB receberam 1x107 CMMO, e foram eutanasiados sete dias após. Nossos dados demonstraram aumento do conteúdo de colágeno tipo I no grupo F21d em relação ao grupo normal, indicativo de fibrose, e sua diminuição após o transplante de CMMO. A análise da fisiologia mitocondrial do fígado mostrou diminuição significativa da taxa respiratória máxima estimulada por ADP (estado 3) nos grupos F14d e F21d, indicando redução da capacidade de oxidação de carboidratos e ácidos graxos. Além disso, a razão do controle respiratório (RCR), indicativa de acoplamento da fosforilação oxidativa com a produção de ATP, apresentou-se significativamente diminuída nos grupos F14d e F21d, sugerindo desacoplamento mitocondrial. No entanto, o transplante de CMMO aumentou significativamente nestes grupos tanto a capacidade oxidativa quanto o acoplamento mitocondrial a níveis semelhantes aos do grupo normal. Estes resultados foram confirmados por análise de western blotting, que mostrou aumento significativo no conteúdo de UCP2 e diminuição do conteúdo de PGC-1α no grupo F21d, com consequente restauração após o transplante de CMMO. Além disso, os resultados mostraram um aumento significativo do conteúdo de 4-HNE no grupo F14d com redução após o transplante CMMO. Assim, podemos concluir que o transplante de CMMO tem um efeito positivo sobre a bioenergética mitocondrial de fígados de ratos com colestase, com aumento da capacidade oxidativa e redução do estresse oxidativo, o que, por sua vez, contribui para a recuperação da função hepática.

Mitochondrial dysfunction has been associated with several diseases, including liver cholestatis, which is characterized by activation of Kupffer cells and fibrogenic cells that produce excessive extracellular matrix. Toxic bile salt accumulation in liver parenchyma leads to chronic injury with mitochondrial damage, ATP synthesis reduction, ROS increase and apoptosis, resulting in liver function impairment. Our previous works showed the positive effect of bone marrow mononuclear cells (BMMNC) transplantation on liver fibrosis resolution and hepatic function recover in cholestatic rats. This study aimed to analyze mitochondrial bioenergetics in rats with hepatic fibrosis induced by bile duct ligation (BDL) after BMMNC transplantation. Wistar male rats were divided into four groups: normal animals, animals with cholestasis after 14 and 21 days BDL (F14d and F21d, respectively), and animals with cholestasis after 14 days of BDL that received 1x107 BMMNC, via jugular vein, and were euthanasia after 7 days. The livers were analyzed by high-resolution respirometry and western blotting. Our data demonstrated increased collagen type I content in livers of F21d group compared to normal group, indicative of fibrosis, and its decrease after BMMNC transplantation. Liver mitochondrial physiology analysis showed that F14d and F21d groups have significantly reduced maximum ADP-stimulated respiratory rates (State 3), indicating reduced carbohydrates and fatty acids oxidation capacity. In addition, respiratory control ratio (RCR), indicative of oxidative phosphorilation coupling to ATP production, was significantly decreased in F14d and F21d groups, suggesting mitochondrial uncoupling. However, BMMNC transplantation significantly increased both State 3 respiration and RCR to levels similar to those of normal group, recovering hepatic mitochondrial function. These results were confirmed by WB analysis, which showed that F21d group had a significantly increase in liver mitochondrial uncoupling protein content, UCP2, and reduced PGC-1α content, a mitochondrial biogenesis co-factor. However, after BMMNC transplantation both proteins returned to levels similar to normal group. In addition, F14d group had a significantly increase in 4-HNE content compared to normal group, indicative of oxidative stress, but after BMMNC transplantation 4-HNE content significantly reduced, compared to normal group, suggesting oxidative stress reduction. Therefore, BMMNC transplantation had a positive effect on hepatic mitochondrial bioenergetics of cholestatic rats, increasing oxidative capacity and reducing oxidative stress, which, in turn, contribute to liver function recover.