Remodelamento da matriz extracelular da medula óssea em desnutrição protéica: possível relação da via de AKT com a expressão de fibronectina e metaloproteinases de matriz

A desnutrição proteica (DP) pode ocasionar alterações na matriz extracelular (MEC) de diferentes órgãos e tecidos, inclusive o hematopoético, com comprometimento funcional. Estudos do nosso laboratório demonstraram, em modelo murino de DP, aumento da expressão proteica de fibronectina (FN) no estroma medular ósseo in vivo, principalmente na região subendosteal (local de fixação da célula tronco progenitora hemopoética). Já in vitro, no estroma medular ósseo, observou-se tanto o aumento quanto a diminuição de FN e a presença de suas isoformas. Essas alterações de FN parecem estar envolvidas com a hipoplasia da medula óssea (MO) em camundongos desnutridos. As modificações quantitativas de FN podem ser devidas: (i) à ação das metaloproteinases de matriz (MMP) responsáveis pela degradação das proteínas da MEC; (ii) aos inibidores de metaloproteinases (TIMP) que regulam a degradação da MEC; (iii) às alterações transcricionais, reguladas pela via de AKT/mTOR, que controla os splicing alternativos na FN, resultando em isoformas dessa proteína; (iv) a processos pós-transcricionais modulados por LC3, que aumenta a tradução do RNAm de FN. Assim, o objetivo deste estudo foi elucidar os mecanismos que alteram o turnover de FN no estroma medular ósseo em modelo murino de DP. Utilizamos camundongos, C57BL/6J machos, adultos, separados em dois grupos: controle e desnutrido, alimentados, ad libitum, com ração contendo 12% e 2% de proteína, respectivamente. Após cinco semanas de indução à desnutrição os camundongos foram eutanasiados, e coletado o material biológico. Avaliamos: o estado nutricional, o hematológico, a histologia da MO femoral bem como a determinação imunohistoquímica da FN, MMP-2 e MMP-9, determinação da expressão de FN e suas isoformas em células totais da MO, o estabelecimento do estroma medular ósseo in vitro, por 28 e 35 dias de cultivo. A partir das culturas foram avaliadas a expressão de RNAm de FN e suas isoformas, MMP-2, MMP-9, TIMP-1, TIMP-2, AKT, mTOR e LC3α e β, quantificação de MMP-2, MMP-9, TIMP-1, TIMP-2,TNFα, TGFβ e IL-1β e determinação de LC3β e proteínas da via de AKT/mTOR. Não observamos alterações na expressão do RNAm de FN e suas isoformas ex vivo e in vitro, mas um aumento da deposição de FN na MO.Também não observamos modificações na imunolocalização de MMP-2 e MMP-9 na MO e na atividade dessas proteínas no sobrenadante de culturas de células estromais in vitro, mas houve aumento da expressão do RNAm de MMP-9 em 28 dias de cultivo. Não detectamos alterações na expressão de RNAm e na concentração de TIMP-1 e TIMP-2 no sobrenadante das culturas. Houve redução significativa de TNFα e TGFβ no sobrenadante das culturas de 28 dias. Observamos aumento da expressão do RNAm de mTOR em culturas de 28 dias e LC3α e LC3β em 35 dias de células estromais. Encontramos menor fosforilação de PI3K, AKT, PTEN, mTOR e mTOR total e aumento de LC3β em culturas de 28 dias, mas redução de LC3β em 35 dias. Em função dos dados inferimos que a DP conduz a alterações da FN que não estão relacionadas à ação de MMPs e TIMPs e sim a modificações de LC3β e da via de AKT/mTOR.

Expressão de metaloproteinases de matriz (MMPS) e de seus inibidores (TIMPS e RECK) em modelo de progressão tumoral de Câncer de mama e sua correlação com dados clínicos-patológicos

O câncer de mama é o tipo de câncer mais comumente detectado em mulheres de todo o mundo. Na maioria das pacientes, a causa de morte se deve, principalmente, à doença metastática que pode se desenvolver a partir do tumor primário. O processo metastático envolve uma complexa cascata de eventos, incluindo a quebra organizada dos componentes da matriz extracelular por metaloproteinases de matriz (MMPs). A atividade das MMPs é precisamente regulada por inibidores específicos, os inibidores teciduais das MMPs (TIMPs). Dado seu papel na progressão tumoral, níveis elevados de MMPs têm sido associados com prognóstico desfavorável para pacientes com câncer. Por outro lado, sendo os TIMPs proteínas multifuncionais, níveis elevados de TlMP-1 e de TIMP-2 correlacionam com agressividade do tumor e prognóstico ruim em diferentes tipos de câncer, incluindo o câncer de mama. O gene supressor de metástase RECK codifica uma glicoproteína de membrana capaz de inibir a invasão e a metástase tumoral através da regulação negativa da atividade de MMPs envolvidas em carcinogênese: MMP-2, MMP-9 e MMP-14 (MT1-MMP). A fim de analisar o papel das MMPs e de seus inibidores (TIMPs e RECK) na progressão tumoral do câncer de mama, o perfil de expressão destes genes foi detectado, através de ensaios de Real-Time PCR, em um painel de cinco linhagens celulares de carcinoma de mama humano com diferentes potenciais invasivos e metastáticos e em 72 amostras teciduais de tumores primários de mama e 30 amostras teciduais de borda normal adjacente ao tumor. O perfil de expressão protéica de RECK foi avaliado em 236 amostras de tumores primários de mama através de ensaios de Tissue Microarray. Além disso, a atividade proteolítica das MMPs foi detectada em ensaios de Zimografia. Os resultados obtidos indicam que a progressão do câncer de mama humano está relacionada com um aumento dos níveis de expressão das MMPs e de seus inibidores específicos. O aumento dos níveis de expressão dos TIMPs parece estar relacionado ao seu papel como proteína multifuncional que pode estar funcionando de maneira a promover, mais do que suprimir, a progressão tumoral. Níveis elevados da expressão protéica de RECK estão associados com pior prognóstico. No entanto, para pacientes em estádios clínicos avançados, altos níveis de expressão de RECK podem estar correlacionados com melhor prognóstico, dependendo do balanço MMP/inibidor. Os níveis de expressão das MMPs apresentaram correlação positiva em relação aos níveis de expressão de seus inibidores específicos, sugerindo a existência de fatores e vias de sinalização comuns envolvidas na regulação coordenada destes genes. Além disso, a síntese do inibidor pode estar relacionada a uma resposta celular ao aumento da expressão e atividade de proteases. O balanço transcricional enzima/inibidor favorece a enzima nas amostras tumorais e, de modo contrário, o inibidor específico nas amostras de borda normal, sugerindo o balanço como o principal fator na determinação da degradação da MEC em processos invasivos e metastáticos. Os resultados obtidos podem contribuir para um melhor entendimento da complexidade dos mecanismos envolvidos na metástase do câncer de mama.

Lisil oxidase e propriedades pró-tumorigênicas de pericitos

O microambiente tumoral é composto por células, como fibroblastos, células do sistema imune, células endoteliais e pericitos, envoltas por uma matriz extracelular, além de possuir fatores solúveis que participam da comunicação celular. Nas últimas décadas, têm-se entendido cada vez melhor seu papel na iniciação e progressão dos tumores. É de fundamental importância, portanto, entender a biologia dos seus componentes e como podem agir em favor do desenvolvimento tumoral. Diversos trabalhos demonstram que há uma associação entre a presença dos pericitos nos vasos tumorais com a agressividade e prognóstico de alguns tipos de câncer. Uma vez ativadas, além do papel estrutural, essas células modulam as atividades das células endoteliais durante a formação de novos vasos, além de adquirirem propriedades como proliferação e migração. Neste contexto, os pericitos passam a secretar fatores importantes na comunicação célula-a-célula e liberam enzimas moduladoras na matriz extracelular. A lisil oxidase (LOX) é uma das principais enzimas que atuam sobre a matriz extracelular. Já está bem descrito que, quando superexpressa em células tumorais, a LOX pode alterar a migração e invasão dessas células, promovendo a geração de metástases. Entretanto, pouco se sabe a respeito da atuação dessa enzima sobre os demais componentes celulares do estroma tumoral, como os pericitos. Sendo assim, o presente trabalho teve como objetivo principal verificar se enzima LOX é relevante para a ativação de propriedades dos pericitos que possam contribuir para suas funções pró-tumorigênicas, como migração, proliferação e formação de vasos. Os resultados foram gerados avaliando essas atividades dos pericitos após pré-tratamento de 24 horas com β-aminopropionitrile (βAPN), um inibidor irreversível da LOX. Foram utilizadas duas linhagens de pericitos derivados de tecido normal (adiposo e muscular) e duas linhagens de pericitos provenientes de tecido tumores do sistema nervoso central (neuroblastoma e ependimoma). Este composto foi capaz de diminuir a capacidade de migração das células de todas as linhagens testadas e, de maneira geral, tornou o processo de formação de estruturas tubulares in vitro menos eficiente. Entretanto, não foram observadas alterações na proliferação celular. Os dados indicam, portanto, que a enzima LOX pode ser importante para a ativação dos pericitos e, possivelmente, influenciem no seu comportamento no microambiente tumoral

Produção e caracterização de biomateriais acelulares bioativos obtidos a partir da decelularização de placentas

A bioengenharia de tecidos baseia-se no uso de moléculas bioativas, células-tronco e biomateriais para reparação de tecidos e/ou órgãos. Biomateriais podem ser classificados de acordo com sua origem em sintéticos ou biológicos. Biomateriais biológicos podem ser produzidos por decelularização, que visa a remoção de células da matriz extracelular (MEC), a qual deve manter sua integridade química e física. Placentas são órgãos de grande interesse na bioengenharia de tecidos visto que são descartadas após o parto e possuem grande volume de matriz extracelular. Métodos de decelularização podem ser classificados em químicos, físicos e enzimáticos. Todos conhecidamente causam alterações na MEC, sendo que a associação deles é comumente utilizada. Este trabalho comparou diferentes protocolos e estabeleceu um método mais favorável para a decelularização de placentas caninas, visando a produção de um biomaterial para futuras aplicações clínicas. Inicialmente ambas as porções - materna e fetal - das placentas foram submetidas à 10 protocolos, que avaliaram variáveis como concentração e tempo de incubação em detergentes, diferentes gradientes de temperatura e a influência da perfusão versus imersão das soluções, na MEC remanescente. Com base na transparência do tecido e na ausência de núcleo celular em cortes histológicos, dois protocolos foram selecionados (I e II). Além dos critérios já mencionados, ambos os protocolos foram comparados quanto à quantidade de DNA remanescente na MEC decelularizada e à permanência e distribuição de algumas das proteínas da matriz. O detergente SDS foi o mais eficaz na remoção de células, embora não tenha sido suficiente para promover uma decelularização tecidual completa. O congelamento prévio das placentas requereu um maior tempo de incubação posterior das amostras nos distintos detergentes. Ambos métodos de perfusão e imersão foram eficazes na remoção das células, embora grande concentração de proteínas do citoesqueleto tenham permanecido retidas na matriz. As amostras processadas pelo protocolo I (SDS 1%, 5mM EDTA + 50mM TRIS + 0,5% antibiótico, e Triton X-100 1%) apresentaram maior preservação da organização estrutural da MEC quando comparadas àquelas processadas de acordo com o protocolo II (que diferiu do anterior pela utilização de solução contendo 0,05% tripsina ao invés de 50mM TRIS), esse último método entretanto foi o que melhor removeu as células das placentas, conforme observado em lâminas histológicas e demonstrado pela menor concentração de DNA. Tanto as porções materna quanto fetal submetidas à ambos protocolos, mantiveram as proteínas laminina, fibronectina e colágeno tipo I. O colágeno tipo III foi observado somente na porção fetal. Conclui-se que o protocolo II foi o mais eficaz no processo de decelularização de placentas caninas tendo promovido a remoção do conteúdo celular e diminuição da concentração de DNA na MEC remanescente. No entanto é necessário otimizar o tempo de incubação das placentas em soluções enzimáticas visando maior conservação do arranjo da matriz decelularizada. A análise da capacidade da MEC decelularizada por tal método para ser utilizada em bioengenharia de tecidos ainda deve ser avaliada in vitro e in vivo

Expressão gênica de metaloproteinases e de seus reguladores em neoplasias mieloproliferativas: associação com biomarcadores de angiogênese e status mutacional

As neoplasias mieloproliferativas (NMPs) BCR-ABL1 negativas compreendem a mielofibrose primária (PMF), trombocitemia essencial (TE) e a policitemia vera (PV). A patogênese e progressão dessas NMPs não estão completamente elucidadas. As metaloproteinases de matriz (MMPs) degradam a matriz extracelular, ativando citocinas e fatores de crescimento que, por sua vez, participam da tumorigênese e angiogênese. O objetivo deste estudo foi avaliar a relação da expressão gênica das MMPs, TIMPs, HIF1-α e SPARC com os marcadores angiogênicos bFGF e VEGFA em pacientes com MF e TE, considerando o status mutacional; bem como avaliar a regulação desses genes em camundongos submetidos à hipóxia, e em modelos HIF1-α(-/-) e VHL(-/-). Foram incluídos 21 pacientes com MF, 21 com MF pós-TE, 6 com MF pós-PV, 23 com TE e 78 indivíduos controle. As análises realizadas foram: dosagem sérica e expressão de RNAm de MMP2, MMP9, TIMP1, TIMP2 e SPARC, hemograma, determinação da proteína C reativa ultrassensível, determinação das concentrações de VEGFA e bFGF e avaliação das mutações nos genes JAK2, cMPL e CALR. A avaliação da densidade microvascular da medula óssea foi feita em 30 dos pacientes incluídos. Os pacientes com MFP, MFPTE e TE apresentaram maior expressão de MMP2, SPARC, TIMP1, TIMP2 e bFGF quando comparados aos seus controles (P<0,05), enquanto MMP9 foi mais expressa nos pacientes com MFPTE e TE (P= 0,011 e P=0,047, respectivamente). Os pacientes com TE apresentaram maior expressão de HIF1-α e VEGFA em relação ao grupo controle (P<0,05). Pacientes com MF JAK2V617F positivos apresentaram maiores concentrações de MMP9, TIMP2, bFGF e VEGFA quando comparados aos pacientes portadores de mutações na CALR (P<0,05). Os pacientes com TE JAK2V617F positivos apresentaram maiores concentrações de MMP2 e TIMP2 (P=0,049 e P=0,020, respectivamente). As concentrações das proteínas estudadas não apresentaram correlação com a carga alélica de JAK2V617F e nem com a densidade microvascular da medula óssea. Células de medula óssea de camundongos submetidos à hipóxia apresentaram maior expressão de MMP2 e TIMP1 comparados aos camundongos em normóxia. Camundongos VHL(-/-) apresentaram aumento na expressão dos genes MMP2, MMP9, TIMP1, TIMP2 e VEGFA. Diferentemente, embriões HIF1-α(-/-) não foram considerados um bom modelo para este estudo devido ao envolvimento das MMPs na embriogênese/organogênese. Frente aos resultados encontrados, pode-se sugerir que a maior expressão de MMP2, SPARC e de bFGF estão associadas às NMPs. A mutação JAK2V617F foi associada a maiores concentrações de MMPs, TIMP2 VEGFA e bFGF. HIF1-α foi mais expresso na PV e na TE, sugerindo uma possível regulação da expressão das MMPs e TIMPs nessas doenças.

Efeito da dieta líquida sobre o desempenho de leitões neonatos e seus reflexos na matriz suína

Para ser competitivo atualmente, o sistema intensivo de produção de suínos deve estar pautado na eficiência. A fim de obter esta eficiência produtiva, o avanço genético das ultimas décadas buscou por fêmeas suínas cada vez mais prolíficas. A prolificidade contudo, veio acompanhada por uma queda no consumo voluntário de alimento por parte das fêmeas, bem como um aumento na produção de leite, e no número de leitões nascidos; o aumento da leitegada, levou a uma redução do peso ao nascimento e um aumento da heterogeneidade entre os leitões. Como forma de contornar o problema, são oferecidas aos leitões dietas formuladas com ingredientes de alto valor biológico a partir dos sete dias de vida, procurando suprir a demanda nutricional do animal durante o período de amamentação e preparar seu sistema digestório para o desmame. Contudo, grande parte das dietas formuladas para os leitões neonatos são oferecidas aos animais em sua forma sólida. Neste projeto, avaliamos os efeitos sobre a performance de leitões neonatos e da performance reprodutiva da fêmea suína do oferecimento de uma dieta líquida para os leitões neonatos, dieta esta que foi disponibilizada aos animais através de um sistema automatizado que realizou a mistura do alimento em sua forma sólida com a água. Para tais avaliações, os leitões ao nascer foram alocados em três grupos distintos, recebendo a dieta em sua forma líquida, em sua forma sólida ou então apenas o leite materno. Foram avaliadas variáveis zootécnicas relacionadas aos leitões, como peso, ganho diário de peso, consumo de ração, conversão alimentar, mortalidade pré-desmame; frequência de dias com diarreia nos leitões em fase de maternidade e creche. Foram eutanasiados leitões aos 14 e aos 28 dias de idade, para a realização do exame morfométrico da altura de vilosidade, profundidade de cripta e a relação entre a altura de vilosidade e profundidade de cripta nas porções do duodeno, jejuno e íleo. Avaliamos também o impacto do uso da dieta líquida sobre o catabolismo sofrido pela fêmea durante a lactação, através da aferição do peso e da espessura de toucinho desta fêmeas durante o período lactacional e também a duração do intervalo desmame estro e a duração do estro subsequente ao desmame. Não verificamos contudo um melhor desempenho zootécnico dos leitões nos períodos de maternidade e creche, tão pouco uma alteração favorável quanto a frequência de dias com diarreia nas duas fases em relação aos leitões que não consumiram nenhum tipo de suplementação. Quanto aos parâmetros morfométricos do intestino delgado, apenas aos 28 dias de idade os leitões que receberam a dieta líquida apresentaram maiores alturas de vilosidades no íleo em relação aos leitões que consumiram a dieta sólida e os animais do grupo controle apresentaram menores profundidades de cripta no mesmo seguimento e idade quando comparados aos demais animais. Contudo, estas alterações não foram o suficiente para garantir diferenças na relação altura de vilosidade:profundidade de cripta. E ainda, a suplementação independente de sua forma não reduziu o catabolismo sofrido pela fêmea suína durante a lactação

Modelo numérico mecanobiológico para a obtenção da matriz de rigidez estrutural e da densidade mineral na remodelagem óssea

Neste trabalho é proposto um modelo mecanobiológico de remodelagem óssea para a estimativa de variações, provocadas por perturbações mecânicas ou biológicas, na matriz de rigidez estrutural da escala macroscópica e na densidade mineral em uma região do osso. Na cooperação entre as áreas da saúde e da engenharia, como nos estudos estruturais de biomecânica no sistema esquelético, as propriedades mecânicas dos materiais devem ser conhecidas, entretanto os ossos possuem uma constituição material altamente complexa, dinâmica e variante entre indivíduos. Sua dinâmica decorre dos ciclos de absorção e deposição de matriz óssea na remodelagem óssea, a qual ocorre para manter a integridade estrutural do esqueleto e adaptá-lo aos estímulos do ambiente, sejam eles biológicos, químicos ou mecânicos. Como a remodelagem óssea pode provocar alterações no material do osso, espera-se que suas propriedades mecânicas também sejam alteradas. Na literatura científica há modelos matemáticos que preveem a variação da matriz de rigidez estrutural a partir do estímulo mecânico, porém somente os modelos mais recentes incluíram explicitamente processos biológicos e químicos da remodelagem óssea. A densidade mineral óssea é um importante parâmetro utilizado no diagnóstico de doenças ósseas na área médica. Desse modo, para a obtenção da variação da rigidez estrutural e da densidade mineral óssea, propõe-se um modelo numérico mecanobiológico composto por cinco submodelos: da dinâmica da população de células ósseas, da resposta das células ao estímulo mecânico, da porosidade óssea, da densidade mineral óssea e, baseado na Lei de Voigt para materiais compósitos, da rigidez estrutural. Os valores das constantes das equações dos submodelos foram obtidos de literatura. Para a solução das equações do modelo, propõe-se uma implementação numérica e computacional escrita em linguagem C. O método de Runge-Kutta-Dorman-Prince, cuja vantagem consiste no uso de um passo de solução variável, é utilizado no modelo para controlar o erro numérico do resultado do sistema de equações diferenciais. Foi realizada uma avaliação comparativa entre os resultados obtidos com o modelo proposto e os da literatura dos modelos de remodelagem óssea recentes. Conclui-se que o modelo e a implementação propostos são capazes de obter variações da matriz de rigidez estrutural macroscópica e da densidade mineral óssea decorrentes da perturbação nos parâmetros mecânicos ou biológicos do processo de remodelagem óssea.

Compostos fenólicos de resíduos agroindustriais: identificação, propriedades biológicas e aplicação em matriz alimentar de base lipídica

A geração de resíduos sólidos pelas atividades agroindustriais tem criado a demanda por um reaproveitamento tecnológico desses materiais. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial bioativo e tecnológico de resíduos agroindustriais, como fontes naturais de compostos fenólicos com atividade antioxidante. Foram analisados resíduos agroindustriais vinícolas, de indústrias produtoras de polpas congeladas de frutas (açaí, cajá, cupuaçu e graviola) e provenientes do beneficiamento de café e de laranja. Inicialmente, foi realizado um estudo para a determinação das condições ótimas de extração, empregando planejamento experimental multivariado com delineamento composto central rotacional, cujos resultados foram avaliados empregando a técnica de superfície de resposta. Na sequência, foram feitos a triagem dos resíduos, baseada na atividade antioxidante, e a caracterização fenólica dos extratos hidroalcoólicos obtidos dos resíduos agroindustriais. De acordo com os resultados de atividade antioxidante, engaço de uva da variedade Chenin Blanc (EC) e semente de açaí (SA) foram os resíduos selecionados, os quais seguiram para as etapas de concentração e fracionamento bioguiado de sua(s) molécula(s) bioativa(s), as quais foram posteriormente identificadas por UHPLC-ESI-LTQ-MS. Extratos brutos e concentrados foram avaliados in vitro quanto à capacidade de desativação de espécies reativas de oxigênio (radicais peroxila, ânion superóxido e ácido hipocloroso) e então, aplicados em óleo de soja, emulsão e suspensão de lipossomos, a fim de se avaliar a efetividade desses extratos como antioxidante natural em matrizes lipídicas. Concentrações intermediárias de etanol (40-60%) e alta temperatura (96°C), exceto para semente de açaí (25°C), foram as condições ótimas para a extração de antioxidantes dos resíduos agroindustriais. Epicatequina, ácido gálico, catequina e procianidina B1 foram os compostos de maior ocorrência, quando avaliados pela técnica de HPLC-DAD. O EC apresentou a maior atividade antioxidante global e SA a maior atividade entre os resíduos de polpas de frutas, laranja e café. A concentração dos extratos brutos de EC e SA, pela resina Amberlite XAD®-2, produziu aumento significativo da atividade antioxidante. Além disso, extratos brutos e concentrados apresentaram atividade antiproliferativa e anti-inflamatória. Os extratos concentrados foram fracionados por meio de Sephadex LH-20, a partir da qual foi possível identificar quatro frações de maior bioatividade para o EC e três para o SA. Procianidina B1, catequina, epicatequina e resveratrol foram identificados no extrato concentrado e frações de EC. Dezoito procianidinas poliméricas, catequina, epicatequina foram os principais compostos identificados em SA, por meio de UHPLC-ESI-LTQ-MS. Resveratrol também foi encontrado em SA pela primeira vez. Quando avaliados em óleo de soja, EC e SA demonstraram atividade pro-oxidante. Contudo, elevada atividade antioxidante foi verificada quando essas amostras foram aplicadas em sistemas lipídicos coloidais, pois retardaram o consumo de oxigênio em uma emulsão óleo/água e o período de indução na produção de dienos conjugados em uma suspensão de lipossomos. Portanto, os resíduos agroindustriais EC e SA possuem potencial tecnológico de reaproveitamento industrial podendo ser considerados possíveis matérias-primas para a obtenção de extratos ricos em antioxidantes ou pela extração de antioxidantes naturais de uso pelas indústrias farmacêutica e/ou de alimentos.