Avaliação da trealose como crioprotetor natural de células-tronco hematopoiéticas de sangue de cordão umbilical e placentário

O sangue do cordão umbilical e placentário (SCUP) tem sido usado como fonte de células-tronco hematopoiéticas (CTH) para reconstituir a função medular (hematopoiese). A maioria das vezes, esta modalidade de transplante requer a criopreservação das CTH, que permanecem congeladas até uma possível utilização futura. Na criopreservação de CTH, o reagente químico dimetilsulfóxido (DMSO) tem sido utilizado como um crioprotetor. No entanto, tem sido provado que DMSO tem efeitos tóxicos para o corpo humano. Muitos organismos na natureza possuem uma capacidade de sobreviver ao congelamento e à desidratação acumulando dissacarídeos, como a trealose e sacarose, por isso a trealose, tem sido investigada como um crioprotetor alternativo para diversos tipos celulares. Outro dano muito comum durante o congelamento é a formação de espécie reativas de oxigênio (ERO) que diminui a viabilidade celular, por isso a adição de bioantioxidantes na solução de criopreservação das células é passo muito importante. Este estudo foi dividido em duas fases na primeira foram avaliados os resultados obtidos com a adição de antioxidantes na solução de criopreservação das células de SCUP e na segunda fase avaliou-se a hipótese que a solução de criopreservação contendo trealose intracelular e extracelular melhora a recuperação e a viabilidade das células-tronco do SCUP, após a criopreservação. SCUP foi processado e submetido à criopreservação em soluções contendo na primeira fase: soluções com diferentes concentrações de DMSO (10%, 5% e 2,5%), assim como as combinações de DMSO (5%, 2,5%) com um dos dissacarídeos (60mmol/L) e ácido ascórbico e/ou catalase (10mg/mL); e na segunda fase: soluções contendo diferentes concentrações de DMSO (10% e 2,5%), assim como as combinações de DMSO (2,5%) com trealose intra (a trealose foi introduzida na célula por meio de lipossomas) e extracelular e soluções contendo trealose intra e extracelular sem DMSO, armazenados por duas semanas em N2L, e descongeladas. As células descongeladas foram avaliadas por citometria de fluxo, pelo ensaio metabólico pelo MTT e de unidades formadoras de colônias (UFC). Na primeira fase do estudo, a catalase, melhorou a preservação das células CD34+ e CD123+, a UFC e a viabilidade celular, em comparação com a solução padrão de criopreservação. Já na segunda fase do estudo, após as análises de todos os testes vimos que a solução que continha trealose intra/extracelular e DMSO mostrou uma capacidade de manutenção da viabilidade/integridade celular superior a todas as outras testadas. A solução que continha trealose intra e extracelular sem DMSO, obteve um resultado comparável com seu controle (2,5%DMSO), porém quando avaliamos a solução que continha apenas trealose intracelular não obtivemos resultados satisfatórios. A catalase pode atuar sobre a redução dos níveis ERO na solução de criopreservação das CTH de SCUP, diminuindo os danos por ele causados e a trealose deve estar presente em ambos os lados das células durante o processo de congelamento. Portanto, em testes clínicos futuros, ela poderá ser um potencial crioprotetor das células-tronco de SCUP, podendo substituir totalmente o DMSO da solução de criopreservação, minimizando com os efeitos colaterais provenientes da infusão de produtos criopreservados nos pacientes.

Estudo proteômico da interação do Aspergillus fumigatus com células endoteliais da veia umbilical humana (HUVECs)

O Aspergillus fumigatus é o principal agente etiológico da aspergilose invasiva, uma infecção fúngica oportunista que acomete, principalmente, pacientes de Unidades Hematológicas, como aqueles com neutropenia profunda e prolongada. Após a filamentação este fungo angioinvasivo é capaz de ativar e causar danos em células endoteliais de veia umbilical humana (HUVEC) que passam a expressar um fenótipo pró-trombótico. A ativação destas células, dependente de contato célulacélula, é mediada por TNF-α e caracterizada pela expressão de moléculas próinflamatórias, como citocinas, quimiocinas e moléculas de adesão. Recentemente, nosso grupo comparou a ativação endotelial de HUVECs desafiadas com cepas selvagens e uma cepa mutante para o gene UGM1. Nestes experimentos a cepa mutante Δugm1, que apresenta um fenótipo de maior produção de galactosaminogalactana (GAG) na parede celular, mostrou um fenótipo hiperadesivo e uma capacidade maior de ativar células endoteliais. Entretanto, os receptores e as vias de sinalização envolvidos nesta ativação permanecem desconhecidos. Assim, o objetivo deste trabalho foi verificar as proteínas envolvidas nestes processos através do estudo das proteínas diferencialmente expressas nas HUVECs após a interação com A. fumigatus, usando a técnica proteômica 2D-DIGE. Brevemente, as HUVECs foram infectadas com tubos germinativos da cepa selvagem (AF293) e da cepa Δugm1 de A. fumigatus. Em seguida, as proteínas foram marcadas com diferentes fluorocromos e separadas por eletroforese bidimensional. A análise quantitativa foi realizada utilizando o software DeCyder. Foram identificadas por MS/MS cinco proteínas diferencialmente expressas, incluindo a galectina-1 e a anexina A2, ambas mais expressas após a interação, sendo a primeira ~25% mais expressa após a interação com a mutante Δugm1. Este trabalho propõe que a galectina-1 poderia ser o receptor endotelial para polímeros de galactose presentes na parede celular do A. fumigatus, e que a Anexina A2 poderia estar envolvida na sinalização intracelular em resposta a este patógeno. No entanto, experimentos complementares, em curso, são necessários para comprovar esta hipótese.

Rho kinase and protein kinase C involvement in vascular smooth muscle myofilament calcium sensitization in arteries from diabetic rats.

BACKGROUND AND PURPOSE: Diabetes mellitus (DM) causes multiple dysfunctions including circulatory disorders such as cardiomyopathy, angiopathy, atherosclerosis and arterial hypertension. Rho kinase (ROCK) and protein kinase C (PKC) regulate vascular smooth muscle (VSM) Ca(2+) sensitivity, thus enhancing VSM contraction, and up-regulation of both enzymes in DM is well known. We postulated that in DM, Ca(2+) sensitization occurs in diabetic arteries due to increased ROCK and/or PKC activity. EXPERIMENTAL APPROACH: Rats were rendered hyperglycaemic by i.p. injection of streptozotocin. Age-matched control tissues were used for comparison. Contractile responses to phenylephrine (Phe) and different Ca(2+) concentrations were recorded, respectively, from intact and chemically permeabilized vascular rings from aorta, tail and mesenteric arteries. KEY RESULTS: Diabetic tail and mesenteric arteries demonstrated markedly enhanced sensitivity to Phe while these changes were not observed in aorta. The ROCK inhibitor HA1077, but not the PKC inhibitor chelerythrine, caused significant reduction in sensitivity to agonist in diabetic vessels. Similar changes were observed for myofilament Ca(2+) sensitivity, which was again enhanced in DM in tail and mesenteric arteries, but not in aorta, and could be reduced by both the ROCK and PKC blockers. CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS: We conclude that in DM enhanced myofilament Ca(2+) sensitivity is mainly manifested in muscular-type blood vessels and thus likely to contribute to the development of hypertension. Both PKC and, in particular, ROCK are involved in this phenomenon. This highlights their potential usefulness as drug targets in the pharmacological management of DM-associated vascular dysfunction.

Role of basal extracellular Ca2+ entry during 5-HT-induced vasoconstriction of canine pulmonary arteries.

1. Measurements of artery contraction, cytosolic [Ca(2+)], and Ca(2+) permeability were made to examine contractile and cytosolic [Ca(2+)] responses of canine pulmonary arteries and isolated cells to 5-hydroxytryptamine (5-HT), and to determine the roles of intracellular Ca(2+) release and extracellular Ca(2+) entry in 5-HT responses. 2. The EC(50) for 5-HT-mediated contractions and cytosolic [Ca(2+)] increases was approximately 10(-7) M and responses were inhibited by ketanserin, a 5-HT(2A)-receptor antagonist. 3. 5-HT induced cytosolic [Ca(2+)] increases were blocked by 20 microM Xestospongin-C and by 2-APB (IC(50)=32 microM inhibitors of InsP(3) receptor activation. 4. 5-HT-mediated contractions were reliant on release of InsP(3) but not ryanodine-sensitive Ca(2+) stores. 5. 5-HT-mediated contractions and cytosolic [Ca(2+)] increases were partially inhibited by 10 microM nisoldipine, a voltage-dependent Ca(2+) channel blocker. 6. Extracellular Ca(2+) removal reduced 5-HT-mediated contractions further than nisoldipine and ablated cytosolic [Ca(2+)] increases and [Ca(2+)] oscillations. Similar to Ca(2+) removal, Ni(2+) reduced cytosolic [Ca(2+)] and [Ca(2+)] oscillations. 7. Mn(2+) quench of fura-2 and voltage-clamp experiments showed that 5-HT failed to activate any significant voltage-independent Ca(2+) entry pathways, including store-operated and receptor-activated nonselective cation channels. Ni(2+) but not nisoldipine or Gd(3+) blocked basal Mn(2+) entry. 8. Voltage-clamp experiments showed that simultaneous depletion of both InsP(3) and ryanodine-sensitive intracellular Ca(2+) stores activates a current with linear voltage dependence and a reversal potential consistent with it being a nonselective cation channel. 5-HT did not activate this current. 9. Basal Ca(2+) entry, rather than CCE, is important to maintain 5-HT-induced cytosolic [Ca(2+)] responses and contraction in canine pulmonary artery.

Vasculogenic and osteogenesis-enhancing potential of human umbilical cord blood endothelial colony-forming cells

Umbilical cord blood-derived endothelial colony-forming cells (UCB-ECFC) show utility in neovascularization, but their contribution to osteogenesis has not been defined. Cocultures of UCB-ECFC with human fetal-mesenchymal stem cells (hfMSC) resulted in earlier induction of alkaline phosphatase (ALP) (Day 7 vs. 10) and increased mineralization (1.9×; p <.001) compared to hfMSC monocultures. This effect was mediated through soluble factors in ECFC-conditioned media, leading to 1.8-2.2× higher ALP levels and a 1.4-1.5× increase in calcium deposition (p <.01) in a dose-dependent manner. Transcriptomic and protein array studies demonstrated high basal levels of osteogenic (BMPs and TGF-ßs) and angiogenic (VEGF and angiopoietins) regulators. Comparison of defined UCB and adult peripheral blood ECFC showed higher osteogenic and angiogenic gene expression in UCB-ECFC. Subcutaneous implantation of UCB-ECFC with hfMSC in immunodeficient mice resulted in the formation of chimeric human vessels, with a 2.2-fold increase in host neovascularization compared to hfMSC-only implants (p = .001). We conclude that this study shows that UCB-ECFC have potential in therapeutic angiogenesis and osteogenic applications in conjunction with MSC. We speculate that UCB-ECFC play an important role in skeletal and vascular development during perinatal development but less so in later life when expression of key osteogenesis and angiogenesis genes in ECFC is lower.

Sustained activation of XBP1 splicing leads to endothelial apoptosis and atherosclerosis development in response to disturbed flow

X-box binding protein 1 (XBP1) is a key signal transducer in endoplasmic reticulum stress response, and its potential role in the atherosclerosis development is unknown. This study aims to explore the impact of XBP1 on maintaining endothelial integrity related to atherosclerosis and to delineate the underlying mechanism. We found that XBP1 was highly expressed at branch points and areas of atherosclerotic lesions in the arteries of ApoE(-/-) mice, which was related to the severity of lesion development. In vitro study using human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) indicated that disturbed flow increased the activation of XBP1 expression and splicing. Overexpression of spliced XBP1 induced apoptosis of HUVECs and endothelial loss from blood vessels during ex vivo cultures because of caspase activation and down-regulation of VE-cadherin resulting from transcriptional suppression and matrix metalloproteinase-mediated degradation. Reconstitution of VE-cadherin by Ad-VEcad significantly increased Ad-XBP1s-infected HUVEC survival. Importantly, Ad-XBP1s gene transfer to the vessel wall of ApoE(-/-) mice resulted in development of atherosclerotic lesions after aorta isografting. These results indicate that XBP1 plays an important role in maintaining endothelial integrity and atherosclerosis development, which provides a potential therapeutic target to intervene in atherosclerosis.

Fetal Umbilical Artery Doppler Pulsatility Index as a Predictor of Cardiovascular Risk Factors in Children - A Long-Term Follow Up Study

Abstract Objective To determine if high umbilical artery Doppler (UAD) pulsatility index (PI) is associated with cardio-vascular (CV) risk-factors in children at age 12 years. Methods We studied 195 children at age 12 years who had had in-utero UAD studies performed at 28 weeks gestation. The children were grouped according to whether their umbilical Doppler PI was high (indicating poor feto-placental circulation) or normal. At age 12 years we assessed CV risk factors, including anthropometric measures, blood pressure, pulse wave velocity (a measure of arterial compliance), cardio-respiratory fitness and homocysteine and cholesterol serum levels. Results Compared with children with a normal UAD PI (N=88), the children (N=107) with high UAD PI had higher resting pulse rate (p=0.04), higher pulse wave velocity (p=0.046), higher serum homocysteine levels (p=0.032) and reduced arterial compliance (7.58 v 8.50 m/sec, p=0.029) using univariate analysis. These differences were not present when adjusting for cofounders was modelled. Conclusion High PI on UAD testing in-utero may be associated with increased likelihood of some cardio-vascular risk factors at age 12-years but confounding variables may be as important. Our study raises possible long-term benefits of in-utero UAD measurements.