Análise da expressão de laminina durante o transplante de células mononucleares de medula óssea em ratos hepatectomizados

A medula óssea adulta possui duas populações de células-tronco importantes no tratamento de diversas doenças hepáticas: células-tronco hematopoiéticas (CTHs) e células-tronco mesenquimais. A regeneração do fígado após a hepatectomia é um processo complexo que requer a proliferação de todas as células hepáticas. Fatores de crescimento, citocinas e componentes da matriz extracelular são elementos-chave nesse processo. As lamininas são uma família de proteínas de matriz extracelular, com funções adesivas e quimiotáticas pelo recrutamento de integrinas e outros receptores de superfície celular. No fígado normal, a laminina é expressa nas veias porta e centrolobular. O objetivo desse estudo foi investigar a expressão de laminina durante a regeneração hepática induzida por hepatectomia parcial e após o transplante de células mononucleares de medula óssea. As células mononucleares de medula óssea foram obtidas dos fêmures e tíbias de ratos, isoladas, marcadas com DAPI e injetadas pela veia porta em ratos recém-hepatectomizados. Os fígados foram coletados 15 minutos, 1 dia e 3 dias após a hepatectomia e o transplante de células de medula óssea e congelados. Os cortes foram imunomarcados com anticorpos primários anti-CD34 e anti-laminina de rato e observados em microscópio confocal de varredura a laser. Os resultados mostraram que 15 minutos após a hepatectomia parcial, as células-tronco hematopoiéticas CD34+ transplantadas foram encontradas em contato com a laminina localizada nas veias porta e centrolobular, indicando que a laminina poderia participar na adesão inicial das células-tronco a esses vasos logo após o seu transplante. Além disso, 1 e 3 dias após a hepatectomia, as células mononucleares de medula óssea transplantadas foram observadas nos sinusóides hepáticos expressando laminina. Esses resultados sugerem que a laminina pode ser um componente da matriz extracelular importante para a adesão e enxerto de células de medula óssea no fígado após uma lesão. Nós também analisamos a expressão de osteopontina (OPN) em células de medula óssea e CTHs. Os resultados por microscopia confocal demonstraram que a maioria das células mononucleares de medula óssea recém-isoladas expressa quantidades variáveis de OPN. Além disso, algumas CTHs CD34+ também expressam OPN. Após 1 e 4 dias de cultura, observamos uma diminuição de células expressando CD34, e um aumento na expressão de OPN pelas células mononucleares de medula óssea.

Restrição proteica materna e alteração do desenvolvimento das artérias coronárias em camundongos

O desenvolvimento da programação fetal é considerado um importante fator de risco para doenças não-transmissíveis da vida adulta, incluindo doença cardíaca coronariana. Com o objetivo de investigar a associação entre nutrição materna e o desenvolvimento das artérias coronárias (AC) em embriões de camundongos estadiados; embriões de camundongos C57BL/6 nos estádios de 16-23 foram retirados de mães alimentadas com dietas de proteína normal (NP) ou de baixa proteína (LP), e as AC foram estudadas. Embora os embriões LP possuam massa corporal menor, entretanto tinham taxas de crescimento cardíaco maior, quando comparados com os embriões NP. O Plexo subepicárdico foi observado no início do período pós-somítico (estádio 16) de embriões NP, enquanto que nos embriões LP apenas no estádio 17 (P <0,01), persistindo até o estádio 18 (P <0,01). As artérias coronárias foram detectadas inicialmente no estádio18 dos embriões NP, já nos embriões LP foram encontradas a partir do estádio 19 (P <0,01). Núcleos apoptóticos foram observados em torno do anel aórtico peritruncal no estádio 18 em embriões NP e LP. Células FLK1+ (Fetal Liver Kinase 1 = VEGFr2 = Vascular Endothelial Growth Factor Receptor 2) apresentaram uma distribuição homogênea nos embriões NP já no estádio 18, enquanto uma distribuição semelhante nos embriões LP foi visto apenas nos estádios 22 e 23. A restrição proteica materna em camundongos leva a um atraso no crescimento do coração no período embrionário modificando o desenvolvimento do plexo peritruncal subepicárdica e diminuindo a taxa de apoptose na região do futuro orifício coronariano.

CGP37157, an inhibitor of the mitochondrial Na+/Ca2+ exchanger, protects neurons from excitotoxicity by blocking voltage-gated Ca2+ channels

Inhibition of the mitochondrial Na+/Ca2+ exchanger (NCLX) by CGP37157 is protective in models of neuronal injury that involve disruption of intracellular Ca2+ homeostasis. However, the Ca2+ signaling pathways and stores underlying neuroprotection by that inhibitor are not well defined. In the present study, we analyzed how intracellular Ca2+ levels are modulated by CGP37157 (10 mu M) during NMDA insults in primary cultures of rat cortical neurons. We initially assessed the presence of NCLX in mitochondria of cultured neurons by immunolabeling, and subsequently, we analyzed the effects of CGP37157 on neuronal Ca2+ homeostasis using cameleon-based mitochondrial Ca2+ and cytosolic Ca2+ ([Ca2+](i)) live imaging. We observed that NCLX-driven mitochondrial Ca2+ exchange occurs in cortical neurons under basal conditions as CGP37157 induced a decrease in [Ca-2](i) concomitant with a Ca2+ accumulation inside the mitochondria. In turn, CGP37157 also inhibited mitochondrial Ca2+ efflux after the stimulation of acetylcholine receptors. In contrast, CGP37157 strongly prevented depolarization-induced [Ca2+](i) increase by blocking voltage-gated Ca2+ channels (VGCCs), whereas it did not induce depletion of ER Ca2+ stores. Moreover, mitochondrial Ca2+ overload was reduced as a consequence of diminished Ca2+ entry through VGCCs. The decrease in cytosolic and mitochondrial Ca2+ overload by CGP37157 resulted in a reduction of excitotoxic mitochondrial damage, characterized here by a reduction in mitochondrial membrane depolarization, oxidative stress and calpain activation. In summary, our results provide evidence that during excitotoxicity CGP37157 modulates cytosolic and mitochondrial Ca2+ dynamics that leads to attenuation of NMDA-induced mitochondrial dysfunction and neuronal cell death by blocking VGCCs.

Differential Neuroprotective Effects of 5 '-Deoxy-5 '-Methylthioadenosine

Background: 5'-deoxy-5'-methylthioadenosine (MTA) is an endogenous compound produced through the metabolism of polyamines. The therapeutic potential of MTA has been assayed mainly in liver diseases and, more recently, in animal models of multiple sclerosis. The aim of this study was to determine the neuroprotective effect of this molecule in vitro and to assess whether MTA can cross the blood brain barrier (BBB) in order to also analyze its potential neuroprotective efficacy in vivo. Methods: Neuroprotection was assessed in vitro using models of excitotoxicity in primary neurons, mixed astrocyte-neuron and primary oligodendrocyte cultures. The capacity of MTA to cross the BBB was measured in an artificial membrane assay and using an in vitro cell model. Finally, in vivo tests were performed in models of hypoxic brain damage, Parkinson's disease and epilepsy. Results: MTA displays a wide array of neuroprotective activities against different insults in vitro. While the data from the two complementary approaches adopted indicate that MTA is likely to cross the BBB, the in vivo data showed that MTA may provide therapeutic benefits in specific circumstances. Whereas MTA reduced the neuronal cell death in pilocarpine-induced status epilepticus and the size of the lesion in global but not focal ischemic brain damage, it was ineffective in preserving dopaminergic neurons of the substantia nigra in the 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydro-pyridine (MPTP)-mice model. However, in this model of Parkinson's disease the combined administration of MTA and an A(2A) adenosine receptor antagonist did produce significant neuroprotection in this brain region. Conclusion: MTA may potentially offer therapeutic neuroprotection.

TWEAK/Fn14 Signaling Is Required for Liver Regeneration after Partial Hepatectomy in Mice

Background & Aims: Pro-inflammatory cytokines are important for liver regeneration after partial hepatectomy (PH). Expression of Fibroblast growth factor-inducible 14 (Fn14), the receptor for TNF-like weak inducer of apoptosis (TWEAK), is induced rapidly after PH and remains elevated throughout the period of peak hepatocyte replication. The role of Fn14 in post-PH liver regeneration is uncertain because Fn14 is expressed by liver progenitors and TWEAK-Fn14 interactions stimulate progenitor growth, but replication of mature hepatocytes is thought to drive liver regeneration after PH. Methods: To clarify the role of TWEAK-Fn14 after PH, we compared post-PH regenerative responses in wild type (WT) mice, Fn14 knockout (KO) mice, TWEAK KO mice, and WT mice treated with anti-TWEAK antibodies. Results: In WT mice, rare Fn14(+) cells localized with other progenitor markers in peri-portal areas before PH. PH rapidly increased proliferation of Fn14(+) cells; hepatocytic cells that expressed Fn14 and other progenitor markers, such as Lgr5, progressively accumulated from 12-8 h post-PH and then declined to baseline by 96 h. When TWEAK/Fn14 signaling was disrupted, progenitor accumulation, induction of pro-regenerative cytokines, hepatocyte and cholangiocyte proliferation, and over-all survival were inhibited, while post-PH liver damage and bilirubin levels were increased. TWEAK stimulated proliferation and increased Lgr5 expression in cultured liver progenitors, but had no effect on either parameter in cultured primary hepatocytes. Conclusions: TWEAK-FN14 signaling is necessary for the healthy adult liver to regenerate normally after acute partial hepatectomy.

Pharmacological Blockade of Cannabinoid CB1 Receptors in Diet-Induced Obesity Regulates Mitochondrial Dihydrolipoamide Dehydrogenase in Muscle

Cannabinoid CB1 receptors peripherally modulate energy metabolism. Here, we investigated the role of CB1 receptors in the expression of glucose/pyruvate/tricarboxylic acid (TCA) metabolism in rat abdominal muscle. Dihydrolipoamide dehydrogenase (DLD), a flavoprotein component (E3) of alpha-ketoacid dehydrogenase complexes with diaphorase activity in mitochondria, was specifically analyzed. After assessing the effectiveness of the CB1 receptor antagonist AM251 (3 mg kg(-1), 14 days) on food intake and body weight, we could identified seven key enzymes from either glycolytic pathway or TCA cycle-regulated by both diet and CB1 receptor activity-through comprehensive proteomic approaches involving two-dimensional electrophoresis and MALDI-TOF/LC-ESI trap mass spectrometry. These enzymes were glucose 6-phosphate isomerase (GPI), triosephosphate isomerase (TPI), enolase (Eno3), lactate dehydrogenase (LDHa), glyoxalase-1 (Glo1) and the mitochondrial DLD, whose expressions were modified by AM251 in hypercaloric diet-induced obesity. Specifically, AM251 blocked high-carbohydrate diet (HCD)-induced expression of GPI, TPI, Eno3 and LDHa, suggesting a down-regulation of glucose/pyruvate/lactate pathways under glucose availability. AM251 reversed the HCD-inhibited expression of Glo1 and DLD in the muscle, and the DLD and CB1 receptor expression in the mitochondrial fraction. Interestingly, we identified the presence of CB1 receptors at the membrane of striate muscle mitochondria. DLD over-expression was confirmed in muscle of CB1-/- mice. AM251 increased the pyruvate dehydrogenase and glutathione reductase activity in C2C12 myotubes, and the diaphorase/oxidative activity in the mitochondria fraction. These results indicated an up-regulation of methylglyoxal and TCA cycle activity. Findings suggest that CB1 receptors in muscle modulate glucose/pyruvate/lactate pathways and mitochondrial oxidative activity by targeting DLD.

ELF (Enhanced Liver Fibrosis) como marcador não invasivo de fibrose hepáticana hepatite C crônica

A fibrose hepática é o aspecto mais relevante e o mais importante determinante de morbimortalidade na hepatite C crônica (HCC). Historicamente, a biópsia hepática é o método de referência para avaliação da fibrose causada pela HCC, apesar de apresentar limitações. O estudo de marcadores não invasivos, que possam obviar a necessidade da biópsia, é uma área de constante interesse na hepatologia. Idealmente, a avaliação da fibrose hepática deveria ser acurada, simples, prontamente disponível, de baixo custo e informar sobre o prognóstico da patologia. Os marcadores não invasivos mais estudados são a elastografia hepática transitória (EHT) e os laboratoriais. A EHT já foi extensamente validada na HCC e está inserida na rotina de avaliação destes pacientes. Dentre os laboratoriais, existem diversos testes em continua experimentação e, até o momento, nenhum foi integrado à prática clínica no Brasil, embora já aplicados rotineiramente em outros países. O Enhanced Liver Fibrosis (ELF), um teste que dosa no soro ácido hialurônico, pró-peptídeo amino-terminal do colágeno tipo III e inibidor tissular da metaloproteinase 1, tem se mostrado bastante eficaz na detecção de fibrose hepática significativa e de cirrose na HCC. Neste estudo o ELF teve o seu desempenho avaliado em relação a biópsia hepática e demonstrou apresentar boa acurácia na detecção tanto de fibrose significativa quanto de cirrose. Na comparação com a EHT apresentou acurácia semelhante para estes mesmos desfechos, com significância estatística. No entanto, foi observada uma superestimação da fibrose com a utilização dos pontos de corte propostos pelo fabricante. Este achado está em acordo com a literatura, onde não há consenso sobre o melhor ponto de corte a ser empregado na prática clínica. Com a ampliação da casuística foi possível propor novos pontos de corte, através da análise clássica, com a biópsia hepática como padrão ouro. O resultado obtido vai ao encontro do observado por outros autores. Em seguida, os novos pontos de corte do ELF foram reavaliados sem que a biópsia hepática fosse a referência, através da análise de classes latentes. Mais uma vez o ELF apresentou bom desempenho, inclusive com melhora de suas sensibilidade e especificidade em comparação com a análise clássica, onde a biópsia hepática é a referência. Assim sendo, é possível concluir que o ELF é um bom marcador não invasivo de fibrose hepática. No entanto, para detecção de fibrose significativa e cirrose, deve ser considerada a aplicação na prática clínica dos novos pontos de corte aqui propostos.

Efeito do pré-condicionamento isquêmico remoto em modelo de lesão hepática por isquemia-reperfusão em ratos

A lesão por isquemia-reperfusão (I/R) é o mecanismo fisiopatológico central no desenvolvimento da insuficiência hepática pós-operatória. Diversas estratégias para minimizar suas consequências estão sendo desenvolvidas, mas ainda sem resultados satisfatórios. Recentemente o pré-condicionamento isquêmico remoto (PCIR), método em que ciclos breves de I/R aplicados em um órgão ou membro é capaz de atenuar os resultados da I/R em um órgão distante, vem sendo utilizado, em modelos experimentais, com resultados promissores. No entanto seu mecanismo de ação ainda não foi esclarecido. Um dos mecanismos propostos é a modulação na expressão das citocinas sintetizadas durante a resposta inflamatória que acompanha o processo de I/R. Foram utilizados 36 ratos (Rattus norvegicus), machos, com peso entre 250 e 280 g, divididos em três grupos: Grupo Sham, cirurgia simulada; Grupo IR, isquemia de 70% do fígado por 45 minutos e reperfusão; e Grupo PCIR, pré-condicionamento isquêmico remoto do fígado através de seis ciclos de isquemia-reperfusão da pata do animal, com quatro minutos de isquemia e quatro minutos de reperfusão em cada ciclo, seguido de isquemia hepática semelhante ao do Grupo IR. Terminado os procedimentos cirúrgicos, metade dos animais foi morta decorridos 60 minutos de reperfusão, e a outra metade após 180 minutos. Foi coletado tecido hepático do lobo submetido à isquemia, para estudo histopatológico, utilizando o índice de injúria hepática modificado; e sangue, para dosagem plasmática de TNF-α, IL-6, IL-10 e ALT. A análise histopatológica mostrou que a necrose celular foi significativamente reduzida no Grupo PCIR quando comparado com Grupo IR (p <0,0001). As transaminases mostraram o mesmo padrão com redução significativa dos seus valores no Grupo PCIR quando comparados com o Grupo I-R (p <0,0001). A dosagem das interleucinas mostrou redução significativa na expressão da IL-6 no Grupo PCIR quando comparado com o Grupo IR (p<0,001). Houve aumento da expressão de IL-10 nos grupo PCIR, porém não atingiu significância estatística. Não foi identificada diferença na dosagem de TNF-α nos grupos estudados. O PCI-R foi eficaz na redução na necrose celular resultante da lesão por I-R nos grupos estudados. A redução na síntese de IL-6 segue o padrão observado em outros estudos.

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.

Bioenergética mitocondrial do coração na obesidade induzida por dieta ocidental em camundongos Swiss

A obesidade, doença resultante do acúmulo excessivo de gordura corporal, é importante fator de risco para diabetes mellitus tipo 2, dislipidemias e doenças cardiovasculares, doenças de alta prevalência em todo o mundo. O processo de transição nutricional decorrente da globalização contribuiu para o crescente número de indivíduos com obesidade, principalmente pela modificação nos hábitos alimentares da população, com ampla inclusão de produtos industrializados ricos em gordura saturada, sal e açúcar, denominada dieta ocidental. Os mecanismos pelos quais a obesidade induzida por dieta leva ao desenvolvimento de doenças cardiovasculares ainda não estão completamente esclarecidos na literatura, porém sabe-se que a obesidade leva ao comprometimento da função cardíaca e do metabolismo energético, aumentando a morbidade e mortalidade. Em grande parte dos estudos relacionados à obesidade, o metabolismo energético celular comprometido associa-se à disfunção mitocondrial. Neste contexto, torna-se importante avaliar a função mitocondrial na obesidade, visto que as mitocôndrias são organelas com funções-chave no metabolismo energético. No presente estudo, avaliamos inicialmente o efeito obesogênico da dieta ocidental em camundongos Swiss por 16 semanas a partir do desmame. Para tal, analisamos a ingestão alimentar, evolução da massa corporal, Índice de Lee, peso das gorduras epididimal e retroperitoneal, peso e morfologia do fígado, relação entre o peso do fígado/massa corporal, peso do ventrículo esquerdo (VE)/massa corporal, glicemia de jejum e teste intraperitoneal de tolerância à glicose. Avaliamos também o consumo de oxigênio das fibras cardíacas através da respirometria de alta resolução. Além disso, o conteúdo das proteínas envolvidas no metabolismo energético: Carnitina Palmitoil Transferase 1 (CPT1), proteína desacopladora 2 (UCP2), Transportadores de glicose 1 e 4 (GLUT1 e GLUT4), proteína quinase ativada por AMP (AMPK), proteína quinase ativada por AMP fosforilada (pAMPK), receptor de insulina β (IRβ) e substrato do receptor de insulina 1 (IRS-1) foi determinado por western blotting. Nossos resultados confirmaram o caráter obesogênico da dieta ocidental, visto que os camundongos submetidos a esta dieta (GO), apresentaram-se hiperfágicos (P<0,001) e obesos (72,031,82, P<0,001), com aumento progressivo no ganho de massa corporal. Além do aumento significativo dos parâmetros: Índice de Lee (362,902,44, P<0,001), gorduras epididimal e retroperitonial (3,310,15 e 1,610,11, P<0,001), relação entre o peso do fígado/massa corporal (0,060,003, P<0,001) e peso de ventrículo esquerdo (VE)/massa corporal (0,080,002, P<0,01), hiperglicemia de jejum (192,1014,75, P<0,01), intolerância à glicose (P<0,05, P<0,01) e deposição ectópica de gordura no fígado. A respirometria de alta resolução evidenciou disfunção mitocondrial cardíaca no grupo GO, com reduzida capacidade de oxidação de carboidratos e ácidos graxos (P<0,001) e aumento do desacoplamento entre a fosforilação oxidativa e a síntese de ATP (P<0,001). Os resultados de western blotting evidenciaram aumento nos conteúdos de CPT1 (1,160,08, P<0,05) e UCP2 (1,080,06, P<0,05) e redução no conteúdo de IRS-1 (0,600,08, P<0,05). Não houve diferença significativa nos conteúdos de GLUT1, GLUT4, AMPK, pAMPK, pAMPK/AMPK e IRβ. Em conclusão, o consumo da dieta ocidental resultou no desenvolvimento de obesidade com disfunção mitocondrial associada a alterações no metabolismo energético.

Liver genomic responses to ciguatoxin: evidence for activation of Phase I and Phase II detoxification pathways following an acute hypothermic response in mice

Ciguatoxins (CTX) are polyether neurotoxins that target voltage-gated sodium channels and are responsible for ciguatera, the most common fish-borne food poisoning in humans. This study characterizes the global transcriptional response of mouse liver to a symptomatic dose (0.26 ng/g) of the highly potent Pacific ciguatoxin-1 (P-CTX-1). At 1 h post-exposure 2.4% of features on a 44K whole genome array were differentially expressed (p ≤ 0.0001), increasing to 5.2% at 4 h and decreasing to 1.4% by 24 h post-CTX exposure. Data were filtered (|fold change| ≥ 1.5 and p ≤ 0.0001 in at least one time point) and a trend set of 1550 genes were used for further analysis. Early gene expression was likely influenced prominently by an acute 4°C decline in core body temperature by 1 h, which resolved by 8 h following exposure. An initial downregulation of 32 different solute carriers, many involved in sodium transport, was observed. Differential gene expression in pathways involving eicosanoid biosynthesis and cholesterol homeostasis was also noted. Cytochrome P450s (Cyps) were of particular interest due to their role in xenobiotic metabolism. Twenty-seven genes, mostly members of Cyp2 and Cyp4 families, showed significant changes in expression. Many Cyps underwent an initial downregulation at 1 h but were quickly and strongly upregulated at 4 and 24 h post-exposure. In addition to Cyps, increases in several glutathione S-transferases were observed, an indication that both phase I and phase II metabolic reactions are involved in the hepatic response to CTX in mice.