Publicação

Mechanisms underlying metabolic shift in pluripotent stem cells: The potential role of sirtuins

Detalhes bibliográficos
Resumo:	De forma semelhante ao botão embrionário do blastocisto, as célula estaminais embrionárias possuem a capacidade de contínua autorrenovação e de diferenciação nos três folhetos germinativos e em todos os tipos celulares constituintes de um indivíduo adulto. Por conseguinte, as células estaminais embrionárias possuem um futuro promissor a nível de medicina regenerativa, modelos de estudo de doença in vitro, assim como uma poderosa ferramenta para a descoberta de novos fármacos e estudos fármaco-toxicológicos. Na última década, ocorreu um aumento exponencial do conhecimento relativo à biologia das células estaminais embrionárias, a nível epigenómico, trasncriptómico, proteómico e metabolómio, estimulando um melhor e correto uso para estas células. No entanto, muitos elementos desta regulação são ainda desconhecidos, o que explica o porquê de todo o potencial associado às células estaminais embrionárias ainda não ter sido alcançado. O estudo das sirtuinas ganhou um papel de destaque após a descoberta de que estas proteínas em leveduras, nemátodes e moscas têm um papel na longevidade e envelhecimento. Para além do seu papel da regulação da transcrição, as sirtuinas têm sido referidas como moduladores de muitos outros processos celulares, nomeadamente do metabolismo. Nesta tese esperámos estudar o possível papel das sirtuinas na pluripotência das células estaminais embrionárias, assim como na sua capacidade de diferenciação, dando um foco especial na influência das sirtuinas no estado metabólico da célula. Para desvendar o papel da sirtuina 1, tomamos partido de um modelo genético de células estaminais embrionárias com deleção da sirtuina 1. Comparadas às células da linha celular normal, as células estaminais embrionárias com deleção da sirtuina 1 estão mais predispostas à diferenciação espontânea, mesmo quando são cultivadas em condições de manutenção de pluripotência. No entanto, este potencial aparenta estar já enviesado, uma vez que quando sujeitas a um protocolo de diferenciação dirigido, estas células são menos eficientes a diferenciar em linhagens neuronais comparando com as células normais. Propomos que a capacidade metabólica das células poderá estar a ajudar a enviesar a capacidade de diferenciação, uma vez que as células estaminais embrionárias com deleção da sirtuina 1 têm um metabolismo glicolítico mais pronunciado em detrimento do metabolismo oxidativo comparando com as células normais. STAT3 (transdutor de sinal e activador da transcrição 3) é um factor de transcrição necessário para as vias de sinalização em pluripotência, mas também uma peça necessária para o metabolismo mitocondrial, que poderá estar envolvido nestas transições pluripotência/diferenciação e glicólise/metabolismo oxidativo das células sem sirtuina 1. Na segunda parte, foi usada uma abordagem farmacológica com o intuito de modular a expressão e atividade da Sirtuina 3. Com esse propósito, usamos o flavonoide natural kaempferol, que tem sido descrito como possuindo capacidades antioxidantes. Apesar de não ter sido possível modular a Sirtuina 3 no nosso modelo, observámos que o kaempferol poderá modular de forma distinta as propriedades das células estaminais embrionárias. Baixas concentrações aparentemente têm efeito potenciador de pluripotência, enquanto que altas concentrações não afetam a pluripotência, mas induzem morte celular, o que poderá estar associado a um aumento dos níveis da espécie reativa de oxigénio, anião superóxido. Esta parte do trabalho, embora demonstrando a falta de modulação da sirtuina 3, sugere que os compostos naturais, como o kaempferol, possam vir a ser usados em cultura para a modulação in vitro da pluripotência e do potencial de diferenciação, evitando o uso de compostos químicos não naturais nem fisiológicos. No cômputo geral, com os estudos aqui apresentados nesta tese, esperamos estar a contribuir para o conhecimento atual no plano das células estaminais embrionárias. Ademais, este trabalho permitiu salientar novos indícios sobre o papel da sirtuina 1 na regulação da pluripotência através de uma modulação (também) metabólica.
Autores principais:	Correia, Marcelo José Marques
Assunto:	células estaminais embrionárias sirtuinas pluripotência diferenciação celular metabolismo kaempferol apoptose
Ano:	2016
País:	Portugal
Tipo de documento:	tese de doutoramento
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Coimbra
Idioma:	inglês
Origem:	Estudo Geral - Universidade de Coimbra

Descrição
Resumo:	De forma semelhante ao botão embrionário do blastocisto, as célula estaminais embrionárias possuem a capacidade de contínua autorrenovação e de diferenciação nos três folhetos germinativos e em todos os tipos celulares constituintes de um indivíduo adulto. Por conseguinte, as células estaminais embrionárias possuem um futuro promissor a nível de medicina regenerativa, modelos de estudo de doença in vitro, assim como uma poderosa ferramenta para a descoberta de novos fármacos e estudos fármaco-toxicológicos. Na última década, ocorreu um aumento exponencial do conhecimento relativo à biologia das células estaminais embrionárias, a nível epigenómico, trasncriptómico, proteómico e metabolómio, estimulando um melhor e correto uso para estas células. No entanto, muitos elementos desta regulação são ainda desconhecidos, o que explica o porquê de todo o potencial associado às células estaminais embrionárias ainda não ter sido alcançado. O estudo das sirtuinas ganhou um papel de destaque após a descoberta de que estas proteínas em leveduras, nemátodes e moscas têm um papel na longevidade e envelhecimento. Para além do seu papel da regulação da transcrição, as sirtuinas têm sido referidas como moduladores de muitos outros processos celulares, nomeadamente do metabolismo. Nesta tese esperámos estudar o possível papel das sirtuinas na pluripotência das células estaminais embrionárias, assim como na sua capacidade de diferenciação, dando um foco especial na influência das sirtuinas no estado metabólico da célula. Para desvendar o papel da sirtuina 1, tomamos partido de um modelo genético de células estaminais embrionárias com deleção da sirtuina 1. Comparadas às células da linha celular normal, as células estaminais embrionárias com deleção da sirtuina 1 estão mais predispostas à diferenciação espontânea, mesmo quando são cultivadas em condições de manutenção de pluripotência. No entanto, este potencial aparenta estar já enviesado, uma vez que quando sujeitas a um protocolo de diferenciação dirigido, estas células são menos eficientes a diferenciar em linhagens neuronais comparando com as células normais. Propomos que a capacidade metabólica das células poderá estar a ajudar a enviesar a capacidade de diferenciação, uma vez que as células estaminais embrionárias com deleção da sirtuina 1 têm um metabolismo glicolítico mais pronunciado em detrimento do metabolismo oxidativo comparando com as células normais. STAT3 (transdutor de sinal e activador da transcrição 3) é um factor de transcrição necessário para as vias de sinalização em pluripotência, mas também uma peça necessária para o metabolismo mitocondrial, que poderá estar envolvido nestas transições pluripotência/diferenciação e glicólise/metabolismo oxidativo das células sem sirtuina 1. Na segunda parte, foi usada uma abordagem farmacológica com o intuito de modular a expressão e atividade da Sirtuina 3. Com esse propósito, usamos o flavonoide natural kaempferol, que tem sido descrito como possuindo capacidades antioxidantes. Apesar de não ter sido possível modular a Sirtuina 3 no nosso modelo, observámos que o kaempferol poderá modular de forma distinta as propriedades das células estaminais embrionárias. Baixas concentrações aparentemente têm efeito potenciador de pluripotência, enquanto que altas concentrações não afetam a pluripotência, mas induzem morte celular, o que poderá estar associado a um aumento dos níveis da espécie reativa de oxigénio, anião superóxido. Esta parte do trabalho, embora demonstrando a falta de modulação da sirtuina 3, sugere que os compostos naturais, como o kaempferol, possam vir a ser usados em cultura para a modulação in vitro da pluripotência e do potencial de diferenciação, evitando o uso de compostos químicos não naturais nem fisiológicos. No cômputo geral, com os estudos aqui apresentados nesta tese, esperamos estar a contribuir para o conhecimento atual no plano das células estaminais embrionárias. Ademais, este trabalho permitiu salientar novos indícios sobre o papel da sirtuina 1 na regulação da pluripotência através de uma modulação (também) metabólica.