Publicação
Aquaporins involvement in hepatic ischemia reperfusion injury
| Resumo: | A lesão de isquemia-reperfusão (IR) hepática é uma complicação inevitável durante a cirurgia hepática, causada pela interrupção do fluxo sanguíneo e subsequente inflamação durante a revascularização do fígado. Uma vez que esta condição patológica tem uma alta taxa de mortalidade associada, há um interesse crescente na investigação de métodos e estratégias para prevenir e atenuar a IR hepática. A IR hepática é caracterizada por uma fase de isquemia, em que a falta de oxigénio e a depleção de ATP leva à interrupção da microcirculação e ao dano mitocondrial, e uma fase de reperfusão, distinguida pela ativação do sistema imunológico do fígado que envolve ativação de macrófagos e neutrófilos, produção de citocinas e quimiocinas, stress oxidativo e aumento da expressão de moléculas de adesão no endotélio hepático. Os mecanismos de resolução de inflamação no fígado são conhecidos uma vez que alguns mediadores anti-inflamatórios são capazes de induzir a cicatrização do tecido hepático e a proliferação de hepatócitos. O sistema hepatobiliar é responsável por diversos processos metabólicos, incluindo formação e secreção biliar, desintoxicação e metabolismo do glicerol. Como a bile é predominantemente composta por água, a formação de bile canalicular é um processo de secreção osmótica que resulta da entrada de água em resposta a gradientes osmóticos criados pela secreção activa de solutos. Quando os hepatócitos são estimulados, o transporte de água ocorre significativamente pela via transcelular através da membrana plasmática. Foi demonstrado que várias células do trato hepatobiliar expressam aquaporinas (AQPs), pequenas proteínas transmembranares conhecidas por auxiliar no transporte transmembranar de água, aumentando a permeabilidade à água e também permitindo o transporte de glicerol e outros pequenos solutos. Além disso, como durante a revascularização do fígado a permeabilidade da membrana é afectada por processos de inflamação, as AQPs situadas em várias células do fígado representam importantes reguladores do equilíbrio hemodinâmico durante a IR. Considerando o papel que as AQPs podem desempenhar durante os processos de IR do fígado, o foco deste trabalho consistiu em avaliar o efeito da IR na expressão de AQPs. O ensaio in vitro com células HepG2 expostas a diferentes estímulos de IR permitiu distinguir o efeito da inflamação do estímulo de hipoxia na expressão de AQPs. Mediante estímulo de inflamação com LPS, as células induziram a expressão de AQPs a fim de restabelecer a homeostase e atenuar os processos biológicos instigados pela sobre-expressão de mediadores da inflamação. Opondo-se à resposta inflamatória, mediante estímulo de isquemia, as células submetidas a uma câmara de hipoxia suprimem a expressão de AQPs como um mecanismo de prevenção de influxo de água nas células e manutenção da homeostase da água durante o processo inflamatório inicial e prevenção de edema celular. Além disso, a administração de formulações lipossomais de fármacos demonstrou ser eficaz na atenuação dos processos de inflamação causados pela exposição das células HepG2 a compostos tóxicos e disfunções relacionadas à inflamação nas células do fígado, já que ambos os fármacos testados (prednisolona e ibuprofeno) mostraram efeitos favoráveis na reversão da inflamação induzida por LPS, diminuindo significativamente a expressão de AQP3 e citocinas. O ensaio in vivo do efeito de IR em células de fígado de rato permitiu delinear um perfil de expressão de AQPs ao longo dos diferentes tempos do processo de IR. As células suprimiram significativamente a expressão de AQPs após 2h de reperfusão, a fim de se opor aos mecanismos decorrentes do processo de isquemia e evitar o influxo de água na célula e edema celular nas primeiras horas de reperfusão, então induziram a expressão de AQPs após 6h de reperfusão a fim de restabelecer homeostase da água e, finalmente, após 24h de reperfusão as células aumentaram a expressão de AQPs. Como a expressão de AQPs e TNF-ɑ após 24h de reperfusão se assemelhava à condição de normóxia, este ensaio confirmou que após 24h de reperfusão as células passam por processos de resolução da inflamação e retornam à homeostase. Além disso, o tratamento com o composto natural quercetina foi ineficiente em atenuar os processos de inflamação induzidos por IR, pois os perfis de AQPs assemelham-se às amostras sem tratamento. Apesar disso, a administração intravenosa de quercetina lipossomal (formada por SPC) apresentou maior expressão de AQPs do que a administração intraperitoneal de quercetina lipossomal (formada por EPC). Para uma melhor avaliação do papel das AQPs nos mecanismos de IR do fígado, devem ser realizados ensaios funcionais e, em última análise, devem ser investigadas estratégias para direcionar e regular as AQPs durante a IR do fígado com o objetivo de reduzir a alta taxa de mortalidade associada a essa condição. |
|---|---|
| Autores principais: | Fernandes, Jessica Alexandra Silva |
| Assunto: | Hepatic ischemia-reperfusion (IR) Aquaporins (AQPs) Ischemia stimulus Inflammation stimulus Liposomal drug formulations Cytokines expression Inflammation resolution Water homeostasis Teses de mestrado -2021 |
| Ano: | 2021 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade de Lisboa |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | Repositório da Universidade de Lisboa |
| Resumo: | A lesão de isquemia-reperfusão (IR) hepática é uma complicação inevitável durante a cirurgia hepática, causada pela interrupção do fluxo sanguíneo e subsequente inflamação durante a revascularização do fígado. Uma vez que esta condição patológica tem uma alta taxa de mortalidade associada, há um interesse crescente na investigação de métodos e estratégias para prevenir e atenuar a IR hepática. A IR hepática é caracterizada por uma fase de isquemia, em que a falta de oxigénio e a depleção de ATP leva à interrupção da microcirculação e ao dano mitocondrial, e uma fase de reperfusão, distinguida pela ativação do sistema imunológico do fígado que envolve ativação de macrófagos e neutrófilos, produção de citocinas e quimiocinas, stress oxidativo e aumento da expressão de moléculas de adesão no endotélio hepático. Os mecanismos de resolução de inflamação no fígado são conhecidos uma vez que alguns mediadores anti-inflamatórios são capazes de induzir a cicatrização do tecido hepático e a proliferação de hepatócitos. O sistema hepatobiliar é responsável por diversos processos metabólicos, incluindo formação e secreção biliar, desintoxicação e metabolismo do glicerol. Como a bile é predominantemente composta por água, a formação de bile canalicular é um processo de secreção osmótica que resulta da entrada de água em resposta a gradientes osmóticos criados pela secreção activa de solutos. Quando os hepatócitos são estimulados, o transporte de água ocorre significativamente pela via transcelular através da membrana plasmática. Foi demonstrado que várias células do trato hepatobiliar expressam aquaporinas (AQPs), pequenas proteínas transmembranares conhecidas por auxiliar no transporte transmembranar de água, aumentando a permeabilidade à água e também permitindo o transporte de glicerol e outros pequenos solutos. Além disso, como durante a revascularização do fígado a permeabilidade da membrana é afectada por processos de inflamação, as AQPs situadas em várias células do fígado representam importantes reguladores do equilíbrio hemodinâmico durante a IR. Considerando o papel que as AQPs podem desempenhar durante os processos de IR do fígado, o foco deste trabalho consistiu em avaliar o efeito da IR na expressão de AQPs. O ensaio in vitro com células HepG2 expostas a diferentes estímulos de IR permitiu distinguir o efeito da inflamação do estímulo de hipoxia na expressão de AQPs. Mediante estímulo de inflamação com LPS, as células induziram a expressão de AQPs a fim de restabelecer a homeostase e atenuar os processos biológicos instigados pela sobre-expressão de mediadores da inflamação. Opondo-se à resposta inflamatória, mediante estímulo de isquemia, as células submetidas a uma câmara de hipoxia suprimem a expressão de AQPs como um mecanismo de prevenção de influxo de água nas células e manutenção da homeostase da água durante o processo inflamatório inicial e prevenção de edema celular. Além disso, a administração de formulações lipossomais de fármacos demonstrou ser eficaz na atenuação dos processos de inflamação causados pela exposição das células HepG2 a compostos tóxicos e disfunções relacionadas à inflamação nas células do fígado, já que ambos os fármacos testados (prednisolona e ibuprofeno) mostraram efeitos favoráveis na reversão da inflamação induzida por LPS, diminuindo significativamente a expressão de AQP3 e citocinas. O ensaio in vivo do efeito de IR em células de fígado de rato permitiu delinear um perfil de expressão de AQPs ao longo dos diferentes tempos do processo de IR. As células suprimiram significativamente a expressão de AQPs após 2h de reperfusão, a fim de se opor aos mecanismos decorrentes do processo de isquemia e evitar o influxo de água na célula e edema celular nas primeiras horas de reperfusão, então induziram a expressão de AQPs após 6h de reperfusão a fim de restabelecer homeostase da água e, finalmente, após 24h de reperfusão as células aumentaram a expressão de AQPs. Como a expressão de AQPs e TNF-ɑ após 24h de reperfusão se assemelhava à condição de normóxia, este ensaio confirmou que após 24h de reperfusão as células passam por processos de resolução da inflamação e retornam à homeostase. Além disso, o tratamento com o composto natural quercetina foi ineficiente em atenuar os processos de inflamação induzidos por IR, pois os perfis de AQPs assemelham-se às amostras sem tratamento. Apesar disso, a administração intravenosa de quercetina lipossomal (formada por SPC) apresentou maior expressão de AQPs do que a administração intraperitoneal de quercetina lipossomal (formada por EPC). Para uma melhor avaliação do papel das AQPs nos mecanismos de IR do fígado, devem ser realizados ensaios funcionais e, em última análise, devem ser investigadas estratégias para direcionar e regular as AQPs durante a IR do fígado com o objetivo de reduzir a alta taxa de mortalidade associada a essa condição. |
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