Publicação

Spatiotemporal dynamics of sessile hemocyte numbers and the role of cell cluster architecture in transdifferentiation

Detalhes bibliográficos
Resumo:	Os invertebrados dependem da ação de imunidade inata para se protegerem de infeções. Em Drosophila melanogaster, um invertebrado modelo, a imunidade inata conta com diversas estratégias, entre as quais está a imunidade celular, mediada por hemócitos. Os hemócitos são as células do sangue de invertebrados e em D. melanogaster, existem três tipos principais de hemócitos: plasmócitos, células cristal e lamelócitos. Em larvas, os plasmatócitos são o tipo celular mais numeroso (compondo cerca de 90-95% dos hemócitos) e estão principalmente associados à fagocitose de agentes patogénicos e destroços celulares; células cristal (em condições homeostáticas compõem tipicamente os restantes 5-10% dos hemócitos) participam na reação de melanização, que leva à formação de coágulos de melanina de forma a selar feridas; por último, os lamelócitos são um tipo celular até agora apenas encontrado em resposta a infeções de vespas parasitoides, encapsulando os ovos inseridos no corpo da larva. Destes três tipos, apenas plasmatócitos mantêm a capacidade de autorrenovação num estado diferenciado, sendo os dois outros tipos de hemócitos tipos celulares pós-mitóticos. Como nos vertebrados, a hematopoiese em D. melanogaster acontece em duas fases temporalmente distintas. A primeira, a hematopoiese embrionária, resulta na diferenciação de cerca de 700 plasmatócitos e 30 células cristal da mesoderme da cabeça da blastoderme. A segunda, chamada hematopoiese larvar, resulta da atividade da glândula linfática, um dos órgãos hematopoiéticos ativos até à entrada no estádio de pupa. Na fase larvar, os hemócitos originados por hematopoiese embrionária persistem e encontramse em circulação na hemolinfa, e também no compartimento séssil, que é um tecido hematopoiético resultante da colonização por hemócitos de espaços localizados debaixo da cutícula dorsal de cada segmento. Hemócitos mobilizam-se para este compartimento devido à segregação por neurónios do sistema nervoso periférico da larva de sinais atrativos e aglomeram-se em grupos de células contactantes. Tanto plasmatócitos como células cristal estão presentes nos compartimentos sésseis, e podem alternar entre um estado séssil e de circulação. Dentro dos compartimentos sésseis, plasmatócitos proliferam a uma taxa mais elevada do que em circulação e também podem originar células cristal por um processo de transdiferenciação. Presumivelmente, devido a estes processos de transdiferenciação e proliferação, o número de plasmatócitos e células cristal expande durante o desenvolvimento larvar. A diferenciação de progenitores para células cristal está associada à ativação de sinalização Notch. Da mesma forma, a transdiferenciação de plasmatócitos no compartimento séssil é mediada pela ativação de recetores Notch pelo ligando Serrate, ambos presentes em plasmatócitos sésseis. O contacto celular é, então, imprescindível para o processo de transdiferenciação, porque as proteínas Notch e Serrate se localizam na membrana celular. De facto, estudos anteriores comprovam que a disrupção da aglomeração de células neste tecido compromete a transdiferenciação, e que a probabilidade de transdiferenciação está linear e positivamente correlacionada com o número de células contactantes. As dinâmicas das populações de hemócitos, ou seja, a maneira como o número de hemócitos muda ao longo do tempo, não está bem caracterizada ao longo de pequenas resoluções temporais. Da mesma forma, a arquitetura dos aglomerados de células, a maneira como as células se organizam espacialmente, é uma das reguladoras do processo de transdiferenciação devido à sua importância para a ocorrência do contacto celular, mas os parâmetros específicos responsáveis por esta regulação ainda são desconhecidos. Para este efeito seguimos a população séssil em larvas durante as primeiras 24 horas do terceiro estádio. Registámos e contabilizámos o número de plasmatócitos e células cristal nos segmentos A1 a A7. Às centenas de imagens recolhidas, aplicámos um algoritmo de aglomeração para automaticamente identificar grupos de células contactantes, e analisámos o do número médio de contactos, ou o número de contactos por célula, na composição celular dos grupos. Os nossos resultados sugerem que o tamanho da população de plasmatócitos, se mantém estável durante as primeiras 24 horas do terceiro estádio. O número de células cristal aumentou em todos os segmentos, o que face aos números estáticos de plasmatócitos levou a um aumento da proporção de células cristal na maioria dos segmentos. Por outro lado, da mesma maneira como o número de células contactantes está positivamente correlacionado com a probabilidade de um plasmatócito ter transdiferenciado, o número médio de contactos celulares num grupo de células mostrou-se positivamente correlacionado com a proporção de células cristal. O número médio de contactos celulares é em si explicado pela forma como as células se aglomeram, sendo formas circulares promotoras de um maior número de contactos celulares, e pelo número de hemócitos que compõem o conjunto. Adicionalmente, o tamanho do conjunto também influencia a sua forma, sendo conjuntos maiores, mais circulares. Os nossos resultados contribuem para um melhor entendimento do funcionamento da hematopoiese no compartimento séssil, no entanto, estudos adicionais com uma melhor resolução temporal são necessários para melhor compreender a ligação entre as dinâmicas das populações sésseis e a regulação da transdiferenciação mediada por contacto celular.
Autores principais:	Vieira, Ricardo Filipe Anacleto
Assunto:	Hematopoiese Transdiferenciação Drosophila melanogaster Sinalização Notch Hemócitos Teses de mestrado - 2025
Ano:	2025
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

Descrição
Resumo:	Os invertebrados dependem da ação de imunidade inata para se protegerem de infeções. Em Drosophila melanogaster, um invertebrado modelo, a imunidade inata conta com diversas estratégias, entre as quais está a imunidade celular, mediada por hemócitos. Os hemócitos são as células do sangue de invertebrados e em D. melanogaster, existem três tipos principais de hemócitos: plasmócitos, células cristal e lamelócitos. Em larvas, os plasmatócitos são o tipo celular mais numeroso (compondo cerca de 90-95% dos hemócitos) e estão principalmente associados à fagocitose de agentes patogénicos e destroços celulares; células cristal (em condições homeostáticas compõem tipicamente os restantes 5-10% dos hemócitos) participam na reação de melanização, que leva à formação de coágulos de melanina de forma a selar feridas; por último, os lamelócitos são um tipo celular até agora apenas encontrado em resposta a infeções de vespas parasitoides, encapsulando os ovos inseridos no corpo da larva. Destes três tipos, apenas plasmatócitos mantêm a capacidade de autorrenovação num estado diferenciado, sendo os dois outros tipos de hemócitos tipos celulares pós-mitóticos. Como nos vertebrados, a hematopoiese em D. melanogaster acontece em duas fases temporalmente distintas. A primeira, a hematopoiese embrionária, resulta na diferenciação de cerca de 700 plasmatócitos e 30 células cristal da mesoderme da cabeça da blastoderme. A segunda, chamada hematopoiese larvar, resulta da atividade da glândula linfática, um dos órgãos hematopoiéticos ativos até à entrada no estádio de pupa. Na fase larvar, os hemócitos originados por hematopoiese embrionária persistem e encontramse em circulação na hemolinfa, e também no compartimento séssil, que é um tecido hematopoiético resultante da colonização por hemócitos de espaços localizados debaixo da cutícula dorsal de cada segmento. Hemócitos mobilizam-se para este compartimento devido à segregação por neurónios do sistema nervoso periférico da larva de sinais atrativos e aglomeram-se em grupos de células contactantes. Tanto plasmatócitos como células cristal estão presentes nos compartimentos sésseis, e podem alternar entre um estado séssil e de circulação. Dentro dos compartimentos sésseis, plasmatócitos proliferam a uma taxa mais elevada do que em circulação e também podem originar células cristal por um processo de transdiferenciação. Presumivelmente, devido a estes processos de transdiferenciação e proliferação, o número de plasmatócitos e células cristal expande durante o desenvolvimento larvar. A diferenciação de progenitores para células cristal está associada à ativação de sinalização Notch. Da mesma forma, a transdiferenciação de plasmatócitos no compartimento séssil é mediada pela ativação de recetores Notch pelo ligando Serrate, ambos presentes em plasmatócitos sésseis. O contacto celular é, então, imprescindível para o processo de transdiferenciação, porque as proteínas Notch e Serrate se localizam na membrana celular. De facto, estudos anteriores comprovam que a disrupção da aglomeração de células neste tecido compromete a transdiferenciação, e que a probabilidade de transdiferenciação está linear e positivamente correlacionada com o número de células contactantes. As dinâmicas das populações de hemócitos, ou seja, a maneira como o número de hemócitos muda ao longo do tempo, não está bem caracterizada ao longo de pequenas resoluções temporais. Da mesma forma, a arquitetura dos aglomerados de células, a maneira como as células se organizam espacialmente, é uma das reguladoras do processo de transdiferenciação devido à sua importância para a ocorrência do contacto celular, mas os parâmetros específicos responsáveis por esta regulação ainda são desconhecidos. Para este efeito seguimos a população séssil em larvas durante as primeiras 24 horas do terceiro estádio. Registámos e contabilizámos o número de plasmatócitos e células cristal nos segmentos A1 a A7. Às centenas de imagens recolhidas, aplicámos um algoritmo de aglomeração para automaticamente identificar grupos de células contactantes, e analisámos o do número médio de contactos, ou o número de contactos por célula, na composição celular dos grupos. Os nossos resultados sugerem que o tamanho da população de plasmatócitos, se mantém estável durante as primeiras 24 horas do terceiro estádio. O número de células cristal aumentou em todos os segmentos, o que face aos números estáticos de plasmatócitos levou a um aumento da proporção de células cristal na maioria dos segmentos. Por outro lado, da mesma maneira como o número de células contactantes está positivamente correlacionado com a probabilidade de um plasmatócito ter transdiferenciado, o número médio de contactos celulares num grupo de células mostrou-se positivamente correlacionado com a proporção de células cristal. O número médio de contactos celulares é em si explicado pela forma como as células se aglomeram, sendo formas circulares promotoras de um maior número de contactos celulares, e pelo número de hemócitos que compõem o conjunto. Adicionalmente, o tamanho do conjunto também influencia a sua forma, sendo conjuntos maiores, mais circulares. Os nossos resultados contribuem para um melhor entendimento do funcionamento da hematopoiese no compartimento séssil, no entanto, estudos adicionais com uma melhor resolução temporal são necessários para melhor compreender a ligação entre as dinâmicas das populações sésseis e a regulação da transdiferenciação mediada por contacto celular.