INTRODUÇÃO: A ventilação mecânica é uma terapia importante, mas com possíveis complicações. Uma das mais relevantes é a lesão pulmonar induzida pelo ventilador (VILI do inglês Ventilator-induced lung injury). Devido à hiperdistensão alveolar, o pulmão inicia um processo inflamatório, com infiltrado neutrofílico, formação de membrana hialina, fibrogênese e prejuízo de troca gasosa. Nesse processo, a mecanotransdução do estímulo da hiperdistensão celular se faz através do citoesqueleto da célula e de suas interações com a matriz extracelular e com as células vizinhas. Apesar desse papel fundamental no processo da VILI, não existem estudos in vivo sobre as alterações do citoesqueleto e de suas proteínas associadas durante esse processo patológico. O objetivo desse estudo foi descrever as alterações no citoesqueleto e em duas de suas principais proteínas associadas (FAK e paxilina) durante esse processo. MÉTODOS: Nesse estudo experimental foram feitos três grupos (n = 4 6): um controle e dois ventilados por quatro horas com PEEP de 5 cmH2O. Um grupo foi ventilado com volume corrente de 8 ml/kg (BV) e o outro com 24 ml/kg (AV). Dados de mecânica respiratória foram calculados no início e no final do período experimental. Os pulmões foram avaliados por histomorfometria quanto à área proporcional de parênquima, índice de infiltrado neutrofílico e índice de edema perivascular, quanto à quantidade de fosfo-FAK, fosfo-paxilina, paxilina total, actina músculo liso e alfa-tubulina por Western Blot, quanto à imunofluorescência para paxilina total com microscopia confocal a laser e com microscopia eletrônica de transmissão. RESULTADOS: os grupos foram semelhantes nas características basais. Houve aumento da elastância dinâmica (Edin) no grupo BV e redução no grupo AV (Edin inicial e final: 0,76 ± 0,4 vs 1,02 ± 0,47 respectivamente, em cmH2O/ml; p = 0,001). Não houve diferença na área proporcional de parênquima ou índice de edema perivascular entre os grupos estudados. A ventilação mecânica induziu infiltrado neutrofílico pulmonar nos animais, tanto no grupo BV como no AV em relação ao controle (p < 0,001). O infiltrado foi mais importante no grupo AV que no BV (p = 0,003). Houve um aumento de 40% na fosfo-FAK pelo Western Blot no grupo AV em relação ao controle (p=0,069) e aumento significativo de fosfo-paxilina no grupo AV em relação ao controle (p<0,001) e ao BV (p<0,001). Não se observaram diferenças para paxilina total, actina músculo liso e alfa-tubulina. A microscopia confocal demonstrou marcação para paxilina total nos septos alveolares. A microscopia eletrônica sugeriu reorganização do citoesqueleto nas zonula adherens do grupo AV. CONCLUSÕES: A ventilação mecânica promove lesão pulmonar com infiltrado neutrofílico numa relação dose-dependente. A ventilação com alto volume corrente promove fosforilação da FAK e de paxilina. As alterações no citoesqueleto em modelo in vivo de VILI são possíveis de serem descritas utilizando-se de métodos de microscopia confocal, Western Blot e microscopia eletrônica. / INTRODUCTION: Mechanical ventilation is an important therapy, but is associated with complications. One of the most relevant is ventilator-induced lung injury (VILI). Due to alveolar hyperdistension, the lung initiates an inflammatory process, with neutrophilic infiltration, hyaline membrane formation, fibrogenesis and gas exchange impairment. In this process, cellular mechanotransduction of the overstretching stimulus is mediated through the cytoskeleton and its cell-cell and cell-matrix interactions. But, although the cytoskeleton has this important role in the pathogenesis of VILI, there are no in vivo models for the research of cytoskeletal and cytoskeleton-associated proteins modifications during this pathological process. Our objective was to describe the immunohistochemical modifications during this process on the cytoskeleton and on two of its associated proteins (FAK and paxillin). METHODS: in this experimental study, three groups (n = 4 6) were studied: a control group and two ventilated for four hours with PEEP of 5 cmH2O. One group was ventilated with tidal volume of 8 mL/kg (LV) and the other with 24 mL/kg (HV). Data of respiratory mechanics were obtained at the beginning and the end of the experimental period. The lungs were evaluated with histomorphometry for parenchymal proportional area, neutrophilic infiltrate and perivascular edema, with Western Blot for phospho-FAK, phospho-paxillin, total paxillin, alpha-smooth muscle actin and alpha-tubulin, with confocal laser scanning microscopy for total paxillin, and with transmission electron microscopy. RESULTS: the groups were similar at the baseline. Dynamic elastance (Edin) increased in LV group and decreased in HV group (Edin initial to final: 0.76 ± 0.4 vs. 1.02 ± 0.47 respectively, in cmH2O/ml; p = 0.001). There was no difference in the parenchymal proportional area or the perivascular edema in the three groups. Mechanical ventilation induced pulmonary neutrophilic infiltration, both in the LV group and the HV group in comparison with control (p < 0.001). The infiltrate was more important in the HV group than in the LV group (p = 0.003). Phospho-FAK increased 40% in the HV group in Western Blot in comparison with control (p=0.069). Phosphopaxillin increased significantly in HV group compared with control (p<0.001) and with LV (p<0.001). Total paxillin, alpha-smooth muscle actin and alpha-tubulin did not show any differences. Confocal microscopy showed total paxillin labeling at alveolar septa. Electron microscopy suggested cytoskeleton reorganization at the zonula adherens in the AV group. CONCLUSIONS: Mechanical ventilation induces pulmonary injury with neutrophilic infiltrate in a dose-dependent relationship. Ventilation with high tidal volume promotes FAK and paxillin phosphorilation. The alterations in cytoskeleton in an in vivo model of VILI are possible to be studied with confocal microscopy, Western Blot and electron microscopy.

Orientador: Kleber Gomes Franchini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-13T09:40:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_AnaPaulaDalla_M.pdf: 3504258 bytes, checksum: c5455cd7943b5dcb62c07cb63be2f681 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Mudancas dinamicas que ocorrem no intersticio do coracao contribuem diretamente para o remodelamento miocardico decorrente de doencas cardiacas tais como infarto do miocardio, cardiopatia hipertensiva e cardiomiopatias. As metaloproteinases de matriz extracelular (MMPs) sao importantes no remodelamento destas doencas. Estimulos mecanicos e neuro-humoral regulam a expressao e atividade de MMPs atraves de multiplos processos. Em estudos previos verificamos que o silenciamento da FAK no VE de camundongos inibe a fibrose e reduz a atividade de MMP2. Objetivamos avaliar o papel da FAK no controle da ativacao de fibroblastos cardiacos de ratos(FCRNs), induzidos por estiramento mecanico. Os FCRNs foram cultivados em placas Bioflex e submetidos a estiramento ciclico (10%) por ate 8 horas, exceto os controles. A expressao e atividade da FAK foram avaliadas por imunoblottings com anticorpos especificos para FAK ou pFAK Tyr397, respectivamente. A expressao das MMPs 2 e 9 foi avaliada em imunoblottings e a atividade por zimografia ambas no sobrenadante da cultura. O estiramento provocou aumento de 2.4 vezes da quantidade de FAK fosforilada em Tyr397, alem da expressao e a atividade de MMP 2 e 9. Alem disto, modificou os parametros de proliferacao dos FCRNs, mostrando aumento de celulas positivas para Ki67 e BrdU. Do mesmo modo, a diferenciacao em miofibroblastos foi ativada(celulas positivas para a-actina de musculo liso (a-SMA). A inibicao genica da FAK atraves da tecnica de interferencia de RNA (siRNAFAK), nos FCRNs, inibiu a expressao de a-SMA, a atividade e a expressao das MMPs 2 e 9. Alem disso, a deplecao da FAK em FCRNs promoveu a diminuicao da fosforilacao em AKT Ser473, TSC-2 Thr1462, e S6 quinase Thr389 em resposta ao estiramento mecanico. A ativacao dos FCRNs foi impedida pelo pre-tratamento com o inibidor do complexo mTOR, rapamicina. Assim mostramos que a FAK medeia a ativacao de FCRNs invocado pelo estresse mecanico, possivelmente atraves da coordenacao da via de sinalizacao mTOR. Os resultados do presente estudo indicam a ativacao da FAK pode ter um papel critico na proliferacao e diferenciacao, e na ativacao de MMPs em FCRNs quando submetidos a estiramento, e ainda o knockdown da FAK apresenta efeitos contrarios, logo, infere-se o papel da FAK na ativacao de fibroblastos cardiacos. / Abstract: Dynamic changes that occur in the heart interstitium contribute directly to the myocardial remodeling due to heart disease such as myocardial infarction, hypertensive heart disease and cardiomyopathies. The extracellular matrixmetalloproteinases (MMPs) play an important role in remodeling in these diseases. Mechanical and neuro-humoral stimuli regulate the MMPs expression/activity through several processes which include the control of expression, activation by cascades of own MMPs and endogenous inhibitors. In recent studies from our laboratory showed that the FAK silencing in the left ventricle of mice inhibits the fibrosis development, and in parallel reduced the MMP2.activity and expression. The purpose of this study was to evaluate the role of FAK in controlling the MMP 2 and 9 expression and activity in rat cardiac fibroblasts. Cardiac fibroblasts from neonatal rat (FCRNs) were grown on silicon plates and then subjected to cyclic stretch (10%) for up to 8 hours, except the controls. The FAK expression and activity were assessed for imunoblottings through with specific antibodies to FAK or phospho -FAK Tyr397, respectively. The expression of MMP 2 and 9 was evaluated with specific antibodies in imunoblottings and activity through zimography both in the supernatant culture. Furthermore, FCRNs depleted of FAK was defective in AKT Ser473, TSC-2 Thr1462, and S6 kinase Thr389 phosphorylation in response to cyclic stretch. The activation of CF-P3/80 invoked by cyclic stretch was prevented by pre-treatment with the mTOR complex inhibitor rapamycin. These findings demonstrate that FAK signaling plays a critical role in mediating the activation of cardiac fibroblasts invoked by mechanical stress possibly by coordinating the downstream mTOR signaling pathway. The results of this study indicate that the activation of FAK can have a critical role to MMPs activation in cardiac fibroblasts, as well as, the proliferation and differentiation of these cells when subjected to stretching, and the FAK knockdown presents contrary effects, therefore, to corroborate infer the FAK role in differentiation and proliferation cell, and the MMPs balance in cardiac fibroblasts. / Mestrado / Biologia Estrutural, Celular e do Desenvolvimento / Mestre em Fisiopatologia Médica

Orientador: Wilson Nadruz Júnior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-18T15:00:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_MaruskadoRocioNeufert_D.pdf: 2265410 bytes, checksum: 8aea5cb9fd86986cff8999d0e81b40fc (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O aumento do estresse circunferencial ou mecânico é um dos principais estímulos responsáveis pela aterogênese induzida por hipertensão arterial, além de ser um determinante para a localização das placas ateroscleróticas na árvore arterial. Neste contexto, moléculas mecano-sensíveis ou responsivas ao estresse mecânico podem exercer um papel fundamental no desenvolvimento do fenótipo pró-aterogênico em células vasculares. A quinase de adesão focal (FAK) tem sido considerada uma proteína central na mecanotransdução em diversos tipos celulares, por seu papel potencial na ativação de vias de sinalização envolvidas no crescimento celular, anti-apoptose e inflamação. Neste trabalho, nós inicialmente caracterizamos a ativação da FAK em linhagem de célula endotelial de aorta de coelho (RAEC) submetida a estiramento mecânico pulsátil e, em seguida, investigamos a influência da inibição desta proteína, por meio de oligodeoxinucletídeo-antisense e pelo inibidor farmacológico PP2, sobre a expressão de moléculas pró-aterogênicas e a adesividade leucocitária neste modelo experimental. Nossos resultados mostraram que a FAK é ativada precocemente por estiramento mecânico e é fundamental para a expressão de TLR2, TLR4, VCAM-1 e E-selectina induzida por sobrecarga mecânica em células endoteliais. A inibição da FAK endotelial com PP2 e oligodeoxinucletídeo-antisense bloqueou a adesão de células monocitóides THP1 às células endoteliais induzida por estiramento in vitro. O próximo passo foi avaliar o impacto da FAK sobre expressão de moléculas pró-aterogênicas induzida por sobrecarga hemodinâmica in vivo, utilizando o modelo de coarctação da aorta em ratos Wistar. Os resultados dos estudos in vivo demonstraram que a FAK é ativada nas primeiras horas após instituição da sobrecarga pressora em segmentos de aorta. Após 7 dias de coarctação, os segmentos aórticos proximais à estenose apresentaram aumento na expressão de TLR2, TLR4, VCAM-1, E-selectina, metaloproteinases de matriz 2 e 9, além de maior adesividade às células THP1. Estes fenômenos foram inibidos por meio de tratamento prévio dos animais com small interference RNA direcionado especificamente contra a FAK. Em conjunto, estes dados indicam que a FAK exerce um papel fundamental na resposta pró-aterogênica de células vasculares ao estresse mecânico in vitro e in vivo / Abstract: The increase in circumferential or mechanical stress is a major stimulus by which hypertension stimulates atherogenesis and a main determinant for the location of atherosclerotic plaques in the arterial tree. Mechano-sensitive molecules can play a key role in the development of pro-atherogenic vascular cell phenotype. Focal Adhesion Kinase (FAK) has been considered a central protein in mechanotransduction, because of its potential role in the activation of cell signaling pathways involved in cell growth, anti-apoptosis, and inflammation. In this work, we initially evaluated the activation of FAK in rabbit aortic endothelial cell (RAEC) lineage subjected to cyclic mechanical stretch and then investigated the impact of FAK inhibition, by transfection with specific oligodeoxynucleotide antisense and pre-treatment with the pharmacological inhibitor PP2, on the expression of pro-atherogenic molecules and leukocyte adhesion in this experimental model. Our results showed that FAK was rapidly activated by mechanical stretch and was critical to stretch-induced expression of TLR2, TLR4, VCAM and E-selectin in endothelial cells. FAK endothelial inhibition also blocked the adhesion of THP1 monocytoid cells to endothelial cells induced by stretch in vitro. The next step was to investigate the role of FAK in load-induced expression of pro-atherogenic molecules in vivo, by subjecting Wistar rats to aortic constriction. The results of in vivo assays revealed an early activation of FAK in aortic segments subjected to pressure overload. After 7 days of aortic constriction, vascular segments subjected to high pressure exhibited increased expression of TLR2, TLR4, VCAM-1, E-selectin, matrix metalloproteinases 2 e 9, and higher adhesion to THP-1 monocytoid cells. These events were inhibited by pre-treatment of rats with small interference RNA designed to silence FAK expression. In general these findings indicate that FAK is critical do stretch-induced expression of pro-atherogenic molecules in vascular cells in vitro and in vivo / Doutorado / Ciencias Basicas / Doutor em Clínica Médica

Orientador: Kleber Gomes Franchini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T14:15:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Consonni_SilvioRoberto_D.pdf: 7954683 bytes, checksum: 766ce32e5bbb5a5c0b8cc78fd2735dc0 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Há um crescente avanço no desenvolvimento das tecnologias que permitam a localização de proteínas em células por microscopias de luz e eletrônica combinadas, com o uso das sondas moleculares miniSOG e Apex2, por exemplo. Adicionalmente busca-se compreender como proteínas são responsáveis pelas funções celulares e teciduais. A Quinase de Adesão Focal (FAK), proteína da cascata de sinalização das integrinas é considerada uma mediadora em potencial do estresse mecânico nos cardiomiócitos. Sabe-se que em cardiomiócitos submetidos a estímulos hipertróficos, ocorre rápida ativação da FAK e sua redistribuição subcelular, contudo são pouco conhecidos os mecanismos envolvidos nesses processos. Outra proteína de grande importância no coração é a Calsarcina-1 (CS1), regulador negativo da via de Calcineurina, crucial no desenvolvimento da hipertrofia cardíaca. Entretanto os mecanismos envolvidos nessa regulação negativa, assim como a distribuição subcelular de CS1 são pouco conhecidos. Visando à interação entre essas áreas para estudo da distribuição espaço-temporal dos componentes celulares e de proteínas, bem como a importância da FAK e CS1 no sarcômero e seu papel na sinalização hipertrófica sob estímulo mecânico, o objetivo geral desse trabalho foi explorar a capacidade das proteínas FAK e CS1 para incorporar geneticamente sondas moleculares que permitissem monitorar por meio de imagens o comportamento dessas moléculas-chave na biologia do disco Z em MVRNs submetida ao estiramento mecânico. Para isso, foram realizados ensaios de localização subcelular com uso de sondas moleculares aplicadas à microscopia correlativa, bem como ensaios bioquímicos, moleculares e de atividade enzimática. Os dados confirmaram a FAK associada às fibras de actina e adesões focais em células H9c2 e foi demonstrado à microscopia de luz que FAK wild-type (wt) translocou-se parcialmente para o compartimento nuclear após estimulação do agonista fenilefrina, enquanto que FAK Y397F (forma mutante inativa) não apresentou mesmo fenótipo. Por outro lado, apesar da padronização e expressão das construções com FAK e miniSOG ou Apex2 em células HEK 293T e H9c2, não foi conclusiva a localização subcelular da FAK, por meio do uso de microscopia eletrônica em MVRN. Provavelmente devido à distribuição difusa da maior parte das moléculas de FAK, não foi identificada uma região elétron-densa conclusiva à microscopia eletrônica de transmissão. No tocante à importância da CS1, observou-se que o estiramento cíclico não induziu o aumento na expressão proteica ou gênica relativa de CS1 e CnA, assim como não houve alteração na atividade fosfatase de CnA. No entanto houve redução da interação de CS1 e CnA, bem como alteração na localização de CS1 em MVRN sob estímulo mecânico. Dados de superexpressão e silenciamento de CS1 corroboram a regulação negativa de CS1 à CnA em MVRN sob estímulo mecânico. Baseando-se em dados estruturais, especulou-se que como o sítio de ligação de NFAT e CS1 à CnA são muito próximos e ao mesmo tempo distante do sítio ativo da fosfatase, é possível que o papel de CS1 na regulação negativa de CnA ocorra por impedimento espacial ao fator de transcrição NFAT. Portanto, esses resultados podem contribuir para uma possível inferência farmacológica, visto que a via de Calcineurina-NFAT é uma das principais mediadoras de hipertrofia em cardiomiócitos, mediante estímulos patológicos / Abstract: There is an increasing move towards the development of technologies that allow the localization of proteins in cells by combined electron and light microscopy, with the use of molecular probes such as miniSOG and APEX2. Additionally we seek to understand how proteins are responsible for the cellular and tissue functions. The Focal Adhesion Kinase (FAK) is protein of integrin signaling cascade considered as a potential mediator of mechanical stress in cardiomyocytes. It is known that in cardiomyocytes subjected to hypertrophic stimuli by rapid activation of FAK and its subcellular redistribution, however the mechanisms involved in these processes are poorly understood. Another very important protein in the heart is Calsarcin-1 (CS1), a negative regulator of the Calcineurin pathway which is crucial in the development of cardiac hypertrophy. However the mechanisms involved in the negative regulation as well as the subcellular distribution CS1 are poorly understood. Aiming at the interaction between these areas to study the spatial-temporal distribution of cellular and protein components, and the importance of FAK and CS1 in the sarcomere and its role in hypertrophic signaling under mechanical stimulation, the aim of this study was to explore the ability of FAK and CS1 to incorporate genetically molecular probes that allow monitoring through images the behavior of these key molecules in the Z disc biology in MVRNs subjected to mechanical stretch. To this end, we performed subcellular localization assays using molecular probes applied to the correlative microscopy, biochemical and molecular assays and enzymatic activity. These data confirm the FAK associated with actin and focal adhesions fibers in H9c2 cells and has been shown by light microscopy that FAK wild-type (wt) is partially translocated to the nuclear compartment after stimulation of the agonist phenylephrine, while FAK Y397F (inactive mutant form) did not show the same phenotype. Moreover, despite standardization and expression of FAK and miniSOG or APEX2 in HEK 293T cells and H9c2, it was inconclusive subcellular localization of FAK, through the use of electron microscopy, in MVRN. Probably due to the diffuse distribution of most FAK molecules, it has no conclusive electron-dense region in transmission electron microscopy. Regarding the importance of CS1, it was observed that the cyclic stretch did not induce an increase in protein expression or gene relative CS1 and CnA, as there was no change in the phosphatase activity of CnA. However there was less interaction CS1 and CnA and change in CS1 location in MVRN under mechanical stimulation. CS1 overexpression and silencing corroborate the negative regulation of the CS1 over CnA in MVRN under mechanical stimulation. Based on structural data, it has been speculated that as the NFAT and CS1 binding sites are very close in CnA and at the same time distant from the active site of the phosphatase, it is possible that the role of CS1 in the negative regulation of CnA occur by steric hindrance to the NFAT transcription factor. Therefore, these results may contribute to a possible pharmacological inference, whereas Calcineurin-NFAT pathway is a major mediator of hypertrophy in cardiac myocytes by pathologic stimuli / Doutorado / Biologia Tecidual / Doutor em Biologia Celular e Estrutural

Orientador: William Dias Belangero / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-28T23:43:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Faria_LidiaDornelasde_M.pdf: 3066212 bytes, checksum: 6cb5506682740e2fcb2de4b1694998a3 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A Terapia por ondas de choque (TOC) é uma alternativa não invasiva utilizada como método de indução a formação óssea que consiste em pulsos sonoros de alta energia transmitidas de modo focal a um tecido específico. Artigos demonstram aumento de vascularização, que ativação de proteínas como BMP (bone morphogenic protein) e Erk (extracellular signal-regulated kinase) induzindo diferenciação osteogênica após sua utilização no tecido ósseo. O presente estudo visou avaliar os níveis das proteínas Erk e Akt (akutely transforming), envolvidas na cascata protéica responsiva a deformação celular gerada por estímulo mecânico e consequente transformação em estímulo bioquímico induzindo a osteogênese. Os animais selecionados para o estudo foram anestesiados e divididos em dois diferentes grupos, onde no dia 1, o primeiro grupo foi submetido a TOC em sessão única de 500 impulsos gerados por aparelho eletrohidráulico a 0,12mJ/mm²na tíbia intacta e o segundo não recebeu TOC. Na sequência, os animais foram divididos em 3 subgrupos para cada tempo de segmento de 7, 14 e 21 dias A determinação dos níveis das proteínas propostas foi realizada por meio de immunoblotting. A fosforilação das proteínas Erk e Akt dos tecidos ósseos das tíbias extraídas dos ratos aumentou nos grupos submetidos a TOC após 7, 14 e se manteve elevado até o 21° dia quando comparado ao controle / Abstract: Extracorporeal shock wave therapy (ESWT) is a non-invasive alternative used as a method for inducing bone formation that consists of high-energy acoustic pulses transmitted in a focal way to a specific tissue. Studies show increase in vascularization which activate proteins such as BMP and Erk inducing osteogenic differentiation after its use in the bone tissue. The present study aimed at evaluating the levels of Erk and AKT proteins involved in the protein cascade responsive to cell deformation in biochemical stimulus inducing osteogenesis. The animals selected for the study were under anesthesia and divided in two different groups where on day 1 the first group was submitted to ESWT in one 500 pulse-session generated by an electrohydraulic device at 0,12mJ/mm² in intact tibia and fibula and the second did not receive ESWT. Then the animals were divided into 3 sub-groups, one for each segment times of 7, 14 and 21 days. Immunoblotting analysis was performed to determine the levels of the proposed proteins. The Erk and Akt protein phosphorylation of the bone tissues of extracted tibia from the animals increased in the groups submitted to ESWT and kept elevated until the 21st day when compared to the control group / Mestrado / Fisiopatologia Cirúrgica / Mestra em Ciências