Abstract Leptin is a hormone secreted by adipose tissue. It is involved in the regulation of appetite and energy expenditure. Leptin binds to its receptor (LEPR) that is expressed in the central nervous system as well as in other tissues including adipocytes and endothelial cells. Plasma leptin level reflects the amount of adipose tissue and previously, it has been shown to be associated with the risk for coronary artery disease. Two LEPR polymorphisms, Lys109Arg and Gln223Arg, have been extensively studied and they have been associated with several risk factors of atherosclerosis. Earlier studies have also shown that the risk for developing atherosclerosis and various other diseases might already be determined during the fetal period or immediately after birth. It seems that intrauterine undernourishment might cause changes on epigenetic level and result in alterations in gene expression. It has been suggested that the impaired fetal growth could affect plasma leptin level and leptin messenger RNA expression from adipose tissue. Long-term fructose consumption has also been shown to result in leptin resistance. Recently, leptin has been observed to be associated with autophagy. Autophagy has been demonstrated to act in several interesting processes such as fat storage in adipocytes and liver. Autophagy and the leptin system might also regulate each another. The aim of this thesis was to investigate the association of LEPR polymorphisms with thickness of the wall of carotid artery as well as with fatal and nonfatal cardiovascular disease events. In addition, we aimed to clarify the effects of fetal undernourishment and fructose consumption on the leptin system and autophagy. We were also interested in studying the role of the leptin system and autophagy in elevated triglycerides and liver fat accumulation seen as a result of high-fructose diet. In our studies, we observed that LEPR polymorphisms, Lys109Arg and Gln223Arg, are associated with intima-media thickness of carotid artery. Moreover, 19-year follow-up study showed that 109Arg homozygotes display lower incidence of cardiovascular events and lower total mortality. In our animal experiments, we were able to detect that fructose diet affects both LEPR isoform and autophagy gene expression. It seems that these changes might partly explain the mechanism behind the rise in blood triglyceride levels and liver fat accumulation caused by fructose diet. In conclusion, the results of this study clarify the role of leptin receptor in cardiovascular diseases. In addition, they offer new information especially about the effects of fructose diet on the leptin system, the dysfunction of which might predispose to the development of diseases. / Tiivistelmä Leptiini on rasvakudoksen tuottama hormoni. Se osallistuu ruokahalun ja energiankulutuksen säätelyyn. Leptiini sitoutuu reseptoriinsa (LEPR), joita on sekä keskushermostossa että muissakin kudoksissa, myös adiposyyteissä ja endoteelisoluissa. Plasman leptiinitaso heijastaa rasvakudoksen määrää ja sen on aiemmin osoitettu olevan yhteydessä sepelvaltimotaudin riskiin. Erityisesti kahta LEPR:n polymorfiaa, Lys109Arg ja Gln223Arg, on tutkittu aiemmin ja niiden on osoitettu olevan yhteydessä useisiin ateroskleroosin riskitekijöihin. Aiemmat tutkimukset ovat myös osoittaneet, että ateroskleroosiin ja useisiin muihin sairauksiin sairastumisen riski voi osittain määräytyä jo sikiöaikana tai varhain syntymänjälkeisen kehityksen aikana. Vaikuttaa siltä, että sikiöaikainen aliravitsemus voi aikaansaada muutoksia epigeneettisellä tasolla ja aiheuttaa näin muutoksia geeniekspressiossa. On ehdotettu, että sikiön heikentynyt kasvu vaikuttaisi plasman leptiinitasoon ja rasvakudoksen leptiinin lähetti-RNA:n ilmentymiseen. Pitkäaikaisen fruktoosinkulutuksen on myös osoitettu aiheuttavan leptiiniresistenssiä. Hiljattain leptiinin on havaittu olevan yhteydessä myös autofagiaan. Autofagian on osoitettu vaikuttavan useisiin kiinnostaviin prosesseihin, kuten rasvan varastoitumiseen adiposyytteihin sekä maksaan. Autofagia ja leptiinijärjestelmä mahdollisesti myös säätelevät toisiaan. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli tutkia LEPR-polymorfioiden yhteyttä kaulavaltimon seinämän paksuuteen sekä sydän- ja verisuonitautitapahtumiin ja kuolleisuuteen. Pyrimme lisäksi selvittämään sikiöaikaisen aliravitsemuksen ja fruktoosin käytön vaikutusta leptiinijärjestelmään sekä autofagiaan ja olimme kiinnostuneita tutkimaan näiden osuutta fruktoosin kulutuksen seurauksena nähtävien metabolisten muutosten, kuten kohonneiden triglyseridien sekä maksan rasvoittumisen, synnyssä. Tutkimuksessamme havaittiin yhteys LEPR polymorfioiden Lys109Arg ja Gln223Arg sekä kaulavaltimon paksuuden välillä. Lisäksi 19-vuoden seurantatutkimus osoitti 109Arg-homotsygotian liittyvän pienentyneeseen sydän- ja verisuonitapahtumien ilmaantuvuuteen sekä matalampaan kokonaiskuolleisuuteen. Eläinmallissamme havaitsimme sekä LEPR-muotojen että autofagiageenien ilmentymisen muuttuneen fruktoosidieetin vaikutuksesta. Vaikuttaa siltä, että nämä muutokset voisivat osaltaan selittää esimerkiksi fruktoosiruokavalion aiheuttaman veren triglyseriditasojen nousun sekä maksan rasvoittumisen rotilla. Tutkimuksen tulokset selventävät leptiinireseptorin roolia sydän- ja verisuonitautien taustalla. Lisäksi ne tarjoavat uutta tietoa erityisesti fruktoosinkulutuksen vaikutuksesta leptiinijärjestelmään, jonka häiriöt altistavat sairauksien kehittymiselle.

Orientador: Selma Giorgio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-18T12:41:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cyrino_LarissaTavares_M.pdf: 2371187 bytes, checksum: 4a8ffd61bdea2150bc5ecd919622747a (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A autofagia é o principal mecanismo celular de degradação de proteínas e organelas citoplasmáticas. Este processo biológico vem sendo considerado importante no combate aos microrganismos durante processos infecciosos, eliminando-os e ativando respostas imunes inatas e adaptativas. A leishmaniose é um grupo de doenças causadas por protozoários do gênero Leishmania, que parasitam macrófagos e células dendríticas e é responsável pelo aparecimento de lesões cutâneas simples, lesões mucosas e leishmaniose visceral. O conhecimento dos fatores do hospedeiro e das espécies de Leishmania que influenciam a patogênese dos vários tipos de leishmaniose é limitado e pouco se sabe sobre o papel da autofagia nesta doença. O objetivo geral deste trabalho foi avaliar o processo autofágico durante a infecção de macrófagos com L. amazonensis. O monitoramento da autofagia por western blotting (detecção de LC3, proteína marcadora de autofagia), por microscopia eletrônica de transmissão, e pela detecção de atividade lisossomal (LysoTracker® Red) indicou que a infecção causada por L. amazonensis induz autofagia tanto em macrófagos de linhagem tumoral quanto em macrófagos primários de camundongos de diferentes linhagens. Nossos dados também indicam que o aumento do índice de infecção está relacionado ao aumento da autofagia nesses macrófagos e que a indução de autofagia por starvation (inanição) aumenta a porcentagem de infecção com L. amazonensis em macrófagos derivados de medula óssea de camundongos BALB/c. Por outro lado, a indução de autofagia não altera o índice de infecção de macrófagos derivados de medula óssea de camundongos C57BL/6, indicando que a linhagem de camundongos de origem dos macrófagos interfere no desfecho da infecção. Juntos, nossos resultados indicam que a autofagia apresenta um papel importante na infecção causada por L. amazonensis e abre novas perspectivas para o estudo desse processo biológico durante a infecção causada por outras espécies de Leishmania / Abstract: Autophagy is the primary mechanism of degradation of cellular proteins and organelles. This biological process has been considered important in fighting microorganisms during the infectious processes, eliminating them and activating innate and adaptive immune responses. Leishmaniasis is a group of diseases caused by protozoa of the genus Leishmania, which parasitize macrophages and dendritic cells, and it is responsible for the appearance of simple skin lesions, mucosal and visceral leishmaniasis, The knowledge of host factors and the Leishmania species that influence the pathogenesis of many types of leishmaniasis is limited and little is known about the role of autophagy in this disease. The general aim of this study was to evaluate the autophagic process during infection of macrophages with L. amazonensis. The monitoring of autophagy by western blotting (to detect LC3, a protein marker of autophagy), by Transmission Electron Microscopy, and by lysosomal activity detection (by using Lysotracker® Red) indicated that the infection caused by L. amazonensis induces autophagy in both tumor macrophage lineage and in primary macrophages from mice of different strains. Our data also indicate that the increase in the rate of infection is related to the increase of autophagy in these macrophages and that induction of autophagy by starvation increases the percentage of bone marrow-derived macrophages from BALB / c mice with L. amazonensis after three days of culture. On the other hand, the induction of autophagy does not change the infection rate of bone marrow -derived macrophages from C57BL / 6 mice, indicating that the mice strain interfere in the outcome of infection of macrophages. Together, our results indicate that autophagy has an important role in infection caused by L. amazonensis and creates new perspectives to the study of this biological processes during infection caused by other species of Leishmania / Mestrado / Imunologia / Mestre em Genética e Biologia Molecular

Orientador: Marciane Milanski Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Aplicadas / Made available in DSpace on 2018-08-27T16:06:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reginato_Andressa_M.pdf: 3622201 bytes, checksum: 6c4d49212fa7262052afb4aec8d81f48 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O excesso na ingestão calórica e a obesidade têm afetado um número crescente de pessoas em diferentes países, sendo que a obesidade durante a gestação e lactação desempenha impacto negativo no fenótipo prole. Na vida adulta, a obesidade e a sobrecarga de lipídeos constituem fatores que resultam no comprometimento da autofagia, um processo de degradação lisossomal essencial para a manutenção da homeostase celular. A autofagia é responsável pela degradação e reciclagem de componentes citoplasmáticos como organelas senescentes, proteínas agregadas ou mal formadas, microrganismos invasores e macromoléculas. Apesar do conhecimento acerca do prejuízo na atividade autofágica no contexto da obesidade, alterações na homeostase deste processo na prole de mães obesas ainda não foram investigadas. Neste estudo, foi avaliada a hipótese de que a obesidade materna induzida por dieta hiperlipídica seria capaz de modular proteínas da via autofágica no hipotálamo e no fígado da prole de camundongos. Embora sem nenhuma alteração na atividade de autofagia no hipotálamo, a prole de mães obesas ao nascimento (d0) apresentou prejuízo nos marcadores de autofagia no fígado representado por aumento no conteúdo proteico de p62 e diminuição no conteúdo proteico de LC3-II. Ao desmame (d18), a prole de mães obesas teve comprometimento no conteúdo proteico dos marcadores de autofagia em ambos os tecidos (fígado e hipotálamo) quando comparados à prole de mães magras. Após o desmame, a prole de mãe controle e a prole de mãe obesa receberam dieta controle até a vida adulta (d82). Nessa condição não houve modulação dos marcadores de autofagia em nenhum dos tecidos avaliados, sendo que somente a reexposição à dieta hiperlipídica (dos 42 dias até 82 dias) foi responsável por alterar o conteúdo proteico dos marcadores de autofagia quando comparados aos animais com dieta hiperlipídica sem reexposição. Assim, parece que dieta hiperlipídica é essencial para a modulação negativa dos marcadores de autofagia na prole de mães obesas. Em conclusão, a prole de mãe obesa apresentou comprometimento precoce de marcadores de autofagia no fígado e no hipotálamo, o que poderia estar associado ao desenvolvimento de distúrbios metabólicos na prole na idade adulta / Abstract: The nutritional excess and obesity have affected a growing number of people in different countries, being that obesity during pregnancy and lactation has negative impact on offspring phenotype. In adulthood, obesity and lipids overload constitute factors that result in impairment of autophagy, a lysosomal degradation process essential for maintaining cellular homeostasis. Thus, autophagy is responsible for degradation and recycling of cytoplasmic components as senescent organelles, aggregated proteins or proteins poorly formed, microorganisms invaders and macromolecules. It is known that obesity and the use of high fat diet have a negative impact on cellular homeostasis. However, modulation of autophagy in the offspring of obese mothers has yet to be investigated. This study tested the hypothesis that maternal obesity induced by high fat diet would be able to modulate proteins of autophagy in the hypothalamus and liver of mice offspring. At birth (d0), the offspring exhibited prejudice in autophagy markers in liver and after weaning (d18) both tissues (liver and hypothalamus) had compromised autophagy markers. The animals receiving control diet after weaning until adulthood (d82) had no impairment of autophagy proteins in both tissues examined. However, when the animals were re-exposed to high-fat diet they had alteration in protein content of autophagy, when compared to animals with high fat diet without re-exposure. Thus, high fat diet seems to be essential for negative modulation of autophagy markers. In conclusion, the offspring of obese mothers presented early impairment of autophagy proteins in the liver and hypothalamus, which may be associated with the development of metabolic disorders in the offspring in adulthood / Mestrado / Metabolismo e Biologia Molecular / Mestra em Ciências da Nutrição e do Esporte e Metabolismo

El herpesvirus asociado al sarcoma de Kaposi, KSHV, es el agente etiológico del sarcoma de Kaposi. Dentro del genoma viral, el receptor viral acoplado a proteína G (vGPCR) conduce a la oncogénesis y angiogénesis; su expresión persistente y actividad es necesaria para el mantenimiento del tumor. La forma hormonal activa de la vitamina D, 1α,25(OH)2D3, presenta efectos antineoplásicos en varios tipos de tumores. El potencial anti-proliferativo y antiinflamatorio del 1α,25(OH)2D3 en células endoteliales que expresan el vGPCR ha sido explorado por nuestro grupo. En los últimos años se ha incrementado el uso de análogos sintéticos del 1α,25(OH)2D3 con menor actividad calcemica para minimizar la hipercalcemia producida por dosis altas del metabolito. En este trabajo de Tesis Doctoral se profundizó en el mecanismo de acción antineoplásico del 1α,25(OH)2D3 y su análogo menos calcemiante TX 527. Se obtuvo evidencia que ambos compuestos promueven la apoptosis a través de un desbalance entre los miembros de la familia de proteínas Bcl-2 en células vGPCR. Se observó un aumento en los niveles de expresión de la proteína pro-apoptótica BIM y disminución de A20 por un mecanismo dependiente del VDR y un pico de inactivación en la fosforilación de BAD acompañado por la formación de complejos con Bcl-2, alterando posiblemente la integridad de la mitocondria. También, se demostró que el 1α,25(OH)2D3 y TX 527 inducen autofagia a través de la inactivación del eje PI3K/Akt/mTOR y regulación de BECN1 como parte del mecanismo antineoplásico de acción. Asimismo, ambos agonistas regulan la proliferación de las células vGPCR mediante la inactivación de ERK1/2 y p38 y aumento de la expresión de las fosfatasas MKP-3 y MKP-5. Eventos regulados por la expresión del VDR, con excepción de ERK1/2, debido probablemente a una regulación no genómica de esta quinasa. El Bortezomib, inhibidor del proteasoma y de la activación de NF-ĸB, disminuyó la proliferación celular e indujo apoptosis por un mecanismo similar a los agonistas del VDR en células vGPCR. Proceso acompañado además por la activación del factor de transcripción FOXO1, disminución en la expresión génica de VEGF y aumento del inhibidor del ciclo celular, p21. Debido a las limitaciones que presentan los cultivos celulares bidimensionales, se desarrolló un método para obtener esferoides multicelulares a partir de células endoteliales y transformadas por la expresión del vGPCR. Las células vGPCR cultivadas en una superficie de baja adherencia desarrollaron esferoides de mayor tamaño y el tratamiento con 1α,25(OH)2D3 produjo cambios morfológicos con la consecuente inducción de apoptosis. A nivel molecular, se observó un aumento en la expresión génica del VDR, BIM y p21 al aumentar la dosis. Además, el 1α,25(OH)2D3 provocó un aumento en los niveles proteicos de BIM y disminuyó la activación de ERK1/2 y Akt, permitiendo concluir que las células en cultivos tridimensionales responden al agonista de manera similar a lo observado en cultivos en monocapa. Los resultados obtenidos en este trabajo de tesis contribuyen al conocimiento del mecanismo de acción antiproliferativo del 1α,25(OH)2D3 y su análogo menos calcemiante TX 527 en un modelo celular de sarcoma de Kaposi. A su vez, sustenta las bases para dar continuación a otros estudios en modelos in vivo y evaluar su potencial aplicación, sólo o en combinación con Bortezomib, en el tratamiento de esta patología. / The Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus, KSHV, is the etiological agent of Kaposi's sarcoma. Within the viral genome, the viral G protein-coupled receptor (vGPCR) leads to oncogenesis and angiogenesis; its persistent expression and activity are necessary for tumor maintenance. The active hormonal form of vitamin D, 1α,25(OH)2D3, has antineoplastic effects in several types of tumors. The anti-proliferative and antiinflammatory potential of 1α,25(OH)2D3 in endothelial cells expressing vGPCR has been explored by our group. In recent years, the use of synthetic analogues of 1α,25(OH)2D3 with lower calcemic activity has been increased to minimize the hypercalcemia produced by high doses of the metabolite. In this Doctoral Thesis work, the antineoplastic mechanism of action of 1α,25(OH)2D3 and its less calcemic analogue TX 527 was studied. Evidence was obtained that both compounds promote apoptosis through an imbalance of Bcl-2 protein family members in vGPCR cells. An increase of pro-apoptotic BIM and a decrease of A20 protein expression levels by a VDRdependent mechanism was observed, as well as, a peak of inactivation of phosphorylated BAD accompanied by its association with Bcl-2, possibly altering mitochondria integrity. It was also demonstrated that 1α,25(OH)2D3 and TX 527 induce autophagy through the inactivation of the PI3K/Akt/mTOR axis and regulation of BECN1 as part of the antineoplastic mechanism of action. Moreover, both agonists regulate vGPCR cells proliferation by inactivating ERK1/2 and p38 and increasing MKP- 3 and MKP-5 phosphatases expression. These events were regulated by VDR expression, with the exception of ERK1/2, probably due to a non-genomic regulation of this kinase. Bortezomib, an inhibitor of proteasome and NF-ĸB activation, decreased cell proliferation and induced apoptosis by a similar mechanism to VDR agonists in vGPCR cells. Process also accompanied by the activation of the transcription factor FOXO1, decrease in VEGF gene expression and increase of the cell cycle inhibitor, p21. Due to the limitations of two-dimensional cell cultures, a method was developed to obtain multicellular spheroids from endothelial cells and transformed by the expression of vGPCR. vGPCR cells cultured on a low adhesion surface developed larger spheroids and treatment with 1α,25(OH)2D3 triggered morphological changes with consequent apoptosis induction. At molecular level, an increase in VDR, BIM and p21 gene expression was observed when dose was increased. In addition, 1α,25(OH)2D3 caused an increase in BIM protein levels and decreased the activation of ERK1/2 and Akt, allowing to conclude that cells in three-dimensional cultures respond to the agonist in a similar way to that observed in monolayer cultures. The results obtained in this thesis work contribute to the knowledge of the anti-proliferative mechanism of action of 1α,25(OH)2D3 and its less calcemic analogue TX 527 in a cellular model of Kaposi's sarcoma. In turn, it supports the bases to continue other studies in vivo models and evaluate their potential application, either alone or in combination with Bortezomib, in the treatment of this pathology.

O músculo esquelético é um tecido que tem a capacidade de se regenerar após lesão, seja ela patológica ou induzida. Para tanto, células musculares progenitoras, presentes no músculo adulto, atuam fundindo-se entre si, ou com as fibras musculares danificadas, para formar novas fibras. A via da macroautofagia, implicada na degradação e reciclagem de proteínas e organelas danificadas via lisossomo, é essencial para a manutenção da massa muscular, mas já foi também implicada na diferenciação e funcionamento de células progenitoras do músculo. Além disso, essa via está desregulada em diversas doenças neuromusculares, o que destaca seu papel nesse tecido. Nesse estudo, a regulação da autofagia foi investigada em diferentes situações de formação e degradação do músculo. Para estudar o processo de diferenciação muscular in vitro utilizamos um modelo de células musculares imortalizadas normais, e de paciente com miopatia ligada ao X com autofagia excessiva (XMEA). A análise dos genes e proteínas p62, BNIP3, BECLIN1, VPS34, ATG12 e LC3, além de alvos de mTOR, mostrou um padrão similar de expressão em mioblastos indiferenciados e miotubos diferenciados a partir de células controle e nas derivadas de paciente XMEA. Estes resultados sugerem que a desregulação da via autofágica relacionada à doença provavelmente surge em estágios mais avançados, como se observa em doenças de acúmulo lisossomal. A investigação da diferenciação muscular nessas células mostrou um aumento na capacidade de fusão de mioblastos XMEA, que não foi relacionado a mudanças na expressão de genes envolvidos na miogênese. Isso indica que o defeito primário relacionado a XMEA, como a deficiência da ATPase vacuolar, pode interferir no processo de diferenciação muscular. Para estudar o músculo em condições patológicas, utilizamos modelos animais para distrofias musculares que possuem distintos graus de afecção do músculo, como o DMDmdx, modelo para distrofia muscular de Duchenne, o SJL/J, modelo para distrofia muscular de cinturas tipo 2B e o Largemyd, modelo para distrofia muscular congênita 1D. Observamos que não há alterações globais na expressão de genes e proteínas da autofagia. Adicionalmente, cada modelo murino teve alterações pontuais, destacando a ausência de correlação entre o grau de degeneração do músculo e as alterações observadas na via autofágica. Por outro lado, quando uma lesão muscular é induzida em músculo normal, houve uma diminuição da expressão de todos os genes estudados, Bnip3, Beclin1, Vps34, Atg12, Lc3 e Gabarapl1, com possível acúmulo das proteínas autofágicas p62 e Beclin1. Com a recuperação do músculo, após cinco dias da lesão, a maior parte dos genes estudados teve sua expressão normalizada. Tais resultados indicam que a lesão aguda se relaciona a uma resposta drástica e recuperação rápida na via da autofagia. Em conjunto, nossos resultados mostram que a via da autofagia é diferencialmente afetada a depender do estímulo dado ao músculo, seja ele de regeneração e formação de novas células musculares ou de degeneração. Dessa forma, este estudo pode ter implicações para o desenvolvimento de terapias que tenham como alvo a via autofágica, já que indica que o momento da intervenção terapêutica pode ser importante, assim como o estímulo que levou a alterações no tecido muscular / The skeletal muscle is a tissue that has the ability to regenerate upon lesion, whether it occurs pathologically or induced. Therefore, progenitor muscle cells, present in the adult muscle, act by fusing with each other or with damaged fibers in order to recover the tissue. The macroautophagy pathway, related to degradation and recycling of proteins and damaged organelles via lysosome, is essential for the maintenance of muscle mass, and it was also implicated in the differentiation and functioning of muscle progenitor cells. Besides that, this pathway is deregulated in several neuromuscular disorders, highlighting its important role in this tissue. In this study, the autophagic regulation was investigated in distinct contexts of muscle formation and degradation. To study the muscle differentiation process in vitro, we used a model of immortalized muscle cells from both a normal control and a patient with X-linked myopathy with excessive autophagy (XMEA). The genes and proteins p62, BNIP3, BECLIN1, VPS34, ATG12, LC3 and mTOR targets showed a similar pattern of expression in both undifferentiated myoblasts and differentiated myotubes, from both control cells and XMEA patient-derived cells. This fact suggests that autophagic deregulation might arise in later stages of the disease, in a pattern observed in disorders with protein accumulation. The investigation of muscle differentiation in the studied cells showed an enhancement of the myoblast fusion capacity in XMEA cells, which was not related to changes in the expression of myogenic genes. This observation indicates that the primary defect related to the XMEA pathology, as the deficiency of the vacuolar ATPase, might interfere in the process of muscle differentiation. In order to evaluate muscle in pathological conditions, we studied animal models for muscular dystrophies that have distinct patterns of muscle affection, such as the DMDmdx, model for the Duchenne muscular dystrophy, the SJL/J, model for the limb-girdle muscle dystrophy type 2B and the Largemyd, model for the congenital muscular dystrophy type 1D. We did not find any global alterations in the expression of autophagic genes and proteins. Additionally, each animal model had discrete changes, highlighting the absence of correlation between the pattern of muscle degeneration and alterations in the autophagy pathway. On the other hand, when a lesion is induced in normal muscle, there is a decrease in the expression of all studied genes, such as Bnip3, Beclin1, Vps34, Atg12, Lc3 and Gabarapl1, with a possible accumulation of the autophagic proteins p62 and Beclin1. With muscle recovery, five days after lesion, most of the studied genes had their expression returning to normal levels. These results indicate that the acute lesion is related to a drastic response and rapid recovery of the autophagic pathway. Together, our results show that autophagy is differentially affected depending on the stimulus given to the muscle, either of regeneration and formation of new muscle cells or degeneration. In that sense, this study may have implications for the development of therapies that target autophagy, since it indicates that the time point of therapeutic interventions may be important, as well as the stimulus that led to alterations in the skeletal muscle tissue

RAS é a oncoproteína mutada mais encontrada em tumores sólidos, o que mostra seu grande potencial transformador. Não obstante, células que carregam essa mutação apresentam estresse oncogênico gerado por excessiva sinalização mitogênica, o que direciona preferencialmente as células portadoras para a morte em detrimento da transformação maligna. Basicamente a transformação direcionadapela proteína RAS mutada age sinergicamente com deficiência em supressores de tumor para evitar o destino celular preferencial frente ao estresse oncogênico. Este é o caso da interação observada entre HRASG12V e E6E7 de HPV, sendo que a infecção pelo vírus aparentemente é condição necessária em cânceres cervicais e muito presente em cânceres de cabeça e pescoço. A sinergia entre HRASG12V e queratinócitos imortalizados por E6E7 desequilibra o balanço homeostático entre subsistemas pró-morte, devido ao estresse oncogênico, ou pró-sobrevivência, que garante viabilidade por meio de novos padrões de robustez celular. Em ambos os casos, o processo que gera uma célula transformada, ou as elimina pelo caminho, apresenta pistas de vulnerabilidades às quais os queratinócitos são expostos uma vez que carreguem tal combinação de fatores. Apresentamos nesse trabalho os principais atores que compõem o estresse oncogênico deletério desencadeado pela atividade de HRASG12V: estresse mitogênico, replicativo e oxidativo; todos eles são responsáveis por provocar dano no DNA, que por sua vez promove parada no ciclo celular até que as células não possam mais suportar tamanha injúria, o que acaba levando-as maciçamente a morte. Mostramos que a alta intensidade mitogênica gerada pela atividade de HRASG12V provoca um desequilíbrio metabólico que leva ao aumento de espécies oxidantes e ao estresse replicativo. Todavia, um tratamento exógeno com o antioxidante NAC restaurou parcialmente a proliferação celular assim como a sobrevivência, agindo como um amenizador do dano no DNA gerado pelas espécies oxidantes. Já uma suplementação com nucleosídeos exógenos restaurou fortemente a sobrevivência celular, sugerindo que o desequilíbrio metabólico pode estar agindo no pool de nucleotídeos, o que poderia ser uma das causas do estresse replicativo. Como mecanismo intrínseco de sobrevivência, a autofagia se intensifica em resposta ao desequilíbrio sistêmico desencadeado pela atividade de HRASG12V. Por meio de sublinhagens defectivas para autofagia, mostramos que o processo retarda o aparecimento de espécies oxidantes, além de evitar sua elevação a níveis ainda mais drásticos, o que consequentemente ameniza o dano no DNA observado. Além disso, hipotetizamos que o processo poderia também estar contribuindo fortemente para a reciclagem de substratos básicos tais como nucleotídeos, assim acarretando em menor estresse replicativo. Na literatura atual, debate-se a noção de que, dependendo do contexto celular, a autofagia poderia promover tanto morte celular como transformação maligna. Entretanto, nesta tese mostramos que, na interação entre queratinócitos, E6E7 e HRASG12V, a autofagia é um mecanismo pró-sobrevivência: se por um lado a demanda autofágica é recrutada além de sua capacidade de processamento, fazendo com que seu fluxo seja bloqueado, por outro a eliminação do sistema se torna demasiadamente deletério, direcionando as células expostas ao estresse oncogênico causado pela atividade de HRASG12V necessariamente à morte. / Mutated RAS is the oncoprotein most found in solid tumors, which shows its huge tumorogenic potential. Despite of that, mutated RAS triggers a strong oncogenic stress, which very often drives cells to death instead of malignant transformation. Basically, the success of the Ras malignant transformation driving activity depends on a synergy between that mutated protein and inhibition of tumor suppression genes. This is the case of the interaction between HRASG12V and E6E7 proteins of HPV: It seems that HPV infection is an initial necessary condition for cervical cancer development and is also very frequent in head and neck carcinomas. The synergy between HRASG12V and E6E7, in pre-malignant keratinocytes, imbalances the homeostasis between pro-death subsystems, due oncogenic stress, and pro-survival subsystems that ensure new patterns of cellular robustness. In both cases, the process responsible for generating a malignant transformed cell or, more frequently, eliminating those cells carrying the combined characteristics, exposes the keratinocytes vulnerabilities. We showed in this work that the main actors of deleterious oncogenic stress triggered by HRASG12V activity are: Mitogenic, replicative and oxidative stresses; all of them induce DNA damage, hence cell cycle arrests until the cell cannot resist such injury any further, which leads to massive cell death. The intense mitogenic activity triggered by HRASG12Vcauses metabolic imbalance, which is responsible for an increase of oxidative species and replicative stress levels; the exogenous treatment with antioxidant NAC partially restored cell growth and cell survival, acting as a softener of the DNA damage caused by oxidative species. On the other hand, nucleoside supplementation strongly restored cell survival, suggesting that the aforementioned metabolic imbalance might be acting in the pool of nucleotides, hence it might be a possible cause of replicative stress. As an intrinsic survival mechanism, the autophagy is intensified in response to systemic imbalance triggered by HRASG12V activity. Through the autophagy defective subline, we showed that that mechanism both delays the increase of oxidative species and avoids their elevation to catastrophic highlevels. Furthermore, autophagy could strongly contribute to the recycling of basic substrates such as nucleotides, which might be mitigating the replicative stress. Nowadays, there is a debate on the role of autophagy promoting either malignant transformation or cell death depending on metabolic context. In this work, we showed an instance of the interaction between E6E7 and HRASG12V triggering autophagy pro-survival mechanisms and hence increasing general cell viability

O diabetes mellitus tipo 1 é uma doença metabólica, caracterizada pela desregulação glicêmica, que ocorre devido a um ataque autoimune. A insulinoterapia é o tratamento clássico para o DM1. Contudo, alguns pacientes que apresentam essa doença não respondem de forma eficiente a este tratamento e apresentam episódios frequentes de hipoglicemia severa e despercebida (pacientes hiperlábeis). Essas complicações comprometem de forma significativa a qualidade de vida dessas pessoas. O transplante de ilhotas é uma importante alternativa para o tratamento de pacientes hiperlábeis com DM1. No entanto, essa terapia apresenta restrições como a necessidade de mais de um doador por transplante e significativa morte das ilhotas devido ao estresse provocado pelo procedimento de isolamento, além da morte promovida pelo sistema imune do paciente nos primeiros momentos pós-transplante. A autofagia é um mecanismo de reciclagem de componentes citoplasmáticos que é fundamental para a homeostase celular. Em condições de estresse, este mecanismo é ativado acima do seu nível basal, promovendo a degradação de agregados proteicos e organelas defeituosas, evitando assim, danos celulares que comprometam a viabilidade da célula. Trabalhos realizados por nosso grupo têm mostrado a citoproteção que PRL promove em células-beta, reduzindo a apoptose induzida por citocinas pró-inflamatórias. Também demonstramos o papel essencial de HSPB1 na inibição de apoptose induzida por PRL após o tratamento com citocinas. Além disso, resultados recentes de nosso laboratório mostraram um aumento nos níveis de autofagia em células-beta após sua exposição a citocinas, bem como uma restauração a níveis normais na presença de PRL. Visando um melhor entendimento do papel da PRL na modulação da autofagia em células-beta, o objetivo desse projeto foi estudar se HSPB1 também é essencial no mecanismo de regulação da autofagia induzido por PRL.Para tal, fizemos experimentos em modelos de células-beta MIN6, MIN6 silenciadas para HSPB1 (MIN6-shHSPB1) e MIN6 com sequencia short hairpin aleatória (MIN6- SsC), medindo a morte celular através de ensaios de viabilidade, e ensaios de western blot para avaliar os níveis de marcadores de autofagia e fluxo autofágico (degradação de autofagossomos), tratando as células com citocinas, prolactina e indutores ou inibidores de autofagia. Os resultados mostraram que a modulação da autofagia ocasionada pela prolactina em células-beta se dá, em parte, através de HSPB1. O tratamento com prolactina foi capaz de inibir a morte celular induzida por citocinas, mesmo na presença de cloroquina, um bloqueador de autofagia, o que nos levou a concluir que a autofagia não é uma via envolvida na citoproteção de células beta induzida por PRL. Os resultados gerados nesse estudo contribuíram para uma melhor compreensão dos eventos moleculares induzidos por PRL em células-beta, e poderão permitir a inferência de novas abordagens que melhorem a citoproteção, cultura e transplante dessas células em pacientes com diabetes tipo 1. / Type 1 diabetes mellitus is a metabolic disease characterized by glycemic dysregulation, which occurs due to an autoimmune destruction of beta-cells. Insulin therapy is the gold standard treatment for DM1. However, some DM1 patients do not respond efficiently to this treatment and suffer frequent episodes of severe hypoglycemia unawareness. Since this complication jeopardizes the quality of life of these people, Islet transplantation is a therapeutic alternative indicated to treat these patients. However, besides the lack of enough organ donors, the loss of beta cells during both the isolation as well as the infusion of islets into the recipient induce a great estresse and thus a significant cell death is one of the drawbacks of this procedure. Autophagy is a mechanism of recycling cytoplasmic components and is essential for cellular homeostasis. Under estresse conditions, this mechanism is activated above basal levels, promoting the degradation of protein aggregates and defective organelles, thus avoiding cell damage that could compromise cell viability. Studies carried out by our group have shown not only that PRL promotes cytoprotection in beta-cells, reducing pro-inflammatory cytokines-induced apoptosis, but also that HSPB1 plays an essential role in this inhibition of apoptosis mediated by PRL after treatment with cytokines. Moreover, recent results from our laboratory showed an increase in autophagy levels in beta-cells after exposure to cytokines, as well as a restauration to normal levels in the presence of PRL. In order to better understand the role of PRL in the modulation of autophagy in these cells, the aim of this project is to study whether HSPB1 is also essential in the mechanism of autophagy regulation induced by PRL. Using MIN6 beta cell models where HSPB1 was silenced (MIN6-shHSPB1) or not (MIN6-SsC), we studied cell death by viability assays. Moreover, western blot assays were performed in order to assess levels of autophagy and autophagic flux markers in the cells.Our results showed that HSPB1 in one of the mediators of PRL-induced modulation of autophagy. Nevertheless, since hormonal treatment was still able to inhibit cytokinesinduced cell death even in the presence of chloroquin, an autophagy blocker, we conclude that autophagy is not a signaling pathway involved in PRl-induced beta-cell cytoprotection. Altogether, the results shown in this study may help to increase the knowledge of the molecular events induced by PRL in beta-cells, and may allow to infer new approaches to improve cytoprotection, culture and transplantation of these cells into type 1 diabetic patients.

O diabetes mellitus (DM) é caracterizado por hiperglicemia associada à falta ou à ineficiência da insulina. DM também é marcado por alterações em diversos processos celulares que precisam ser mais bem entendidos. Estudou-se a via da autofagia em diferentes macrófagos, verificando se o tratamento com insulina é capaz de modular esse processo. Foram estudados macrófagos derivados da medula óssea (BMM), do lavado broncoalveolar (LBA) e do tecido esplênico de ratos Wistar, machos, diabéticos (aloxana, 42 mg/kg, i.v., 10 dias), ratos diabéticos tratados (insulina 4UI, s.c.) e respectivos controles. Para caracterização do modelo e avaliação do efeito da insulina sobre o processo autofágico, as seguintes análises foram realizadas: (a) glicemia, número de leucócitos no sangue periférico, número de células do LBA; (b) concentrações de citocinas: interleucina (IL)-1beta, fator de necrose tumoral (TNF)-alfa, IL-6, IL-4, IL-10, cytokine-induced neutrophil chemoattractant (CINC)-1 e CINC-2 no sobrenadante do LBA pela técnica de ELISA; (c) caracterização de macrófago alveolar (MA) do LBA quanto a antígenos de superfície (MHCII, pan-macrophage KiM2R, CD11b) e marcadores autofágicos (proteína de cadeia leve associada a microtúbulo (LC)3 , gene/proteína relacionado à autofagia (ATG) pela técnica de citometria de fluxo e microscopia confocal ; (d) estudo dos macrófagos diferenciados, a partir da medula óssea, por citometria de fluxo e microscopia confocal; (e) estudo da arquitetura do baço pela técnica de imuno-histoquímica associada à microscopia confocal. Avaliando os resultados em conjunto, a via autofágica parece ser de extrema importância e de capacidade inovadora para alvo terapêutico. Observou-se que a insulina exerceu efeitos antagônicos sobre os macrófagos de tecidos diferentes: aumentou a expressão LC3 nos macrófagos recuperados por LBA e não conseguiu alterar a atividade autofágica em macrófagos da polpa vermelha do baço em ratos diabéticos. Os BMM originários de ratos diabéticos comportaram-se de maneira contrária aos do animal controle: os BMM tipo M1 tiveram o conteúdo de LC3 diminuído, enquanto os M2 tiveram o conteúdo autofágico aumentado. O tratamento com insulina nos ratos diabéticos não alterou o nível do conteúdo LC3 dos BMM, mesmo após uma semana de cultura in vitro. Concluímos, assim, que o tratamento com dose única de insulina foi capaz de induzir a autofagia em macrófagos alveolares, mas insuficiente para resgatar os níveis basais da autofagia em macrófagos da medula óssea e da polpa vermelha do baço / Diabetes mellitus (DM) is characterized by hyperglycemia associated to a lack or ineffectiveness of insulin. DM is marked by changes in several cellular processes that need to be better understood. Autophagy pathway in macrophages from different tissues was studied with the purpose to verify whether treatment with insulin is capable of modulating this process. Bone marrow derived macrophages (BMM), bronchoalveolar lavage (BAL), and splenic tissue macrophages from Wistar rats, diabetic (alloxan, 42 mg/kg, iv, 10 days) and diabetic rats treated with insulin were studied. To characterize the model and evaluate the effect of insulin upon the autophagic process, the following analyzes were performed: (a) glucose levels, number of leukocytes in peripheral blood, BAL cell number; (b) concentrations of cytokines (interleukin (IL)-1beta, tumor necrosis factor (TNF)-alfa, IL-6, IL-4, IL-10, cytokineinduced neutrophil chemoattractant (CINC)-1 and CINC-2 in the supernatant of BAL fluid by ELISA; (c) characterization of BAL alveolar macrophage (AM) surface antigens (MHCII, pan macrophage marker KiM2R, CD11b) and autophagic markers (microtubule-associated protein light chain (LC)3, gene/protein associated to autophagy (ATG) by flow cytometry and confocal microscopy (d) study of macrophages diferenciated from bone marrow by flow cytometry and confocal microscopy; (e) the architecture of spleen and macrophages from red pulp by immunohistochemical techniques associated to confocal microscopy. Evaluating these results together, the autophagic pathway appears to be innovative for therapeutic target. In this study, it was observed that insulin exerted diverse effects on macrophages from different tissues: increased expression of LC3 in AM recovered from BAL and was unable to change the autophagic activity of macrophages from the red pulp of the spleen in diabetic rats. BMM from diabetic rats behaved in an antagonistic way compared to control animals: BMM M1 type decreased their autophagy content while M2 macrophages increased autophagic levels and insulin treatment did not alter the level of LC3 expression. In conclusion, treatment with a single dose of insulin was able to induce autophagy in alveolar macrophages, but insufficient for recovering baseline levels of autophagy in bone marrow derived macrophages and macrophages from the red pulp of the spleen

Neste estudo foram avaliados os efeitos farmacológicos do vemurafenibe (inibidor BRAFV600E) e da cloroquina (inibidor de autofagia) na viabilidade celular e crescimento tumoral das sublinhagens de melanoma:G361 pLKO que expressa dermicidina e G361 IBC I com silenciamento da expressão. As células G-361 responderam a vemurafenibe (2 μM) e cloroquina (100 μM), isoladamente ou combinadas, com aumento apoptose, e redução das taxas de senescência. Vemurafenibe (50 mg/kg / 21 dias) inibiu o crescimento tumoral em camundongos imunodeficientes independente da expressão da DCD. A combinação com Cloroquina (30 mg/kg) a cada 24 horas, acelerou, enquanto a cada 72 horas, reduziu o crescimento tumoral. Os tumores apresentaram alterações morfológicas e núcleos atípicos; e não expressaram os marcadores S100, HMB-45, Mela-A ou citoqueratinas. Este trabalho confirmar a eficácia do vemurafenibe e sugere o potencial adjuvante da cloroquina no tratamento de melanomas. O estudo também confirma o papel da dermcidina como oncogne e fator de crescimento de células de melanoma maligno. / In this study we evaluated the pharmacological effects of vemurafenib ( inhibitor BRAFV600E) and chloroquine (autophagy inhibitor) in cell viability and tumor growth of two melanoma cell lines identified as G-361 pLKO, which expresses dermcidin, and G361 IBC I which silenced DCD expression. G-361 melanoma cells responded to vemurafenib (1-2 μM) and chloroquine (50-100 μM) alone or combined, with increased apoptosis rates, while decreasing senescent cells. Vemurafenib (50 mg/kg / 21 days) inhibited melanoma growth in immunodeficient mice independent of dermicidin. Chloroquine (30 mg/kg) in combination with vemurafenib, accelerated (at 24 hour interval), and reduced (at 72 hours interval), melanoma growth. Tumor tissues showed atypical cell morphology and nuclear histological patterns and melanocytic differentiation biomarkers S100, HMB-45, Melan-A or pancytokeratins were not. This work confirms the efficacy of vemurafenib and suggests potential adjuvant effect of chloroquine. It also confirms the role of dermcidin as growth factor and oncogene for melanoma cells.

A desnutrição é um dos principais problemas de saúde pública do mundo, que contribui significativamente para o aumento da morbidade e mortalidade. Estima-se um total de 815 milhões de pessoas subnutridas no mundo, e apesar da melhoria dos recursos alimentares o número de pessoas desnutridas ainda é alarmante. Estudos de nosso laboratório tem demonstrado, em modelo murino de desnutrição proteica, hipoplasia medular com evidências histológicas de alterações na matriz extracelular (MEC) e permanência da célula-tronco hemopoética (CTH) na fase G0/G1 do ciclo celular em camundongos desnutridos. Dados deste trabalho evidenciaram alterações nas proteínas Akt /mTOR, que podem contribuir para o aumento da expressão autofágica nas CTHs e CTPHs (célula-tronco progenitora). A literatura demonstra que desequilíbrios nutricionais e metabólicos podem induzir ativação autofágica. Autofagia é um processo catabólico que participa da manutenção da homeostase celular, da MEC e na regulação das CTHs, dados deste trabalho demonstram diminuição da quantidade de CTH e CTPH em camundongos desnutridos sem a presença do gene Atg7, proteína participativa no processo autofágico. Já camundongos com deleção da transglutaminase 2 (TG2) e submetidos a privação de nutrientes por 24 horas , apresentou diminuição da quantidade de CTH e aumento da diferenciação da CTPH. A TG2 tem participação na impulsão e formação do fagóforo (processo inicial autofágico). Considerando que a desnutrição proteica leva a comprometimento da hemopoese, alterações no ciclo celular das CTHs e hipoplasia medular com pancitopenia periférica e que privação e ou jejum prolongado de nutrientes pode aumentar a atividade autofágica, concluímos nesse projeto que autofagia é importante para regulação da CTH e diferenciação da CTPH, entretanto a desnutrição proteica e privação de nutrientes estimula de maneira diversa o mecanismo de diferenciação da CTH. / Malnutrition is one of the world\'s major public health problems, which contributes significantly to increased morbidity and mortality. An estimated 815 million people are undernourished in the world, and despite the improvement in food resources the number of undernourished people is still alarming. Studies of our laboratory have demonstrated in murine model of protein malnutrition, medullary hypoplasia with histological evidence of extracellular matrix (ECM) changes and hemopoietic stem cell (HSC) stay in the G0/ G1 phase of the cell cycle in malnourished mice. Data from this work showed alterations in Akt / mTOR proteins, which may contribute to the increase of autophagic expression in HSC and HPC (progenitor stem cell). The literature demonstrates that nutritional and metabolic imbalances can induce autophagic activation. Autophagy is a catabolic process that participates in the maintenance of cellular homeostasis, ECM and in the regulation of HSC, data from this work demonstrate a decrease in the amount of HSC and HPC in malnourished mice without the presence of the Atg7 gene, a participatory protein in the autophagic process. Mice with transglutaminase 2 deletion (TG2) and submitted to nutrient deprivation for 24 hours showed a decrease in the amount of HSC and an increase in the differentiation of HPC. TG2 plays a role in the uptake and formation of phagophore (autophagic initial process). Considering that protein malnutrition leads to hemopoiesis, alterations in the cell cycle of HSC and spinal cord hypoplasia with peripheral pancytopenia, and that prolonged nutrient starvation or fasting may increase the autophagic activity, we conclude in this project that autophagy is important for regulation of HSC and differentiation of HPC, however, protein malnutrition and nutrient deprivation stimulate in a different way the mechanism of differentiation of HSC.