A desnutrição pode induzir lesão celular, comprometendo os mecanismos envolvidos de proliferação, diferenciação e morte celular. Estudos de nosso laboratório tem demonstrado, em modelo murino de desnutrição protéica e protéico-energética, hipoplasia medular com evidências histológicas de alteração da matriz extra celular. Nosso objetivo foi avaliar a eventual participação dos processos de apoptose, necrose e autofagia no desenvolvimento da hipoplasia medular observada nesse modelo. Para isso foram utilizados dois grupos de camundongos C57BL/6J machos, adultos, mantidos em gaioleiros metabólicos. O grupo controle (C) recebeu ração normoproteíca contendo 12% de proteína e o grupo desnutrido (D), alimentado com ração hipoprotéica contendo 2% de proteína. A fonte protéica utilizada foi a caseína. O período de indução da desnutrição foi cerca de cinco semanas, definido pela perda de 20 a 25 % de peso corpóreo por parte dos animais do grupo desnutrido. Após esse período, os animais de ambos os grupos foram anestesiados e realizada a coleta das amostras biológicas para avaliação nutricional e hematológica e coletadas células da medula óssea para avaliação da apoptose, necrose e autofagia. Para avaliação da apoptose e necrose as células foram duplamente marcadas com Annexina V, PI e caspase 3 que foram analisadas por citometria de fluxo . A expressão da protéina BCL-2 foi quantificada pela técnica de Western Blotting. A análise não demonstrou diferença estatística entre os grupos para esses parâmetros. Para avaliação da autofagia extraiu-se proteínas das células da medula óssea e avaliou-se a expressão das proteínas Akt e mTOR total e fosforilado , os complexos de mTor (Raptor, Rictor e Gβl) , Beclin-1 e LC3II. Os resultados demonstraram aumento significativo de mTOR total ,Raptor , Beclin-1 e LC3II e diminuição na fosforilação de mTOR nas células oriundas de animais desnutridos em relação ao grupo controle. A desnutrição não modificou a expressão de Akt total, porém houve diminuição da fosforilação de Akt e diminuição na expressão das proteínas Rictor e Gβl nas células analisadas. Como os processos apoptóticos e autofágicos podem ser de difícil detecção in vivo, também refizemos os experimentos in vitro, estimulando as células com compostos pró-apoptóticos (campotecina) e pró-autofágicos (tamoxifeno). Nesses experimentos observamos que, apenas quando estimulamos as células de animais desnutridos com camptotecina, as mesmas, no período de 12 horas apresentaram maior percentagem de apoptose inicial em relação a 0 horas , sugerindo que há um período em que as células desnutridas são sinalizadas para via apoptótica sendo mais susceptível ao estimulo. As células de animal desnutrido estimulado apresentaram após 12 horas aumento significativo da apoptose tardia em relação ao controle estimulado , indicando que nesse período há um aumento da apoptose tanto em processo inicial , tanto em processo tardio. Avaliamos a autofagia em uma cinética de 0, 2, 6, 18 e 24 horas in vitro e observamos aumento significativo da autofagia em células da medula óssea de animais desnutridos em 0 horas e após 18 horas de estímulo com tamoxifeno (20 µM) em relação ao respectivo controle, demonstrando que nesse período a autofagia começa a ser induzida através do estimulo mais facilmente do que o controle. Autofagia é um dos principais contribuintes para o metabolismo celular, fornecendo nutrientes quando os mesmos estão indisponíveis, e, portanto, no nosso modelo de desnutrição protéica a hipoplasia medular estaria em processo autofágico como mecanismo de reparo e sobrevivência. / Malnutrition can induce cell damage, compromising the mechanisms involved in proliferation, differentiation and cell death. Studies from our laboratory have demonstrated, in a murine model of protein malnutrition and protein-energy, marrow hypoplasia with histologic evidence of alteration of the extracellular matrix. Our objective was to evaluate the possible involvement of the processes of apoptosis, necrosis and autophagy in the development of bone marrow hypoplasia observed in this model. For this we used two groups of C57BL/6J adult male kept in metabolic gaioleiro. The control group (C) received normal protein diet containing 12% protein and undernourished group (D), fed low protein diet containing 2% protein. The protein source used was casein. The induction period of undernutrition was approximately five weeks, as defined by loss of 20 to 25% of body weight per part of group malnourished. After this period, the animals of both groups were anesthetized and held the collection of biological samples for nutritional assessment and hematology and bone marrow cells collected for evaluation of apoptosis, necrosis and autophagy. For assessment of apoptosis and necrosis of the cells were double labeled with Annexina V and PI caspase 3 were analyzed by flow cytometry. The expression of Bcl-2 was quantified by Western Blotting technique. The analysis revealed no statistical difference between the groups for these parameters. For evaluation of autophagy proteins extracted from bone marrow cells and evaluated the expression of proteins Akt and phosphorylated and total mTOR, complexes of mTOR (Raptor, and Rictor Gβl), Beclin-1 and LC3II. The results showed significant increase in overall mTOR, Raptor, and LC3II Beclin-1 and decreased phosphorylation of mTOR in cells derived from malnourished animals compared to the control group. Malnutrition did not modify the expression of Akt total, but decreased phosphorylation of Akt and decreased expression of the protein Rictor and Gβl cells analyzed. As apoptotic and autophagic processes can be difficult to detect in vivo, also redid the experiments in vitro, stimulating the cells with pro-apoptotic compounds (campotecina) and pro-autophagic (tamoxifen). In these experiments we observed that, when only stimulate cells with camptothecin malnourished, the same at 12 hours had a higher percentage of initial apoptosis compared to 0 hours, suggesting that there is a period in which cells are signaled to via malnourished being more susceptible to apoptotic stimuli. The animals starved cells stimulated after 12 h showed significant increase in apoptosis compared to control late stimulated, indicating that at that time there is an increase in apoptosis both in the initial process, both late process. Autophagy evaluated in kinetics of 0, 2, 6, 18 and 24 hours in vitro and observed a significant increase in autophagy in bone marrow cells of malnourished at 0 hours and after 18 hours stimulation with tamoxifen (20 microM) than the respective control, demonstrating that this period autophagy begins to be induced by stimulating more easily than the control. Autophagy is a major contributor to cellular metabolism, providing nutrients when they are unavailable, and therefore in our model of protein malnutrition in the marrow hypoplasia would autophagic process as a mechanism for survival and repair.

Os éteres difenílicos polibromados (PBDEs) são compostos amplamente utilizados como retardantes de chamas que foram introduzidos por volta da década de 1970, em uma gama de produtos industrializados, especialmente em aparelhos eletrônicos. No entanto, em contrapartida ao seu papel benéfico como dispositivo de segurança, esses compostos apresentam uma estrutura química que proporciona ao homem preocupantes efeitos tóxicos que, de acordo com vários estudos, são responsáveis por desencadearem problemas neurotóxicos e hormonais, assim como influenciarem no desenvolvimento de algumas doenças. Além disso, suas características físico-químicas permitem que eles sejam bioacumulados e persistentes no meio ambiente. Diante desses fatores, tornam-se importantes estudos que melhor caracterizem o mecanismo de ação desses compostos e, portanto, a proposta do projeto foi analisar os efeitos do congênere 2, 2\' ,3, 3\' ,4, 4\' ,5, 5\' ,6, 6\' decabromodifenil éter (BDE-209) em células de hepatocarcinoma humano do tipo HepG2, aplicando como método de análise os ensaios de citotoxicidade durante indução autofágica. Os resultados obtidos mostraram que o BDE-209, como observados em outros estudos do nosso laboratório, não apresentou toxicidade acentuada em comparação aos outros congêneres, pois mostrou resultados significativos apenas nas maiores concentrações. A indução autofágica, por sua vez, não proporcionou efeitos protetivos contra a citotoxicidade do BDE, pelo contrário, ela foi capaz de perturbar ainda mais a homeostasia celular e de causar necrose na presença de 25 µmol.L-1 do congênere. Suplementariamente, foram coletadas amostras de sedimentos provenientes de uma lagoa pertencente à área de recarga do aquífero Guaraní no município de Ribeirão Preto para a quantificação de PBDEs com o objetivo de determinar o nível de contaminação desse ambiente. Estas amostras foram analisadas por cromatografia gasosa com detector por captura de elétrons (CG-ECD), após um processo de extração, clean up e pré-concentração. Os resultados obtidos mostraram a presença de seis BDEs com somatórias de suas concentrações nos valores de 4,03 ng.g-1 e 5,38 ng.g-1 em duas amostras coletas, tendo como congênere em destaque o 2, 2\', 4, 4\' tetrabromodifenil éter (BDE-47). / The polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) are compounds widely used as flame retardants, introduced around 1970, in a diversity of industrial products especially electronics. However, in contrast to its beneficial role as a safety device, these compounds have a chemical structure, which provides to humans worrisome toxic effects, because according to several studies, they are responsible for triggering neurotoxic and hormonal problems, as well as influence in the development of some diseases. Moreover, its chemical composition allows them to be bioaccumulated, which gives potential effects, since they are persistent in the environment. Given these factors, studies that can better describe these compounds action mechanism are important. Therefore, the proposal of this project was to analyze the effect of 2, 2\' ,3, 3\' ,4, 4\' ,5, 5\' ,6, 6\'-decabromodiphenyl ether (BDE-209) using as model the human hepatocellular carcinoma cells, HepG2, applying cytotoxicity assays during autophagic induction. The results showed that BDE-209, as observed in other studies of our group, induced no severe toxicity like other congeners as it showed significant results only in higher concentrations. The autophagic induction had no protective effects against the BDEs cytotoxicity, on the contrary, it was able to affect cells homeostasis and cause necrosis in the presence of 25 mol.L-1 of the congener. Additionally, sediment samples were collected from a recharge point of Guaraní aquifer in Ribeirão Preto for quantification of these compounds to determine the level of contamination in this environment. These samples were analyzed by gas chromatography with electron capture detector (CG-ECD) after a process of extraction, clean up and preconcentration. The results showed the presence of six BDEs with total concentration of 4.03 ng.g-1 and 5.38 ng.g-1 in two samples collected, which the main congener was 2, 2\', 4, 4\' tetrabromodiphenyl ether (BDE-47).

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.

A doença de Parkinson é a doença motora neurodegenerativa mais comum do mundo. Agregados proteicos contendo principalmente alfa-sinucleína é a principal marca da doença. Recentemente, tem sido demonstrado que defeitos na dinâmica mitocondrial e da autofagia são causados pelo acúmulo da proteína. No nosso estudo, foram utilizados neurônios derivados de SH-SY5Y ou de hiPSC de pacientes com a doença de Parkinson hereditária, além de leveduras para analisar a dinâmica mitocondrial e da autofagia e o envolvimento de proteínas desses processos na toxicidade da alfa- sinucleína. Foi observado a diminuição do tráfego mitocondrial em neurônios derivados das células SH-SY5Y que expressavam alfa-sinucleína A53T. Além disso a proteína mutante ainda levou ao aumento de espécies reativas de oxigênio, perturbação da autofagia e aumento da sinalização apoptótica. Os neurônios então foram tratados com NAP, um peptídeo neuroprotetor, que preveniu os efeitos tóxicos da alfa-sinucleína mutante. Leveduras contendo deleções nos genes Gem (Miro), Ypt53 (Rab5) e Atg8 (LC3) e expressando alfa-sinucleína dos tipos A30P e A53T, demonstraram que a toxicidade da alfa-sinucleína é dependente das disfunções na mitocôndria e na autofagia. A agregação da alfa-sinucleína A53T foi prevenida na ausência de Gem. Além disso, a toxicidade da proteína envolvendo a disfunção mitocondrial e sinalização apoptótica causada pelo estresse do ER foi dependente dos genes Gem e Atg8, respectivamente. Neurônios derivados de hiPSC de pacientes contendo a triplicação do gene da alfa-sinucleína, mostraram diminuição do transporte de mitocôndrias e do potencial de membrana da mitocôndria. Análises sobre a quantidade de vesículas lisossomais desses neurônios, demonstraram acúmulos dessas vesículas, sugerindo que a autofagia está alterada. Em um ensaio sobre a sensibilidade dos neurônios dopaminérgicos, foi observado que os neurônios contendo a alpha-sinucleína mutante são mais susceptíveis à rotenona, quando comparado com os neurônios dopaminérgicos do controle. A exposição à rotenona também causou mudanças na distribuição de mitocôndrias, sugerindo que o tráfego retrógrado da organela está alterado / Parkinson\'s disease (PD) is the most common motor neurodegenerative disease in the world. Protein aggregates containing mainly alpha-synuclein are a hallmark of disease. Mitochondria and autophagy defects have been suggested to be caused by alpha-synuclein toxicity. In this study, we investigated mitochondria and autophagy dynamics related to alpha-synuclein toxicity in neurons derived form SH-SY5Y cells, hiPSC from patients with familial PD or yeast. We found that SH-SY5Y neuroblastoma cells expressing A53T alfa- synuclein showed significantly inhibited mitochondrial trafficking. A53T alfa- synuclein also caused the highest increase in ROS production in the dysmobilized mitochondria in comparison to wild-type or A30P alfa- synuclein. Treatment with NAP, the 8 amino acid peptide identified as the active component of activity dependent neuroprotective protein (ADNP), completely annihilated the adverse effects of A53T on mitochondrial dynamics. During disruption of retrograde transport, we found disturbed autophagy and increased apoptosis signalization in neurons expressing A53T alpha-synuclein, suggest activation of the apoptosis pathway. Curiously, all groups expressing alpha-synuclein showed decreased levels of BCL-XL, revealing that mitochondria are susceptible to changes in the membrane potential in the presence of alphasynuclein. Nevertheless, treatment with NAP was effective in blocking the apoptosis pathway and restore autophagy. We created a model to study A30P and A53T alpha-synuclein toxicity related to Gem (Miro), Ypt53 (Rab5) and Atg8 (LC3) genes in Saccharomyces cerevisiae in which these genes were knocked down. We found that A30P alpha-synuclein toxicity was dependent on mitochondrial and autophagy dysfunction. A53T alpha-synuclein was more toxic than A30P alpha-synuclein, and its aggregation was dependent on Gem expression. A53T alpha-synuclein toxicity involving damaged mitochondrial and apoptotic signaling caused by ER stress was dependent on Gem and Atg8 genes, respectively. In a study involving dopaminergic neurons derived from hiPSCs from patients containing triplicated alpha-synuclein gene (SNCA3), we reported decreased mitochondrial trafficking and mitochondrial membrane potential, besides accumulation of lysosome vesicles. In a sensitivity assay, SNCA3 neurons demonstrated more susceptibility to rotenone toxicity, which alters intracellular mitochondrial distribution, impairing retrograde transport of the organelle

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

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 reconhecimento de bactérias invasoras pelas células hospedeiras através do processo autofágico é um fator chave na determinação da infecção bacteriana. Escherichia coli enteroinvasora (EIEC) possui uma proteína, denominada IcsB, que em estudos em Shigella, é responsável pela inativação deste processo de degradação bacteriana. Uma vez que EIEC expressa menos IcsB do que S. flexneri, nos propusemos a investigar o processo autofágico na infecção por EIEC, utilizando as técnicas de mutação gênica por inserção, western-blot, microscopia de fluorescência e eletrônica de transmissão e microarray. Verificamos que a proteína IcsB é um fator de virulência importante na camuflagem de EIEC, pois quando pouco ou nada expresso, há um maior reconhecimento da bactéria pelas células hospedeiras, favorecendo sua menor disseminação. Isto corrobora não somente com a transcrição gênica, mas com a importância da sequência de nucleotídeos deste gene, uma vez que a cepa de E. coli SM124/13 complementada com o icsB de Shigella se mostrou mais eficiente na disseminação dentro da célula hospedeira. De forma interessante, IcsB apresentou um papel inédito na regulação da resposta inflamatória das células HeLa, onde a ausência de IcsB em EIEC promoveu uma intensa perturbação na homeostase da célula hospedeira, com aumento da secreção de IL-6, IL-8 e morte celular. Adicionalmente, ficou evidente que a célula eucariótica responde de maneira distinta frente a infecção por EIEC e Shigella flexneri. EIEC provavelmente ativou o processo autofágico em células humanas de forma não canônica. Nossa hipótese seria de que EIEC é reconhecida pelo processo autofágico, podendo ser este um importante fenômeno de reconhecimento bacteriano que colabore para a menor disseminação intracelular de EIEC, e assim tornar sua doença mais branda, quando comparada com a infecção por Shigella. / The invasive bacteria recognition by host cells through autophagy is a key factor for determining bacterial infection. Enteroinvasive Escherichia coli (EIEC) express a protein IcsB, which in Shigella, is known for inactivating the bacterial degradation process. Once EIEC showed less expression of icsB when compared to S. flexneri, we proposed to investigate the autophagy caused by EIEC infection, using techniques such as gene mutation by insertion, western blot, fluorescence microscopy, transmission electron microscopy and microarray. Our results showed that IcsB protein is an important virulence factor in EIEC because it causes a camouflage of the bacteria in the eukaryotic cell. When there is a low expression of the protein, the cell recognition of the invasive bacteria is high, decreasing the bacteria dissemination. This found confirms the importance of the gene transcription and the gene sequence, since the strain E. coli SM124/13, complemented with icsB from Shigella, showed higher dissemination efficiency inside of the host cell. Interestingly, IcsB showed a new role on regulating the inflammatory response in Hela cells. The absence of IcsB in EIEC generated an intense disturbance of the cell homeostasis, increased the secretion of IL-6 and IL-8, and caused cell death. Additionally, our results revealed that eukaryotic cell infected by EIEC or Shigella flexneri showed distinguish responses. In EIEC infection, the autophagy was activated in human cells, but not in a conventional mode. Our hypothesis is that EIEC is recognized by autophagy, being an important cell process for bacterial recognition. This process can cause a decrease in the intracellular spread of EIEC making the infection less severe when compared to the infection caused by Shigella.

Orientador: Sara Teresinha Olalla Saad / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-26T00:22:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maso_Victor_D.pdf: 2835269 bytes, checksum: f3165794df6b39b4fa01215914687cc9 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Síndromes mielodisplásicas (SMD) abrangem um espectro de doenças hematológicas caracterizadas por hematopoese ineficaz e risco de evolução para leucemia mielóide aguda (LMA). As leucemias agudas apresentam altas taxas de mortalidade devido, principalmente, à sua capacidade de resistir a diversos tipos de quimioterápicos, sendo necessário buscar novos compostos capazes de interferirem no crescimento tumoral. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi verificar os efeitos da quercetina in vitro e in vivo, na linhagem celular P39/Tsugane, a qual foi estabelecida a partir de células leucêmicas do sangue periférico de paciente que possuía síndrome mielodisplásica, como modelo. O desenho experimental compreendeu o tratamento in vitro e in vivo com quercetina das células leucêmicas, verificando-se vias de apoptose, ciclo celular e autofagia. O modelo xenográfico de tumor de células leucêmicas subcutâneo foi utilzado para os ensaios in vivo. A quercetina induziu pronunciada apoptose das células leucêmicas P39, seguida por supressão da expressão de BcL-2, BclxL, Mcl-1, aumento da expressão de Bax e modulação do potencial de membrana mitocondrial com liberação de citocromo c e ativação de caspases. O tratamento com quercetina resultou em retenção das células na fase G1 do ciclo celular, com pronunciada diminuição das proteínas CDK2, CDK6, ciclina D, ciclina E e ciclina A, diminuição na fosforilação de Rb e aumento na expressão de p21 e p27. Quercetina induziu a formação do autofagossomo nas células P39, com ativação de PI3K classe III, Beclina 1, Atg5-Atg12, Atg7, conversão de LC3-I em LC3-II e desfosforilação de Akt e mTOR. A inibição da autofagia induzida por cloroquina juntamente com quercetina viii desencadeou aumento na apoptose, mas não alterou a modulação da fase G1 do ciclo celular induzida por quercetina. As células P39 tratadas com a combinação de quercetina e inibidores seletivos de ERK1/2 e/ou JNK (PD184352 e SP600125, respectivamente) apresentaram diminuição na retenção em fase G1 do ciclo, Este tratamento combinado, entretanto, não alterou a percentagem de células apoptóticas. Além disso, administração in vivo de quercetina reduziu significativamente o volume tumoral em camundongos inoculados com células P39 e confimar os resultados in vitro relacionados com apoptose, autofagia e ciclo celular. Assim, quercetina demonstra uma potente atividade antileucêmica através de sinalizações que causam parada do ciclo celular, apoptose e indução da autofagia. Esta última, por sua vez, parece proteger as células do alto grau de apoptose / Abstract: This study proposes to investigate quercetin antitumor efficacy in vitro and in vivo, using P39 cell line as a model. The experimental design comprised leukemic cells or xenografts of P39 cells, treated in vitro or in vivo, respectively, with quercetin; apoptosis, cell cycle and autophagy activation were then evaluated. Quercetin caused pronounced apoptosis in P39 leukemia cells, followed by Bcl-2, Bcl-xL, Mcl-1 downregulation, Bax upregulation and mitochondrial translocation, triggering cytochrome c release and caspases activation. Quercetin also induced the expression of FasL protein. Furthermore, our results demonstrated an antioxidant activity of quercetin. Quercetin treatment resulted in an increased cell-arrest in G1 phase of the cell cycle, with pronounced decrease in CDK2, CDK6, cyclin D, cyclin E and cyclin A proteins, decreased Rb phosphorylation and increased p21 and p27 expression. Quercetin induced autophagosome formation in P39 cell line, with upregulation of PI3K class III proteins, Beclin-1, Atg5-Atg12, Atg7, conversion of LC3-I to LC3-II, and dephosphorylation of Akt and mTOR. Autophagy inhibition induced by quercetin with chloroquine triggered apoptosis but did not alter quercetin modulation in the G1 phase. P39 cell treatment with a combination of quercetin and selective inhibitors of ERK1/2 and/or JNK (PD184352 or SP600125 respectively), significantly decreased cells in G1 phase, this treatment however did not change the apoptotic cell number. Furthermore, in vivo administration of quercetin significantly reduced tumor volume in P39 xenografts and confirmed in vitro results regarding apoptosis, autophagy and cell cycle arrest / Doutorado / Biologia Estrutural, Celular, Molecular e do Desenvolvimento / Doutor em Fisiopatologia Medica

Les récepteurs membranaires sont des acteurs majeurs des interactions entre la cellule et son environnement. Ils peuvent être à l'origine des signaux de survie, de différentiation, de migration ou bien de mort cellulaire. Les travaux de ce manuscrit ont été faits sur une famille de récepteurs nommés "récepteurs à dépendance". Ils sont caractérisés par leur fonctionnement dans la cellule plutôt que par leur structure: en présence de leurs ligands ces récepteurs induisent un signal de survie et en l'absence de ces mêmes ligands ils induisent un signal actif de mort cellulaire. Deux nouveaux récepteurs à dépendance ont été étudiés: Notch3 et Kremen1 dans le contexte du contrôle de l'homéostasie et plus particulièrement dans le contrôle de la tumorigenèse du cancer du sein. Nous montrons que le récepteur à dépendance Notch3 est perdu dans le cancer du sein, dû à un gain significatif de méthylation, entre le tissu normal et le tissu tumoral dans les patients. Notch3 a également un rôle pro-apoptotique dans les cellules endothéliales dans le cancer du poumon. Des études effectuées sur des cohortes de cancer nous ont permis de voir que le ligand Dickkopf1 (Dkk1), qui lie le récepteur Kremen1, est sur-exprimé dans plusieurs cancers tandis que le récepteur il est perdu dans les cancers. Rétablir l'expression de Kremen1 ou invalider Dkk1 dans la lignée de cancer du sein de type basal MDA-MB 231 conduit à une forte mort cellulaire de type autophagique. En ce qui concerne les enjeux thérapeutiques de ces travaux, nous avons pu sélectionner plusieurs anticorps dirigés contre le domaine extracellulaire de Kremen1, qui induisent la mort des cellules cancéreuses / Membrane receptors are major actors of the interaction between a cell and its environment. They are able to trigger different types of signals such as survival, differentiation, migration or cell death. The work presented in this manuscript has been done on a particular family of receptors called dependence receptors. They are characterized by their function rather than by their structure. In the presence of their ligand they induce a survival signal whereas in the absence of the ligand they induce an active signal of cell death. Two new dependence receptors have been studied: Notch3 and Kremen1, in the context of homeostasis control, and more particularly in the control of breast cancer tumorigenesis. We show that Notch3 dependence receptor is lost in breast cancer, because of a significant gain of methylation observed between the normal tissu and the tumoral tissue within the same patient. Notch3 plays also a pro-apoptotic role in endothelial cells of lung cancer. Experiences carried on cancer cohorts have allowed us to notice that the Dickkopf (Dkk1) ligand, which links the Kremen1 receptor, is over-expressed in several cancers whereas the receptor is lost in different cancers. Restoring Kremen1 expression or disabling Dkk1 in breast cancer basal type MDA-MB 231 cells, leads to large autophagic cell death. Concerning therapeutic approaches, we selected several antibodies against Kremen1 extra-cellular domain, which induce the death of cancer cells

La maladie de Paget est une ostéopathie caractérisée par une augmentation multifocale du remodelage osseux, qui débute par un front de résorption osseuse, suivi d'une formation osseuse excessive, avec un remodelage anarchique et intense. Les ostéoclastes "OCs" impliqués dans la phase initiale sont les cellules responsables dans l'initiation du processus pagétique. Les OCs pagétiques sont caractérisés par une résistance à l'apoptose, et des anomalies du processus de l'autophagie "en particulier défaut d'induction"; afin de voir si ces deux caractéristiques étaient liées, nous avons émis l'hypothèse d’un rôle des complexes Bcl2-Beclin1. Beclin-1 est une protéine inductrice de l'autophagie qui peut lier les protéines anti-apoptotiques de la famille Bcl-2; Bcl-2 inhibe alors Beclin-1 "et donc l'induction de l'autophagie" en conservant ses fonctions anti-apoptotiques. Dans le but d'étudier l'impact de l'expression de Bcl2 sur l’autophagie dans les OCs humains, nous avons utilisé un modèle de différenciation in vitro à partir de monocytes dérivés de sang de cordon ombilical, cultivés en présence de RANKL et MCSF pendant 21 jours. Ces conditions permettent d'obtenir des cellules multinucléées au phénotype ostéoclastique. Pour augmenter l’expression de Bcl-2 dans les OCs et analyser son impact sur l’autophagie par interaction avec Beclin-1, les cultures ont été stimulées par TNFα ou RANKL dans le but d'induire une activation de NF-κB. L'expression de Beclin1 et Bcl2 a été confirmée par immunobuvardage dans les OCs. L’autophagie était induite dans les cultures réalisées en conditions stringentes "milieu pauvre en nutriments", sans variation de l'expression de Bcl2 ou Beclin 1 selon les conditions, et sans impact de TNFa ou RANKL. TNFa stimulait de manière significative l'activation de NF-kB dans les cellules HEK mais pas dans les OCs. Toutefois, et quelque soit les conditions, les immunoprécipitations ne permettaient pas de retrouver d'association entre Beclin1 et Bcl2. En revanche, le partenaire d'interaction classique de Beclin1, PI3K type III, était associé à Beclin1. En conclusion, notre travail n'a pas permis d'étudier la formation des complexes Beclin1/Bcl2 et les relations entre apoptose et autophagie, en partie du fait de la complexité du modèle "effets multiples de NF-kB et TNFa" ce qui n'exclut pas l'hypothèse initiale "à ré-évaluer par une méthodologie plus appropriée". En revanche les différentes techniques d'analyse sont maintenant au point pour la poursuite de l'étude. / Abstract : Paget's disease is an osteopathy characterized by a multifocal increase in bone remodeling, which begins with excessive bone resorption followed by increased bone formation. Osteoclasts "OCs" were incriminated in the initiation of the pagetic process. Pagetic OCs are characterized by a resistance to apoptosis, and abnormalities in the process of autophagy “in particular induction defect”. In order to define whether these two characteristics were linked, we hypothesized the role of Bcl2-Beclin1 complexes. Beclin-1 is an autophagy-inducing protein that can bind anti-apoptotic proteins of the Bcl-2 family; Bcl-2 then inhibits Beclin-1 "and thus the induction of autophagy" while retaining its anti-apoptotic functions. To study the impact of Bcl2 expression on autophagy in human OCs, we used an in vitro differentiation model that uses monocytes, which are derived from umbilical cord blood and grown in the presence of RANKL and MCSF for 21 days. These conditions make it possible to obtain multinucleated cells with an osteoclastic phenotype. To increase the expression of Bcl-2 in OCs and analyze its impact on autophagy due to its interaction with Beclin-1, cultures were stimulated with TNFα or RANKL in order to induce NF-κB activation. The expression of Beclin1 and Bcl2 was confirmed by immunoblotting of Ocs cell lysates. Autophagy was induced in cultures carried out under stringent conditions "nutriment-deprived mediun", but we did not observe any variation in the expression of Bcl2 or Beclin 1 according to the culture conditions or TNFα or RANKL stimulation. TNFα significantly stimulated the activation of NF-κB in HEK cells but not in OCs. However, whatever the conditions, results from immunoprecipitaion experiments did not reveal any association between Beclin1 and Bcl2. On the other hand, the classic interaction partner of Beclin1, PI3K type III, was associated with Beclin1. In conclusion, our work did not allow us to demonstrate the formation of Beclin1 / Bcl2 complexes and the relationship between apoptosis and autophagy, partly because of the complexity of the model "multiple effects of NF-κB and TNFα". Our initial hypothesis should thereby be re-evaluated using a more appropriate methodology. On the other hand, the different techniques are now ready for further study.