Introdução: Recentemente muitas são as funções atribuídas ao colágeno V em condições fisiológicas normais e em algumas doenças, como na esclerodermia. Esta proteína apresenta características estruturais singulares de regulação do diâmetro das fibrilas heterotípicas, e imunogenicidade, sendo capaz de desencadear uma resposta imune independente. Em descobertas recentes, desenvolvidas por nosso grupo, ficou evidenciado que o colágeno V apresenta histoarquitetura anômala, aumentando a sua imunoexpressão na pele e pulmão em estágios iniciais da doença, assim como, aumento do RNAm de suas cadeias, principalmente alfa2(V). Por esta razão e com o intuito de entender sobre os processos moleculares e ultraestruturais que correlacionam o COL V à fibrose na ES, a proposta do presente estudo foi realizar análise morfológica e ultraestrutural das cadeias, alfa1(V) e alfa2(V), da pele de pacientes com ES, assim como avaliar a influência do gene COL5A2 na fibrilogênese. Pacientes e Métodos: As análises foram desenvolvidas utilizando fragmento de pele obtidas de biópsia, tanto de pacientes como controles, sob aprovação do comitê de ética (CAPPesq 0331/10) e de acordo com Declaração de Helsinque. Participaram do estudo 7 pacientes (homens=3, mulheres=4) diagnosticados com ES há dois anos ou menos, e indivíduos voluntários saudáveis (n=7) utilizados como grupo controle. A biópsia das peles foi dividida para dois grupos de análises: estudos histológicos e cultura de fibroblastos; sob solução de formol a 10%, foram realizadas análises histomorfométricas [coloração de Hematoxilina e Eosina (H e E), Tricrômico de Masson, imunofluorescência (IM) para cadeias alfa1(V) e alfa2(V), e reconstrução tridimensional (Zeiss LSM 510 META/UV)], e em solução de glutaraldeído 2% para análise ultraestrutural (microscopia eletrônica de transmissão com imunomarcação com ouro coloidal). A quantificação das cadeias foi realizada por histomorfometria, através de análise de imagem utilizando o software Image Pro-Plus 6.0. Já a cultura de fibroblastos foi desenvolvida para avaliar: distribuição e perfil das cadeias alfa1(V) e alfa2(V) [reconstrução 3D (Zeiss LSM 510 META/UV)],expressão gênica COL5A1, COL5A2 e ITGA2 [qRT-PCR (Applied Biosystems)], e inibição temporária do gene COL5A2. Resultados: Na análise morfológica (H&E e Masson) observou-se modificação da histoarquitetura da pele dos pacientes, com espessamento e retificação da epiderme devido ao aumento na densidade das fibras colágenas, com projeções das papilas dérmicas em direção à derme papilar. Esse resultado foi confirmado na quantificação das cadeias (IM), evidenciado por perda acentuada da cadeia alfa1(V) na derme papilar [12,77 ± 1,344 vs 66,84± 3,36 (p < 0,0001)] e aumento significante da expressão da cadeias alfa1(V) e alfa2(V) na derme reticular alfa1(V) [7,657 ± 0,2133 vs 13,75 ± 0,958 ( p < 0,0001)] e alfa2(V) [5,072 ± 0,4117 vs 21,07 ± 0,790 (p=0,001)] dos pacientes quando comparados ao controle. Assim como visto na imunomarcação com ouro coloidal das cadeias do COLV, houve ausência de expressão linear da cadeia alfa1(V) na derme papilar, contrastando com a expressão da mesma na pele de controles, se contrapondo a forte imunoexpressão das cadeias alfa1(V) e alfa2(V) com uma maior evidência da cadeia alfa2(V) na região espessada pela junção lâmina basal e derme reticular. A reconstrução 3D em cultura de fibroblastos dérmicos demonstrou grande atividade das células de pacientes com ES, confirmado na expressão gênica dos COL5A1, COL5A2 e ITGA2, que se mostraram aumentados significantemente nos pacientes em relação ao controle. Por fim, após inibição do COL5A2 houve uma tendência ao aumento na expressão do COL5A1, e superexpressão da ITGA2. Conclusão: A alteração dérmica observada em pacientes com ES esta correlacionada com a modificação na distribuição das cadeias alfas do COLV, principalmente por perda acentuada da alfa1(V)3 homotrímera na derme papilar e superexpressão da alfa2(V) em capilares e vasos, interferindo na formação de matriz extracelular normal, sugerindo uma alteração pós traducional desta proteína, e que maiores estudos sobre a inibição da cadeia alfa2(V) são importantes para uma futura terapia gênica para atenuar os sintomas desencadeados nesta patologia / Introduction: Recently many functions are attributed to type V collagen in normal physiological conditions and in some diseases, such as scleroderma. This protein presents unique structural features for regulating the diameter of fibrils heterotypic and immunogenicity being capable of eliciting an immune response independent. In recent discoveries, developed by our group, it was evident that collagen V presents anomalous histoarchitecture, increasing the immunoexpression in the skin and lung in the early stages of the disease, as well as increased mRNA of his chains, mainly alpha2(V). For this reason and in order to understand the molecular and ultrastructural processes that correlate COL V fibrosis in SSc, the purpose of this study was to perform morphological and ultrastructural analysis of the chains alpha1(V) and alpha2(V) of the patient´s skin with ES, as well as to assess the influence of the COL5A2 gene in fibrillogenesis. Patients and Methods: The analyses were developed using skin fragment obtained from biopsy, both of patients and controls, under the approval of the ethics committee (CAPPesq 0331/10) and in accordance with the Declaration of Helsinki. The study included 7 patients (male = 3, female = 4) diagnosed with ES for two years or less, and healthy volunteers (n = 7) used as a control group. The biopsy of the skin was divided in two groups of analyzes: histological studies and cultured fibroblasts; Under formaldehyde solution 10%, histomorphometric analysis [staining with hematoxylin and eosin (H e E), Masson\'s trichrome, immunofluorescence (IM) to alpha1(V) and alpha2(V) chains, and three-dimensional reconstruction (Zeiss LSM 510 META were performed/UV), and in a solution of 2% glutaraldehyde for ultrastructural analysis (transmission electron microscopy with immunostaining with colloidal gold). Quantitation was performed by the chain histomorphometry by image analysis using Image Pro-Plus 6.0 software. Already a fibroblast culture was developed to assess: distribution and profile of the alpha1(V) and alpha2(V) chains, 3D reconstruction (Zeiss LSM 510 META / UV), gene expression of COL5A1, COL5A2 and ITGA2 [RT-qPCR (Applied Biosystems)], and temporary inhibition of the COL5A2 gene. Results: In the morphological analysis (H&E and Masson) was observed modification of histoarchitecture patient\'s skin, with thickening and rectification of the epidermis due to increased density of collagen fibers, with projections of dermal papillae toward the papillary dermis. This result was confirmed by quantification of the chains (IM), evidenced by marked loss of the alpha1(V) chain in the papillary dermis [12.77 ± 1.344 vs 66.84 ± 3.36 (p < 0.0001)] and significant increase in the expression of alpha1(V) and alpha2(V) chains, in the reticular dermis alpha1(V) chain [0.2133 ± 7.657 vs 0.958 ± 13.75 (p < 0.0001)] alfa2(V) chain [5.072 ± 0.4117 vs 21.07 ± 0.790 (p = 0.001)] of patients when compared to control. As seen in the immunostaining with colloidal gold chains of COLV, there was no linear expression of the alpha1(V) chain in the papillary dermis, contrasting with the same expression on the skin of controls, in contrast to strong immunoexpression of alpha1(V) and alpha2(V) chains, with a higher evidence of alpha2(V) chain in the junction region by a thickened basement membrane and reticular dermis. The 3D reconstruction of dermal fibroblasts in culture demonstrated large cell activity of patients with SSc, confirmed the gene expression of COL5A1, COL5A2 and ITGA2, which showed significantly increased in patients compared to control. Finally, after inhibition of COL5A2 there was a trend to increase in the expression of the COL5A1, and overexpression of ITGA2. Conclusion: The dermal alteration observed in SSc patients is correlated with the change in the distribution of the collagen alpha (V) chains, mainly by marked loss of alpha1(V)3 homotrimer the papillary dermis and overexpression of the alpha2(V) in capillaries and vessels, interfering with the normal extracellular matrix formation, suggesting a post-translational modification of this protein, and further studies on the inhibition of chain alpha2(V) are important for future gene therapy to attenuate the symptoms of this pathology triggered

Introdução: Recentemente muitas são as funções atribuídas ao colágeno V em condições fisiológicas normais e em algumas doenças, como na esclerodermia. Esta proteína apresenta características estruturais singulares de regulação do diâmetro das fibrilas heterotípicas, e imunogenicidade, sendo capaz de desencadear uma resposta imune independente. Em descobertas recentes, desenvolvidas por nosso grupo, ficou evidenciado que o colágeno V apresenta histoarquitetura anômala, aumentando a sua imunoexpressão na pele e pulmão em estágios iniciais da doença, assim como, aumento do RNAm de suas cadeias, principalmente alfa2(V). Por esta razão e com o intuito de entender sobre os processos moleculares e ultraestruturais que correlacionam o COL V à fibrose na ES, a proposta do presente estudo foi realizar análise morfológica e ultraestrutural das cadeias, alfa1(V) e alfa2(V), da pele de pacientes com ES, assim como avaliar a influência do gene COL5A2 na fibrilogênese. Pacientes e Métodos: As análises foram desenvolvidas utilizando fragmento de pele obtidas de biópsia, tanto de pacientes como controles, sob aprovação do comitê de ética (CAPPesq 0331/10) e de acordo com Declaração de Helsinque. Participaram do estudo 7 pacientes (homens=3, mulheres=4) diagnosticados com ES há dois anos ou menos, e indivíduos voluntários saudáveis (n=7) utilizados como grupo controle. A biópsia das peles foi dividida para dois grupos de análises: estudos histológicos e cultura de fibroblastos; sob solução de formol a 10%, foram realizadas análises histomorfométricas [coloração de Hematoxilina e Eosina (H e E), Tricrômico de Masson, imunofluorescência (IM) para cadeias alfa1(V) e alfa2(V), e reconstrução tridimensional (Zeiss LSM 510 META/UV)], e em solução de glutaraldeído 2% para análise ultraestrutural (microscopia eletrônica de transmissão com imunomarcação com ouro coloidal). A quantificação das cadeias foi realizada por histomorfometria, através de análise de imagem utilizando o software Image Pro-Plus 6.0. Já a cultura de fibroblastos foi desenvolvida para avaliar: distribuição e perfil das cadeias alfa1(V) e alfa2(V) [reconstrução 3D (Zeiss LSM 510 META/UV)],expressão gênica COL5A1, COL5A2 e ITGA2 [qRT-PCR (Applied Biosystems)], e inibição temporária do gene COL5A2. Resultados: Na análise morfológica (H&E e Masson) observou-se modificação da histoarquitetura da pele dos pacientes, com espessamento e retificação da epiderme devido ao aumento na densidade das fibras colágenas, com projeções das papilas dérmicas em direção à derme papilar. Esse resultado foi confirmado na quantificação das cadeias (IM), evidenciado por perda acentuada da cadeia alfa1(V) na derme papilar [12,77 ± 1,344 vs 66,84± 3,36 (p < 0,0001)] e aumento significante da expressão da cadeias alfa1(V) e alfa2(V) na derme reticular alfa1(V) [7,657 ± 0,2133 vs 13,75 ± 0,958 ( p < 0,0001)] e alfa2(V) [5,072 ± 0,4117 vs 21,07 ± 0,790 (p=0,001)] dos pacientes quando comparados ao controle. Assim como visto na imunomarcação com ouro coloidal das cadeias do COLV, houve ausência de expressão linear da cadeia alfa1(V) na derme papilar, contrastando com a expressão da mesma na pele de controles, se contrapondo a forte imunoexpressão das cadeias alfa1(V) e alfa2(V) com uma maior evidência da cadeia alfa2(V) na região espessada pela junção lâmina basal e derme reticular. A reconstrução 3D em cultura de fibroblastos dérmicos demonstrou grande atividade das células de pacientes com ES, confirmado na expressão gênica dos COL5A1, COL5A2 e ITGA2, que se mostraram aumentados significantemente nos pacientes em relação ao controle. Por fim, após inibição do COL5A2 houve uma tendência ao aumento na expressão do COL5A1, e superexpressão da ITGA2. Conclusão: A alteração dérmica observada em pacientes com ES esta correlacionada com a modificação na distribuição das cadeias alfas do COLV, principalmente por perda acentuada da alfa1(V)3 homotrímera na derme papilar e superexpressão da alfa2(V) em capilares e vasos, interferindo na formação de matriz extracelular normal, sugerindo uma alteração pós traducional desta proteína, e que maiores estudos sobre a inibição da cadeia alfa2(V) são importantes para uma futura terapia gênica para atenuar os sintomas desencadeados nesta patologia / Introduction: Recently many functions are attributed to type V collagen in normal physiological conditions and in some diseases, such as scleroderma. This protein presents unique structural features for regulating the diameter of fibrils heterotypic and immunogenicity being capable of eliciting an immune response independent. In recent discoveries, developed by our group, it was evident that collagen V presents anomalous histoarchitecture, increasing the immunoexpression in the skin and lung in the early stages of the disease, as well as increased mRNA of his chains, mainly alpha2(V). For this reason and in order to understand the molecular and ultrastructural processes that correlate COL V fibrosis in SSc, the purpose of this study was to perform morphological and ultrastructural analysis of the chains alpha1(V) and alpha2(V) of the patient´s skin with ES, as well as to assess the influence of the COL5A2 gene in fibrillogenesis. Patients and Methods: The analyses were developed using skin fragment obtained from biopsy, both of patients and controls, under the approval of the ethics committee (CAPPesq 0331/10) and in accordance with the Declaration of Helsinki. The study included 7 patients (male = 3, female = 4) diagnosed with ES for two years or less, and healthy volunteers (n = 7) used as a control group. The biopsy of the skin was divided in two groups of analyzes: histological studies and cultured fibroblasts; Under formaldehyde solution 10%, histomorphometric analysis [staining with hematoxylin and eosin (H e E), Masson\'s trichrome, immunofluorescence (IM) to alpha1(V) and alpha2(V) chains, and three-dimensional reconstruction (Zeiss LSM 510 META were performed/UV), and in a solution of 2% glutaraldehyde for ultrastructural analysis (transmission electron microscopy with immunostaining with colloidal gold). Quantitation was performed by the chain histomorphometry by image analysis using Image Pro-Plus 6.0 software. Already a fibroblast culture was developed to assess: distribution and profile of the alpha1(V) and alpha2(V) chains, 3D reconstruction (Zeiss LSM 510 META / UV), gene expression of COL5A1, COL5A2 and ITGA2 [RT-qPCR (Applied Biosystems)], and temporary inhibition of the COL5A2 gene. Results: In the morphological analysis (H&E and Masson) was observed modification of histoarchitecture patient\'s skin, with thickening and rectification of the epidermis due to increased density of collagen fibers, with projections of dermal papillae toward the papillary dermis. This result was confirmed by quantification of the chains (IM), evidenced by marked loss of the alpha1(V) chain in the papillary dermis [12.77 ± 1.344 vs 66.84 ± 3.36 (p < 0.0001)] and significant increase in the expression of alpha1(V) and alpha2(V) chains, in the reticular dermis alpha1(V) chain [0.2133 ± 7.657 vs 0.958 ± 13.75 (p < 0.0001)] alfa2(V) chain [5.072 ± 0.4117 vs 21.07 ± 0.790 (p = 0.001)] of patients when compared to control. As seen in the immunostaining with colloidal gold chains of COLV, there was no linear expression of the alpha1(V) chain in the papillary dermis, contrasting with the same expression on the skin of controls, in contrast to strong immunoexpression of alpha1(V) and alpha2(V) chains, with a higher evidence of alpha2(V) chain in the junction region by a thickened basement membrane and reticular dermis. The 3D reconstruction of dermal fibroblasts in culture demonstrated large cell activity of patients with SSc, confirmed the gene expression of COL5A1, COL5A2 and ITGA2, which showed significantly increased in patients compared to control. Finally, after inhibition of COL5A2 there was a trend to increase in the expression of the COL5A1, and overexpression of ITGA2. Conclusion: The dermal alteration observed in SSc patients is correlated with the change in the distribution of the collagen alpha (V) chains, mainly by marked loss of alpha1(V)3 homotrimer the papillary dermis and overexpression of the alpha2(V) in capillaries and vessels, interfering with the normal extracellular matrix formation, suggesting a post-translational modification of this protein, and further studies on the inhibition of chain alpha2(V) are important for future gene therapy to attenuate the symptoms of this pathology triggered