No intuito de avaliar o papel do receptor b2-adrenérgico no processo de regeneração muscular, os músculos tibialis anterior de camundongos knockout para o adrenoceptor b2 (b2KO) foram criolesados e analisados após 1, 3, 10 e 21 dias. Análises de aspectos morfológicos e contráteis, atuação de macrófagos M1 e M2, conteúdo de AMPc e ativação de elementos da via de sinalização TGF-b/smad foram realizadas. Os músculos em regeneração dos animais b2KO apresentaram redução do calibre das fibras musculares, redução na função contrátil em 10 dias após criolesão, atenuado aumento do conteúdo de AMPc nos músculos em 10 dias após criolesão, aumento da inflamação e do número de macrófagos nos músculos em regeneração em 3 e 10 dias após lesão, predominância de macrófagos M1, diminuição da ativação de TbR-I e smad2/3 e da expressão de smad4 em 3 dias após lesão, e aumento na expressão de akirina1 em 10 dias após lesão. Nossos resultados sugerem que o adrenoceptor b2 contribui para a regulação das fases iniciais da regeneração muscular. / In this study, we investigated the role of the b2-adrenoceptor in skeletal muscle regeneration. Tibialis anterior muscles from b2-adrenoceptor knockout (b2KO) mice were cryolesioned and analysed after 1, 3, 10, and 21 days. Analysis of structural and contractile aspects, M1 and M2 macrophage profile, cAMP content, and activation of TGF-b/smad signalling elements. Regenerating muscles from b2KO mice showed diminished calibre of regenerating myofibres, decreased muscle contractile function at 10 days when compared with those from wild-type, attenuated augment in cAMP content in muscles at 10 days post-injury, increase in inflammatory process and in the number of macrophages at 3 and 10 days, prevalence of M1 macrophage phenotype, reduction in TbR-I and smad2/3 activation, and in the smad4 expression at 3 days, and an increase in akirin1 expression at 10 days in muscles from b2KO mice when compared to those from wild-type. Our data suggest that the b2-adrenoceptor contributes to the control of the initial stages of muscle regeneration.

Le muscle strié squelettique est un tissu richement vascularisé. Cependant, les vaisseaux ne sont pas seulement des pourvoyeurs d'oxygène et de nutriments, mais participent activement à l'homéostasie tissulaire en interagissant avec les cellules souches musculaires. La Dystrophie Musculaire de Duchenne (DMD) est une pathologie associée à un dommage musculaire, des cycles de nécrose/régénération, un remodelage tissulaire et une plasticité vasculaire. Nous avons en effet, démontré par des études in vivo un défaut d'organisation du réseau vasculaire en 3D grâce au croisement entre une souris mdx et une souris Flk1-GFP (modèle murin de la DMD fluorescente pour les cellules endothéliales), ainsi qu'une atteinte histologique du réseau vasculaire (analyse quantitative et morphométrique des vaisseaux) incluant un défaut de vascularisation des fibres musculaires. L'atteinte histologique est associée à un défaut de perfusion du muscle que nous avons démontré en RMN (résonnance magnétique nucléaire), une technique sophistiquée et non invasive nous permettant d’étudier à la fois la perfusion et le métabolisme énergétique. Dans le modèle du muscle strié squelettique, qui régénère complètement après une lésion, l'angiogenèse et la myogenèse sont concomitantes. Notre hypothèse générale est que le couplage entre myogenèse et angiogenèse est altéré dans les myopathies dégénératives mais leurs mécanismes cellulaires et moléculaires restent mal connus. Nos travaux ont mis en évidence l'existence d'un couplage cellulaire et moléculaire fonctionnel entre la myogenèse et l'angiogenèse en utilisant des modèles in vitro et in vivo dans lesquels les cellules endothéliales (ECs) et les cellules précurseurs myogéniques (MPCs) sont associées. Nos résultats montrent que MPCs et ECs s'attirent réciproquement, suggérant la sécrétion de facteurs chimiotactiques spécifiques. Les ECs stimulent fortement l'entrée des cellules souches du muscle dans le programme de différenciation myogénique (prélude indispensable à la formation des structures multinucléées et contractiles). Nous avons également démontré, grâce à une technique de coculture en 3 dimensions, que les MPCs présentent un potentiel pro-angiogénique important, permettant la formation de structures vasculaires différenciées. Ces résultats ont été validés in vivo (angiogenèse en plug sous-­‐cutanés) et démontrent ainsi que la myogenèse et l'angiogenèse sont des processus couplés au cours de la régénération musculaire. Nous avons identifié trois déterminants moléculaires mis en jeu, suite à l’analyse d’un transcriptome des cellules souches musculaires et des cellules endothéliales, isolées à partir du muscle à différents temps au cours de la régénération. Ces données indiquent que l'environnement vasculaire contrôle le destin des cellules souches musculaires, qui en retour, interagissent sur leur environnement proche. Par ces interactions, les cellules vasculaires jouent donc un rôle central dans le remodelage tissulaire après un phénomène destructif. Ce travail montre pour la première fois que l'organisation et la fonction des vaisseaux sont altérées au cours des pathologies musculaires dégénératives et l'importance des interactions entre cellules souches du parenchyme et cellules endothéliales des vaisseaux dans la régulation de l'homéostasie tissulaire, et ouvrent une réflexion sur la prise en compte du processus d'angiogenèse associé étroitement à la réparation tissulaire – ici la myogenèse – dans une perspective thérapeutiques. / Skeletal muscle is highly vascularized and has the outstanding capacity to regenerate ad integrum after an injury. Beyond oxygen and nutriment supply, new functions for vessels have been recently identified, through the interactions vessel cells establish with muscle stem cells. Duchenne Muscular Dystrophy is characterized by the lack of dystrophin, a sarcolemma anchoring protein, and by cycles of necrosis/regeneration, tissue and vessel remodeling that lead to progressive loss of muscle force. In this severe context, our aim was to decipher alterations of the vascular network structural organization and better understand the functional repercussions on the muscle tissue. We performed a confrontation between morphological and functional approaches using a non-invasive protocol. Histology and morphometry were performed using Flk1GFP/+ crossed with mdx mice (model for the human DMD where all blood vessels express GFP). Multiparametric and functional nuclear magnetic resonance consisted in simultaneous acquisition of arterial spin labelling imaging of perfusion and 31P spectroscopy of phosphocreatine kinetic. We demonstrated for the first time that the vascular system displayed marked alterations in 12 month--‐old mdx mice, more specifically at the capillary scale. Histological results confirmed these observations showing strong perturbations of the microvascular network that are directly linked to the muscle lesions. In parallel, we analyzed the repercussions of these disruptions on skeletal muscle physiology. Our results demonstrated that after a hypoxic stress, blood perfusion was decreased in mdx mouse. During skeletal muscle regeneration, myogenic precursor cells (MPCs) interact with neighboring cells to expand and differentiate. Among them, endothelial cells (ECs) have to be considered. Their close proximity suggests that myogenesis and angiogenesis take place together during muscle regeneration. Our aim was to investigate the existence of such a coupling and to identify the underlying molecular mechanisms. We demonstrated a functional interplay between the two cell types as both cells attracted each other, suggesting the secretion of specific attractive factors. ECs strongly stimulated MPC differentiation and using 3D co-cultures, we revealed that MPCs promoted angiogenesis. These results were validated in vivo using matrigel plug assay. By analyzing transcriptomic from ECs and MPCs sorted at different time points during muscle regeneration, we evidenced and validated the role of the 3 novel molecules regulating angiogenesis/myogenesis coupling: Apelin, Oncostatin M and Periostin, that each plays specific roles during early and late phases of muscle regeneration. Thus, interactions between vessel cells and MPCs seem to play a central role in the tissue remodeling after an injury. Collectively our results point out, for the first time, strong perturbations of the vascular network with functional repercussions on muscle tissue perfusion in dystrophinopathic muscle. In light of our results evidencing the coupling between myogenesis and angiogenesis during skeletal muscle regeneration, due to the specific interactions between ECs and MPCS, it is likely that, coupling between myogenesis and angiogenesis could be affected in pathological context.

Considerando-se que o papel das proteínas de choque térmico (HSPs) na melhoria da resposta regenerativa da musculatura esquelética de camundongos idosos ainda não é bem conhecido, e que o tratamento com O-(3-piperidino-2-hydroxy-1-propyl) nicotinic amidoxime (BGP-15), um indutor de HSPs, atenua a fibrose muscular em animais com Distrofia de Duchenne, a hiperexpressão de HSPs no músculo esquelético através do tratamento com BGP-15 e do uso de camundongos transgênicos que hiperexpressam a proteína de choque térmico 70 kDa induzível (HSP70) poderia melhorar o processo regenerativo muscular por meio da atenuação da fibrose do tecido muscular em regeneração de animais idosos. Portanto, o objetivo deste trabalho foi investigar a influência das HSPs na resposta regenerativa muscular em camundongos idosos através da análise dos efeitos do tratamento com o fármaco BGP-15 e da hiperexpressão da HSP70 induzida por transgenia em aspectos estruturais, celulares, moleculares e funcionais. Em 10 dias após a criolesão de músculos tibialis anterior (TA), o tratamento com BGP-15 (15 mg/kg) atenuou a sarcopenia e a redução do tamanho das fibras musculares em regeneração de camundongos idosos, e induziu a recuperação da densidade de área do tecido conjuntivo em músculos não lesados de camundongos idosos, e da expressão de FGF em músculos lesados de camundongos idosos. Além disso, o BGP-15 proporcionou atenuação da queda da força do músculo extensor digitorum longus em regeneração (EDL) após lesão em camundongos jovens. Além do efeito benéfico do BGP-15 em atenuar a sarcopenia, este fármaco (1μM) também atenuou a perda de miotubos C2C12 expostos às citocinas inflamatórias interferon-γ e TNF-α Houve prevenção do déficit na diferenciação inicial e tardia de mioblastos oriundos de animais idosos que hiperexpressam HSP70. Em paralelo, verificamos que o silenciamento de HSP70 em mioblastos C2C12 acarreta na redução da expressão do gene MyoD e do miR-326 no início do processo de diferenciação muscular. Portanto, nossos resultados demonstram que a hiperexpressão de HSPs, induzida por BGP-15, melhora a regeneração muscular em camundongos idosos, pois acelera a recuperação do tamanho da fibra muscular em regeneração. Experimentos in vitro sugerem que esse efeito é mediado pela atenuação do déficit na diferenciação de células precursoras miogênicas. Paralelamente, este trabalho demonstra que a HSP70 participa do início da diferenciação muscular por meio de mecanismo envolvendo MyoD e o miR-326. Além do efeito benéfico do indutor de HSPs, BGP-15, sobre a regeneração muscular de animais idosos, este atenuou a sarcopenia e a perda de miotubos expostos ao modelo de atrofia muscular in vitro induzido por interferon-γ e TNF-α. Este último efeito é mediado pela redução na expressão de Atrogin-1. / Considering that the role of heat shock proteins (HSPs) on the skeletal muscle regenerative response of aged mice is still not well known, and that the treatment with O- (3-piperidino-2-hydroxy-1-propyl ) nicotinic amidoxime (BGP-15), an HSP inducer, attenuates muscle fibrosis in animals with Duchenne Muscular Dystrophy; the overexpression of HSPs in skeletal muscle induced by BGP-15 treatment and the use of inducible 70 kDa heat shock protein (HSP70) overexpressing transgenic mice could improve the muscle regenerative process through attenuation of fibrosis of regenerating muscle tissue in old mice. Therefore, the aim of this study was to investigate the influence of HSPs on muscle regenerative response in aged mice by analyzing the effects of BGP-15 treatment and HSP70 overexpression induced by transgenesis in structural, cellular, molecular and functional aspects of regenerating muscles from aged mice. At 10 days after cryolesion of the tibialis anterior (TA), BGP-15 treatment (15 mg / kg) attenuated sarcopenia, reduced the cross sectional area of regenerating myofiber from aged mice and recovered the connective tissue density and the expression of FGF in injured muscles from aged mice. Moreover, BGP-15 attenuated the force decrease in extensor digitorum longus (EDL) after injury in young mice. In addition to the beneficial effect of BGP-15 on attenuation of sarcopenia, this drug (1μM) also attenuated the loss of C2C12 myotubes exposed to the inflammatory cytokines interferon-γ and TNF-α. There was a prevention of the deficit in the initial and late differentiation of myoblasts from aged animals that overexpress HSP70. In parallel, we observed that the silencing of HSP70 in C2C12 myoblasts reduced the gene expression of MyoD and miR-326 at the beginning of the muscle differentiation process. Therefore, our results suggest that the overexpression of HSPs improves muscle regeneration in aged mice, since it accelerates the size recovery of regenerating myofibers. This effect is mediated by the attenuation of the deficit in the differentiation of myogenic precursor cells. In parallel, we demonstrated that HSP70 participates in the beginning of muscle differentiation probably through a mechanism mediated by MyoD and miR-326. In addition to the beneficial effect of the HSP inducer BGP-15 on muscle regeneration of aged animals, it attenuated sarcopenia and loss of myotubes exposed to interferon-γ and TNF-α. This latter effect is mediated by the reduction of Atrogin-1 expression.

O tecido muscular tem uma alta capacidade de regeneração após lesão, que está diretamente ligada à presença de células satélites (SCs). Essas células são as principais células-tronco do músculo e também têm um papel fundamental no desenvolvimento muscular na embriogênese. Embora quiescente nos músculos adultos normais, as SCs podem ser ativadas por sinais específicos após lesão muscular. Em doenças caracterizadas por processo de degeneração crônica, como distrofias musculares, as SCs são constantemente ativadas, e esta condição pode levar à depleção do pool de SCs e consequente falha no processo regenerativo. Nós estudamos as SCs musculares nas linhagens distróficas murinas DMDmdx, Largemyd, DMDmdx/Largemyd, em comparação a camundongos normais, com o principal objetivo de avaliar o comportamento das SCs em músculos distróficos com diferentes graus de degeneração histopatológica. A expressão de genes e proteínas de fatores de transcrição relacionados a SCs foram estudadas no músculo, e os resultados foram comparados com as características histopatológicas de regeneração e degeneração e estado de proliferação de células musculares. Nossos resultados mostraram que o músculo distrófico mantém seu pool de células satélites, expressando PAX7, um importante fator muscular para autorrenovação do pool de SCs, em níveis semelhantes em todas as linhagens distróficas e controle normal. As células isoladas de músculo distrófico apresentaram uma maior proporção de células em proliferação, como observado pela análise dos marcadores de ciclo celular no músculo gastrocnêmio dissociado, com maior número de células na fase G2/M. A cascata de genes de regeneração é ativada no músculo distrófico, com altos níveis de expressão de fatores de regeneração muscular, como MYOD e Myogenin. O músculo distrófico mantém a capacidade de formar novas fibras, observada por um número significativo de fibras recém formadas, que expressam dMHC, em todas as linhagens analisadas. No entanto, essas novas fibras mostram características de maturação incompleta, como tamanho pequeno e pouca variação em seu calibre, que pode ser determinante para sua disfunção. A degeneração muscular é intensa apesar da regeneração, com infiltração significativa de tecido conjuntivo em camundongos distróficos. Em conclusão, nossos achados sugerem que os músculos distróficos, independentemente do grau de degeneração, mantêm o pool de células satélites com capacidade proliferativa e estão prontos para responder aos estímulos regenerativos. Por outro lado, a maturação dessas novas fibras é incompleta e não previne a degeneração do músculo / Muscle tissue has a high regeneration capacity after injury, which is directly linked to satellite cells (SCs). These cells are the main stem cells of the muscle and also have a key role in muscle development in embryogenesis. Although quiescent in normal adult muscles, SCs can be activated by specific signals upon muscle injury. In diseases characterized by chronic degeneration process, such as muscular dystrophies, the SCs are constantly activated, leading to depletion of the SC pool and consequent failure of the regenerative process. We studied muscle SCs in the mouse dystrophic strains DMDmdx, Largemyd, DMDmdx/Largemyd, comparing to wild-type mice, with the main objective to evaluate SCs behavior in dystrophic muscles with different degrees of histopathological degeneration. Gene and protein expression of transcription factors related to SCs were studied in the muscle, and the results were compared to regenerating and degenerating histopathologic pattern and proliferative state of muscle cells. Our results showed that the dystrophic muscle retains its satellite cells pool, expressing PAX7, an important muscle factor for self-renewal of the SCs pool, at similar levels in all dystrophic strains and wild-type. Dystrophic muscle single cells presented a higher proportion of proliferating cells, as observed by the analysis of cell cycle markers in dissociated gastrocnemius muscle, with a greater number of cells in the G2/M phase. The cascade of regeneration genes is activated in the dystrophic muscle, with high levels of expression of muscle regenerating factors, such as MYOD and Myogenin. Dystrophic muscle retains the ability to form new fibers, as observed by a significant number of new fibers expressing dMHC in all dystrophic strains. However, these new fibers show incomplete maturation characteristics, such as small size and no variation in fiber caliber, which could be determinant for its dysfunction. Muscle degeneration is intense in spite of regeneration, with significant more connective tissue infiltration in dystrophic mice than wild-typemice. In conclusion, our findings suggest that dystrophic muscles, independently of the degree of degeneration, retain the pool of satellite cells with proliferating capacity and ready to respond to regenerating stimuli. On the other hand, the maturation of these new fibers is incomplete and do not prevent the degeneration of the muscle

No intuito de avaliar o papel do receptor b2-adrenérgico no processo de regeneração muscular, os músculos tibialis anterior de camundongos knockout para o adrenoceptor b2 (b2KO) foram criolesados e analisados após 1, 3, 10 e 21 dias. Análises de aspectos morfológicos e contráteis, atuação de macrófagos M1 e M2, conteúdo de AMPc e ativação de elementos da via de sinalização TGF-b/smad foram realizadas. Os músculos em regeneração dos animais b2KO apresentaram redução do calibre das fibras musculares, redução na função contrátil em 10 dias após criolesão, atenuado aumento do conteúdo de AMPc nos músculos em 10 dias após criolesão, aumento da inflamação e do número de macrófagos nos músculos em regeneração em 3 e 10 dias após lesão, predominância de macrófagos M1, diminuição da ativação de TbR-I e smad2/3 e da expressão de smad4 em 3 dias após lesão, e aumento na expressão de akirina1 em 10 dias após lesão. Nossos resultados sugerem que o adrenoceptor b2 contribui para a regulação das fases iniciais da regeneração muscular. / In this study, we investigated the role of the b2-adrenoceptor in skeletal muscle regeneration. Tibialis anterior muscles from b2-adrenoceptor knockout (b2KO) mice were cryolesioned and analysed after 1, 3, 10, and 21 days. Analysis of structural and contractile aspects, M1 and M2 macrophage profile, cAMP content, and activation of TGF-b/smad signalling elements. Regenerating muscles from b2KO mice showed diminished calibre of regenerating myofibres, decreased muscle contractile function at 10 days when compared with those from wild-type, attenuated augment in cAMP content in muscles at 10 days post-injury, increase in inflammatory process and in the number of macrophages at 3 and 10 days, prevalence of M1 macrophage phenotype, reduction in TbR-I and smad2/3 activation, and in the smad4 expression at 3 days, and an increase in akirin1 expression at 10 days in muscles from b2KO mice when compared to those from wild-type. Our data suggest that the b2-adrenoceptor contributes to the control of the initial stages of muscle regeneration.

O tecido muscular tem uma alta capacidade de regeneração após lesão, que está diretamente ligada à presença de células satélites (SCs). Essas células são as principais células-tronco do músculo e também têm um papel fundamental no desenvolvimento muscular na embriogênese. Embora quiescente nos músculos adultos normais, as SCs podem ser ativadas por sinais específicos após lesão muscular. Em doenças caracterizadas por processo de degeneração crônica, como distrofias musculares, as SCs são constantemente ativadas, e esta condição pode levar à depleção do pool de SCs e consequente falha no processo regenerativo. Nós estudamos as SCs musculares nas linhagens distróficas murinas DMDmdx, Largemyd, DMDmdx/Largemyd, em comparação a camundongos normais, com o principal objetivo de avaliar o comportamento das SCs em músculos distróficos com diferentes graus de degeneração histopatológica. A expressão de genes e proteínas de fatores de transcrição relacionados a SCs foram estudadas no músculo, e os resultados foram comparados com as características histopatológicas de regeneração e degeneração e estado de proliferação de células musculares. Nossos resultados mostraram que o músculo distrófico mantém seu pool de células satélites, expressando PAX7, um importante fator muscular para autorrenovação do pool de SCs, em níveis semelhantes em todas as linhagens distróficas e controle normal. As células isoladas de músculo distrófico apresentaram uma maior proporção de células em proliferação, como observado pela análise dos marcadores de ciclo celular no músculo gastrocnêmio dissociado, com maior número de células na fase G2/M. A cascata de genes de regeneração é ativada no músculo distrófico, com altos níveis de expressão de fatores de regeneração muscular, como MYOD e Myogenin. O músculo distrófico mantém a capacidade de formar novas fibras, observada por um número significativo de fibras recém formadas, que expressam dMHC, em todas as linhagens analisadas. No entanto, essas novas fibras mostram características de maturação incompleta, como tamanho pequeno e pouca variação em seu calibre, que pode ser determinante para sua disfunção. A degeneração muscular é intensa apesar da regeneração, com infiltração significativa de tecido conjuntivo em camundongos distróficos. Em conclusão, nossos achados sugerem que os músculos distróficos, independentemente do grau de degeneração, mantêm o pool de células satélites com capacidade proliferativa e estão prontos para responder aos estímulos regenerativos. Por outro lado, a maturação dessas novas fibras é incompleta e não previne a degeneração do músculo / Muscle tissue has a high regeneration capacity after injury, which is directly linked to satellite cells (SCs). These cells are the main stem cells of the muscle and also have a key role in muscle development in embryogenesis. Although quiescent in normal adult muscles, SCs can be activated by specific signals upon muscle injury. In diseases characterized by chronic degeneration process, such as muscular dystrophies, the SCs are constantly activated, leading to depletion of the SC pool and consequent failure of the regenerative process. We studied muscle SCs in the mouse dystrophic strains DMDmdx, Largemyd, DMDmdx/Largemyd, comparing to wild-type mice, with the main objective to evaluate SCs behavior in dystrophic muscles with different degrees of histopathological degeneration. Gene and protein expression of transcription factors related to SCs were studied in the muscle, and the results were compared to regenerating and degenerating histopathologic pattern and proliferative state of muscle cells. Our results showed that the dystrophic muscle retains its satellite cells pool, expressing PAX7, an important muscle factor for self-renewal of the SCs pool, at similar levels in all dystrophic strains and wild-type. Dystrophic muscle single cells presented a higher proportion of proliferating cells, as observed by the analysis of cell cycle markers in dissociated gastrocnemius muscle, with a greater number of cells in the G2/M phase. The cascade of regeneration genes is activated in the dystrophic muscle, with high levels of expression of muscle regenerating factors, such as MYOD and Myogenin. Dystrophic muscle retains the ability to form new fibers, as observed by a significant number of new fibers expressing dMHC in all dystrophic strains. However, these new fibers show incomplete maturation characteristics, such as small size and no variation in fiber caliber, which could be determinant for its dysfunction. Muscle degeneration is intense in spite of regeneration, with significant more connective tissue infiltration in dystrophic mice than wild-typemice. In conclusion, our findings suggest that dystrophic muscles, independently of the degree of degeneration, retain the pool of satellite cells with proliferating capacity and ready to respond to regenerating stimuli. On the other hand, the maturation of these new fibers is incomplete and do not prevent the degeneration of the muscle

Orientador: Maria Alice da Cruz Hofling, Albetiza Lôbo de Araújo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-17T23:01:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barbosa-Souza_Valeria_M.pdf: 7722866 bytes, checksum: 7544e873dc1e9f79280e8045930c4c37 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Os acidentes por serpentes venenosas podem causar alterações locais graves e de rápido desenvolvimento. O veneno de Bothrops lanceolatus (VBL) contém, dentre outras toxinas, metaloproteinases hemorrágicas e pouco hemorrágicas (SVMPI e SVMPIII) e atividade pró-trombina que causam inflamação (vias das ciclooxigenases-COX e lipoxigenases), alterações hemostáticas e degenerativas. O veneno de Bothrops lanceolatus (100 ?g/100 ?l) foi injetado no gastrocnêmio de ratos para investigar a patogênese da mionecrose (1,3,6,18 horas 1, 2 dias) e regeneração muscular (3,7,14 e 21 dias) ocasionada pelo envenenamento através de análise histológica quantitativa (medida do menor diâmetro 1 hora e 21 dias pós- VBL) e imunohistoquímica para a osteopontina (OPN), citocina inflamatória, quimiotática, com sítios de ligação para integrinas de matriz e células. A medida da expressão dos macrófagos residentes (CD68+) e dos macrófagos migrantes (CD163+), de myoD e miogenina, membros da família de fatores transcricionais miogênicos foi feita com o objetivo de correlacionar com a expressão da OPN nos diferentes estágios patológicos (n=6/período) ao longo do período experimental. Os grupos controles foram injetados com PBS (100 ?l). O envenenamento produziu hemorragia local, edema, infiltrado neutrofílico e macrofágico e desorganização das bainhas perimisiais de tecido conjuntivo, após 48 horas. As fibras mionecróticas apresentavam-se em número moderado. Aos 3 dias, havia focos de deposição de colágeno (tipo I) no meio dos quais se viam mioblastos. O número de macrófagos CD68+ atingiu o máximo às 24 horas, e manteve-se significativamente maior que nos grupos controles até aos sete dias. A expressão de OPN foi significativamente maior das 6 horas aos 3 dias e dos 7 aos 14 dias, sendo expressa em fibras musculares, macrófagos, mioblastos, miotubos e fibroblastos. Não foi obtida marcação para anti-myoD; a expressão de miogenina, que tipicamente é nuclear, foi observada também no citoplasma de mioblastos e miotubos até o 70 dia (pico), sendo sua expressão somente nuclear aos 14 dias. A retenção de miogenina no citoplasma tem sido interpretada como mecanismo de retardo na diferenciação, já que a presença no núcleo é necessária para o seu papel regulador transcricional. Aos 21 dias as fibras regeneradas, com núcleo central, não haviam atingido o tamanho das fibras maduras intactas (VBL) e dos controles. Considerando que as SVMPs e a enzima com atividade tipo trombina de VBL, podem aumentar a capacidade de ligação de sítios da OPN a integrinas de matriz e de superfícies de células, sugerimos que durante a patogênese da regeneração muscular post- VBL a OPN estaria criticamente envolvida no processo inflamatório agudo, e como tal atuaria primordialmente como citocina ativadora de células satélites quiescentes, seguida por atividade quimiotática e adesiva, favorecendo migração, proliferação de mioblastos e a diferenciação de miotubos. Segundo a literatura a OPN é profibrótica em certas doenças. Sugerimos que a fibrose intersticial observada, mais a presença tardia de macrófagos no local, mais a expressão citoplasmática da miogenina podem ter sido fatores relevantes que levaram ao atraso da regeneração das fibras musculares, como constatado pelo tamanho menor diâmetro das fibras. Sugere-se para a OPN um papel dual, isto é, tanto próregenerativo, como anti-regenerativo na patogênese das alterações causadas pelo veneno de B. lanceolatus / Abstract: Accident caused by venomous snakes can lead to local changes of serious and rapid development. Bothrops lanceolatus venom (BLV) contains, among other toxins, hemorrhagic metalloproteinases and non-hemorrhagic (SVMPI and SVMPIII) and prothrombin activity. As result, the venom causes hemostatic and inflammatory (via lipoxygenase and cyclooxygenase) and degenerative alterations. In this study, Bothrops lanceolatus venom (100 ?g/100?l) was injected into the gastrocnemius of rats to investigate the pathogenesis of myonecrosis (one, three, six, 18 hours and two days) and regeneration (three, seven, 14 and 21 days) by quantitative histological analysis (measurement of the small diameter one hour and 21 days post-BLV injection) and immunohistochemistry for osteopontin (OPN) protein, an inflammatory and chemotactic cytokines, with integrin binding sites to matrix proteins and cells. The number of macrophages CD68+ (resident macrophages), and CD163 (migrants macrophages), the expression of myoD and myogenin, members of the myogenic, both transcription factors family were correlated (n = 6/period). Control groups were injected with PBS (100?l). The envenomation produced local hemorrhage (initially massive), acute interstitial edema and myofibers, neutrophil and macrophage infiltration, and disruption of the perimysium sheath of connective tissue. These changes were observed up to 48 hours. The number of myonecrotic fibers was in moderate number. At 3 days, there were foci of collagen (type I) deposition surrounding groups of myoblasts. The number of macrophages (CD68 +) peaked at 24 hours, and remained significantly higher for seven days: there was no expression of CD163 macrophages. The OPN expression showed two steps, a significant increase in, from six hours to three days and seven to 14 days, and it was expressed in muscle fibers, macrophages, myoblasts, myotubes and fibroblasts. There was no MyoD imunolabeling. The myogenin expression, which is known to be typically nuclear, was also observed in the cytoplasm of myoblasts and myotubes until 7 days (peak). At 14 days, the myogenin expression became nuclear. The cytoplasmic retention of myogenin has been interpreted as a mechanism to delay myotube differentiation, since the presence in the nucleus is required for its transcriptional regulatory role. At 21 days, the regenerated fibers with central nucleus had not reached the size of intact fibers (VBL), nor that of controls. Whereas SVMPs and an enzyme with thrombin-like activity are known to increase the capacity of OPN binding to integrin of matrix and cell surfaces, we suggest that, during the pathogenesis of muscle regeneration post-VBL injection, OPN would be critically involved in an acute inflammatory process. OPN would act primarily as a cytokine activator of quiescent satellite cells and later play chemotactic and adhesive activities, promoting migration, proliferation of myoblasts, and formation and differentiation of myotubes. According to the literature, OPN is profibrotic in certain diseases. We suggest that the foci of interstitial fibrosis and the late presence of macrophages at the site of regeneration, as well as the cytoplasmic expression of myogenin may be relevant factors that lead to regeneration delay. It is suggested a pro-regenerative and anti-regenerative roles for OPN in the pathogenesis of alterations caused by B. lanceolatus venom / Mestrado / Farmacologia / Mestre em Farmacologia

Orientadores: Maria Julia Marques, Elaine Minatel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-07T06:25:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Machado_RafaelVentura_M.pdf: 800859 bytes, checksum: 1bb3eb2604bb7183c771d752b2478081 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho foi verificado se o cromoglicato de sódio protege os músculos distróficos de camundongos mdx da necrose. Camundongos mdx (n=8) com 14 dias de vida pós-natal, antes do início dos ciclos de degeneração e regeneração, foram tratados com cromoglicato de sódio (50mg/Kg/dia; intraperitoneal) por 16 dias. Camundongos mdx (n=8) com a mesma idade foram utilizados como grupo controle, recebendo salina pela mesma via e período. A necrose muscular foi quantificada através do marcador azul de Evans (AE), que penetra na fibra muscular somente quando há lesão do sarcolema. Secções do terço médio dos músculos esternomatóideo e tibial anterior foram obtidas para análise em HE e AE. Foram avaliados o número de fibras musculares positivas ao AE, de fibras musculares com núcleo periférico e de fibras com núcleo central. Foram quantificadas as áreas com infiltrado inflamatório exuberante com células no estágio inicial de regeneração muscular (Área Infl/Reg) e áreas com infiltrado inflamatório escasso com células em estágio avançado de regeneração. O cromoglicato de sódio promoveu diminuição significativa da mionecrose (p<0,05; teste t de Student) em ambos músculos e aumento da porcentagem de fibras com núcleo periférico. No músculo tibial anterior, a diminuição da mionecrose foi de 26% e o aumento de fibras com núcleo periférico, 30%. A área de Infl/Reg aumentou em ambos os músculos (p<0,05; teste t de Student). Os resultados mostram que o cromoglicato de sódio, ministrado antes do início dos ciclos de degeneração/regeneração, protege os músculos distróficos da mionecrose e interfere nos estágios iniciais da regeneração / Abstract: In the present study, we verified whether disodium cromoglycate (cromolyn), an anti-allergic drug, could protect dystrophic mdx muscIe fibers ITom degeneration. Treated mdx mice (n=8; 14 days of age) received daily intraperitoneal iDJections of cromolyn at a dose of 50mglkg body weight in saline, during 15 days. Cromolyn treatment started before the cycIes of muscIe degeneration-regeneration had started. Control non-treated mice (n=8 mdx) were injected with na equivalent amount of saline. For visualization of muscle fiber damage, treated (n=5) and non­ treated mdx (n=5) mice were injected with Evans blue dye (EBD), a marker of sarcolemmal lesion. Cryostat cross-sections of t.he stemomastoid (STN) and tibialis anterior (TA) muscles were stained with HE. The whole cross-sectional area of the muscIes was divided into a regenerated area, a.Tl area of inflammatory celI infiltration/regeneration a.Tld an area of regeneration. The number of regenerated muscle fibers (central nucIeated fibers), fibers with peripheral c.ell nuclei and degenerated fibers (positive to EBD) was counted in the regenerated area. The areas of inflammatory cell infiltrationlregeneration and of regeneration were expressed as a percentage of the total transverse graft area. Cromolyn lead to a significant decrease in myonecrosis and in t.he percentage of central nucleated fibers (p<O.O5; Student's t test). The number of fibers with peripheral nuclei increased in about 30% in t.he TA muscle. The area of inflammation-regeneration increased (p<O.O5; Student's t test) in the cromolyn treated group. These results show that cromolyn treatment before the cycles of muscle fiber degeneration­ regeneration started protects dystrophic muscIe fiber ITom myonecrosis and promotes the earlier stages ofmuscle fiber regeneration / Mestrado / Anatomia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

Orientador: Maria Julia Marques / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-11T07:04:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Albuquerque_TerezaCristinaPessoade_M.pdf: 1316775 bytes, checksum: 93039fe90ce98e8b3c47f1e5074f823b (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Em fibras musculares distróficas de camundongos mdx e na distrofia muscular de Duchenne (DMD), a deficiência da distrofina provoca lesão do sarcolema e degeneração muscular. Esta deficiência está associada a alterações na estabilidade do sarcolema e aumento dos níveis intracelulares de cálcio, que podem provocar mionecrose. O mecanismo exato que provoca a lesão da membrana e a mionecrose são desconhecidos. Uma das hipóteses é que a resposta inflamatória endógena pode aumentar a lesão do sarcolema devido à ausência da distrofina. O processo inflamatório está associado com a regeneração muscular e com o reparo tecidual. Antiinflamatórios não-esteróides (AINE) podem reduzir a inflamação que ocorre como conseqüência de lesão muscular através da inibição das ciclo-oxigenases, provocando redução da síntese de prostaglandinas. Estudos anteriores mostraram que houve atraso da regeneração muscular após a utilização de AINE. Neste estudo, foi verificado se os AINE naproxeno e nimesulida reduzem a mionecrose no camundongo mdx, um dos modelos experimentais da DMD. Camundongos mdx (n= 48) com 21 dias de idade receberam injeções intraperitoneais de naproxeno (10 mg/kg de peso corporal) ou de nimesulida (25 mg/kg de peso corporal) durante 15 ou 30 dias consecutivos. Camundongos mdx não tratados receberam injeção intraperitoneal de solução salina. Para a observação e contagem de fibras em degeneração, três animais de cada grupo receberam injeção intraperitoneal de azul de Evans (AE), marcador que indica alterações de permeabilidade do sarcolema. Secções transversais dos músculos esternomastóide (STN) e tibial anterior (TA) foram coradas com hematoxilina-eosina. A secção total transversa foi dividida em área de infiltrado inflamatório, com fibras em estágios iniciais de regeneração (áreas INFL/REG), e áreas com fibras em estágio avançado de regeneração (áreas REG). Estas áreas foram expressas como porcentagens da área seccional transversa total. O número de fibras regeneradas (fibras com núcleo central), fibras com núcleo periférico e fibras em degeneração (positivas ao corante AE) foram quantificadas. O naproxeno mostrou-se mais efetivo que a nimesulida na diminuição da mionecrose, influenciando de maneira diferenciada os ciclos de degeneração/regeneração de músculos distróficos, principalmente quando utilizado nos estágios iniciais destes ciclos. Concluímos que a utilização de inibidores da produção de prostaglandinas não prejudica a regeneração muscular de camundongos mdx, podendo ser uma alternativa para o tratamento de miopatias, especialmente se associada a outros fármacos de ação mais direta na proteção à mionecrose / Abstract: In dystrophin-deficient fibers of mdx mice and in Duchenne muscular dystrophy (DMD), the lack of dystrophin leads to sarcolemma breakdown and muscle degeneration. The lack of dystrophin is associated with changes in membrane stability and increased levels of calcium in the muscle fiber, which leads to myonecrosis. The exact mechanism determining the sarcolemmal lesion and myonecrosis is unknown. One hypothesis is that the endogenous inflammatory response exacerbates the muscle fiber membrane damage due to the lack of dystrophin. Inflammation has also been associated to muscle regeneration and repair. Non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAID) can reduce inflammation following injury by inhibiting cyclooxygenase and leading to a reduction in prostaglandin synthesis. Previous experimental studies have indicated delayed muscle regeneration after NSAID. In this work, we verified the effects of the cyclooxygenase inhibitors, naproxen and nimesulide, on the extent of myofiber necrosis in the mdx mice model of DMD. Mdx mice (n=48) at 21 days after birth received daily intraperitoneal injections of naproxen (10 mg/kg body weight) or nimesulide (25 mg/kg body weight) for 15 or 30 days. Untreated mdx mice were injected with saline. To measure muscle fiber damage, some mice were injected with Evans blue dye (EBD; n=3), a marker of sarcolemmal lesion. Cryostat cross-sections of the sternomastoid (STN) and tibialis anterior (TA) muscles were stained with hematoxylin and eosin. The whole cross-sectional area of the muscles was divided into areas of inflammatory infiltrate with early regenerating fibers (INFL/REG areas) and areas with late regenerated fibers (REG areas). These areas were expressed as a percentage of the total cross-section area. The number of regenerated fibers (central nucleated fibers), fibers with peripheral cell nuclei and degenerated fibers (positive to EBD) was counted. Naproxen was more effective than nimesulide in decreasing myonecrosis. We concluded that the use of prostaglandin inhibitors does not impair muscle regeneration in the mdx mice. They could be useful therapeutic alternatives in the treatment of DMD, but should be accompanied by other strategies directed against muscle degeneration / Mestrado / Anatomia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

O objetivo deste trabalho foi contribuir para o melhor entendimento dos mecanismos intracelulares envolvidos na regeneração muscular esquelética, através do estudo da influência das proteínas de choque térmico (HSPs) e do mTORC1 (mammalian target of rapamycin complex 1) no processo regenerativo muscular. O tratamento com radicicol (indutor de HSPs) em músculos lesados induziu aumento da área de secção transversal das fibras musculares em 10 e 21 dias após lesão e aumento do número de células satélites e de fibras musculares em diferenciação em 1 e 10 dias após lesão, respectivamente, quando comparado aos seus respectivos controles apenas lesados. O tratamento com rapamicina (inibidor de mTORC1) em músculos lesados induziu uma diminuição maior da área de secção transversal das fibras musculares em 10 e 21 dias após lesão e menor síntese protéica muscular em 10 dias após lesão quando comparado aos músculos somente lesados. Nossos resultados sugerem que as HSPs e o mTORC1 são importantes para o processo de regeneração muscular esquelética. / The goal of this work was to contribute to a better understanding about the intracellular mechanisms involved in skeletal muscle regeneration by studying the influence of heat shock proteins (HSPs) and mTORC1 (mammalian target of rapamycin complex 1) in the muscle regeneration process. The treatment with radicicol (a HSP inductor) in injured muscles induced increase of myofiber cross section area at 10 and 21 days post lesion and increased number of satellite cells and differentiating myofibers at 1 and 10 days post lesion, respectively, when compared to their respective injured controls. The treatment with rapamycin (a mTORC1 inhibitor) in injured muscles induced a more accentuated decrease in myofiber cross section area at 10 and 21 days post lesion and decreased muscle protein synthesis at 10 days post lesion when compared to only-injured muscles. Our results suggest that HSPs and mTORC1 are important to the process of skeletal muscle regeneration.