As metaloproteinases, abundantes em venenos de serpentes da família Viperidae, apresentam homologia estrutural e funcional com as metaloproteinases de mamíferos (MMPs), cujos níveis estão elevados em doenças de natureza inflamatória, como a aterosclerose. A metaloproteinase BaP1, do veneno da serpente Bothrops asper, apresenta potente atividade inflamatória e constitui ferramenta científica importante para o estudo das ações das MMPs. Durante a aterosclerose, as células de músculo liso vascular (CMLVs) mudam do fenótipo contrátil para sintético, migram para a camada subendotelial do vaso, liberam mediadores inflamatórios e expressam MMPs. No entanto, o papel destas enzimas na resposta inflamatória das CMLVs e a potencial relação deste efeito com a migração das mesmas, não foi esclarecida. Neste estudo, investigou-se os efeitos da BaP1 em CMLVs, quanto à 1) indução da migração; 2) liberação de diferentes classes de mediadores inflamatórios e expressão de moléculas de adesão; 3) indução da mudança fenotípica das CMLVs; 4) expressão e participação de enzimas de síntese de prostaglandinas e de receptores de PGE2 na liberação deste eicosanoide; 5) participação de eicosanoides e da IL-1β na migração e mudança de fenótipo das CMLVs. Os resultados obtidos, a partir dos ensaios de transwell e wound healing, mostraram que a BaP1(50nM) induziu a migração das CMLVs, após 48 h, mas não a proliferação celular, observada pelo ensaio de ciclo celular. Além disso, a metaloproteinase induziu aumento da liberação de PGE2 (1-48h), LTB4 (1-3h), IL-1β (12-24h), MCP-1 (24-48h) e fractalcina (24-48h), mas não de PGI2 e nem TXA2, analisados por ensaios de EIA e multiplex. Ainda, a BaP1 aumentou a expressão proteica de COX-2 (1° h) e de PGESm-1 (4° h), analisada por Western blotting, e expressão gênica das sFLA2-IIA (30 min) e cFLA2-IVA (30 min), verificada por PCR em tempo real, sem alterar os níveis de COX-1, dos receptores EP1, EP2, EP3 e EP4, de ICAM-1 e VCAM-1 e da iFLA2. A intervenção farmacológica com os inibidores de COX-2 ou de FLA2 intracelulares reduziu a liberação de PGE2 induzida pela BaP1. Além disso, o pré-tratamento das células com o inibidor da FLAP e com os antagonistas do receptor de IL-1β ou do receptor EP3 reduziu a migração celular induzida pela BaP1. Esta metaloproteinase também induziu a mudança de fenótipo contrátil para o sintético, das CMLVs, verificada pela diminuição da expressão de α-actina pelo ensaio de citometria de fluxo. A inibição da COX-2 e da FLAP não alterou este efeito. Este conjunto de dados demonstra a capacidade da BaP1 estimular diretamente as CMLVs para migração, liberação de mediadores inflamatórios e a expressão de COX-2, PGESm-1, sFLA2-IIA e cFLA2-IVA. A produção de PGE2 induzida pela BaP1 depende das FLA2s intracelulares, com ativação das vias da COX-1 e -2. A migração das CMLVs, induzida pela BaP1, depende da PGE2 via ativação do receptor EP3, do LTB4 e da IL-1β. Ainda, esta metaloproteinase estimula a mudança fenotípica das CMLVs para o estágio sintético, em que as CMLVs migram e proliferam. Os dados deste estudo, ao demonstrarem que as metaloproteinases contribuem para o desenvolvimento de eventos inflamatórios, em CMLVs, apontam um papel adicional desta classe de enzimas em doenças de natureza inflamatória, como a aterosclerose. / Metalloproteinases are abundant enzymes in Viperidae family snake venoms and exhibit structural and functional homology with mammalian matrix metalloproteinases (MMPs). The levels of these enzymes are incresead in inflammatory diseases, such as atherosclerosis. The BaP1 metalloproteinase from Bothrops asper snake venom presents potent inflammatory activity and constitutes important scientific tool for the study of the actions of MMPs. During atherosclerosis, vascular smooth muscle cells (VSMCs) switch their phenotype from a contractile to a synthetic state, migrate into the subendothelial vessel layer, release inflammatory mediators and express high levels of MMPs. However, the role of these enzymes in the inflammatory response of VSMCs and the potential relationship of this effect with cell migration have not been clarified. In this study, we investigated the effects of BaP1 on CMLVs with focus on: 1) induction of cell migration; 2) release of different classes of inflammatory mediators and protein expression of adhesion molecules; 3) induction of VSMCs phenotype switching; 4) expression and participation of prostaglandin synthesis enzymes and PGE2 receptors in the release of this eicosanoid; 5) participation of eicosanoids and IL-1β in migration and phenotype switching of VSMCs. Results obtained from the transwell and wound healing assays showed that BaP1 (50nM) induced VSMCs migration after 48 h, but not cell proliferation, observed by the cell cycle assay. In addition, this metalloproteinase caused release of PGE2 (1-48h), LTB4 (1-3h), IL-1 (12-24h), MCP-1 (24-48h) and fractalkine (24-48h), but not PGI2 and TXA2, analyzed by EIA and multiplex assays. Furthermore, BaP1 increased protein expression of COX-2 (1 h) and PGESm-1 (4 h), analyzed by western blotting and gene expression of sFLA2-IIA (30 min) and cFLA2-IVA (30 min), evaluated by real-time PCR, without altering COX-1, EP1, EP2, EP3 and EP4, ICAM-1 and VCAM-1 and iFLA2 levels. Pharmacological intervention with COX-2 or intracellular FLA2 inhibitors reduced PGE2 release induced by BaP1. In addition, pretreatment of cells with either a FLAP inhibitor, or IL-1β receptor, or EP3 receptor antagonist reduced cell migration induced by BaP1. This metalloproteinase also induced conversion of contractile VSMCs to an synthetic phenotype, as evidenced by decrease of -actin expression, analyzed by flow cytometry assay. Inhibition of COX-2 and FLAP did not alter this effect. Altogether, these data demonstrate the ability of BaP1 to directly stimulate VSMCs for migration, release of inflammatory mediators and expression of COX-2, PGESm-1, sFLA2-IIA and cFLA2-IVA. PGE2 production induced by BaP1 depends on the intracellular FLA2s, with activation of COX-1 and -2 pathways. VSMCs migration induced by BaP1 depends on PGE2 via EP3 receptor engagement, LTB4 and IL-1β. Furthermore, this metalloproteinase stimulates VSMCs phenotypic switching to a synthetic phenotype, in which these cells migrate and proliferate. These data demonstrate that metalloproteinases can contribute to the development of inflammatory events in VSMCs, evidencing an additional role of this class of enzymes in inflammatory diseases, such as atherosclerosis.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-18042019-145015 |
| Date | 04 December 2018 |
| Creators | Viana, Mariana do Nascimento |
| Contributors | Teixeira, Catarina de Fatima Pereira |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Reter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais. |
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