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DISSERTAÇÕES

Título

Título: Análise da progressão tumoral em câncer de cólon de indivíduos diabéticos

Aluno: Ronan Christian Machado dos Santos

Orientador(es): Profa. Adriane Regina Todeschini

Resumo

O câncer colorretal (CCR) é o terceiro mais incidente e a segunda principal causa de morte relacionada ao câncer no mundo. Evidências epidemiológicas mostram que indivíduos diagnosticados previamente com diabetes mellitus (DM) apresentam um desenvolvimento mais agressivo em diferentes tipos de câncer quando comparados a pacientes não diabéticos. Além disso, o DM se correlaciona fortemente com a incidência e mortalidade do CCR. Estudos anteriores do nosso grupo demonstraram que a hiperglicemia aumenta a malignidade do tumor através da via biossintética das hexosaminas (VBH) e glicosilação aberrante. Neste trabalho visamos desenvolver um modelo que reproduza fielmente a evolução clínica do CCR sob influência da hiperglicemia que nos permita averiguar se a VBH estabelece um elo de correlação entre DM e CCR. Para a realização deste estudo foram utilizados: camundongos geneticamente modificados para desenvolver CCR de forma espontânea (Apc-CPC WT / ApcCPC Cmah-/- ) tratados ou não com Estreptozotocina (STZ), substância diabetogênica, além de cortes histológicos do cólon de pacientes diabéticos ou não com CCR. Em camundongos APCCPC WT foi observado menor expressão de GFAT1 em tecidos tumorais em relação a tecidos normais adjacentes. Além disso, animais tratados com STZ revelaram uma tendência de aumento nos níveis de O-GlcNAcilação em ambos tecidos, adjacente e tumoral, em relação aos animais controles. Contudo, os animais com mutação em Cmah responderam melhor ao tratamento com STZ e apresentaram visível agravo na formação de pólipos comparado ao modelo WT, revelando maior representatividade do quadro clínico esperado. Além disso, a análise preliminar de amostras de tumores de pacientes não diabéticos revelou que os níveis de GFAT2 diminuem em áreas de menor diferenciação, sugerindo que a transformação maligna leva à redução de GFAT2. Além disso, o tumor de pacientes diabéticos apresentou maior infiltrado inflamatório e margem tumoral mais invasiva, quando comparado a um paciente não diabético de estadiamento similar, consistente com um perfil mais agressivo e infiltrante. Tomados em conjunto, nossos dados sugerem que o diabetes contribui para a malignidade do tumor, alterando a VBH.

Palavras-chave: Adenocarcinoma colorretal; Câncer colorretal; Diabete Melitus; Hiperglicemia; Via Biossintética das Hexosaminas.

Abstract

Colorectal cancer (CRC) is the third most incident and the second main cause of death worldwide. Robust epidemiological data have shown that diabetic individuals are at higher risk of developing aggressiveness of different types cancer when compared to non-diabetic patients. Furthermore, diabetes mellitus (DM) has a strong correlation with incidence and mortality in CRC. In our previous studies we showed that hyperglycemia increases tumor malignancy and aberrant glycosylation through hexosamine biosynthetic pathway (HBP). Here we aimed to develop a model wthat would more closely represent the clinical evolution of CRC under hyperglycemia conditions, to allow a better understanding of HBP potential link between DM and CRC. We used genetically modified mice that develop spontaneous CRC (Apc-CPC WT / Apc-CPC Cmah -/- ) treated or not with the diabetogenic drug Streptozotocin (STZ) as well as human colon tissue samples from patients with CRC bearing or not DM. We saw lower expression of GFAT1 in tumoral tissues compared to normal adjacent tissues in Apc-CPC WT mice. In addition, STZ-treated mice revealed a tendence of increased O-GlcNAcylation levels in both adjacent and tumor tissues, in relation to the control group. Interestingly, the APC-CPC Cmah-/- mice had a stronger response to STZ treatment as showed by a notable aggravation in tumor size compared with WT model. These data suggest a better representativeness of ApcCPC Cmah-/- to the clinical aspects seen in human patients. Moreover, preliminary analysis of tumor samples of non-diabetic patients revealed decreased levels of GFAT2 in less differentiated areas, suggesting that malignant transformation could lead to a reduction in GFAT2 expression. In agreement, the tumor of diabetic patients showed a higher inflammatory infiltrate and a more invasive tumor front when compared with non-diabetic patients at the same tumor staging, consistent with a more infiltrating and aggressive behavior. Altogether, our results suggest that DM contributes to the malignancy of colorectal tumors through modulation of HBP activity.

Keywords: Colorectal adenocarcinom; Colorectal cancer; Diabetes Mellitus; Hyperglycemia; Hexosamine Biosynthetic Pathway.

Título

Título: Caracterização da senescência celular renal em camundongos C57Bl/6 submetidos à sepse

Aluno: Rayzza Pessanha da Silva

Orientador(es): Profa. Claudia Farias Benjamim

Resumo

A sepse é definida como resposta desequilibrada do hospedeiro à infecção acompanhada de disfunção orgânica. Sobreviventes à síndrome podem apresentar comprometimentos tardios como imunossupressão, perda de cognição, alterações cardiovasculares, lesão renal aguda (IRA), dentre outros. Dados prévios do nosso grupo demonstraram que camundongos sépticos que recebem desafio secundário com doses altas de albumina apresentam quadro de fibrose renal e IRA. Os mecanismos subjacentes aos comprometimentos tardios ainda são pouco compreendidos. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar se o quadro de sepse grave induz aumento dos sinais de senescência celular nos rins. Para o estudo foram utilizados camundongos C57BL/6 submetidos ao modelo de ligação e perfuração do ceco (CLP – 9 perfurações / agulha 21G) e subsequente tratamento com antibiótico por 3 dias consecutivos. Os rins foram coletados em 24 horas, 3, 7 e 10 dias após a cirurgia. Observamos que os rins dos animais sépticos apresentavam aumento dos marcadores de fibrose, como PAS e Picrosirius 7 dias após o CLP. Em seguida, observamos aumento de p16INK4a nos rins dos animais sépticos, um marcador de senescência, nos tempos de 7 e 10 dias póssepse, quando comparados com o grupo sham. Outros marcadores como a enzima βgalactosidase e as citocinas IL-1β e IL-6, presentes no fenótipo secretor associado a senescência (SASP), também estavam aumentados em 24 horas, 3, 7 e 10 dias nos animais sépticos em relação ao grupo sham. Avaliamos ainda a autofagia, um mecanismo regulador da senescência, que estava aumentada em 7 e 10 dias. Nós também detectamos aumento de apoptose nos rins dos animais sépticos no dia 10 após a cirurgia, comparado ao grupo sham. Por último, avaliamos a disfunção mitocondrial, sem, no entanto, encontrar diferenças entre os animais CLP e sham no tempo avaliado. Assim, nossos dados mostram que a senescência celular está elevada nos rins de animais sépticos, o que pode estar relacionado com a fibrose renal observada em nosso modelo, provavelmente pela produção de mediadores inflamatórios que compõem o SASP, como TGF-β, IL-6, TNFα e as metaloproteinases. Palavras-chave: sepse; senescência celular; lesão renal aguda; inflamação.

Palavras-chave: Sepse; senescência celular; lesão renal aguda; inflamação.

Abstract

Sepsis is defined as the host’s unbalanced response to infection accompanied by organ dysfunction. Survivors of the syndrome may develop long-term consequences as immunosuppression, cognitive impairment, cardiovascular commitment, acute kidney injury (AKI), and others. Previous data from our group demonstrated that septic mice that receive secondary challenge with high doses of albumin present with renal fibrosis and AKI. The mechanisms associated to late impairments are still poorly understood. Thus, our aim was to evaluate whether severe sepsis induces an increase in cellular senescence parameters in kidneys. We used C57BL/6 mice submitted to the cecum ligation and perforation model (CLP – 9 punctures / 21G needle) followed by antibiotic treatment for 3 consecutive days. Kidneys were collected at 24 hours, 3, 7 and 10 days after surgery. We observed that kidneys of septic animals presented an increase in fibrosis markers, such as PAS and Picrosirius 7 days after CLP. Then, we observed an increase in p16INK4a in septic mice, a senescence marker, at 7 and 10 days after sepsis when compared to sham. Other markers as the enzyme β-galactosidase and cytokines IL-1β and IL-6, present in the senescence-associated secretory phenotype (SASP), were also increased at 24 hours, 3, 7 and 10 days compared to sham. We also evaluated autophagy, a senescence regulating mechanism, which was increased in 7 and 10 days. We also detected increased apoptosis in the kidneys of septic animals on the 10th day after surgery, compared to the sham group. Finally, mitochondrial dysfunction, without, however, finding differences between CLP and sham animals in the evaluated time. Thus, our data show that cell senescence is elevated in the kidneys of septic animals, which may be related to the renal fibrosis observed in our model, probably due to the production of inflammatory mediators by SASP, such as TGF-β, IL-6, TNFα and metalloproteinases. Keywords: sepsis; cell senescence; acute kidney injury; inflammation.

Keywords: Sepsis; cell senescence; acute kidney injury; inflammation.

Título

Título: Identificação de receptores de alta afinidade contra componentes manosilados da parede celular fúngica

Aluno: Marina da Silva Ferreira

Orientador(es): Profa. Ana Carolina de Siqueira Couto De Oliveira

Resumo

As micoses emergiram nas últimas décadas dentre as principais causas de enfermidades humanas. Devido à ausência de especificidade para um determinado hospedeiro, os fungos são capazes de causar doenças em múltiplas espécies. Estes microrganismos interagem com hospedeiros ambientais, como a espécie de ameba de vida livre Acanthamoeba castellanii e macrófagos de diversas espécies, encontrando no interior destes, um ambiente propício para proteção, sobrevivência e disseminação. Nosso grupo descreveu a importância do receptor de manose (MR), identificado na superfície amebóide, como uma das principais vias de ligação fúngica. Na literatura, o receptor de manose também é descrito por sua participação na interação entre fungos e macrófagos. Assim, é possível estabelecer uma relação de similaridade entre amebas e macrófagos, não apenas por compartilharem propriedades de estrutura celular, motilidade, fisiologia, captura por emissão de pseudópodos e fagocitose, mas também pelo semelhante mecanismo de interação com microrganismos, apontando para possível evolução convergente dos receptores envolvidos. Diante disso, investigamos as proteínas de superfície de ambos modelos, afim de encontrar possíveis candidatos à receptores de alta afinidade contra manoproteínas e mananas de parede celular fúngica. Inicialmente, após biotinilação das superfícies de ambos, seus extratos apresentaram perfil proteico variando entre 10-250 KDa. Determinamos a ligação dessas proteínas aos fungos patogênicos Candida albicans, Cryptococcus neoformans e Histoplasma capsulatum. Confirmamos que os extratos de macrófagos murinos apresentaram maior intensidade de ligação quando comparados aos extratos de A. castellanii, apontando para a maior complexidade proteica daqueles em relação à superfície amebóide durante a interação. Observamos altíssima afinidade dos extratos à manose e mananas. Assim, direcionamos a nossa procura, através da purificação dos extratos protéicos dos fagócitos por cromatografia de afinidade, em coluna de manose e enriquecimento em placa sensibilizada com manose solúvel. E assim, confirmamos por Western blot, a presença desta lectina no extrato. Identificamos nos extratos enriquecidos de A. castellanii proteínas de, aproximadamente, 150 kDa, 75 kDa, 55 kDa e 35 KDa. Já nos enriquecidos de macrófagos murinos foram identificadas proteínas entre 170 e 50 KDa, além de bandas de menores pesos moleculares, em torno de 35KDa. Para determinar a importância desta lectina ligadora de manose na interação, realizamos ensaios de fagocitose, na presença e ausência de manose solúvel como inibidor. Porém encontramos menores porcentagens de inibição nos experimentos com macrófagos, concluindo que, diferentemente das amebas, diversos outros receptores podem participar do mecanismo de interação, de forma compensatória, destacando a importância deste tipo de interação para cada espécie de hospedeiro e a possível diversidade. Em complemento, realizamos ensaios para avaliar a capacidade de eliminação dos fagócitos, em ambas condições. E os resultados mostraram menor número de unidades formadoras de colônias, na presença de manose, em ambos os casos, o que nos leva a concluir que há dependência deste receptor para a interação das células fagocíticas com a superfície fúngica, levando a sua sobrevivência no interior dos fagócitos. Os dados sugerem que, provavelmente, ocorre a evolução e o surgimento de outras vias de interação em hospedeiros superiores. Futuramente, pretendemos realizar a construção, produção e caracterização de lectinas-Fc, utilizando sequências das lectinas ligadoras de manose identificadas, por espectometria de massas, na fusão com a porção Fc efetora de imunoglobulinas murinas. Como manoproteínas e mananas estão presentes universalmente na parede celular fúngica, estas proteínas quiméricas permitiriam o reconhecimento dos fungos por receptores Fc (FcR) presentes na superfície dos fagócitos, promovendo mecanismos de imunidade (inata e celular) e de ação antifúngica.

Palavras-chave: A. castellanii; macrófagos; interação; fungos patogênicos; receptores de manose

Abstract

Mycoses have emerged in recent decades among the main causes of human diseases. Due to the lack of specificity for a given host, fungi are capable of causing disease in multiple species. These microorganisms interact with environmental hosts, such as the free-living amoeba species Acanthamoeba castellanii and macrophages of different species, finding in their millieu an environment conducive to protection, survival and dissemination. Our group described the importance of the mannose receptor (MR), identified on the amoeboid surface, as one of the main pathways for fungal binding. In the literature, the mannose receptor is also described for its participation in the interaction between fungi and macrophages. Thus, it is possible to establish a similarity relationship between amoebas and macrophages, not only because they share properties of cellular structure, motility, physiology, capture by pseudopod emission and phagocytosis, but also by the similar mechanism of interaction with microorganisms, pointing to possible convergent evolution of the receptors involved. Therefore, we investigated the surface proteins of both models, in order to find possible candidates for high affinity receptors against mannoproteins and fungal cell wall mannans. Initially, after biotinylating the surfaces of both, their extracts showed a protein profile ranging between 10-250 KDa. We determined the binding of these proteins to pathogenic fungi Candida albicans, Cryptococcus neoformans and Histoplasma capsulatum. We confirm that the extracts of murine macrophages showed greater binding intensity when compared to the extracts of A. castellanii, pointing to a higher protein complexity of those in relation to the amoeboid surface during the interaction. We observed also a high affinity of both extracts to mannose and mannans. Thus, we direct our search, through the purification of protein extracts of phagocytes by affinity chromatography, in a mannose column and enrichment in a sensitized plate with soluble mannose. And so, we confirmed by Western blot, the presence of this lectin in the extract. In A. castellanii enriched extracts we identified proteins of approximately 150 kDa, 75 kDa, 55 kDa and 35 KDa. In the enriched with murine macrophages proteins between 170 and 50 KDa were identified, in addition to bands of lower molecular weights, around 35 KDa. To determine the importance of this mannose-binding lectin in the interaction, we performed phagocytosis assays, in the presence and absence of mannose as inhibitor. However, we found lower percentages of inhibition in the experiments with macrophages, concluding that, unlike amoebae, several other receptors can participate in the interaction mechanism, in a compensatory way, highlighting the importance of this type of interaction for each host species and the possible diversity. In addition, we carry out tests to evaluate the killing capacity of phagocytes, in both conditions. The results showed a smaller number of colony-forming units, in the presence of mannose, in both cases, which leads us to conclude that there is dependence on this receptor for the interaction of phagocytes to the fungal surface and survival in their millieu. The data suggest that, probably, occured the evolution and the appearance of other ways of interaction in superior hosts. In the future, we intend to carry out the construction, production and characterization of Fc lectins, using sequences of mannose-binding lectins identified, by mass spectrometry, in the fusion with the Fc effector portion of murine immunoglobulins. The manoproteins and mannans are universally present in the fungal cell wall, these chimeric proteins would allow the recognition of fungi by Fc receptors (FcR) present on the surface of phagocytes, promoting mechanisms of immunity (innate and cellular) and antifungal action.

Keywords: A. castellanii; macrophages; interaction; pathogenic fungi; mannose receptors.

Título

Título: Caracterização do camundongo Sv129 como um modelo susceptível à infecção por Leishmania amazonensis: Participação de células Tγδ

Aluno: Julio Souza dos Santos

Orientador(es): Prof. Herbert Leonel de Matos Guedes

Resumo

As leishmanioses representam um conjunto de doenças negligenciadas que acomete milhares de pessoas anualmente. No Brasil, um dos parasitos mais relevantes é a Leishmania amazonensis, responsável por causar diversas manifestações clínicas, tais como a leishmaniose cutânea difusa. Devido à complexidade de fatores de resistência e susceptibilidade, bem como o papel desconhecido de várias células da imunidade, modelos murinos são necessários para o avanço do conhecimento. Neste trabalho, diferentemente do que era mostrado na literatura para outras cepas murinas, caracterizamos o camundongo Sv129 como um modelo susceptível à infecção por L. amazonensis. Além disso, demonstramos pela primeira vez neste modelo de infecção o papel de células Tyg+ como fundamental para o desenvolvimento da leishmaniose cutânea. Inicialmente, infectamos os camundongos Sv129 no coxim plantar da pata traseira direita com duas cepas de L. amazonensis (MHOM/BR/75/Josefa e MHOM/BR/77/LTB0016) e identificamos o desenvolvimento progressivo de severas lesões, além de alta carga parasitária em ambos os casos. A infecção por L. amazonensis MHOM/BR/75/Josefa induziu altos níveis séricos de anticorpos, como IgG1, IgG2a, IgG2b e IgE séricos, que podem estar diretamente envolvidos na gravidade da doença. Assim como os camundongos BALB/c susceptíveis, detectamos no linfonodo drenante da lesão que os camundongos Sv129 falharam em induzir uma resposta protetora de células T CD4+ e T CD8+ produtoras de IFN-γ. No entanto, analizamos que a infecção por L. amazonensis induziu uma significativa expansão de células Tγδ produtoras de IL-17 em comparação com camundongos BALB/c e C57BL/6. Em seguida, assim como mostrado na literatura para os camundongos BALB/c e C57BL/6, constatamos que existem dois tipos de células T γδ + no linfonodo drenante dos camundongos Sv29 (T γδ + CD3high e T γδ + CD3low). Interessantemente, diferente do que é descrito na literatura, a infeção por L. amazonensis induziu uma relevante expansão de células T γδ + CD3low produtoras de IL-17 que foi favorecida pela falta da sinalização do Interferon do tipo 1. Ao transferirmos células T γδ+ de camundongos infectados para hospedeiros naïve posteriormente infectados L. amazonensis, descobrimos que as células T γδ+ possuem um importante papel na patogênese da leishmaniose cutânea induzida por L. amazonensis na linhagem Sv129, correlacionando com maior lesão e carga parasitária em comparação com os camundongos que não receberam a transferência. Este trabalho identifica que camundongos Sv129 são viáveis para o estudo da leishmaniose cutânea por diferentes cepas de L. amazonensis e que significativamente induzem população de células T γδ+ produtoras de IL-17 que podem estar diretamente associadas a gravidade da doença.

Palavras-chave: Leishmania amazonensis; Leishmaniose cutânea; camundongo Sv129; IgG; células T γδ + CD3low produtoras de IL-17

Abstract

Leishmaniasis represents a set of neglected diseases that affect thousands of people annually. In Brazil, one of the most relevant parasites is Leishmania amazonensis, responsible for causing several clinical manifestations, such as diffuse cutaneous leishmaniasis. Due to the complexity of resistance and susceptibility factors, as well as the unknown role of many immune cells, murine models are necessary for the advancement of knowledge. In this work, differently from what was shown in the literature for other murine strains, we characterized the Sv129 mouse as a model susceptible to infection by L. amazonensis; in addition, we demonstrated for the first time in this model of infection the role of γδT cells as essential for the development of cutaneous leishmaniasis. Initially, we infected Sv129 in the right hind footpad with two strains of L. amazonensis (MHOM / BR / 75 / Josefa and MHOM / BR / 77 / LTB0016) and we identified the progressive development of several lesions, in addition to a high parasitic load in both cases. Infection with L. amazonensis MHOM / BR / 75 / Josefa induced high serum levels of antibodies, such as serum IgG1, IgG2a, IgG2b and IgE, which may be directly involved in the severity of the disease. Like susceptible BALB/c mice, we analysed in the lesion draining lymph node that Sv129 mice failed to induce a protective response of IFN- γ-producing CD4+ and CD8+ T cells. However, we observed that L. amazonensis infection induced a significant expansion of IL-17-producing γδ T cells compared to BALB/c and C57BL/6 mice. Then, as shown in the literature for BALB/c and C57BL/6 mice, we found that there are two types of γδ T cells in draining lymph nodes in Sv29 mice (CD3high and CD3low). Interestingly, differently from what is shown in the literature, the infection by L. amazonensis induced a relevant expansion of IL-17-producing γδ T cells CD3low, which was favored by the lack of Interferon signaling type 1. When transferring γδ T cells from infected mice to naïve mice subsequently infected by L. amazonensis, we found that γδ T cells play an important role in the pathogenesis of cutaneous leishmaniasis induced by L. amazonensis in Sv129 mice, correlating with greater injury and parasitic burden in compared to mice that did not receive the transfer. This work identifies Sv129 mice that are viable for the study of cutaneous leishmaniasis by different L. amazonensis strains and that induce populations of IL-17 producing γδ T cells that may be affected by the disease.

Keywords: Leishmania amazonensis; Cutaneous leishmaniasis; IgG; Sv129 mice; IL-17 producing T γδ + CD3low cells.

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