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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.5.2010.tde-22092010-132936
Document
Author
Full name
Cristina Pio de Almeida
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2010
Supervisor
Committee
Maranhao, Raul Cavalcante (President)
Bydlowski, Sergio Paulo
Lima, Fabio Bessa
Souza, Heraldo Possolo de
Valduga, Claudete Justina
Title in Portuguese
Captação celular de uma nanoemulsão semelhante a LDL (LDE): efeito da variação na composição química e expressão de receptores de lipoproteínas
Keywords in Portuguese
Colesterol
Lipídeos
Nanopartículas
Receptores de lipoproteínas
Abstract in Portuguese
A nanoemulsão LDE tem composição lipídica semelhante à da LDL natural e é utilizada para estudos do metabolismo da LDL. Estudos anteriores mostraram que a LDE é captada pelas células pelo LDL-r, porém outros receptores podem estar envolvidos nesta captação, como LRP-1, CD36 e CD68. Os objetivos deste estudo foram: investigar a captação da LDE por células endoteliais, fibroblastos, monócitos, macrófagos e H292, identificar os receptores envolvidos na captação da LDE pelas mesmas células e avaliar os efeitos da modificação química da LDE sobre a estabilidade, captação celular, lipoperoxidação celular e citotoxicidade. A LDE marcada com [3H]-colesterol livre e [14C]-éster de colesterol foi incubada por 4 horas com as linhagens celulares. Após a incubação, foram realizados os testes de captação da LDE e competição da LDE com a LDL natural. A expressão dos receptores LDL-r, LRP, CD36 e CD68 foi avaliada pelos métodos de imunocitoquímica, citometria de fluxo e PCR real time. Para investigar os efeitos da modificação da LDE (LDE-CO), o éster de colesterololeato de colesterol (monoinsaturado), foi substituído por linoleato de colesterol (LDE-CL) (poliinsaturado) e por estearato de colesterol (LDE-CE) (saturado). Estas nanoemulsões foram submetidas a testes de estabilidade (tamanho, polidispersão, pH e peroxidação), captação celular, peroxidação lipídica celular e citotoxicidade. Nos resultados, foi observado que todas as células estudadas internalizaram o colesterol livre e éster de colesterol proporcionalmente às concentrações de LDE-CO incubadas com diferença de saturação entre elas, sendo o colesterol livre mais captado que o éster de colesterol da LDE-CO por todas as células estudadas. Além disso, os monócitos (THP-1) demonstraram maior captação de LDE-CO que as demais células. No estudo de competição com a LDL natural ocorreu uma diminuição da captação (r2-0,73), sugerindo que as duas partículas competem pelo mesmo receptor. A LDE-CO foi capaz de inibir a expressão protéica dos receptores LDL em HUVEC (3,98 vezes), monócito (6,25 vezes) e fibroblasto (3,70 vezes) e a expressão gênica em monócito e HUVEC. Por citometria de fluxo, a expressão protéica do LDL-r em H292 e fibroblasto diminuiu. Em HUVEC a LDE-CO aumentou a expressão protéica em 3,57 vezes, já em monócito, a LDE-CO diminuiu a expressão gênica e protéica (3,15 vezes) do LRP-1. Em macrófago e em H292, a LDE-CO aumentou a expressão gênica do LRP-1. A LDE-CO foi capaz de aumentar a expressão gênica e protéica (3,1 vezes) do CD36 em HUVEC, diminuir a expressão protéica (4,34 vezes) em macrófago e diminuir a expressão gênica e protéica (2,94 vezes) em H292. A LDE foi capaz de aumentar a expressão protéica (2,09 vezes) do CD68 em H292, e aumentar a expressão gênica em monócito e macrófago. A linhagem celular que apresentou maior taxa de sobrevivência na presença da LDE-CO foi o fibroblasto. Nas análises dos efeitos da modificação química da LDE, a LDE-oleato apresentou o tamanho e a lipoperoxidação menores que a LDE-linoleato e LDE-estearato. Nenhuma das LDEs apresentou modificação da estabilidade antes de 30 dias. As células apresentaram maior lipoperoxidação na presença de LDECL quando comparada à presença de LDE-CO e LDE-CE. A captação de [3H]-colesterol livre foi maior que de éster de colesterol das três LDEs por todas as células estudadas. A composição da LDE com oleato de colesterol foi a que apresentou características mais favoráveis em termos de tamanho de partículas e susceptibilidade à peroxidação. A captação celular do colesterol livre foi maior do que a do éster de colesterol em todas as linhagens estudadas das três LDEs, sugerindo que o colesterol livre possa dissociar-se da LDE e ser captado pelas células por vias não específicas. Os dados obtidos neste trabalho ajudam na compreensão dos mecanismos de captação e da influência da composição na estabilidade e adequação do sistema LDE e outros similares às suas potenciais aplicações terapêuticas ou diagnósticas.
Title in English
Low density lipoprotein like (LDE) nanoemulsion cell uptake: chemical composition and lipoprotein receptor expression
Keywords in English
Lipids
Lipoprotein receptors and cholesterol
Nanoparticle
Abstract in English
With fat composition similar to natural LDL, the LDE nanoemulsion can be used to study the metabolism of LDL. Other studies have shown that LDE is uptaken by cells by LDL-r receptors. Other receptors such as LRP-1, CD36 and CD38 may also be involved in the uptake. The objectives of this study were to investigate the uptake of LDE by endothelial and tumor cells, fibroblasts, monocytes and macrophages, to identify those receptors involved in this process and to evaluate the effects on LDE uptake by changing its chemical composition. A labeled LDE with [3H]-cholesterol and [14C]- cholesteryl ester was incubated for 4 hours with cells, after which LDE uptake and competition tests were evaluated. LDL-r, LRP, CD36 and CD38 were evaluated by using immunocytochemistry methods, cytometric flow and real time PCR. To investigate the effects of LDE chemical composition modifications, cholesteryl oleate (LDE-CO) was replaced with cholesteryl linoleate (LDE-CL) and cholesterol stearate (LDE-CE). These were then tested for stability, cellular uptake, lipoperoxidation and citotoxitity. Results showed that all cells internalized [3H]-cholesterol and [14C]-cholesteryl ester proportionally to incubated LDE-CO concentrations albeit with some saturation differences. LDE-CO lipid uptake had a higher cholesterol uptake than the cholesteryl ester uptake. Furthermore, monocytes (THP-1) had a higher LDE-CO uptake than other cells. LDE-CO uptake decreased (r2 -0.73) in the presence of natural LDL, suggesting that these two particles may be competing for the same receptors. LDE-CO appeared to inhibit LDL protein receptor expression in HUVEC (3.98 times), in monocytes (6.25 times) and in fibroblasts (3.70 times), as well as the gene expression in monocytes and HUVEC. A decrease in LDL-r expression in both H292 and fibroblasts was also observed. LDE-CO increased the protein expression in HUVEC 3.75 times while in monocytes, it was able to decrease gene and protein expression of LRP-1, 3.15 times. In macrophages and H292, there was an increase in genetic expression of LRP-1. LDE-CO increased the CD36 in HUVEC gene and protein expressions 3.1 times, decreased the macrophage protein expression 4.34 times and decreased the H292 gene and protein expression 2.94 times. LDE increased protein expression 2.09 times in CD68 in H292 and increase gene expression in both monocytes and macrophages. Fibroblasts presented the highest survival rate in the presence of LDE-CO of all cells studied. The LDE chemical modification effect studies, presented smaller sized LDE-CO and less lipoperoxidation than LDE-CL and LDE-CE presented no stability modifications in less than 30 days. Cells presented higher lipoperoxidation in the presence of LDE-CL when compared to the presence of LDE-CO and LDE-CE. [3H]-cholesterol was greater than cholesteryl ester for all three LDE types in all the studied cells. LDE-CO presented favorable characteristics in terms of particle size and susceptibility to peroxidation. Cholesterol cell uptake was higher than that of cholesteryl ester for all LDEs of all the studied cells which suggests that that cholesterol may be capable of disassociating itself from LDE and being uptaken by cells through non-specific pathways. The results of this study can help to better understand the mechanisms of uptake by cells, the effects of stability and LDE system adequation for therapeutic and diagnostic applications.
 
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Publishing Date
2010-09-28
 
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