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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.5.2023.tde-22092023-162448
Document
Author
Full name
Lizandre Keren Ramos da Silveira
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Teodoro, Walcy Paganelli Rosolia (President)
Fuller, Ricardo
Sato, Maria Notomi
Silva, Pedro Leme
Title in Portuguese
Efeito da imunoterapia com colágeno V no processo inflamatório e remodelamento do tecido sinovial na artrite experimental
Keywords in Portuguese
Artrite
Colágeno
Colágeno V
Imunoterapia
Sinovite
Tolerância
Abstract in Portuguese
Recentemente, muitos autores demonstraram que a lesão tecidual e vascular decorrente de processos inflamatórios patológicos pode expor o colágeno V, proteína fibrilar localizada no interior das fibrilas de colágeno. Assim, pelas suas propriedades antigênicas, o colágeno V pode tornar-se um neoantígeno, quando exposto ao sistema imunológico, gerando autoimunidade em diversas enfermidades. Estudos prévios do nosso grupo, mostraram que ratos com inflamação articular induzida por albumina sérica bovina metilada (mBSA) e adjuvante completo de Freund, apresentam anticorpos anti-colágeno V. Ainda, a administração oral profilática com colágeno V, interferiu positivamente na modulação do processo inflamatório e remodelamento da sinóvia nos ratos com inflamação articular; entretanto, o efeito do colágeno V como imunoterápico ainda não é conhecido. No presente estudo, avaliamos o efeito da imunoterapia com colágeno V, após o estabelecimento da sinovite articular em modelo de artrite em ratos. Para isso, vinte e cinco ratos da linhagem Lewis, machos, três meses de idade, com média de peso de 360g foram divididos em três grupos: artrite induzida (AI, n=10), artrite tratada com colágeno V (AI-Col V, n=10) e controle com colágeno V (CT-Col V, n=5). A artrite foi induzida através de injeção intra-articular (ia) de mBSA e adjuvante completo de Freund no joelho direito, com reforços intra-articulares de mBSA no 7° e 14° dias. No 15º dia, após o período de indução, o grupo AI-Col V recebeu administração oral de 300 l de uma solução de 1,6g/l de colágeno V, três vezes por semana. No grupo CT-Col V foi injetado 20 l de solução salina (ia), e os animais receberam o mesmo protocolo de tratamento do grupo AI-Col V. Os grupos foram eutanasiados após 30 dias da primeira injeção. Foram avaliados o diâmetro articular, inflamação por PET/CT com [18F]FDG, expressão de CD3+, CD4+, CD8+, CD20+, FoxP3+, Caspase 3+ e IL-10+ e do colágeno dos tipos I, III e V, além da pesquisa de anticorpos anti-colágeno II e V no soro. Nossos resultados mostraram aumento no diâmetro articular em 7 e 14 dias nos grupos AI e AI-Col V e diminuição aos 30 dias. Ainda, não foi detectado diferença significativa da atividade metabólica celular entre os grupos AI-Col V e AI, após 30 dias. Morfologicamente, identificamos espessamento da membrana sinovial, presença de intenso infiltrado inflamatório no tecido sinovial do grupo AI; ao contrário, identificamos tênue diminuição de células inflamatórias, associadas ao depósito de colágeno no grupo AI-Col V. Nos grupos AI e AI-Col V, identificamos aumento de linfócitos T (CD3+, CD4+, CD8+), linfócitos B (CD20+) e macrófagos (CD68+) no tecido sinovial do joelho direito com indução de artrite, em relação ao joelho esquerdo. Ressaltamos, intenso infiltrado de linfócitos marcados duplamente para FoxP3+ e IL-10+ e, também, de linfócitos CD3+ com caspase 3+ no tecido sinovial do grupo AI-Col V, quando comparado ao tecido sinovial do grupo AI. Adicionalmente, o tecido sinovial do grupo AI-Col V apresentou diminuição da expressão de colágeno V nas regiões com intensa positividade para IL-10, quando comparado ao grupo AI. No grupo AI-Col V também identificamos um aumento significativo de colágeno I e diminuição de colágeno V, o que não foi observado para o colágeno III. Quanto à frequência de anticorpos no soro, encontramos anti-colágeno II, em 50% e 46,6% dos animais, respectivamente nos grupos AI e AI-Col V, e anti-colágeno V em 50% e 58,3% dos animais, respectivamente em AI e AI-Col V. Sabendo-se que a administração oral de colágeno V, aos 15 dias da indução da artrite em ratos, induziu aumento de linfócitos FoxP3+ com intensa produção de IL-10+, aliada ao aumento de colágeno I e diminuição de colágeno V, podemos concluir que o colágeno V tem efeito imunoterápico na artrite em ratos. Ainda, sugerimos que anticorpos anti-colágeno V poderiam ser utilizados como um biomarcador de evolução do processo inflamatório articular nesta enfermidade
Title in English
Effect of collagen V immunotherapy on the inflammatory process and synovial tissue remodeling in experimental arthritis
Keywords in English
Arthritis
Collagen
Collagen V
Immunotherapy
Synovitis
Tolerance
Abstract in English
Recently, many authors have suggested that tissue and vascular damage resulting from pathological inflammatory processes can expose collagen V, a fibrillar protein located within collagen fibrils. Thus, due to its antigenic properties, collagen V can become a neoantigen when exposed to the immune system, generating autoimmunity in several diseases. Previous studies by our group have shown that rats with joint inflammation induced by methylated bovine serum albumin (mBSA) and complete Freund's adjuvant, have anti-collagen V antibodies. Furthermore, prophylactic oral administration with collagen V, positively interfered in the modulation of the process inflammation and synovial remodeling in rats with joint inflammation; however, the effect of collagen V as an immunotherapy is not yet known. In the present study, we evaluated the effect of immunotherapy with collagen V after the establishment of joint synovitis in a model of arthritis in rats. For this, twenty-five male Lewis rats, three months old, with an average weight of 360g were divided into three groups: induced arthritis (IA, n=10), arthritis treated with collagen V (IA-Col V, n=10) and control with collagen V (CT-Col V, n=5). Arthritis was induced by intra-articular (ai) injection of mBSA and complete Freund's adjuvant in the right knee, with intra-articular mBSA boosters on the 7th and 14th days. On the 15th day, after the induction period, the IA-Col V group received oral administration of 300 l of a 1.6 g/l collagen V solution, three times a week. In the CT-Col V group, 20 l of saline solution (ai) was injected, and the animals received the same treatment protocol as in the IA-Col V group. The groups were euthanized 30 days after the first injection. Joint diameter, inflammation by PET/CT with [18F]FDG, expression of CD3+, CD4+, CD8+, CD20+, FoxP3+, Caspase 3+ and IL-10+ and collagen types I, III and V, in addition to search for anti-collagen II and V antibodies in serum. Our results showed an increase in joint diameter at 7 and 14 days in the IA and IA-Col V groups and a decrease at 30 days. Still, no significant difference was detected in cellular metabolic activity between the IA-Col V and IA groups after 30 days. Morphologically, we identified thickening of the synovial membrane, presence of intense inflammatory infiltrate in the synovial tissue of the IA group; on the contrary, we identified a slight decrease in inflammatory cells associated with collagen deposition in the IA-Col V group. In the IA and IA-Col V groups, we identified an increase in T lymphocytes (CD3+, CD4+, CD8+), B lymphocytes (CD20+) and macrophages (CD68+) in the synovial tissue of the right knee with arthritis induction, compared to the left knee. We highlight the intense infiltration of lymphocytes doubly labeled for FoxP3+ and IL-10+, and also of CD3+ lymphocytes with caspase 3+ in the synovial tissue of the IA-Col V group, when compared to the synovial tissue of the IA group. Additionally, the synovial tissue of the IA-Col V group showed a decrease in collagen V expression in regions with intense positivity for IL-10, when compared to the IA group. In the IA-Col V group, we also identified a significant increase in collagen I and a decrease in collagen V, which was not observed for collagen III. Regarding the frequency of antibodies in the serum, we found anti-collagen II in 50% and 46.6% of the animals, respectively in the IA and IA-Col V groups, and anti-collagen V in 50% and 58.3% of the animals, respectively in IA and IA-Col V. Knowing that the oral administration of collagen V, 15 days after the induction of arthritis in rats, induced an increase in FoxP3+ lymphocytes with intense production of IL-10+, combined with an increase in collagen I and a decrease in collagen V, we can conclude that collagen V has an immunotherapeutic effect on arthritis in rats. Furthermore, we suggest that anti-collagen V antibodies could be used as a biomarker of the evolution of the joint inflammatory process in this disease
 
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Publishing Date
2023-10-10
 
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