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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.5.2011.tde-19092011-122801
Document
Author
Full name
Roberta Gonçalves Marangoni
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2011
Supervisor
Committee
Yoshinari, Natalino Hajime (President)
Carvalho, Carlos Roberto Ribeiro de
Jardim, Carlos Viana Poyares
Kayser, Cristiane
Pereira, Rosa Maria Rodrigues
Title in Portuguese
Estudo da vasculopatia pulmonar no modelo experimental de esclerodermia induzido pelo colágeno do tipo V
Keywords in Portuguese
Colágeno tipo V
Endotélio vascular
Escleroderma sistêmico
Modelos animais
Pulmão
Abstract in Portuguese
A esclerodermia sistêmica (ES) é caracterizada por fibrose da pele e órgãos internos, ativação imunológica e vasculopatia. Os modelos animais de ES sofrem com a falta de uma prova definitiva para o envolvimento vascular observado na doença humana. Um novo modelo induzido por colágeno do tipo V (COLV) reproduz muitas características da ES como fibrose e fenômenos imunológicos. No entanto, o estudo da vasculopatia ainda não foi abordado. O objetivo desse estudo foi investigar as alterações estruturais e funcionais das células endoteliais das artérias pulmonares do modelo de ES induzido pelo COLV, assim como determinar a doença pulmonar com ênfase especial no depósito de colágeno e síntese de RNAm de colágenos. Coelhos fêmeas Nova Zelândia (n = 8) foram imunizados com COLV humano emulsificado em adjuvante de Freund ou apenas com adjuvante de Freund (controle; n = 8). Após 7, 75 e 210 dias, os animais foram sacrificados e os pulmões foram analisados por microscopia eletrônica, hematoxilina e eosina, e marcações especiais incluindo imunomarcação para neovascularização (CD31), apoptose de células endoteliais (induzida pela caspase-3) e atividade endotelial (endotelina-1 e VEGF). A resposta vascular a acetilcolina (Ach) foi estudada em anéis de artéria pulmonar isolada. Para determinar o conteúdo de colágeno, expressão RNAm dos colágenos I, III e V e quantidade de colágeno (hidroxiprolina aminoácido específico), os pulmões foram submetidos a imunofluorescência, PCR em tempo real e análise bioquímica. Foi observado que os coelhos imunizados com COLV apresentaram um aumento progressivo de apoptose e atividade das células endoteliais a partir de 7 dias quando comparados aos coelhos controle (p 0,01). Em contrapartida, apenas aos 210 dias os coelhos imunizados com COLV apresentaram aumento significativo na neovascularização quando comparados com o grupo controle (p < 0,001). Coincidente com esses achados, a microscopia eletrônica mostrou alterações das células endoteliais caracterizada por apoptose, alterações degenerativas das organelas e tumefação citoplasmática. As células endoteliais pareciam estar destacadas da membrana basal. Os coelhos imunizados com COLV de 210 dias necessitaram de uma dose maior de Ach do que os controles para alcançar o relaxamento máximo de 50% (EC50) dos anéis de artéria pulmonar (p = 0,02). Por fim, foi observado que os coelhos de 210 dias imunizados com COLV apresentaram uma intensa expressão de COLV no interstício broncovascular, acompanhado de um aumento na expressão do RNAm (p < 0,001) quando comparado ao grupo controle. Os coelhos imunizados com COLV apresentaram uma maior quantidade de conteúdo de colágeno, quando comparados com os controles, nos diferentes tempos estudados (p < 0,01). Este estudo fornece evidência para a disfunção pulmonar do endotélio vascular em coelhos com ES induzida pelo COLV. As alterações observadas, nesse estudo, reforçam o papel do endotélio como evento patogênico primário na ES. Desta forma, o modelo ES induzido pelo COLV pode fornecer informações importantes sobre a patogênese da doença humana
Title in English
Study of pulmonary vasculopathy in the collagen V-induced systemic sclerosis experimental model
Keywords in English
Collagen type V
Lung
Models animal
Scleroderma systemic
Vascular endothelium
Abstract in English
The hallmarks of systemic sclerosis (SSc) are fibrosis of skin and internal organs, immune activity and vasculopathy. Animal models of SSc suffer from lack of a definitive evidence for vascular involvement observed in human disease. A novel model induced by collagen type V (COLV) reproduces many features of SSc, however vascular study has not been addressed. The aim of the present study was therefore evaluate pulmonary arteries for structural and functional alterations in endothelial cells in the COLV-induced SSc model, as well as determine the lung disease with special emphasis on collagen deposition and mRNA collagen synthesis. Female New Zealand rabbits (n = 8) were immunized with human COLV/Freund´s adjuvant or Freund´s adjuvant alone (control; n = 8). After 7, 75 and 210 days, the animals were sacrificed and the lungs were examined by electron microscopy, hematoxylin&eosin and special stains including immunostaining for neovascularization (CD31), endothelial cells apoptosis (caspase-3 induced) and endothelial activity (endothelin-1 and VEGF). Vascular response to acetylcholine (Ach) on isolated pulmonary artery rings was evaluated. To determine collagen content, mRNA expressions of COL I, III and V, and the quantity of collagen-specific amino acid hydroxyproline, the lungs were submitted to immunofluorescence, real-time qPCR and biochemical examination. The COLV rabbits demonstrated an endothelial cells apoptosis and activity compared to control rabbits starting at day-7 (p 0.01). A significant increase in neovascularization was observed only in the COLV-rabbits at day-210 (p < 0,001). Coincident with these findings, the electron microscopy revealed extensive endothelial cells abnormalities characterized by apoptosis, degenerative organelle changes and cytoplasmic tumefaction. Endothelial cells appeared to be detached from the basement membrane. Ach dose required to achieve 50% maximum relaxation (EC50) of pulmonary artery rings was increased in COLV rabbits at day-210 (p = 0.02). The content of hydroxyproline was increased in COLV rabbits compared with that observed in control rabbits, at the different days studied (p < 0,01). Ultimately, the COLV rabbits at 210-day showed an intense expression of COLV in the bronchovascular interstitium, followed by a markedly up-regulation of COLV mRNA (p < 0.001) as compared to controls. This study provides evidence for pulmonary vascular endothelial cell dysfunction in rabbits with COLV-induced SSc. The findings of this study reinforce the role of endothelial cells as a primary pathogenic event in SSc. The COLV model may provide insight into the pathogenesis of human disease
 
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Publishing Date
2011-09-20
 
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