Efeito do shear stress e estiramento mecânico na expressão de moléculas da matriz extracelular em células endoteliais

Efeito do shear stress e estiramento mecânico na expressão de moléculas da matriz extracelular em células endoteliais

Author Russo, Thatiane Amaral Autor UNIFESP Google Scholar
Advisor Dreyfuss, Juliana Luporini Dreyfuss Autor UNIFESP Google Scholar
Institution Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Graduate program Ciências Biológicas (Biologia Molecular)
Abstract The mechanical stress alters the functional properties of the cells, which is called mechanotransduction. The mechanotransduction modifies molecular responses involving structural cellular elements and cell signaling. The endothelium is subject to these forces and the extracellular matrix and cell surface components, such as glycocalyx, are activated by mechanical deformation. The response of endothelial cells to mechanotransduction stimuli is important in the homeostasis of the circulatory system, and abnormal responses to these forces imply cardiovascular diseases. This study was performed an investigation of the expression of sulfated glycosaminoglycans and other extracellular matrix and cell surface molecules of cultured endothelial cells subjected to different stimulus of mechanical forces such as shear stress and cell stretching evaluating these effects on physiological and pathological conditions . The equipment Strearner'" was used which mimics a laminar blood flow to the evaluation of shear stress, where endothelial cells from rabbit aorta were subjected to forces of 4 dyn/crn" (pathological condition) and 12 dyn/cm" (physiological condition) for 4h or 24h. We also used the Flexcell FX-5000 ? equipment that is capable of promoting controlled deformation resulting in a biaxial mechanical stretching of endothelial cells, evaluating its effects at 5% stretch (physiological condition) and 15% stretch (pathological condition) for 4h or 24h. After these stimuli in mechanical forces the cells were subjected to various assays such as immunofluorescence, quantitative PCR, analysis of sulfated glycosaminoglycans and cell behavior assays. Exposure of endothelial cells to mechanical forces influences the remodeling of the extracellular matrix and interaction of cell-matrix and cell-cell. Endothelial cells change their morphology, acquiring a direction towards the applied force, in addition to changing the behavior of cells in events such as adhesion, migration and formation of capillary type structures, where in most cases modulated positively mechanotransduction under physiological conditions and negatively in pathological situations. Expression of sulfated glycosaminoglycans is also influenced by mechanical forces. Exposure of endothelial cells to a shear stress induces a higher expression of heparan sulfate and chondroitin sulfate in patholcigical conditions and lower expression in physiological conditions, both the cell fraction and the secreted into the culture medium. Mechanical stretch induces an increase in the synthesis of chondroitin sulfate in pathological conditions in cell fraction, and reduces the expression of heparan sulfate and chondroitin sulfate in pathological conditions when secreted into the culture medium. The mechanical forces modulate negatively physiological situations and positively in pathological situations expression of the proteoglycan such as Syndecan-4, Perlecam, Versican and Decorin, and expression of adhesive proteins and growth factors such as Connexin-43, VEGF-A, and Fibronectin. These studies help to better understand how the vascular biology and the extracellular matrix and cell surface molecules are affected by mechanical forces, and how these molecules behave in cardiovascular disease. 102

o estresse mecânico altera as propriedades funcionais das células, o que é chamado de mecanotransdução. A mecanotransdução modifica respostas moleculares que envolvem elementos celulares estruturais e de sinalização celular. O endotélio está sujeito a estas forças e a matriz extracelular e os componentes da superfície celular, como o glicocálix, são ativados pela deformação mecânica. A resposta das células endoteliais aos estímulos de mecanotransdução é importante para a homeostase do sistema circulatório, e respostas anormais a estas forças implicam em doenças cardiovasculares. Neste trabalho foi realizada uma investigação da expressão de glicosaminoglicanos sulfatados e outras moléculas da matriz extracelular e de superfície celular em células endoteliais em cultura submetidas a diferentes estímulos de forças mecânicas como o shear stress e o estiramento celular, avaliando esses efeitos em condições fisiológicas e patológicas. Foi utilizado o equipamento Strearner", que mimetiza um fluxo sanguíneo laminar para a avaliação do shear stress, onde células endoteliais de aorta de coelho foram submetidas às forças de 4 dyn/crn" (condição patológica) e 12 dyn/crn" (condição fisiológica) por 4h ou 24h. Foi utilizado também o equipamento Flexcell FX-5000? que é capaz de promover deformação biaxial controlada resultando em um estiramento mecânico das células endoteliais, avaliando seus efeitos em 5% de estiramento (condição fisiológica) e 15% de estiramento (condição patológica) por 4h ou 24h. Após estes estímulos às forças mecânicas as células foram submetidas a diversos ensaios como imunofluorescência, PCR quantitativo, análise dos glicosaminoglicanos sulfatados e ensaios de comportamento celular. A exposição de células endoteliais às forças mecânicas influencia no remodelamento da matriz extracelular e nas interações célula-matriz e célula-célula. As células endoteliais alteram sua morfologia, adquirindo um direcionamento no sentido da força aplicada, além de alterar o comportamento das células em eventos como adesão, migração e formação de estruturas do tipo tubo capilar, onde na maioria das vezes as forças mecânicas modulam positivamente a mecanotransdução em situações fisiológicas e negativamente. em situações patológicas. A expressão de glicosaminoglicanos sulfatados também é influenciada pelas forças mecânicas. A exposição de células endoteliais ao shear stress induz uma maior expressão de heparam sulfato e condroitim sulfato em condições patológicas e menor expressão em condições fisiológicas, tanto na fração celular como no secretado para o meio de cultura. O estiramento mecânico induz um aumento da síntese de condroitim sulfato em condições patológicas na fração celular, e diminui a expressão de heparam sulfato e condroitim sulfato em condições patológicas quando secretado para o meio de cultura. As forças mecânicas modulam negativamente em situações fisiológicas e positivamente em situações patológicas a expressão de proteoglicanos como Sindecam-4, Perlecam, Versicam e Decorim, e a expressão de proteínas adesivas e fatores de crescimento como Conexina-43, Fibronectina e VEGF-A. Estes estudos ajudam a compreender melhor como a biologia vascular e as moléculas de matriz extracelular e de superfície celular são afetadas pelas forças mecânicas, e como estas moléculas se comportam nas doenças cardiovasculares. 101
Keywords células endoteliais
matriz extracelular
shear-stress
glicosaminoglicanos
Language Portuguese
Date 2015-04-29
Published in RUSSO, Thatiane Amaral. Efeito do shear stress e estiramento mecânico na expressão de moléculas da matriz extracelular em células endoteliais. 2015. 103 f. Dissertação (Mestrado) - Escola Paulista de Medicina, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), São Paulo, 2015.
Research area Bioquímica
Knowledge area Ciências biológicas
Publisher Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Extent 103 p.
Origin https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.jsf?popup=true&id_trabalho=2359253
Access rights Closed access
Type Dissertation
URI http://repositorio.unifesp.br/handle/11600/48238

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