Papel das armadilhas extracelulares de neutrófilos na patogênese da doença inflamatória intestinal experimental
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Tipo de documento: | Tese |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17147/tde-08092025-164405/ |
Resumo: | As doenças inflamatórias intestinais (DII), como a colite ulcerativa e a doença de Crohn, são caracterizadas por inflamação crônica da mucosa intestinal e ruptura da integridade da barreira epitelial. Entre os mecanismos fisiopatológicos das DII, os neutrófilos e suas armadilhas extracelulares (NETs) emergem como elementos relevantes. As NETs, estruturas compostas por DNA e proteínas antimicrobianas e inflamatórias, desempenham um papel na defesa contra patógenos, mas também podem contribuir para danos teciduais no hospedeiro. Evidências recentes indicam que o acúmulo de NETs contribui para a persistência da inflamação e lesão tecidual em diversas condições inflamatórias, incluindo as DII. Estudos prévios relatam um aumento significativo de NETs em biópsias colônicas, e em amostras fecais e sanguíneas de pacientes com colite ulcerativa e doença de Crohn, correlacionando sua presença com maior atividade inflamatória e dano histológico. Contudo, o papel preciso das NETs na modulação da inflamação intestinal e os mecanismos moleculares subjacentes ainda carecem de elucidação. Assim, o presente estudo teve como objetivo principal elucidar o papel das NETs como mediadores da inflamação e da disfunção epitelial na colite. Para isso, empregamos abordagens farmacológicas e genéticas para inibir sua formação, tendo como alvo a enzima PAD4, crucial para a citrulinação de histonas e a consequente descondensação da cromatina durante a NETose. Utilizamos o GSK-484, um inibidor seletivo da PAD4, além de camundongos com deleção condicional do gene Padi4 em neutrófilos (Padi4Flox/FloxLγ6gCre/Wt). Inicialmente, demonstramos aumento significativo nos níveis de NETs no cólon, plasma e lavado intestinal de camundongos com colite aguda. Adicionalmente, observamos concentração reduzida de DNase Gama, uma das principais enzimas responsáveis pela degradação de NETs, no cólon inflamado, sugerindo desequilíbrio entre a formação e remoção (clearance) dessas estruturas. A inibição farmacológica da PAD4 e a deleção condicional de Padi4 em neutrófilos levaram a redução significativa de NETs e à atenuação de parâmetros macroscópicos da colite, como perda de peso, escore clínico e encurtamento do cólon, assim como do escore histológico. Adicionalmente, observamos diminuição significativa nas concentrações de citocinas pró-inflamatórias (TNF-α, IL-1α, IL-1β, IL-6 e IFN-γ), além da redução de quimiocinas e fatores de crescimento. Esses efeitos foram acompanhados por redução da permeabilidade intestinal, avaliada pelos níveis séricos de FITC-dextrano, redução da bacteremia, quantificação de rDNA16S no sangue e recuperação dos níveis de expressão dos genes Ocln e Tjp1, que codificam proteínas de junção epitelial, no cólon. Adicionalmente, a inibição da NETose resultou em redução na frequência e número de neutrófilos, monócitos inflamatórios e células dendríticas inflamatórias no cólon, sugerindo que as NETs contribuem para o recrutamento e/ou ativação de células mieloides durante a colite. No compartimento epitelial, a inibição da NETose preservou a população de células epiteliais EpCAM+ e favoreceu a manutenção de células epiteliais proliferativas (Ki-67+), sugerindo o envolvimento das NETs na disfunção da integridade e proliferação epitelial. Em conjunto, nossos achados indicam que as NETs funcionam como mediadores inflamatórios na colite, contribuindo para a disfunção epitelial e a exacerbação da resposta imune. A modulação da formação ou do acúmulo de NETs emerge como uma estratégia terapêutica promissora para a preservação da homeostase da mucosa intestinal em doenças inflamatórias intestinais. |
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Papel das armadilhas extracelulares de neutrófilos na patogênese da doença inflamatória intestinal experimentalThe role of neutrophil extracellular traps in the pathogenesis of experimental inflammatory bowel diseaseAcute colitisArmadilhas extracelulares de neutrófilosColite agudaInflamação intestinalIntestinal inflammationNEToseNETosisNeutrófilosNeutrophil extracellular trapsNeutrophilsAs doenças inflamatórias intestinais (DII), como a colite ulcerativa e a doença de Crohn, são caracterizadas por inflamação crônica da mucosa intestinal e ruptura da integridade da barreira epitelial. Entre os mecanismos fisiopatológicos das DII, os neutrófilos e suas armadilhas extracelulares (NETs) emergem como elementos relevantes. As NETs, estruturas compostas por DNA e proteínas antimicrobianas e inflamatórias, desempenham um papel na defesa contra patógenos, mas também podem contribuir para danos teciduais no hospedeiro. Evidências recentes indicam que o acúmulo de NETs contribui para a persistência da inflamação e lesão tecidual em diversas condições inflamatórias, incluindo as DII. Estudos prévios relatam um aumento significativo de NETs em biópsias colônicas, e em amostras fecais e sanguíneas de pacientes com colite ulcerativa e doença de Crohn, correlacionando sua presença com maior atividade inflamatória e dano histológico. Contudo, o papel preciso das NETs na modulação da inflamação intestinal e os mecanismos moleculares subjacentes ainda carecem de elucidação. Assim, o presente estudo teve como objetivo principal elucidar o papel das NETs como mediadores da inflamação e da disfunção epitelial na colite. Para isso, empregamos abordagens farmacológicas e genéticas para inibir sua formação, tendo como alvo a enzima PAD4, crucial para a citrulinação de histonas e a consequente descondensação da cromatina durante a NETose. Utilizamos o GSK-484, um inibidor seletivo da PAD4, além de camundongos com deleção condicional do gene Padi4 em neutrófilos (Padi4Flox/FloxLγ6gCre/Wt). Inicialmente, demonstramos aumento significativo nos níveis de NETs no cólon, plasma e lavado intestinal de camundongos com colite aguda. Adicionalmente, observamos concentração reduzida de DNase Gama, uma das principais enzimas responsáveis pela degradação de NETs, no cólon inflamado, sugerindo desequilíbrio entre a formação e remoção (clearance) dessas estruturas. A inibição farmacológica da PAD4 e a deleção condicional de Padi4 em neutrófilos levaram a redução significativa de NETs e à atenuação de parâmetros macroscópicos da colite, como perda de peso, escore clínico e encurtamento do cólon, assim como do escore histológico. Adicionalmente, observamos diminuição significativa nas concentrações de citocinas pró-inflamatórias (TNF-α, IL-1α, IL-1β, IL-6 e IFN-γ), além da redução de quimiocinas e fatores de crescimento. Esses efeitos foram acompanhados por redução da permeabilidade intestinal, avaliada pelos níveis séricos de FITC-dextrano, redução da bacteremia, quantificação de rDNA16S no sangue e recuperação dos níveis de expressão dos genes Ocln e Tjp1, que codificam proteínas de junção epitelial, no cólon. Adicionalmente, a inibição da NETose resultou em redução na frequência e número de neutrófilos, monócitos inflamatórios e células dendríticas inflamatórias no cólon, sugerindo que as NETs contribuem para o recrutamento e/ou ativação de células mieloides durante a colite. No compartimento epitelial, a inibição da NETose preservou a população de células epiteliais EpCAM+ e favoreceu a manutenção de células epiteliais proliferativas (Ki-67+), sugerindo o envolvimento das NETs na disfunção da integridade e proliferação epitelial. Em conjunto, nossos achados indicam que as NETs funcionam como mediadores inflamatórios na colite, contribuindo para a disfunção epitelial e a exacerbação da resposta imune. A modulação da formação ou do acúmulo de NETs emerge como uma estratégia terapêutica promissora para a preservação da homeostase da mucosa intestinal em doenças inflamatórias intestinais.Inflammatory bowel diseases (IBD), such as ulcerative colitis and Crohn\'s disease, are characterized by chronic inflammation of the intestinal mucosa and disruption of epithelial barrier integrity. Among the pathophysiological mechanisms of IBD, neutrophils and their extracellular traps (NETs) emerge as significant elements. NETs, structures composed of DNA and antimicrobial/inflammatory proteins, play roles in pathogen defense but can also contribute to host tissue damage. Recent evidence indicates that NET accumulation contributes to persistent inflammation and tissue injury in various inflammatory conditions, including IBD. Previous studies report a significant increase in NETs in colonic biopsies, fecal, and blood samples from ulcerative colitis and Crohn\'s disease patients, correlating their presence with increased inflammatory activity and histological damage. However, the precise role of NETs in modulating intestinal inflammation and the underlying molecular mechanisms remain elusive. Therefore, this study aimed to elucidate the role of NETs as mediators of inflammation and epithelial dysfunction in colitis. We employed pharmacological and genetic approaches to inhibit NET formation, targeting the enzyme PAD4, crucial for histone citrullination and chromatin decondensation during NETosis. We used GSK 484, a selective PAD4 inhibitor, and mice with conditional deletion of the Padi4 gene in neutrophils (Padi4flox/floxLγ6gCre/Wt). Initially, we demonstrated significant increase in NET levels in the colon, plasma, and intestinal lavage of mice with acute colitis. Additionally, we observed reduced concentrations of DNase Gamma, a key enzyme responsible for NET degradation, in inflamed colon, suggesting an imbalance between NET formation and clearance. Pharmacological PAD4 inhibition and conditional Padi4 deletion in neutrophils led to a significant reduction in NETs and attenuation of macroscopic colitis parameters such as weight loss, clinical score, colon shortening, and histological score. Moreover, we observed a significant decrease in pro inflammatory cytokine concentrations (TNF-α, IL-1α, IL-1β, IL-6, and IFN-γ), as well as reduced chemokines and growth factors. These effects were accompanied by reduced intestinal permeability, assessed by serum levels of FITC-dextran, reduced bacteremia, quantification of rDNA16S in blood, and restoration of expression levels of Ocln and Tjp1 genes encoding epithelial junction proteins in the colon. Additionally, NETosis inhibition resulted in reduced frequency and number of neutrophils, inflammatory monocytes, and dendritic cells in the colon, suggesting that NETs contribute to the recruitment and/or activation of myeloid cells during colitis. In the epithelial compartment, NETosis inhibition preserved the population of EpCAM+ epithelial cells and promoted maintenance of proliferative epithelial cells (Ki-67+), suggesting involvement of NETs in epithelial integrity dysfunction and proliferation. Together, our findings indicate that NETs function as inflammatory mediators in colitis, contributing to epithelial dysfunction and exacerbation of immune response. Modulation of NET formation or accumulation emerges as a promising therapeutic strategy for maintaining intestinal mucosal homeostasis in inflammatory bowel diseases.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPCunha, Fernando de QueirozRamos, Anderson dos Santos2025-05-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17147/tde-08092025-164405/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-12-15T20:21:02Zoai:teses.usp.br:tde-08092025-164405Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-12-15T20:21:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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As doenças inflamatórias intestinais (DII), como a colite ulcerativa e a doença de Crohn, são caracterizadas por inflamação crônica da mucosa intestinal e ruptura da integridade da barreira epitelial. Entre os mecanismos fisiopatológicos das DII, os neutrófilos e suas armadilhas extracelulares (NETs) emergem como elementos relevantes. As NETs, estruturas compostas por DNA e proteínas antimicrobianas e inflamatórias, desempenham um papel na defesa contra patógenos, mas também podem contribuir para danos teciduais no hospedeiro. Evidências recentes indicam que o acúmulo de NETs contribui para a persistência da inflamação e lesão tecidual em diversas condições inflamatórias, incluindo as DII. Estudos prévios relatam um aumento significativo de NETs em biópsias colônicas, e em amostras fecais e sanguíneas de pacientes com colite ulcerativa e doença de Crohn, correlacionando sua presença com maior atividade inflamatória e dano histológico. Contudo, o papel preciso das NETs na modulação da inflamação intestinal e os mecanismos moleculares subjacentes ainda carecem de elucidação. Assim, o presente estudo teve como objetivo principal elucidar o papel das NETs como mediadores da inflamação e da disfunção epitelial na colite. Para isso, empregamos abordagens farmacológicas e genéticas para inibir sua formação, tendo como alvo a enzima PAD4, crucial para a citrulinação de histonas e a consequente descondensação da cromatina durante a NETose. Utilizamos o GSK-484, um inibidor seletivo da PAD4, além de camundongos com deleção condicional do gene Padi4 em neutrófilos (Padi4Flox/FloxLγ6gCre/Wt). Inicialmente, demonstramos aumento significativo nos níveis de NETs no cólon, plasma e lavado intestinal de camundongos com colite aguda. Adicionalmente, observamos concentração reduzida de DNase Gama, uma das principais enzimas responsáveis pela degradação de NETs, no cólon inflamado, sugerindo desequilíbrio entre a formação e remoção (clearance) dessas estruturas. A inibição farmacológica da PAD4 e a deleção condicional de Padi4 em neutrófilos levaram a redução significativa de NETs e à atenuação de parâmetros macroscópicos da colite, como perda de peso, escore clínico e encurtamento do cólon, assim como do escore histológico. Adicionalmente, observamos diminuição significativa nas concentrações de citocinas pró-inflamatórias (TNF-α, IL-1α, IL-1β, IL-6 e IFN-γ), além da redução de quimiocinas e fatores de crescimento. Esses efeitos foram acompanhados por redução da permeabilidade intestinal, avaliada pelos níveis séricos de FITC-dextrano, redução da bacteremia, quantificação de rDNA16S no sangue e recuperação dos níveis de expressão dos genes Ocln e Tjp1, que codificam proteínas de junção epitelial, no cólon. Adicionalmente, a inibição da NETose resultou em redução na frequência e número de neutrófilos, monócitos inflamatórios e células dendríticas inflamatórias no cólon, sugerindo que as NETs contribuem para o recrutamento e/ou ativação de células mieloides durante a colite. No compartimento epitelial, a inibição da NETose preservou a população de células epiteliais EpCAM+ e favoreceu a manutenção de células epiteliais proliferativas (Ki-67+), sugerindo o envolvimento das NETs na disfunção da integridade e proliferação epitelial. Em conjunto, nossos achados indicam que as NETs funcionam como mediadores inflamatórios na colite, contribuindo para a disfunção epitelial e a exacerbação da resposta imune. A modulação da formação ou do acúmulo de NETs emerge como uma estratégia terapêutica promissora para a preservação da homeostase da mucosa intestinal em doenças inflamatórias intestinais. |
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