Impacto do estresse de cisalhamento na interação entre células endoteliais e vesículas extracelulares tumorais: abordagens in vitro e in silico
| 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: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/42/42134/tde-09052025-113701/ |
Resumo: | O câncer de mama é o tipo de tumor mais frequente entre mulheres, tendo o subtipo triplo negativo (TNBC) como o mais agressivo e associado a alta mortalidade sobrevida quando metastático. A metástase consiste no espalhamento do tumor através da circulação, envolvendo Intravasamento e extravasamento de células tumorais pelo endotélio. Acredita-se que vesículas extracelulares (EVs) liberadas por células tumorais tenham um papel no preparo do nicho metastático. As EVs modulam o microambiente tumoral, aumentando a permeabilidade de células endoteliais (ECs) e permitindo a passagem de células tumorais. Além disso, o fluxo sanguíneo gera um estresse de cisalhamento (FSS) que influencia a adesão e extravasamento das células tumorais. Nosso objetivo foi investigar como pequenas EVs (SEVs) interagem e são internalizadas por ECs usando abordagens in silico e in vitro. Para isso, expusemos células endoteliais de veia de cordão umbilical humano (HUVEC) a um FSS de 20 dyn/cm² e, em seguida, realizamos análises proteômicas. Em paralelo, analisamos EVs isoladas da linhagem de TNBC MDA-MB-231, simulando interações proteína-proteína entre HUVEC e SEVs com foco nas vias endocíticas. In vitro, modificamos a MDA-MB-231 para expressar a proteína CD63 de SEVs fusionada à mScarlet. Após isolamento de SEVs por ultracentrifugação com gradiente de densidade, caracterizamos essas vesículas e investigamos sua internalização em HUVEC na presença de inibidores de endocitose (Dynasore, MCD e Pitstop2) no modelo estático. Além disso, silenciamos a Caveolina-1 (CAV-1) e a cadeia pesada da clatrina (CLHC) em HUVEC para avaliar a captação de SEVs sob condições estáticas ou de FSS. Os resultados indicaram que o FSS promove uma transição de HUVEC para uma morfologia alongada, reduzindo estímulos proliferativos e angiogênicos e favorecendo características relacionadas à adesão celular e interação com o microambiente. Análises in silico revelaram que proteínas de SEVs interagem com proteínas endocíticas de HUVEC, destacando a importância da endocitose mediada por clatrina (CME) e caveolina (CavME). A internalização de SEVs foi inibida por MCD e Pitstop2 em condições estáticas. O knockdown de CAV-1 e CLHC reduziu a captação de SEVs no modelo estático, mas aumentou sob FSS. Observamos que SEVs se acumulam em junções aderentes de HUVEC sob FSS, sugerindo um possível mecanismo de redução da permeabilidade endotelial. Este estudo demonstrou o envolvimento das vias CME e CavME na captação de SEVs de TNBC por HUVEC sob diferentes condições de FSS. Os achados oferecem insights para o desenvolvimento de terapias baseadas em nanopartículas, utilizando marcadores de EVs tumorais e vias endocíticas para entrega de agentes terapêuticos. |
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Impacto do estresse de cisalhamento na interação entre células endoteliais e vesículas extracelulares tumorais: abordagens in vitro e in silicoImpact of shear stress on the interaction between endothelial cells and tumor-derived extracellular vesicles: in vitro and in silico approachesCâncer de mamaCélulas endoteliaisEndocitoseEndocytosisEndothelial CellsEstresse de cisalhamentoExtracellular VesiclesProteomicsShear StressVesículas extracelularesO câncer de mama é o tipo de tumor mais frequente entre mulheres, tendo o subtipo triplo negativo (TNBC) como o mais agressivo e associado a alta mortalidade sobrevida quando metastático. A metástase consiste no espalhamento do tumor através da circulação, envolvendo Intravasamento e extravasamento de células tumorais pelo endotélio. Acredita-se que vesículas extracelulares (EVs) liberadas por células tumorais tenham um papel no preparo do nicho metastático. As EVs modulam o microambiente tumoral, aumentando a permeabilidade de células endoteliais (ECs) e permitindo a passagem de células tumorais. Além disso, o fluxo sanguíneo gera um estresse de cisalhamento (FSS) que influencia a adesão e extravasamento das células tumorais. Nosso objetivo foi investigar como pequenas EVs (SEVs) interagem e são internalizadas por ECs usando abordagens in silico e in vitro. Para isso, expusemos células endoteliais de veia de cordão umbilical humano (HUVEC) a um FSS de 20 dyn/cm² e, em seguida, realizamos análises proteômicas. Em paralelo, analisamos EVs isoladas da linhagem de TNBC MDA-MB-231, simulando interações proteína-proteína entre HUVEC e SEVs com foco nas vias endocíticas. In vitro, modificamos a MDA-MB-231 para expressar a proteína CD63 de SEVs fusionada à mScarlet. Após isolamento de SEVs por ultracentrifugação com gradiente de densidade, caracterizamos essas vesículas e investigamos sua internalização em HUVEC na presença de inibidores de endocitose (Dynasore, MCD e Pitstop2) no modelo estático. Além disso, silenciamos a Caveolina-1 (CAV-1) e a cadeia pesada da clatrina (CLHC) em HUVEC para avaliar a captação de SEVs sob condições estáticas ou de FSS. Os resultados indicaram que o FSS promove uma transição de HUVEC para uma morfologia alongada, reduzindo estímulos proliferativos e angiogênicos e favorecendo características relacionadas à adesão celular e interação com o microambiente. Análises in silico revelaram que proteínas de SEVs interagem com proteínas endocíticas de HUVEC, destacando a importância da endocitose mediada por clatrina (CME) e caveolina (CavME). A internalização de SEVs foi inibida por MCD e Pitstop2 em condições estáticas. O knockdown de CAV-1 e CLHC reduziu a captação de SEVs no modelo estático, mas aumentou sob FSS. Observamos que SEVs se acumulam em junções aderentes de HUVEC sob FSS, sugerindo um possível mecanismo de redução da permeabilidade endotelial. Este estudo demonstrou o envolvimento das vias CME e CavME na captação de SEVs de TNBC por HUVEC sob diferentes condições de FSS. Os achados oferecem insights para o desenvolvimento de terapias baseadas em nanopartículas, utilizando marcadores de EVs tumorais e vias endocíticas para entrega de agentes terapêuticos.Breast cancer is the most common type of tumor among women worldwide, with the triple-negative subtype (TNBC) being the most aggressive associated with low survival rates in metastatic cases. Metastasis involves the ability of tumor cells to invade the circulatory system and colonize other organs. In this context, extracellular vesicles (EVs) released by tumor cells have been investigated for their role in metastasis. EVs modulate the tumor microenvironment, including the permeability of endothelial cells (ECs), allowing tumor cell extravasation. Moreover, blood flow generates a fluid shear stress (FSS) that influences tumor cell adhesion and extravasation. Our aim was to investigate how small EVs (SEVs) interact with and are internalized by ECs using in silico and in vitro approaches. For this, we exposed human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) to an FSS of 20 dyn/cm² and performed proteomic analyses. In parallel, we analyzed EVs isolated from the TNBC cell line MDA-MB-231, simulating protein-protein interactions between HUVEC and SEVs with a focus on endocytic pathways. In vitro, we modified MDA-MB-231 cells to express the SEV protein CD63 fused to mScarlet. After isolating SEVs through density gradient ultracentrifugation, we characterized these vesicles and investigated their internalization in HUVEC in the presence of endocytosis inhibitors (Dynasore, MCD, and Pitstop2) under static conditions. Additionally, we silenced Caveolin-1 (CAV-1) and Clathrin Heavy Chain (CLHC) in HUVEC to evaluate SEV uptake under static or FSS conditions. The results indicated that FSS induces a transition in HUVEC morphology to a flow-aligned morphology, reducing proliferative and angiogenic stimuli while favoring characteristics related to cell adhesion and microenvironment interaction. In silico analyses revealed that SEV proteins interact with endocytic proteins in HUVEC, highlighting the importance of clathrin-mediated endocytosis (CME) and caveolin-mediated endocytosis (CavME). The SEV internalization was inhibited by MCD and Pitstop2 under static conditions. Knockdown of CAV-1 and CLHC reduced SEV uptake in the static model but increased it under FSS. SEVs accumulate at HUVEC adherens junctions under FSS, suggesting a potential mechanism for reducing endothelial permeability. This study demonstrated the involvement of CME and CavME pathways in the uptake of TNBC-derived SEVs by HUVEC under different FSS conditions. The findings provide insights into the development of nanoparticle-based therapies using tumor EV markers and endocytic pathways for therapeutic cargo delivery.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPFreitas, Vanessa MoraisVillarinho, Nícolas Jones2025-02-19info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/42/42134/tde-09052025-113701/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPReter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-05-09T19:17:02Zoai:teses.usp.br:tde-09052025-113701Biblioteca 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:27212025-05-09T19:17:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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O câncer de mama é o tipo de tumor mais frequente entre mulheres, tendo o subtipo triplo negativo (TNBC) como o mais agressivo e associado a alta mortalidade sobrevida quando metastático. A metástase consiste no espalhamento do tumor através da circulação, envolvendo Intravasamento e extravasamento de células tumorais pelo endotélio. Acredita-se que vesículas extracelulares (EVs) liberadas por células tumorais tenham um papel no preparo do nicho metastático. As EVs modulam o microambiente tumoral, aumentando a permeabilidade de células endoteliais (ECs) e permitindo a passagem de células tumorais. Além disso, o fluxo sanguíneo gera um estresse de cisalhamento (FSS) que influencia a adesão e extravasamento das células tumorais. Nosso objetivo foi investigar como pequenas EVs (SEVs) interagem e são internalizadas por ECs usando abordagens in silico e in vitro. Para isso, expusemos células endoteliais de veia de cordão umbilical humano (HUVEC) a um FSS de 20 dyn/cm² e, em seguida, realizamos análises proteômicas. Em paralelo, analisamos EVs isoladas da linhagem de TNBC MDA-MB-231, simulando interações proteína-proteína entre HUVEC e SEVs com foco nas vias endocíticas. In vitro, modificamos a MDA-MB-231 para expressar a proteína CD63 de SEVs fusionada à mScarlet. Após isolamento de SEVs por ultracentrifugação com gradiente de densidade, caracterizamos essas vesículas e investigamos sua internalização em HUVEC na presença de inibidores de endocitose (Dynasore, MCD e Pitstop2) no modelo estático. Além disso, silenciamos a Caveolina-1 (CAV-1) e a cadeia pesada da clatrina (CLHC) em HUVEC para avaliar a captação de SEVs sob condições estáticas ou de FSS. Os resultados indicaram que o FSS promove uma transição de HUVEC para uma morfologia alongada, reduzindo estímulos proliferativos e angiogênicos e favorecendo características relacionadas à adesão celular e interação com o microambiente. Análises in silico revelaram que proteínas de SEVs interagem com proteínas endocíticas de HUVEC, destacando a importância da endocitose mediada por clatrina (CME) e caveolina (CavME). A internalização de SEVs foi inibida por MCD e Pitstop2 em condições estáticas. O knockdown de CAV-1 e CLHC reduziu a captação de SEVs no modelo estático, mas aumentou sob FSS. Observamos que SEVs se acumulam em junções aderentes de HUVEC sob FSS, sugerindo um possível mecanismo de redução da permeabilidade endotelial. Este estudo demonstrou o envolvimento das vias CME e CavME na captação de SEVs de TNBC por HUVEC sob diferentes condições de FSS. Os achados oferecem insights para o desenvolvimento de terapias baseadas em nanopartículas, utilizando marcadores de EVs tumorais e vias endocíticas para entrega de agentes terapêuticos. |
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