Ativação do receptor do tipo Toll 4 em macrófagos medeia o desenvolvimento da dor neuropática induzida por paclitaxel
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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| Instituição de defesa: |
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-04042025-103555/ |
Resumo: | A dor neuropática é uma doença do sistema somatossensorial que se desenvolve a partir de lesões mecânicas, danos biológicos, metabólicos ou químicos, e com participação também do sistema imune e de células gliais. Fármacos antineoplásicos apresentam também efeitos neurotóxicos que causam dano a neurônios sensoriais e levam ao surgimento de sintomas como alodinia e hiperalgesia a estímulos mecânicos e térmicos de duração prolongada, dificultando o tratamento de pacientes oncológicos por limitar a dose e/ou a duração adequada do tratamento e aumentando a morbidade e a mortalidade entre estes pacientes. Nos últimos 20 anos, evidências científicas apontam o papel fundamental de células imunes inatas infiltrantes e residentes, que respondem principalmente via receptores do tipo Toll, e de células da glia em resposta a danos ou à atividade aumentada de neurônios sensoriais. Dentre os quimioterápicos causadores de dor neuropática, temos o paclitaxel, capaz de se ligar diretamente ao receptor do tipo Toll 4. Assim, hipotetizamos que o tratamento com paclitaxel causa ativação direta de macrófagos presentes no gânglio da raiz dorsal e astrócitos da medula espinal, contribuindo para manutenção da dor neuropática. Para avaliar a participação de macrófagos e astrócitos no desenvolvimento e manutenção da CIPN, utilizamos abordagens in vitro e in vivo, com todos os protocolos experimentais com animais tendo sido aprovados pelo CEUA da FMRP/USP (processo nº 011/2020). Experimentos comportamentais com animais com deleção total do receptor (TLR4-/-) revelaram que a ausência do receptor impede o desenvolvimento de neuropatia após o tratamento com paclitaxel (8 mg/kg; i.p.). Utilizando culturas de células primárias (macrófagos derivados de medula óssea e astrócitos corticais) obtidos de filhotes wild-type ou TLR4-/- e posteriormente tratadas com paclitaxel (10 µM), TNFα (10 ng/ml) ou LPS (10 ng/ml), demonstramos também a supressão da resposta inflamatória por citocinas e quimiocinas na ausência do receptor. Para investigar a participação específica do receptor em células mieloides e em astrócitos, geramos duas novas linhagens de animais com deleção condicional para ambos os tipos celulares (LysMcre-TLR4flox/flox; Aldh1l1cre/ERT2-TLR4flox/flox). A realização de testes comportamentais em ambas as linhagens demonstrou que apenas nos animais com ausência de TLR4 em células mieloides houve proteção ao desenvolvimento da neuropatia. Analisando se havia diferença na quantidade de macrófagos e na expressão de TLR4 nestas células presentes no gânglio da raiz dorsal, realizamos experimentos de citometria de fluxo e de hibridização in-situ, que demonstraram, coletivamente, que o número de macrófagos aumenta nos dias subsequentes ao tratamento com paclitaxel e que a expressão de TLR4 é significativamente aumentada em macrófagos teciduais. Finalmente, para investigar um possível mecanismo de participação de macrófagos na neuropatia, utilizamos animais com deleção total de CCL2 (CCL2-/-) para testes comportamentais, apoiados pelos dados in-vitro que revelavam aumento expressivo desta quimiocina após tratamento com paclitaxel. Os testes de alodinia e hipernocicepção mecânica mostraram que a ausência da quimiocina protege contra o desenvolvimento da dor neuropática, indicando a importante participação da via CCL2/CCR2 nesta patologia. Portanto, os achados deste trabalho demonstram que a participação do receptor do tipo Toll 4 em macrófagos é fundamental para o desenvolvimento e manutenção de dor neuropática por meio da produção de citocinas e quimiocinas, especialmente CCL2. |
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Ativação do receptor do tipo Toll 4 em macrófagos medeia o desenvolvimento da dor neuropática induzida por paclitaxelToll-like receptor 4 activation in macrophages mediates the development of paclitaxel-induced neuropathic painChemotherapyDor neuropáticaMacrófagosMacrophagesNeuropathic painPaclitaxelPaclitaxelQuimioterapiaReceptor tipo Toll 4Toll-like receptor 4A dor neuropática é uma doença do sistema somatossensorial que se desenvolve a partir de lesões mecânicas, danos biológicos, metabólicos ou químicos, e com participação também do sistema imune e de células gliais. Fármacos antineoplásicos apresentam também efeitos neurotóxicos que causam dano a neurônios sensoriais e levam ao surgimento de sintomas como alodinia e hiperalgesia a estímulos mecânicos e térmicos de duração prolongada, dificultando o tratamento de pacientes oncológicos por limitar a dose e/ou a duração adequada do tratamento e aumentando a morbidade e a mortalidade entre estes pacientes. Nos últimos 20 anos, evidências científicas apontam o papel fundamental de células imunes inatas infiltrantes e residentes, que respondem principalmente via receptores do tipo Toll, e de células da glia em resposta a danos ou à atividade aumentada de neurônios sensoriais. Dentre os quimioterápicos causadores de dor neuropática, temos o paclitaxel, capaz de se ligar diretamente ao receptor do tipo Toll 4. Assim, hipotetizamos que o tratamento com paclitaxel causa ativação direta de macrófagos presentes no gânglio da raiz dorsal e astrócitos da medula espinal, contribuindo para manutenção da dor neuropática. Para avaliar a participação de macrófagos e astrócitos no desenvolvimento e manutenção da CIPN, utilizamos abordagens in vitro e in vivo, com todos os protocolos experimentais com animais tendo sido aprovados pelo CEUA da FMRP/USP (processo nº 011/2020). Experimentos comportamentais com animais com deleção total do receptor (TLR4-/-) revelaram que a ausência do receptor impede o desenvolvimento de neuropatia após o tratamento com paclitaxel (8 mg/kg; i.p.). Utilizando culturas de células primárias (macrófagos derivados de medula óssea e astrócitos corticais) obtidos de filhotes wild-type ou TLR4-/- e posteriormente tratadas com paclitaxel (10 µM), TNFα (10 ng/ml) ou LPS (10 ng/ml), demonstramos também a supressão da resposta inflamatória por citocinas e quimiocinas na ausência do receptor. Para investigar a participação específica do receptor em células mieloides e em astrócitos, geramos duas novas linhagens de animais com deleção condicional para ambos os tipos celulares (LysMcre-TLR4flox/flox; Aldh1l1cre/ERT2-TLR4flox/flox). A realização de testes comportamentais em ambas as linhagens demonstrou que apenas nos animais com ausência de TLR4 em células mieloides houve proteção ao desenvolvimento da neuropatia. Analisando se havia diferença na quantidade de macrófagos e na expressão de TLR4 nestas células presentes no gânglio da raiz dorsal, realizamos experimentos de citometria de fluxo e de hibridização in-situ, que demonstraram, coletivamente, que o número de macrófagos aumenta nos dias subsequentes ao tratamento com paclitaxel e que a expressão de TLR4 é significativamente aumentada em macrófagos teciduais. Finalmente, para investigar um possível mecanismo de participação de macrófagos na neuropatia, utilizamos animais com deleção total de CCL2 (CCL2-/-) para testes comportamentais, apoiados pelos dados in-vitro que revelavam aumento expressivo desta quimiocina após tratamento com paclitaxel. Os testes de alodinia e hipernocicepção mecânica mostraram que a ausência da quimiocina protege contra o desenvolvimento da dor neuropática, indicando a importante participação da via CCL2/CCR2 nesta patologia. Portanto, os achados deste trabalho demonstram que a participação do receptor do tipo Toll 4 em macrófagos é fundamental para o desenvolvimento e manutenção de dor neuropática por meio da produção de citocinas e quimiocinas, especialmente CCL2.Neuropathic pain is a disease of the somatosensory system that develops from mechanical injuries, biological, metabolic, or chemical damage and involves the immune system and glial cells. Antineoplastic drugs can present neurotoxic effects that cause damage to sensory neurons and lead to symptoms such as allodynia and hyperalgesia to prolonged mechanical and thermal stimuli, worsening the treatment of cancer patients by limiting the dose and appropriate duration of treatment, and increasing morbidity and mortality among these patients. Over the past 20 years, mounting scientific evidence has pointed to the fundamental role of infiltrating and resident innate immune cells, which primarily respond via Toll-like receptors, and glial cells in response to damage or increased activity of sensory neurons. Among the chemotherapeutic agents causing neuropathic pain, paclitaxel can directly bind to the Toll-like receptor 4. Thus, we hypothesize that treatment with paclitaxel directly activates macrophages in the dorsal root ganglion and astrocytes in the spinal cord, contributing to the maintenance of neuropathic pain. To evaluate the involvement of macrophages and astrocytes in the development and maintenance of CIPN, we used in vitro and in vivo approaches, with all experimental animal protocols approved by the Animal Ethics Committee of FMRP/USP (process no. 011/2020). Behavioral experiments with animals with total receptor deletion (TLR4-/-) revealed that the absence of the receptor prevents the development of neuropathy after treatment with paclitaxel (8 mg/kg; i.p.). Using primary cell cultures (bone marrow-derived macrophages and cortical astrocytes) obtained from wild-type or TLR4-/- pups and subsequently treated with paclitaxel (10 µM), TNFα (10 ng/ml), or LPS (10 ng/ml), we demonstrated the suppression of the inflammatory response by cytokines and chemokines in the absence of the receptor. To investigate the specific involvement of the receptor in myeloid cells and astrocytes during neuropathic pain, we generated two new animal lines with conditional deletion for both cell types (LysMcre-TLR4flox/flox; Aldh1l1cre/ERT2-TLR4flox/flox). Behavioral tests conducted in both lines demonstrated that only animals with the absence of TLR4 in myeloid cells were protected from the development of neuropathy. Analyzing whether there was a difference in the number of macrophages and TLR4 expression in these cells present in the dorsal root ganglion, we performed flow cytometry and in-situ hybridization experiments, which collectively demonstrated that the number of macrophages increases in the days following treatment with paclitaxel and that TLR4 expression is significantly increased in tissue macrophages. Finally, to investigate a possible mechanism of macrophage activity in neuropathy, we used animals with total deletion of CCL2 (CCL2-/-) for behavioral tests, supported by our in-vitro data which demonstrated significant increase in this chemokine after paclitaxel treatment. Tests of allodynia and mechanical hypernociception showed that the absence of the chemokine protects against the development of neuropathic pain, indicating the important involvement of the CCL2/CCR2 pathway in this pathology. Therefore, the findings of this study demonstrate that the involvement of Toll-like receptor 4 in macrophages is crucial for the development and maintenance of neuropathic pain through the production of cytokines and chemokines, especially CCL2.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPCunha, Thiago MattarAdjafre, Beatriz Lima2024-11-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/17/17147/tde-04042025-103555/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/openAccesspor2025-07-08T17:30:03Zoai:teses.usp.br:tde-04042025-103555Biblioteca 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:27212025-07-08T17:30:03Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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A dor neuropática é uma doença do sistema somatossensorial que se desenvolve a partir de lesões mecânicas, danos biológicos, metabólicos ou químicos, e com participação também do sistema imune e de células gliais. Fármacos antineoplásicos apresentam também efeitos neurotóxicos que causam dano a neurônios sensoriais e levam ao surgimento de sintomas como alodinia e hiperalgesia a estímulos mecânicos e térmicos de duração prolongada, dificultando o tratamento de pacientes oncológicos por limitar a dose e/ou a duração adequada do tratamento e aumentando a morbidade e a mortalidade entre estes pacientes. Nos últimos 20 anos, evidências científicas apontam o papel fundamental de células imunes inatas infiltrantes e residentes, que respondem principalmente via receptores do tipo Toll, e de células da glia em resposta a danos ou à atividade aumentada de neurônios sensoriais. Dentre os quimioterápicos causadores de dor neuropática, temos o paclitaxel, capaz de se ligar diretamente ao receptor do tipo Toll 4. Assim, hipotetizamos que o tratamento com paclitaxel causa ativação direta de macrófagos presentes no gânglio da raiz dorsal e astrócitos da medula espinal, contribuindo para manutenção da dor neuropática. Para avaliar a participação de macrófagos e astrócitos no desenvolvimento e manutenção da CIPN, utilizamos abordagens in vitro e in vivo, com todos os protocolos experimentais com animais tendo sido aprovados pelo CEUA da FMRP/USP (processo nº 011/2020). Experimentos comportamentais com animais com deleção total do receptor (TLR4-/-) revelaram que a ausência do receptor impede o desenvolvimento de neuropatia após o tratamento com paclitaxel (8 mg/kg; i.p.). Utilizando culturas de células primárias (macrófagos derivados de medula óssea e astrócitos corticais) obtidos de filhotes wild-type ou TLR4-/- e posteriormente tratadas com paclitaxel (10 µM), TNFα (10 ng/ml) ou LPS (10 ng/ml), demonstramos também a supressão da resposta inflamatória por citocinas e quimiocinas na ausência do receptor. Para investigar a participação específica do receptor em células mieloides e em astrócitos, geramos duas novas linhagens de animais com deleção condicional para ambos os tipos celulares (LysMcre-TLR4flox/flox; Aldh1l1cre/ERT2-TLR4flox/flox). A realização de testes comportamentais em ambas as linhagens demonstrou que apenas nos animais com ausência de TLR4 em células mieloides houve proteção ao desenvolvimento da neuropatia. Analisando se havia diferença na quantidade de macrófagos e na expressão de TLR4 nestas células presentes no gânglio da raiz dorsal, realizamos experimentos de citometria de fluxo e de hibridização in-situ, que demonstraram, coletivamente, que o número de macrófagos aumenta nos dias subsequentes ao tratamento com paclitaxel e que a expressão de TLR4 é significativamente aumentada em macrófagos teciduais. Finalmente, para investigar um possível mecanismo de participação de macrófagos na neuropatia, utilizamos animais com deleção total de CCL2 (CCL2-/-) para testes comportamentais, apoiados pelos dados in-vitro que revelavam aumento expressivo desta quimiocina após tratamento com paclitaxel. Os testes de alodinia e hipernocicepção mecânica mostraram que a ausência da quimiocina protege contra o desenvolvimento da dor neuropática, indicando a importante participação da via CCL2/CCR2 nesta patologia. Portanto, os achados deste trabalho demonstram que a participação do receptor do tipo Toll 4 em macrófagos é fundamental para o desenvolvimento e manutenção de dor neuropática por meio da produção de citocinas e quimiocinas, especialmente CCL2. |
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