Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/38181
Type: Dissertação
Title: Infiltração eosinofílica em sítios inflamatórios: estudo ultraestrutural de eosinófilos após a morte celular
Other Titles: Eosinophilic infiltration at inflammatory sites: ultrastructural study of eosinophils after cell death
Authors: Vitor Hugo Neves Nascimento
First Advisor: Rossana Correa Netto de Melo
First Referee: Josiane Sabbadini Neves
Second Referee: Carolina Cattoni Koh
Abstract: Eosinófilos são células multifuncionais do sistema imune com atividades associadas à secreção de inúmeros produtos estocados em seus grânulos citoplasmáticos. Um dos principais mecanismos pelo qual o eosinófilo libera o conteúdo de seus grânulos secretores se baseia em um processo de morte celular necrótico, classicamente chamado de citólise. Este consiste no rompimento da membrana plasmática com a deposição extracelular de grânulos secretores intactos e funcionais. Evidências crescentes vêm mostrando que os grânulos não são as únicas estruturas derivadas da citólise do eosinófilo, com destaque para vesículas específicas, cristais de Charcot-Leyden e redes de DNA. Estas redes são liberadas em decorrência da ETose, um mecanismo citolítico de morte celular mais recentemente descrito, onde há deposição de cromatina na matriz extracelular em conjunto com os grânulos secretores de eosinófilos. O processo de citólise é, portanto, muito complexo e ainda pouco entendido, principalmente in vivo. Muitas questões acerca da ultraestrutura do processo da citólise convencional e principalmente da ETose continuam em aberto. O presente estudo teve como objetivo investigar, in situ, as características ultraestruturais de eosinófilos em processo de citólise em doenças inflamatórias eosinofílicas humanas. Para isso, aplicamos a microscopia eletrônica de transmissão (MET), única técnica que permite distinguir em alta resolução as formas de desgranulação do eosinófilo e suas características subcelulares, em biópsias de pacientes diagnosticados com rinossinusite crônica eosinofílica (RSCE, tecido nasal) e colite ulcerativa (tecido intestinal). Nossas análises qualitativas e quantitativas mostraram que a citólise é um dos mecanismos secretores de eosinófilos mais frequentes nas doenças estudadas e que a ETose representa uma parcela significativa destes eosinófilos. As características ultraestruturas associadas com ETose (arredondamento/delobulação nuclear, descondensação e expansão da cromatina) e liberação de redes extracelulares de cromatina foram identificadas e quantificadas em 43% dos eosinófilos em citólise. Identificamos também, pela primeira vez, alterações do envoltório nuclear (EN), representadas por dilatação do espaço perinuclear e formação de vesículas derivadas do EN. Nossas análises demonstraram que processo de ETose leva não apenas à liberação de grânulos íntegros, mas também à liberação de carreadores vesiculotubulares típicos de eosinófilos humanos, as EoSVs (Eosinophil Sombrero Vesicles). As EoSVs livres associam-se com grânulos livres, células inflamatórias e redes extracelulares de DNA. As EoSVs permanecem íntegras após a morte citolítica de eosinófilos humanos com potencial implicação funcional in situ. Por fim, identificamos grânulos livres depositados na matriz inflamada com protrusões de membrana, característica morfológica típica do brotamento vesicular. Baseando-se nessas evidências ultraestruturais, propomos que vesículas são geradas in situ a partir de grânulos secretores livres, mecanismo pelo qual estes grânulos liberam gradativamente seus conteúdos fora da célula. Em conjunto, nossos resultados destacam o mecanismo de morte celular citolítica como processo secretor importante de eosinófilos em doenças eosinofílicas e identificam outras vias potencialmente participantes na propagação da resposta do eosinófilo após a morte celular, com ênfase para o sistema vesicular derivado de grânulos de secreção de eosinófilos.
Abstract: Eosinophils are multifunctional cells from the immune system with activities associated with the secretion of numerous products stored in their cytoplasmic granules. One of the main mechanisms by which the eosinophil releases the contents of its secretory granules is based on a necrotic cell death process, classically named cytolysis. This consists of the plasma membrane rupture with extracellular deposition of intact and functional secretory granules. Increasing evidence has shown that granules are not the only structures derived from eosinophil cytolysis, but specific vesicles, Charcot-Leyden crystals and DNA nets are also released. Nets are released through ETosis, a more recently described cytolytic cell death mechanism where there is deposition of chromatin together with eosinophil secretory granules, in the extracellular matrix (ECM). The cytolysis process is, therefore, very complex and still poorly understood, mainly in vivo. Many questions about the ultrastructure of both the conventional cytolysis process and mainly about ETosis remain open. The present study aimed to investigate, in situ, the ultrastructural characteristics of eosinophils undergoing cytolysis in human eosinophilic inflammatory diseases. For this, we applied transmission electron microscopy (TEM), the only technique that allows distinguishing in high resolution the eosinophil degranulation mechanisms and its subcellular characteristics, to biopsies of patients diagnosed with eosinophilic chronic rhinosinusitis (ECRS, nasal tissue) and ulcerative colitis (intestinal tissue). Our qualitative and quantitative analyzes showed that cytolysis is one of the most frequent secretory mechanisms of eosinophils in the studied diseases and that ETosis represents a significant portion of these eosinophils. More than 40% of cytolitic eosinophils presented ultrastructural characteristics associated with ETosis (nuclear rounding/delobulation, chromatin decondensation and expansion) and release of chromatin extracellular nets. For the first time, we also identified changes in the nuclear envelope (NE), represented by dilation of the perinuclear space and formation of vesicles derived from the NE. Our analyses showed that the process of ETosis leads not only to the deposition of intact granules, but also to the release of typical human eosinophils’ vesiculotubular carriers, the EoSVs (Eosinophil Sombrero Vesicles). Free intact EoSVs were associated with free granules, inflammatory cells and extracellular DNA nets. EoSVs remain intact after the cytolytic death of human eosinophils with potential functional implications in situ. Finally, we identified free granules deposited in the inflamed matrix with membrane protrusions, a typical morphological characteristic of vesicular formation. Based on this ultrastructural evidence, we propose that EoSVs are generated in situ from free secretory granules, a mechanism by which these granules gradually release their contents in the ECM. Together, our results highlight the mechanisms of cytolytic cell death as an important eosinophil secretory process in eosinophilic diseases and identify other pathways potentially participating in the propagation of the eosinophil response after cell death, with emphasis on the vesicular system derived from eosinophil secretory granules.
Subject: Biologia celular
Eosinófilos
Morte celular
Microscopia eletrônica de transmissão
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - DEPARTAMENTO DE MORFOLOGIA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular
Rights: Acesso Restrito
URI: http://hdl.handle.net/1843/38181
Issue Date: 31-May-2021
metadata.dc.description.embargo: 31-May-2022
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