Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/55347
Type: Tese
Title: Fucoidan protege contra a disfunção endotelial e aterosclerose em camundongos apoe-/- através da redução da inflamação e estresse oxidativo
Other Titles: FUCOIDAN PROTECTS AGAINST ENDOTHELIAL DYSFUNCTION AND ATHEROSCLEROSIS IN APOE-/- MICE THROUGH REDUCED INFLAMMATION AND OXIDATIVE STRESS
Authors: Weslley Fernandes Braga
First Advisor: Jacqueline Isaura Alvarez Leite
First Co-advisor: Edenil Costa Aguilar
First Referee: Ana Maria Caetano de Faria
Second Referee: Aristóbulo Mendes da Silva
Third Referee: Patrícia Torres Bozza Viola
metadata.dc.contributor.referee4: Hugo Alexandre de Oliveira Rocha
Abstract: Introdução: A aterosclerose é caracterizada por estresse oxidativo crônico e alterações inflamatórias no tecido vascular. As lesões endoteliais causadas pela lipoproteína de baixa densidade oxidada (LDLox) desempenham um papel fundamental na gênese dessa doença. Estudos anteriores mostraram que o fucoidan, um polissacarídeo sulfatado extraído de algas marinhas, está associado a efeitos benéficos na prevenção da aterosclerose. Entretanto, o papel do fucoidan na regulação da função endotelial vascular e nos mecanismos associados ao efeito antiaterogênico ainda não está bem compreendido. Objetivo: Investigar o efeito do fucoidan no desenvolvimento da aterosclerose, avaliando os mecanismos moleculares envolvidos na proteção contra inflamação e estresse oxidativo endotelial. Métodos: Para testar o efeito anti-ateroscleróticos do fucoidan, camundongos com oito a dez semanas de idade, deficientes em apolipoproteína E (ApoE-/-) foram alimentados durante dez semanas com uma dieta rica em colesterol (DHC) ou dieta padrão (DP), com ou sem 1% de fucoidan. Ao final deste período, amostras de sangue foram coletadas para análise bioquímica e as aortas foram removidas para quantificação de lesões ateroscleróticas (coloração en face com Sudan IV). Nós também avaliamos a absorção e a distribuição tecidual do fucoidan, bem como interação leucócito-endotélio na veia mesentérica (por microscopia intravital), após uma administração oral de dose única de fucoidan. Para investigar o efeito do fucoidan na disfunção endotelial induzida pela LDLox, anéis da aorta torácica de camundongos e células endoteliais humanas (EA.hy926) foram pré-incubados com fucoidan (1, 5 ou 10 μg / mL), por 30 minutos, seguida de co-incubação com LDLox (50 μg / mL) por 4 horas. Após a incubação, os anéis aórticos foram utilizados para realização de estudos de reatividade vascular. As células endoteliais foram utilizadas para ensaio de viabilidade celular e adesão de monócitos, bem como para analisar a produção de citocinas, expressão de moléculas de adesão e geração de espécies reativas de oxigênio (EROs). Além disso, a correlação entre o fucoidan e a via de sinalização EROs/NF-κB foi explorada. Todos os experimentos com animais foram aprovados pelo Comitê de Ética e Uso de Animais da Universidade Federal de Minas Gerais, conforme o Protocolo nº 284/2016. Análise estatística: One-way ANOVA seguido de pós-teste de Tukey foi realizado para comparar grupos, usando o software GraphPad Prism 7. Todos os dados foram apresentados como média ± SD. As diferenças foram consideradas estatisticamente significativas com p<0,05. Resultados: O tratamento com fucoidan reduziu significativamente a área de lesão na aorta de camundongos ApoE-/- alimentados com dieta rica em colesterol (DHC 7,61 ± 1,48 vs DHC + Fuc 1% 4,39 ± 1,95), sem alterações entre os grupos DP. Esse resultado foi associado à diminuição dos níveis séricos de colesterol total (22%), triglicérides (35%) e frações do colesterol não-HDL (21%). Observamos que a LDLox reduziu o relaxamento induzido pela acetilcolina (ACh) na aorta, mas o tratamento com fucoidan reverteu essa disfunção. Em estudos in vitro, o pré-tratamento com fucoidan reduziu as respostas inflamatórias, reduzindo a adesão de monócitos à camada de células endoteliais pré-tratadas com LDLox (> 50%), bem como reduzindo a produção de mediadores pró-inflamatórios (MCP-1, IL-6 e TNF) e a expressão de moléculas de adesão (P-Selectina e VCAM). Além disso, o fucoidan atenuou a geração de EROs e reduziu a ativação da via de sinalização do NF-κB (diminuindo a fosforilação da subunidade p65). Conclusões: Nosso estudo demonstrou que o fucoidan reduziu a aterosclerose em camundongos ApoE-/-, e os mecanismos ateroprotetores estão associados à redução da inflamação e estresse oxidativo. Assim, o fucoidan possui propriedades vasoprotetoras, sugerindo possíveis efeitos terapêuticos contra as doenças cardiovasculares.
Abstract: Introduction: Atherosclerosis is characterized by chronic oxidative stress and inflammatory changes in the vascular tissue. Endothelial injuries caused by oxidized low-density lipoprotein (oxLDL) play a key role in this disease. Previous studies have shown that fucoidan, a sulfated polysaccharide extracted from brown seaweed, is associated to beneficial effects on atherosclerosis prevention. However, the role of fucoidan in regulating vascular endothelial function and mechanisms associated to atherogenesis is not well understood. Objective: Investigate the effect of fucoidan in the atherosclerosis development, assessing the molecular mechanisms involved in protection against vascular cell damage: inflammation and oxidative stress. Methods: To test the anti-atherosclerotic effect of fucoidan, eight to ten-week-old male apolipoprotein E-deficient (ApoE-/-) mice were fed during ten weeks with either a high-cholesterol diet (HCD) or standard diet (SD), with or without 1% of fucoidan. At the end of this period, blood sample was collected for biochemical analysis, and aorta for en face quantification of atherosclerotic lesions (Sudan IV staining). We also evaluated the absorption and tissue distribution of fucoidan, as well as the leukocyte-endothelial interactions in ApoE-/- after a single-dose oral administration. To investigate the effect of fucoidan on endothelial dysfunction induced by oxLDL, thoracic aortic rings from wild type mice and human endothelial cells (EA.hy926) were pre-incubated with fucoidan (1, 5 or 10 μg/mL), by 30 minutes before 4 hours of coincubation with oxLDL (50 μg/mL). After incubation, the aortic rings were used to perform vascular reactivity studies. The endothelial cells were used to perform cell viability and adhesion assay, and to analyze the cytokines production, adhesion molecules expression and intracellular reactive oxygen species (ROS) generation. Further, the correlation between fucoidan and ROS/NF-κB signaling pathway was explored. All animal experiments were approved by the Federal University of Minas Gerais Animals Care and Use Committee according to the Protocol n° 284/2016. Statistical analyses: One-way ANOVA followed by Tukey post-test was performed to compare groups, using the GraphPad Prism 7 software. All data were presented as mean ± SD. Differences were considered statistically relevant at p<0.05. Results: Fucoidan treatment significantly reduced the lesion area in aorta of ApoE-/- mice fed on a high-cholesterol diet (HCD 7.61 ± 1.48 vs HCD + Fuc 1% 4.39 ± 1.95), without changes between SD groups. This result was associated with a decrease in serum levels of total cholesterol (22%), triglycerides (35%) and non-HDL cholesterol fractions (21%). We observed that oxLDL reduced acetylcholine (ACh)-induced vasodilation in mouse aorta, but the treatment with fucoidan reversed oxLDL-induced endothelial dysfunction. In in vitro studies, pretreatment with fucoidan reduced the inflammatory responses. Fucoidan reduced the oxLDL-induced monocyte adherence to endothelial cells (>50%), production of proinflammatory mediators (MCP-1, IL-6 e TNF), and the expression of adhesion molecules (P-Selectin and VCAM). In addition, fucoidan attenuated ROS generation, and reduced the NF-κB signaling pathway (decreasing NF-κB phosphorylation). Conclusions: Our study demonstrated that fucoidan reduced atherosclerosis in ApoE-/- mice suppressing oxLDL-induced vascular inflammation and oxidative stress. Thus, fucoidan has a vasoprotective property, suggesting possible therapeutic effects in atherosclerotic diseases.
Subject: Biquímica e imunologia
Doença cardiovasculares
Aterosclerose
Polissacarídeos
Suplementos nutricionais
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Bioquímica e Imunologia
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/55347
Issue Date: 8-Jul-2019
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