Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/59602
Type: Tese
Title: O sistema colinérgico não-neuronal na artéria coronária humana e sua relação com a aterosclerose
Authors: Ildernandes Vieira Alves
First Advisor: Virginia Soares Lemos
First Referee: Eliana Hiromi Akamine
Second Referee: Carlos Renato Tirapelli
Third Referee: Roger Lyrio dos Santos
metadata.dc.contributor.referee4: Stêfany Bruno de Assis Cau
Abstract: A descoberta de que vários tecidos de origem não neuronal expressam componentes relacionados à síntese, liberação e degradação da acetilcolina (ACh), mudou o paradigma da ACh atuando meramente como um neurotransmissor e sustenta a existência de um “sistema colinérgico não neuronal (SCNN)”. A importância deste sistema é um campo em expansão, porém, é descrito que a ação parácrina/autócrina da ACh via o receptor nicotínico de acetilcolina alfa 7 (α7nAChR) tem um potencial papel em doenças de cunho inflamatório, como a aterosclerose. As artérias coronárias, são frequentemente afetadas pela aterosclerose, que é a principal causa da doença arterial coronariana (DAC). A existência do SCNN em artérias coronárias humana, a sua relevância fisiológica e o envolvimento do α7nAChR com a aterosclerose humana são desconhecidos. Nossa hipótese é que a artéria coronária humana tem um SCNN próprio e que este sistema exerça um papel na patogênese da aterosclerose. Para isso, foram utilizadas amostras da artéria coronária humana obtidas de corações descartados após cirurgia de transplante cardíaco. A expressão dos componentes do SCNN foi investigada por meio da análise de dados públicos de sequenciamento de RNA de célula única (scRNA-seq), imunofluorescência (IF) e Western blot (WB). A captação de colina e produção de ACh foi avaliada com uso de kit comercial. A coloração com hematoxilina/eosina e oil red e ensaios de imuno-histoquímica (IHC) foram utilizados para estadiamento da placa aterosclerótica. A expressão do α7nAChR, a colocalização celular, a correlação com a aterosclerose e o perfil inflamatório da placa foi avaliado por ensaios de IF e IHC. Os efeitos da ativação do α7nAChR foram avaliados em cultura ex vivo de segmentos da artéria coronária. Para tal, as amostras foram incubadas por 8 horas em meio RPMI, suplementado com soro fetal bovino e antibiótico, contendo ou não PNU-282987 (agonista seletivo α7nAChR), em estufa de CO2 (5%) a 37º C. Ensaios de IF e de TUNEL, marcação com sonda diidroetídio (DHE) e WB foram realizados para avaliação de citocinas inflamatórias, apoptose, produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) e expressão de enzimas envolvidas com o estresse oxidativo, respectivamente. Nossos resultados mostraram que, as células endoteliais e musculares lisas (SMCs) da artéria coronária humana expressam a carnitina acetiltransferase (CarT), transportador de cátion orgânico 3 (OCT3), acetilcolinesterase (AChE), butirilcolinesterase (BuChE), enzimas relacionadas com a síntese, transporte e degradação da ACh, respectivamente. A captação de colina e a síntese de ACh aumentaram quando os vasos foram incubados com colina, indicando que a maquinária colinérgica da artéria coronária é funcional. Além disso, foi identificado que a artéria coronária expressa o α7nAChR e o antígeno-6 de linfócitos secretados/peptídeo-1 ativador de plasminogênio do tipo uroquinase (SLURP-1), modulador alostérico negativo endógeno do α7nAChR. Em placas ateroscleróticas avançadas, foi encontrado que há maior expressão da CarT, BuChE, α7nAChR e do SLURP-1, sugerindo que o SCNN/α7nAChR pode exercer um papel na aterosclerose humana. Em placas ateroscleróticas, a expressão do α7nAChR correlaciona-se positivamente com o infiltrado de macrófagos e a proliferação das células musculares lisas. A ativação do α7nAChR na artéria coronária aumentou a expressão do receptor 1 de lipoproteína de baixa densidade oxidada semelhante à lectina (LOX-1), MCP-1 e a produção de IL-6 e IL-1β, moléculas descritas como pró-infamatórias e pró-ateroscleróticas. Além disso, a ativação do α7nAChR aumentou a produção de ROS e a expressão de NOX-5, sugerindo que esta enzima contribui para elevação do estresse oxidativo vascular. Por fim, foi observado aumento do número de células apoptóticas na parede vascular e clivagem das caspases 8 e 3, indicado que a ativação do α7nAChR contribui para morte celular vascular pela ativação da via sinalização extrínseca da apoptose. Em conjunto, os nossos resultados mostram que a artéria coronária humana tem seu próprio SCNN funcional e que este sistema, via ativação do α7nAChR, tem efeitos pró-ateroscleróticos. Estes dados ressaltam um potencial papel do α7nAChR na patogênese da aterosclerose humana e colocam este receptor como potencial alvo de intervenções terapêuticas.
Abstract: The discovery that several tissues of non-neuronal origin express components related to the synthesis, release, and degradation of acetylcholine (ACh) changed the paradigm of ACh acting merely as a neurotransmitter and supports the existence of a “non-neuronal cholinergic system (NNCS).” The importance of this system is an expanding field. However, it is described that the paracrine/autocrine action of ACh via the alpha 7 nicotinic acetylcholine receptor (α7nAChR) has a potential role in inflammatory diseases, such as atherosclerosis. Coronary arteries are often affected by atherosclerosis, the main cause of coronary artery disease (CAD). The existence of NNCS in human coronary arteries, its physiological relevance, and the involvement of α7nAChR in human atherosclerosis are unknown. Our hypothesis is that the human coronary artery has its own NNCS and that this system plays a role in the pathogenesis of atherosclerosis. Human coronary artery samples obtained from hearts discarded after heart transplant surgery were used. The expression of NNCS components was investigated by analyzing public single-cell RNA sequencing (scRNA-seq), immunofluorescence (IF), and Western blot (WB) data. Choline uptake and ACh production was assessed using a commercial kit. Hematoxylin/eosin, oil red staining, and immunohistochemistry (IHC) assays were used to stage atherosclerotic plaque. α7nAChR expression, cellular colocalization, correlation with atherosclerosis, and plaque inflammatory profile were assessed by IF and IHC assays. The effects of α7nAChR activation were evaluated in ex vivo culture of coronary artery segments. To this end, the samples were incubated for 8 hours in RPMI medium, supplemented with fetal bovine serum and antibiotic, containing or not PNU-282987 (selective α7nAChR agonist), in a CO2 oven (5%) at 37º C. IF and TUNEL, dihydroethidium (DHE) probe labeling and WB were performed to evaluate inflammatory cytokines, apoptosis, production of reactive oxygen species (ROS) and expression of enzymes involved in oxidative stress, respectively. Our results showed that human coronary artery endothelial and smooth muscle cells (SMCs) express carnitine acetyltransferase (CarT), organic cation transporter 3 (OCT3), acetylcholinesterase (AChE), butyrylcholinesterase (BuChE), enzymes related to the synthesis, transport, and degradation of ACh, respectively. Choline uptake and ACh synthesis increased when vessels were incubated with choline, indicating that the cholinergic machinery of the coronary artery is functional. Furthermore, it was identified that the coronary artery expresses the α7nAChR and secreted lymphocyte antigen-6/urokinase-type plasminogen activator peptide-1 (SLURP-1), an endogenous negative allosteric modulator of the α7nAChR. In advanced atherosclerotic plaques, it was found that there is a greater expression of CarT, BuChE, α7nAChR, and SLURP-1, suggesting that NNCS/α7nAChR may play a role in human atherosclerosis. In atherosclerotic plaques, α7nAChR expression positively correlates with macrophage infiltration and smooth muscle cells proliferation. Activation of the α7nAChR in the coronary artery increased the expression of lectin-like oxidized low-density lipoprotein receptor 1 (LOX-1), MCP-1, and the production of IL-6 and IL-1β, molecules described as pro-inflammatory and pro-atherosclerotic. Furthermore, activation of the α7nAChR increased the production of ROS and the expression of NOX-5, suggesting that this enzyme contributes to the elevation of vascular oxidative stress. Finally, an increase in the number of apoptotic cells in the vascular wall and cleavage of caspases 8 and 3 was observed, indicating that activation of the α7nAChR contributes to vascular cell death by activating the extrinsic apoptosis signaling pathway. Our results show that the human coronary artery has its own functional NNSC and that this system, via activation of the α7nAChR, has pro-atherosclerotic effects. These data highlight a potential role for the α7nAChR in the pathogenesis of human atherosclerosis and place this receptor as a potential target for therapeutic interventions.
Subject: Fisiologia
Acetilcolina
Sistema Colinérgico não Neuronal
Receptor Nicotínico de Acetilcolina alfa7
Aterosclerose
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - DEPARTAMENTO DE FISIOLOGIA E BIOFÍSICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas - Fisiologia e Farmacologia
Rights: Acesso Restrito
URI: http://hdl.handle.net/1843/59602
Issue Date: 19-Sep-2023
metadata.dc.description.embargo: 19-Sep-2025
Appears in Collections:Teses de Doutorado

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Ildernandes Vieira Alves_Tese.pdf
???org.dspace.app.webui.jsptag.ItemTag.restrictionUntil??? 2025-09-19
4.68 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.