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Type: Dissertação
Title: Um circuito Neuro-Hepático modula a atividade de macrófagos residentes no fígado
Authors: Roberta Cristelli Fonseca
First Advisor: André Gustavo Oliveira
Abstract: O trato gastro-intestinal (GI) está exposto à uma larga população de microorganismos comensais e, ainda, exerce o importante papel de barreira imunológica contra agentes patogênicos como bactérias invasivas, toxinas e outros patógenos. Em paralelo, o trato GI orquestra funções fisiológicas na absorção de nutrientes, metabolismo e excreção. Esse potencial conflito, é balanceado pela ação de circuitos neurais que monitoram o lúmen do trato GI e montam os reflexos apropriados para conter respostas inflamatórias e promover a tolerancia tecidual. Este estudo investigou o impácto da ativação de tais circuitos neurais no fígado, um órgão chave na interface entre o patrulhamento imunológico do GI e o metabolismo do organismo. Após a estimulação elétrica do nervo vago (VNS), o principal nervo para os órgãos do trato GI, macrófagos residentes do fígado (células de Kupffer) apresentaram alterações morfológicas, incluindo extenções de membrana e superfície aumentada, características de ativação de macrófagos. Usando imageamento in vivo, nós mostramos um aumento na fagocitose de E.coligfp por células de Kupffer seguido de VNS, que foi abolido por vagotomia. Esse resultado foi confirmado usando estanho coloidal 99Tc-Tin e cintilografia. Em adição, VNS não modulou a expressão de IL-10, TNF-α e IL-6. Para descobrir se esse era um efeito direto no fígado, nós submetemos camundongos a remoção do gânglio celíaco (CGX), esplenectomia (SPX) ou adrenalectomia bilateral (ADX) seguido ou não por VNS. Nós observamos que o gânglio celíaco, o baço e as glândulas adrenais não são cruciais para a ativação do circuito vagal no fígado, embora eles possam modular essa resposta. Esse efeito direto foi corroborado pelos achados de fibras do nervo vago (marcadas com o neurotraçador DIO 488) em contato próximo com as células de Kupffer. Visto que a acetilcolina é o principal neurotransmissor associado com as fibras eferentes do nervo vago, nós inibimos farmacologicamente a via de sinalização colinérgica usando mecamilamina e metilatropina (i.v. 1mg/Kg), os quais são antagonistas dos receptores muscarínicos e nicotínicos de acetilcolina, respectivamente. Nós observamos um decaimento da fagocitose de E.coligfp pelas células de Kupffer dos animais tratados com as drogas em comparação com os animais controles. Para corroborar esses achados, nós utilizamos um modelo animal de deficiência na sinalização colinérgica (VAChT KD hom). Comparados com camundongos WT, células de Kupffer de O trato gastro-intestinal (GI) está exposto à uma larga população de microorganismos comensais e, ainda, exerce o importante papel de barreira imunológica contra agentes patogênicos como bactérias invasivas, toxinas e outros patógenos. Em paralelo, o trato GI orquestra funções fisiológicas na absorção de nutrientes, metabolismo e excreção. Esse potencial conflito, é balanceado pela ação de circuitos neurais que monitoram o lúmen do trato GI e montam os reflexos apropriados para conter respostas inflamatórias e promover a tolerancia tecidual. Este estudo investigou o impácto da ativação de tais circuitos neurais no fígado, um órgão chave na interface entre o patrulhamento imunológico do GI e o metabolismo do organismo. Após a estimulação elétrica do nervo vago (VNS), o principal nervo para os órgãos do trato GI, macrófagos residentes do fígado (células de Kupffer) apresentaram alterações morfológicas, incluindo extenções de membrana e superfície aumentada, características de ativação de macrófagos. Usando imageamento in vivo, nós mostramos um aumento na fagocitose de E.coligfp por células de Kupffer seguido de VNS, que foi abolido por vagotomia. Esse resultado foi confirmado usando estanho coloidal 99Tc-Tin e cintilografia. Em adição, VNS não modulou a expressão de IL-10, TNF-α e IL-6. Para descobrir se esse era um efeito direto no fígado, nós submetemos camundongos a remoção do gânglio celíaco (CGX), esplenectomia (SPX) ou adrenalectomia bilateral (ADX) seguido ou não por VNS. Nós observamos que o gânglio celíaco, o baço e as glândulas adrenais não são cruciais para a ativação do circuito vagal no fígado, embora eles possam modular essa resposta. Esse efeito direto foi corroborado pelos achados de fibras do nervo vago (marcadas com o neurotraçador DIO 488) em contato próximo com as células de Kupffer. Visto que a acetilcolina é o principal neurotransmissor associado com as fibras eferentes do nervo vago, nós inibimos farmacologicamente a via de sinalização colinérgica usando mecamilamina e metilatropina (i.v. 1mg/Kg), os quais são antagonistas dos receptores muscarínicos e nicotínicos de acetilcolina, respectivamente. Nós observamos um decaimento da fagocitose de E.coligfp pelas células de Kupffer dos animais tratados com as drogas em comparação com os animais controles. Para corroborar esses achados, nós utilizamos um modelo animal de deficiência na sinalização colinérgica (VAChT KD hom). Comparados com camundongos WT, células de Kupffer de O trato gastro-intestinal (GI) está exposto à uma larga população de microorganismos comensais e, ainda, exerce o importante papel de barreira imunológica contra agentes patogênicos como bactérias invasivas, toxinas e outros patógenos. Em paralelo, o trato GI orquestra funções fisiológicas na absorção de nutrientes, metabolismo e excreção. Esse potencial conflito, é balanceado pela ação de circuitos neurais que monitoram o lúmen do trato GI e montam os reflexos apropriados para conter respostas inflamatórias e promover a tolerancia tecidual. Este estudo investigou o impácto da ativação de tais circuitos neurais no fígado, um órgão chave na interface entre o patrulhamento imunológico do GI e o metabolismo do organismo. Após a estimulação elétrica do nervo vago (VNS), o principal nervo para os órgãos do trato GI, macrófagos residentes do fígado (células de Kupffer) apresentaram alterações morfológicas, incluindo extenções de membrana e superfície aumentada, características de ativação de macrófagos. Usando imageamento in vivo, nós mostramos um aumento na fagocitose de E.coligfp por células de Kupffer seguido de VNS, que foi abolido por vagotomia. Esse resultado foi confirmado usando estanho coloidal 99Tc-Tin e cintilografia. Em adição, VNS não modulou a expressão de IL-10, TNF-α e IL-6. Para descobrir se esse era um efeito direto no fígado, nós submetemos camundongos a remoção do gânglio celíaco (CGX), esplenectomia (SPX) ou adrenalectomia bilateral (ADX) seguido ou não por VNS. Nós observamos que o gânglio celíaco, o baço e as glândulas adrenais não são cruciais para a ativação do circuito vagal no fígado, embora eles possam modular essa resposta. Esse efeito direto foi corroborado pelos achados de fibras do nervo vago (marcadas com o neurotraçador DIO 488) em contato próximo com as células de Kupffer. Visto que a acetilcolina é o principal neurotransmissor associado com as fibras eferentes do nervo vago, nós inibimos farmacologicamente a via de sinalização colinérgica usando mecamilamina e metilatropina (i.v. 1mg/Kg), os quais são antagonistas dos receptores muscarínicos e nicotínicos de acetilcolina, respectivamente. Nós observamos um decaimento da fagocitose de E.coligfp pelas células de Kupffer dos animais tratados com as drogas em comparação com os animais controles. Para corroborar esses achados, nós utilizamos um modelo animal de deficiência na sinalização colinérgica (VAChT KD hom). Comparados com camundongos WT, células de Kupffer de animais VAChT KDhom apresentaram atividade reduzida de fagocitar bactérias. A funcionalidade do reflexo neuroimunológico descrito no estudo durante um desafio imunológico foi testada em um modelo de sepse subletal (CLP), no qual VNS resultou na diminuição de colônias bacterianas formadas no fígado de animais submettidos à CLP e induziu a expressão de IL-10 e IL-6, sem alterar os níveis de TNF-α. Juntos, nossos resultados apontam para um novo circuito neuro-hepático que regulam as atividades de fagocitose e secreção pelas células de Kupffer, promovendo um microanbiente anti-inflamatório e pró regenerativo dentro do fígado.
Abstract: The gastrointestinal (GI) tract is exposed to a large population of commensal microorganisms and plays a pivotal barrier and immunological role against pathogenic agents such as invasive bacteria, toxins and other pathogens. In parallel, GI tract orchestrates physiological functions in nutrient absorption, metabolism and excretion. This potential conflict is balanced by the action of neural circuits which monitor the GI lumen and mount proper reflexes to counter-act inflammatory responses and promote tissue tolerance. This study investigated the impact of the activation of such neural circuits in the liver, a key organ in the interface between GI’s immunesurveilance system and the metabolism of the organism. Following the electrical stimulation of the vagus nerve (VNS), a major nerve to GI organs, liver resident macrophages (Kupffer cells) presented morphological alterations, including membrane extensions and increased surface, characteristic of macrophage activation. Using in vivo imaging, we showed an increase in the phagocytosis of E.coligfp by Kupffer cells after VNS that was abolished by vagotomy. This result was confirmed by using colloidal 99Tc-Tin and scintillography. Additionally, VNS did not modulate IL-10, TNF-α and IL-6 levels. To address whether this was a direct effect on the liver, we submitted mice to celiac ganglion removal (CGX), splenectomy (SPX) or bilateral adrenalectomy (ADX) followed or not by VNS. We observed that the celiac ganglion, spleen and adrenal glands are not crucial for the activation of the vagal circuit in the liver, although they partly modulate this response. This direct effet was corroborated by the finding of vagus nerve fibers (stained with neurotracker DiO 488) in close contact with Kupffer cells. As acetylcholine is the main neurotransmitter associated to efferent vagus nerve fibers, we pharmacologically inhibited the cholinergic signaling pathway by using mecamylamine and methyl atropine (i.v. 1mg/Kg), which are antagonists of nicotinic and muscarinic acetylcholine receptors respectively. We observed a decrease in E.coligfp phagocytosis of Kupffer cells in mice treated with the drugs when compared with control animals. To corroborate these findings, we used an animal model of cholinergic signaling deficiency (VAChT KD hom). Compared to WT mice, Kupffer cells from VAChT KDhom animals showed reduced ability to phagocytize bacteria. The functionality of the neuroimmune reflex described in the study during an immune challenge was addressed in a non-lethal sepsis model (CLP), on which VNS resulted in a decrease in bacterial colony formation in the livers of mice submitted to CLP and induced the expression of Il-10 and Il-6, with no changes inTNFa levels. Taken together our results point to a new brain-liver circuit that regulates Kupffer cells phagocytic and secretory activities, promoting a protective, anti-inflammatory and proregenerative microenvironment within the liver.
Subject: Fisiologia
Macrófagos
Nervo Vago
Fagocitose
Células de Kupffer
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas - Fisiologia e Farmacologia
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/75570
Issue Date: 20-Apr-2018
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