Kinetics of phenotypic and functional changes in mouse models of sponge implants: rational selection to optimize protocols for specific biomolecules screening purposes
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Cinética de mudanças fenotípicas e funcionais em modelos de implantes de esponja em camundongos: seleção racional para otimizar protocolos para fins de triagem de biomoléculas específicas
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Resumo
The sponge implant has been applied as an important in vivo model for the
study of inflammatory processes as it induces the migration, proliferation, and
accumulation of inflammatory cells, angiogenesis, and extracellular matrix deposition
in its trabeculae. The characterization of immune events in sponge implants would
be useful in identifying the immunological events that could support the selection
of an appropriate experimental model (mouse strain) and time post-implant analysis
in optimized protocols for novel applications of this model such as in biomolecules
screening. Here, the changes in histological/morphometric, immunophenotypic and
functional features of infiltrating leukocytes (LEU) were assessed in sponge implants
for Swiss, BALB/c, and C57BL/6 mice. A gradual increase of fibrovascular stroma
and a progressive decrease in LEU infiltration, mainly composed of polymorphonuclear
cells with progressive shift toward mononuclear cells at late time-points were observed
over time. Usually, Swiss mice presented a more prominent immune response with
late mixed pattern (pro-inflammatory/anti-inflammatory: IL-2/IFN-γ/IL-4/IL-10/IL-17) of
cytokine production. While BALB/c mice showed an early activation of the innate
response with a controlled cytokine profile (low inflammatory potential), C57BL/6 mice
presented a typical early pro-inflammatory (IL-6/TNF/IFN-γ) response with persistent neutrophilic involvement. A rational selection of the ideal time-point/mouse-lineage
would avoid bias or tendentious results. Criteria such as low number of increased
biomarkers, no recruitment of cytotoxic response, minor cytokine production, and lower
biomarker connectivity (described as biomarker signature analysis and network analysis)
guided the choice of the best time-point for each model (Day5/Swiss; Day7/BALB/c;
Day6/C57BL/6) with wide application for screening purposes, such as identification of
therapeutic biomolecules, selection of antigens/adjuvants, and follow-up of innate and
adaptive immune response to vaccines candidates.
Abstract
O implante de esponja tem sido aplicado como um importante modelo in vivo para o
estudo de processos inflamatórios, pois induz a migração, proliferação e
acúmulo de células inflamatórias, angiogênese e deposição de matriz extracelular
em suas trabéculas. A caracterização de eventos imunológicos em implantes de esponja seria
ser útil na identificação dos eventos imunológicos que poderiam apoiar a seleção
de um modelo experimental apropriado (cepa de camundongo) e análise de tempo pós-implante
em protocolos otimizados para novas aplicações deste modelo, como em biomoléculas
triagem. Aqui, as alterações histológicas/morfométricas, imunofenotípicas e
características funcionais de leucócitos infiltrantes (LEU) foram avaliadas em implantes de esponja
para camundongos Swiss, BALB/c e C57BL/6. Um aumento gradual do estroma fibrovascular
e uma diminuição progressiva da infiltração de LEU, composta principalmente por polimorfonucleares
células com mudança progressiva para células mononucleares em momentos tardios foram observadas
ao longo do tempo. Geralmente, os camundongos Swiss apresentaram resposta imune mais proeminente com
padrão misto tardio (pró-inflamatório/antiinflamatório: IL-2/IFN-γ/IL-4/IL-10/IL-17) de
produção de citocinas. Enquanto camundongos BALB/c mostraram uma ativação precoce do gene inato
resposta com perfil controlado de citocinas (baixo potencial inflamatório), camundongos C57BL/6
apresentou uma típica resposta pró-inflamatória precoce (IL-6/TNF/IFN-γ) com envolvimento neutrofílico persistente. Uma seleção racional do ponto de tempo/linhagem do mouse ideal
evitaria resultados tendenciosos ou tendenciosos. Critérios como baixo número de aumento
biomarcadores, nenhum recrutamento de resposta citotóxica, menor produção de citocinas e menor
conectividade de biomarcadores (descrita como análise de assinatura de biomarcadores e análise de rede)
orientou a escolha do melhor momento para cada modelo (Dia5/Suíça; Dia7/BALB/c;
Day6/C57BL/6) com ampla aplicação para fins de triagem, como identificação de
biomoléculas terapêuticas, seleção de antígenos/adjuvantes e acompanhamento de
resposta imune adaptativa a vacinas candidatas.
Assunto
Fisiologia, Imunofenotipagem, Citocinas, Camundongos
Palavras-chave
Adaptation, Physiological, Immunophenotyping, Cytokines, Mouse
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https://www.frontiersin.org/journals/bioengineering-and-biotechnology/articles/10.3389/fbioe.2020.538203/full