Papel do receptor TLR4 no efeito anticontrátil do PVAT
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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Primeiro orientador
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Carolina Rosa Gioda
Kinulpe Honorato Sampaio
Diogo de Barros Peruchetti
Juliana Carvalho Tavares
Kinulpe Honorato Sampaio
Diogo de Barros Peruchetti
Juliana Carvalho Tavares
Resumo
Estudos prévios demonstram que a deleção gênica do receptor Toll-like 4 (TLR4) compromete significativamente a função vascular. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo investigar o papel modulatório do TLR4 sobre o efeito anticontrátil do tecido adiposo perivascular (PVAT) e sua interação com as células endoteliais em condições fisiológicas, avaliando especificamente os efeitos do agonismo agudo do TLR4 induzido pelo lipopolissacarídeo (LPS). Em células endoteliais humanas (EA.hy926), a estimulação com LPS (1 μg/mL) promoveu redução da produção basal de óxido nítrico (NO) nos primeiros 30 minutos, seguida, após 1 hora, por aumento da expressão de iNOS e elevação dos níveis de NO. Esse perfil temporal indica uma transição de uma resposta inicial dependente da eNOS para uma resposta tardia mediada pela iNOS. O bloqueio do receptor TLR4 com anticorpo específico reduziu a produção de óxido nítrico (NO), e a estimulação com LPS não exerceu efeito adicional sobre essa redução, sugerindo que a resposta observada é dependente da ativação do TLR4. Nos experimentos de reatividade vascular, o LPS suprimiu o efeito anticontrátil do PVAT em aortas de camundongos C57BL/6J. Em contraste, aortas provenientes de camundongos TLR4⁻/⁻ não apresentaram efeito anticontrátil do PVAT em condições basais, nem exibiram alterações funcionais após o estímulo com LPS, evidenciando o papel crucial do TLR4 do PVAT na modulação do tônus vascular. A inibição não seletiva das óxido nítrico sintases com L-NAME aumentou a resposta contrátil; entretanto, esse aumento foi menos pronunciado nas aortas tratadas com L-NAME associado ao LPS, quando comparadas àquelas tratadas apenas com L-NAME, sugerindo redução da biodisponibilidade de NO na presença do LPS e reforçando o envolvimento da via do NO na modulação da reatividade vascular. A ativação da via ERK1/2 foi identificada como um evento central na disfunção do PVAT induzida pelo agonismo agudo do receptor TLR4. O inibidor seletivo de MEK1/2, PD98059, restaurou o efeito anticontrátil do PVAT, normalizou a produção de NO e reverteu o aumento da fosforilação inibitória da eNOS no resíduo Thr495. Além disso, o LPS elevou a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) no endotélio e no PVAT, efeito prevenido pelo PD98059, indicando que a via ERK1/2 também contribui para o aumento do estresse oxidativo. Em conjunto, os resultados identificam o eixo TLR4–ERK1/2–eNOS como mediador crítico da disfunção do PVAT induzida pelo agonismo agudo do TLR4, oferecendo uma base mecanística para compreender como a ativação desse receptor suprime a função da eNOS, compromete a modulação anticontrátil do PVAT e prejudica a homeostase vascular.
Abstract
Previous studies have demonstrated that genetic deletion of Toll-like receptor 4 (TLR4) significantly impairs vascular function. In this context, the present study aimed to investigate the modulatory role of TLR4 on the anticontractile effect of perivascular adipose tissue (PVAT) and its interaction with endothelial cells under physiological conditions, specifically evaluating the effects of acute TLR4 agonism induced by lipopolysaccharide (LPS). In human endothelial cells (EA.hy926), stimulation with LPS (1 μg/mL) reduced basal nitric oxide (NO) production during the first 30 minutes, followed, after 1 hour, by increased inducible nitric oxide synthase (iNOS) expression and elevated NO levels. This temporal profile indicates a transition from an initial eNOS-dependent response to a late iNOS-mediated response. Blockade of the TLR4 receptor with a specific antibody reduced nitric oxide (NO) production, and LPS stimulation did not exert any additional effect on this reduction, suggesting that the observed response is dependent on TLR4 activation. In vascular reactivity experiments, LPS suppressed the anticontractile effect of PVAT in aortas from C57BL/6J mice. In contrast, aortas from TLR4⁻/⁻ mice exhibited no PVAT anticontractile effect under basal conditions and showed no functional alterations in response to LPS stimulation, highlighting the crucial role of PVAT TLR4 in the modulation of vascular tone. Non-selective inhibition of nitric oxide synthases with L-NAME increased contractile responses; however, this increase was less pronounced in aortas treated with L-NAME in combination with LPS compared with those treated with L-NAME alone. This finding suggests reduced NO bioavailability in the presence of LPS and further supports the involvement of the NO pathway in the modulation of vascular reactivity. Activation of the ERK1/2 pathway was identified as a central event in PVAT dysfunction induced by acute TLR4 agonism. The selective MEK1/2 inhibitor PD98059 restored the anticontractile effect of PVAT, normalized NO production, and reversed the increase in inhibitory phosphorylation of eNOS at the Thr495 residue. In addition, LPS increased the production of reactive oxygen species (ROS) in both the endothelium and PVAT, an effect prevented by PD98059, indicating that ERK1/2 signaling also contributes to enhanced oxidative stress. Taken together, these findings identify the TLR4–ERK1/2–eNOS axis as a critical mediator of PVAT dysfunction induced by acute TLR4 agonism, providing a mechanistic basis for understanding how TLR4 activation suppresses eNOS function, impairs PVAT-mediated anticontractile modulation, and compromises vascular homeostasis.
Assunto
Fisiologia, Receptor 4 Toll-Like, Óxido Nítrico, Estresse Oxidativo, Lipopolissacarídeos, Células Endoteliais
Palavras-chave
TLR4, PVAT, eNOS, ERK1/2, LPS, Óxido nítrico, Reatividade vascular, Estresse oxidativo
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