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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Mecanismos redox de adaptação celular e suplementação antioxidante como estratégia terapêutica na anemia falciforme: um ensaio pré-clínico.
Autor(es): LUCAS NATHAN DE SOUZA NUNES
Primeiro orientador: DANILO GRUNIG HUMBERTO DA SILVA
Resumo: A perda homeostase redox está relacionada com os mecanismos fisiopatológicos da anemia falciforme (AF). Dessa forma, o entendimento de mecanismos redox de adaptação celular possibilitará a definição de novos alvos e/ou intervenções direcionadas, como alternativas terapêuticas com propriedades antioxidantes. Portanto, a presente proposta avaliou o perfil de expressão de vias de sinalização redox em células progenitoras hematopoiéticas de camundongos humanizados para AF; bem como suas respostas adaptativas sob efeitos da suplementação com melatonina (MEL) e ergotioneína (ERT). Avaliou-se 4 grupos, os quais foram gerados no CEMIB/UNICAMP, durante 60 dias: o controle caracterizado por camundongos transgênicos HbSA+Fetal (SAF); homozigotos para AF (SS) não tratados; tratados com MEL (SS+MEL; V.O. 10mg/kg) e com ERT (SS+ERT; V.O. 35mg/kg). Após a eutanásia (CEUA 5955-1/2022), extraiu-se o RNA das células progenitoras da medula óssea para análise de RT-qPCR, em pseudo quintuplicatas, de alvos centrais da biologia redox: ATF4, NRF2, FOXO3, MST1, YWHAZ, TRX, TXNIP, SLC22A4 (ETT), eIF2α, CAT, SOD1, GPX1, PRDX1; e o endógeno ACTB. O fold change dos níveis foi calculado usando a fórmula 2-ΔΔCT. Para as análises estatísticas, adotou-se o GLM, no formato one-way ANOVA, seguido pelo teste de Bonferroni. Os efeitos significativos observados da doença (SF x SS) foram: indução dos genes NRF2 (~9x), FOXO3 (~3x), MST1 (~7x), ETT (~8x), CAT (~4x) e GPX1 (~8x); e inibição dos genes TRX1 (~2,5x), SOD1 (~1,4x) e PRDX1 (~3x), corroborando a robustez do modelo e a atuação fundamental dos elementos centrais da homeostase redox nos processos fisiopatológicos da AF. Os efeitos observados para a suplementação com MEL (SS x SS+MEL) foram: indução da expressão da YWHAZ (~2x), TRX (~3x), SOD1 (~2x) e PRDX1 (~3x) e majoritariamente inibição dos genes NRF2 (~147x), FOXO3 (~9x), MST1 (~9x), ETT (~7x), CAT (~26x) e GPX1 (~111x). De modo geral, no grupo SS+MEL, observou-se uma restauração dos níveis de transcritos ao padrão observado no grupo SAF, o que sugere atuação antioxidante direta da MEL, mitigando a ativação das vias redox. Por fim, conclui-se que os mecanismos avaliados desempenham papel crítico na homeostase redox de células progenitoras no modelo testado. Além disso, o tratamento com ERT aparenta possuir uma ação moduladora de amplo espectro associada a eritropoiese, já para o tratamento com MEL tem-se uma ação citoprotetora, mitigando a ativação de vias de sinalização redox acentuadas na doença. Com a suplementação de ERT, os efeitos verificados (SS x SS+ERT) foram: indução dos genes ATF4 (~3x), YWHAZ (~4x), TRX1 (~3x), TXNIP (~6x), ETT (~2x), CAT (~2x) e SOD1 (~2x) assim como inibição dos genes NRF2 (~4x), FOXO3 (~79x) e GPX1 (~2x). O padrão inibitório sugere ação antioxidante direta da ERT, mitigando os efeitos causados pela doença, enquanto as induções parecem estar envolvidas com ações indiretas, reforçando seu papel crítico e pouco conhecido durante a hematopoiese, uma vez que ATF4 e TXNIP que vem sendo propostos como novos reguladores da proliferação e diferenciação eritroide.
Abstract: Redox homeostasis loss is associated with the pathophysiological mechanisms of sickle cell anemia (SCA). Thus, understanding the redox mechanisms of cellular adaptation enables the identification of new targets and/or targeted interventions, such as therapeutic alternatives with antioxidant properties. Therefore, this study evaluated the expression profile of redox signaling pathways in hematopoietic progenitor cells from humanized mice for SCA, as well as their adaptive responses under the effects of supplementation with melatonin (MEL) and ergothioneine (ERT). Four groups were evaluated, generated at CEMIB/UNICAMP over 60 days: the control group, characterized by transgenic HbSA+Fetal (SAF) mice; homozygous untreated SCA (SS) mice; and SCA mice treated with MEL (SS+MEL; orally, 10 mg/kg) or ERT (SS+ERT; orally, 35 mg/kg). After euthanasia (CEUA 5955-1/2022), RNA was extracted from bone marrow progenitor cells for RT-qPCR analysis, in pseudo quintuplicates, targeting key redox biology markers: ATF4, NRF2, FOXO3, MST1, YWHAZ, TRX, TXNIP, SLC22A4 (ETT), eIF2α, CAT, SOD1, GPX1, PRDX1, and the endogenous control ACTB. Fold change levels were calculated using the 2^-ΔΔCT formula. Statistical analyses were performed using GLM in a one-way ANOVA format, followed by Bonferroni's test. Significant disease effects (SF vs. SS) observed included the induction of NRF2 (~9x), FOXO3 (~3x), MST1 (~7x), ETT (~8x), CAT (~4x), and GPX1 (~8x); and inhibition of TRX1 (~2.5x), SOD1 (~1.4x), and PRDX1 (~3x). These findings validate the robustness of the model and underscore the critical role of central redox homeostasis elements in SCA pathophysiology. For MEL supplementation (SS vs. SS+MEL), the observed effects included induction of YWHAZ (~2x), TRX (~3x), SOD1 (~2x), and PRDX1 (~3x), alongside inhibition of NRF2 (~147x), FOXO3 (~9x), MST1 (~9x), ETT (~7x), CAT (~26x), and GPX1 (~111x). Overall, in the SS+MEL group, transcript levels were restored to patterns observed in the SAF group, suggesting a direct antioxidant effect of MEL, mitigating redox pathway activation. With ERT supplementation (SS vs. SS+ERT), the observed effects included induction of ATF4 (~3x), YWHAZ (~4x), TRX1 (~3x), TXNIP (~6x), ETT (~2x), CAT (~2x), and SOD1 (~2x), along with inhibition of NRF2 (~4x), FOXO3 (~79x), and GPX1 (~2x). The inhibitory pattern suggests a direct antioxidant action of ERT, mitigating disease effects, while the inductions appear to involve indirect actions, reinforcing its critical and little-understood role during hematopoiesis, as ATF4 and TXNIP are proposed as new regulators of erythroid proliferation and differentiation. In conclusion, the evaluated mechanisms play a critical role in the redox homeostasis of progenitor cells in the tested model. Additionally, ERT treatment appears to have a broad-spectrum modulatory action associated with erythropoiesis, while MEL treatment has a cytoprotective effect, mitigating the activation of redox signaling pathways exacerbated by the disease.
Palavras-chave: Homeostase redox
Ergotioneína
Melatonina
Potencial terapêutico
Adaptação redox
País: 
Editor: Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Sigla da Instituição: UFMS
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/10400
Data do documento: 2024
Aparece nas coleções:Ciências Biológicas - Licenciatura (CPTL)

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