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Investigation of the role of nitric oxide and Rho GTPases in neutrophils adhesion under inflammatory conditions

By Angélica Aparecida Antoniellis Silveira

Abstract

Durante a resposta inflamatória, os neutrófilos e outros leucócitos aderem ao endotélio, deixando os vasos sanguíneos e movimentando-se ativamente em direção ao foco inflamatório. A migração dos neutrófilos para sítios inflamatórios depende de uma série de eventos adesivos e quimiotáticos, resultantes da ativação de moléculas de adesão como as selectinas e integrinas e receptores de quimiocinas. Devido às suas propriedades, os neutrófilos podem ser ativados por proteínas de sinalização intracelular, as Rho GTPases, que auxiliam os neutrófilos a desempenhar esta função por interferirem em mudanças no citoesqueleto. Estas proteínas também estão envolvidas na adesão e proliferação celular. Os neutrófilos são capazes de sintetizar óxido nítrico (NO), sendo que esta produção de NO é um importante componente da resposta imune inata durante a inflamação. Estudos demonstraram que os neutrófilos têm papel indutor na geração de inflamação e esforços visando compreender o mecanismo adesivo destas células nos processos inflamatórios podem ser um ponto chave para intervenções farmacológicas em doenças que são caracterizadas por inflamação vascular com consequente obstrução de fluxo sanguíneo. Diante disso, este estudo objetivou avaliar o papel da via do NO e das Rho GTPases no mecanismo pelo qual os estímulos inflamatórios aumentam a adesão de neutrófilos. Também foi avaliado os efeitos da sinvastatina na modulação das propriedades adesivas de neutrófilos, como ferramenta para auxiliar no estudo do envolvimento das Rho GTPases, Rac1 e RhoA, no processo adesivo destas células. Este mecanismo foi estudado a partir de neutrófilos isolados do sangue periférico por ensaios de adesão estática e em fluxo e citometria de fluxo. Além disso, foi analisada a expressão gênica das Rho GTPases, Rac1 e RhoA, através de PCR em tempo real. Sob potente estímulo de TNF-?, as propriedades adesivas dos neutrófilos aumentam significativamente. Inibidores de NO sintase e doadores de NO não alteraram as propriedades adesivas de neutrófilos quando estimulados com TNF-?. Não observamos grande diferença quanto à adesão e expressão das moléculas de adesão na superfície dos neutrófilos usando inibidor de Rac1, porém o composto Y-27632, inibidor de ROCK (Rho-associated coiled coil forming protein serine/threonine kinase), proteína efetora de RhoA, mostrou aumentar a adesão dos neutrófilos sob condições basais. O uso da sinvastatina modulou as propriedades adesivas e a expressão de Mac-1 nos neutrófilos na presença de um estímulo inflamatório, apoiando evidências de seu uso como anti-inflamatório. Em destaque foi observado que o Y-27632 reverteu o efeito da sinvastatina sob estímulo de TNF-? e que o mevalonato e os isoprenóides intermediários da via do colesterol, GGPP e FPP, não foram capazes de reverter o efeito da sinvastatina. Dados indicam que a via de sinalização dependente em NO-GMPc aparentemente não modula as propriedades adesivas dos neutrófilos sob condições inflamatórias. Por outro lado, resultados indicam que as Rho GTPases parecem estar envolvidas na regulação das propriedades adesivas dos neutrófilos sob condições inflamatórias. O envolvimento de ROCK na adesão celular ainda não está completamente compreendido, mas de acordo com nossos resultados podemos sugerir a hipótese de que esta enzima efetora tenha um papel na inducão de adesão dos neutrófilos na presença de um estímulo inflamatório. A sinvastatina foi capaz de inibir as propriedades adesivas de neutrófilos quando ativados indicando mais uma utilidade desta classe de drogas no tratamento de doenças inflamatórias. O papel das Rho GTPases nas propriedades adesivas dos neutrófilos sob condições inflamatórios ainda precisa ser melhor elucidado.During the inflammatory response, neutrophils and other leukocytes adhere to the endothelium leaving the blood vessels and actively moving towards the inflammatory focus. The migration of neutrophils to inflammatory sites depends on a variety of chemotactic and adhesive events resulting from the activation of adhesion molecules such as selectins and integrins and chemokine receptors. Due to its properties, neutrophils may be activated by small intracellular signaling proteins, the Rho GTPases, which help neutrophils to fulfill this function by interfering in cytoskeletal changes. These proteins are also involved in cell adhesion and proliferation. The neutrophils are able to synthesize nitric oxide (NO), and this production of NO is an important component of innate immunity during inflammation. Studies have shown that neutrophils play a role in inducing inflammation and generation of efforts to understand the adhesive mechanism exerted by neutrophils in inflammatory processes may be a key point for pharmacological interventions for diseases that are characterized by vascular inflammation with consequent obstruction of blood flow. Thus, this study aimed to evaluate the role of the NO pathway and the Rho GTPases in the mechanism by which inflammatory stimuli increases neutrophil adhesion. We also assessed the effects of simvastatin on neutrophil adhesive properties as a tool to aid in studying the involvement of Rho GTPases, RhoA and Rac1 in these mechansims. Neutrophils were isolated from peripheral blood and aspects of adhesion studied by static and flow adhesion assays as well as flow cytometry. In addition, we analyzed the gene expression of Rho GTPases, Rac1 and RhoA by real time - PCR. Following a strong stimulation with TNF-?, the adhesive properties of neutrophils increase significantly. NO synthase inhibitors and NO donors did not modify the adhesive properties of neutrophils when stimulated with TNF-?. We did not observe any significant differences in the adhesion of neutrophils and the expression of adhesion molecules on their surface in the presence of a Rac1 inhibitor. However, an inhibitor of ROCK (Rho-associated coiled coil forming protein serine/threonine kinase, an efector protin for the RhoA), Y-27632, was shown to increase the adhesion of neutrophils under basal conditions. The use of simvastatin decreased adhesive properties and modulated the expression of Mac-1 of neutrophils in the presence of an inflammatory stimulus, supporting the use of this class of drugs as anti-inflammatory agents. Importantly, the attenuating effects of simvastatin on TNF-? stimulated neutrophil adhesion were reversed by Y-27632, whereas the cholesterol pathway intermediates, mevalonate, and the isoprenoids, GGPP FPP, were unable to reverse the effects of this drug. Data indicate that the NO-cGMP signaling pathway does not appear to modulate the adhesive properties of neutrophils under inflammatory conditions. Moreover, results suggest that Rho GTPases may be involved in the regulat ion of the adhesive properties of neutrophils. The involvement of ROCK in cellular adhesion is not yet fully understood but, according to our findings, it may be hypothesized that this protein effector has a role in the induction of neutrophil adhesion. Simvastatin was able to inhibit the adhesive properties of neutrophils when activated, indicating another use of this class of drugs for the treatment of inflammatory diseases. The role of Rho GTPases in the adhesive properties of neutrophils under inflammatory conditions should be further elucidated

Topics: Citocinas, Neutrófilos, Proteínas Rho de ligação ao GTP, Moléculas de adesão, Inflamação, Cytokines, Neutrophils, Rho GTP-binding proteins, Adhesion molecules, Inflammation
Publisher: Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Ciências Médicas
Year: 2012
OAI identifier: oai:agregador.ibict.br.BDTD_UNICAMP:oai:unicamp.br:000878367
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