Anisotropias opticas em feixes de colageno e pesquisa de morte celular em fibroblastos de tendões durante o estabelecimento do diabetes espontaneo em camundongos não-obesos (NOD)

Orientadores: Benedicto de Campos Vidal, Maria Luiza Silveira Mello Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Camundongos NOD são ótimos modelos para estudo, uma vez que são portadores de duas importantes características: diabetes e resistência à apoptose. É desconhecido se a elevada resistência à apoptose atinge células somente do sistema imune onde foi descrita, ou se é uma característica de células de outros sistemas/tecidos. O diabetes mellitus provoca alterações na matriz extracelular (MEC) por meio da glicosilação não-enzimática das proteínas intercelulares, tal como o colágeno. No processo não-enzimático de glicosilação da proteína colagênica, o grupo aldeído da glicose reage com o grupamento amina livre de resíduos de lisina e hidroxilisina do colágeno, formando uma base Schiff reversível que origina os produtos de Amadori. Estes produtos dão origem aos produtos de glicosilação avançada (AGEs) que desencadeiam a formação de ligações cruzadas entre as moléculas de colágeno. O colágeno interage com receptores de superfície celular de modo que alterações nesta glicoproteína poderiam alterar a transdução de sinais da MEC para as células. O presente estudo visa descrever e quantificar as propriedades anisotrópicas ópticas em feixes de colágeno; buscar alterações elicitadas pelo diabetes nos proteoglicanos (PGs) da MEC; verificar a ocorrência de resíduos de glicose disponíveis no colágeno glicosilado; descrever o intumescimento e a extração de feixes de colágeno em ácido acético a 3% e comparar alguns aspectos da morte celular e do fenótipo nuclear de fibroblastos de feixes de colágeno de camundongos sadios e NOD, buscando-se alterações elicitadas pelo diabetes. Para isso, tendões do calcâneo e da cauda de 14 camundongos NOD e BALB/C (não-diabéticos) foram submetidos aos seguintes experimentos: Medidas de retardo óptico (RO) das birrefringências; digestão enzimática com hialuronidase testicular; colorações com azul de toluidina (AT) pH 4.0 e concanavalina Br (ConBr); intumescimento e extração do colágeno; reação de Feulgen, análise de imagem nuclear e teste imunocitoquímico de TUNEL. Os resultados indicam que toda a glicose incorporada não-enzimaticamente ao colágeno foi convertida a produtos de Amadori. O aumento no número de ligações cruzadas intermoleculares tornou as fibras de colágeno mais alinhadas, estáveis e com condições de empacotamento molecular mais intensas em relação às fibras de colágeno controle. A estabilidade torna o colágeno glicosilado mais resistente à extração por ácido acético a 3% e sugere a ocorrência de diminuição na taxa de remodelação tecidual de animais e/ou pacientes diabéticos. Em termos de ordem molecular (cristalinidade) dos feixes de colágeno, parece que o diabetes induz mudanças variáve is em função da estrutura, fato este que sugere a existência de significados fisio-patogênicos distintos. Quanto aos PGs da MEC, não foram observadas alterações elicitadas pelo diabetes nestas macromoléculas. Os parâmetros geométricos e densitométricos que caracterizam o fenótipo nuclear dos fibroblastos também foram alterados pelo diabetes, sendo que encontrou-se um aumento desses parâmetros ao compará-los com os observados em núcleos de fibroblastos de camundongos não-diabéticos. Não foi constatada positividade ao teste de TUNEL nos núcleos dos fibroblastos estudados Abstract: NOD mice possess two characteristics: diabetes and resistance to various apoptosis signals. Diabetes mellitus provokes alterations in the extracellular matrix (ECM) through of the non-enzymatic glycosylation of intercellular proteins, such as the collagen. In the process of non-enzymatic glycosylation of the collagen protein, the carbonyl group of a sugar reacts with the amino group of a protein and forms a Schiffs¿ base which reacts further into a Amadori products. The products of early glycosylation undergo rearrangements resulting in the formation of irreversible products, the so-called advanced glycosylation endproducts (AGEs). AGEs formation is probably one of the main mechanisms underlying the increased arterial stiffness in diabetic patients or diabetic complications in general. The collagen interacts with cell receptors, consequently alterations in the collagen can change the signal transduction from ECM for the cells. The principal objectives of present study are: to describe the anisotropic properties of collagen bundles obtained from NOD mice and to compare some aspects of the cell death and nuclear phenotype of fibroblasts obtained from NOD and BALB/C mice. For this, calcaneal and tail tendons were submitted to the following experiments: measurements of intrinsical and textural birefringence; enzymatic digestion; staining with toluidine blue (TB) pH 4.0; Concanavalin Br method; collagen extraction; Feulgen reaction, analysis of nuclear images and TUNEL test. The results indicate that all glucose was converted the Amadori products. The increase in the number of cross-linking becomes the collagen fibers both more 16 aligned and with more intense molecular packing conditions than those of the control. In terms of molecular order (crystallinity) of collagen bundles, the diabetes induces variable changes in function of the structure, fact this that suggests the existence of different physio-pathogenics meanings. The analysis of parameters that characterize the nuclear phenotype (area, perimeter, OD, IOD, SDtd and entropy) indicate physiological differences between the fibroblasts obtained from NOD and BALB/C mice. The reply to the TUNEL test was negative in the fibroblasts Mestrado Biologia Celular Mestre em Biologia Celular e Estrutural