Fatores de Risco Cardiovascular e a Gênese da Disfunção Endotelial

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Sousa, Iguaracy Pinheiro de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Accessible chromatin sequencing; Aterosclerose; Atherosclerosis; Chromatin immunoprecipitation sequencing; Endotélio/fisiopatologia; Endothelium/physiopathology; Integração de dados ômicos; Omics data integration; Rede regulatória; Regulatory network; Sequenciamento da cromatina acessível; Sequenciamento de cromatina por imunoprecipitação.
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/5/5166/tde-10112021-141334/

Os fatores de risco cardiovascular, como hipóxia, dislipidemia, inflamação e fluxo oscilatório influenciam a disfunção endotelial (DE) que é comum as doenças cardiovasculares. No entanto, desconhecemos o mecanismo pelo qual estes fatores afetam redes gênicas em células endoteliais ou como interagem para provocar a DE. Para preencher esta lacuna, avaliamos primeiro o efeito individual ou combinado destes estímulos sobre a expressão gênica global de células endoteliais de artéria coronária humana (HCAEC). Utilizamos hipóxia química (CoCl2), lipídios oxidados (OxPAPC), inflamação (IL-1) e shear stress oscilatório (OSS). Em uma abordagem complementar, integramos as marcações epigenéticas ( ATAC-seq e ChIP-seq) e de expressão gênica (RNAseq) provenientes de dados públicos para gerar redes gênicas regulatórias globais que podem afetar a DE. Realizamos então o desligamento genético in silico para identificar os genes candidatos causais que estariam associados a DE para serem validados experimentalmente. Nossos dados mostram que a soma das respostas aos insultos individuais não recapitula o efeito do estimulo combinado destes fatores. Aproximadamente 44% (271) dos genes diferencialmente expressos (DEGs) e de vias específicas moduladas foram exclusivas da condição com os estímulos combinados sugerindo o aparecimento de efeito emergente. Nossos achados também indicam uma hierarquia entre os estímulos, considerando-se o impacto sobre o número de DEGs afetados usando-se como referência a condição basal de fluxo laminar. Observamos um aumento progressivo no número de DEGs para a exposição a hipóxia (8), OxPAPC (179), IL-1 (275), OSS (412) e a combinação de todos os estímulos (620). Estes resultados são consistentes com as alterações encontradas em placa aterosclerótica em coronária humana com dados de single-cell RNA-seq. Validamos 103 dos 620 DEGs que estão associados a processos de DE como proliferação celular, adesão de leucócitos e vias de trombose. Na sequência, identificameos 17 genes candidatos que afetam redes gênicas por meio de deleção gênica in silico e validados em plataforma de High Content Screening (HCS) para verificar o potencial terapêutico destes alvos para proteger HAECs com relação ao estado oxidativo, proliferativo e inflamatório em resposta a IL-1 e OxPAPC. Dentre os alvos validados, a inibição do gene EGLN3 mostrou ação antioxidante e anti-inflamatória significativa suprimindo a produção de espécies reativas de oxigênio e o aumento na intensidade de ICAM1, além de impedir alterações na permeabilidade vascular. Os nossos dados mostram que os fatores de risco cardiovascular exercem efeitos específicos sobre a DE e a combinação de estímulos, como observada em grande número de pacientes, resulta em efeitos emergentes que vão além da soma dos efeitos individuais e que foram validados em amostras de placas ateroscleróticas de coronária. Finalmente, a abordagem in silico identificou 17 alvos que afetam redes gênicas associadas a DE que poderão ser alvos terapêuticos como ilustrado pela inibição do EGLN3. Em conjunto, os dados desta tese fornecem elementos críticos para entendimento da base molecular da disfunção endotelial e potenciais alvos terapêuticos para disfunções cardiovasculares