Estabelecimento de modelo in vitro de epiderme humana reconstruída para dermatite atópica

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Main Author: Assis, Silvia Romano de
Publication Date: 2024
Format: Master thesis
Language: por
Source: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
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Summary: A Epiderme Humana reconstruída (RHE) é uma ferramenta valiosa na pesquisa dermatológica, particularmente no estudo da Dermatite Atópica (DA). A DA é uma doença inflamatória crônica da pele que afeta uma parte significativa da população global (em até 20% das crianças e 10% dos adultos), representando um desafio substancial para a saúde pública e encargos financeiros aos sistemas de saúde. É caracterizada por sintomas como pele seca, prurido intenso e lesões eczematosas, devido a uma barreira epidérmica prejudicada. A complexidade e a variabilidade da fisiopatologia da DA, tornam-na uma condição difícil de gerir e tratar. Portanto, a Epiderme Humana Reconstruída para Dermatite Atópica, permite examinar a fisiopatologia dessa doença e é uma vantagem tecnológica para desenvolvimento de tratamentos. Este projeto visa primeiramente melhorar o modelo RHE para Dermatite Atópica, baseado parcialmente na pesquisa de DE VUYST et al., 2016 e DO NASCIMENTO PEDROSA et al., 2016; após, incorporar abordagens diferenciadas como o uso de meios específicos de fibroblastos atópicos (MCFA) e finalizar explorando marcadores moleculares ligados a proliferação, diferenciação epidérmica e marcadores comumente alterados em DA, para melhor compreensão e tratamento da doença. Atualizamos o modelo USP-RHE (grupo 1/grupo controle/RHE-1) desenvolvido com células de indivíduos saudáveis, gerando três variantes: grupo RHE-2, grupo de indução de DA pela adição de interleucinas IL-4, IL-13 e IL-25, pós depleção de colesterol; grupo RHE- 3, grupo de indução de DA mais suplementação com MCFA e grupo RHE-4, grupo não induzido e que recebeu suplementação de MCFA. Avaliamos esses modelos utilizando histologia e imunofluorescência para identificar marcadores de desenvolvimento epidérmico normal e atópico, como citoqueratinas 10 e 14 (CK10 e CK14), filagrina (FLG), involucrina (IVL), loricrina (LOR), anidrase carbônica 2 (CA2), linfopoietina estromal tímica (TSLP) e Ki67. As análises moleculares incluíram RT-qPCR e Western blotting para avaliar expressões de mRNA e proteínas, garantindo uma avaliação completa da capacidade dos modelos de imitar com precisão as características epidérmicas. Complementando, dosamos a concentração de IL- 8 nos sobrenadantes das culturas. Nossos resultados mostram a presença de alterações entre as camadas da epiderme sugestivas de características de DA nos grupos RHE-2, RHE-3 e RHE-4 em relação ao grupo RHE-1. Presença de proteínas estruturais, porém, com diminuição de CK10 nos grupos RHE-2 e RHE-3 em relação aos grupos RHE-1 e RHE-4. Taxa de proliferação estável no grupo RHE-2 em relação ao grupo RHE-1. Diminuição na expressão de proteínas de diferenciação terminal epidérmica e aumento de expressão de CA2 nos grupos RHE-2 e RHE- 3 em relação ao grupo RHE-1. Secreção de IL-8 aumentada nos grupos RHE-2, RHE-3 e RHE- 4 em relação ao grupo RHE-1. O grupo RHE-3 parece oferecer uma representação mais complexa da DA, incorporando tanto a indução inflamatória quanto a influência do ambiente celular atópico (via MCFA), o que pode refletir de maneira mais abrangente as características da DA. Os grupos RHE-2 e RHE-3 demonstram ser capazes de mimetizar características da DA, o que contribui para o avanço da pesquisa dermatológica e abre caminhos para estratégias terapêuticas mais eficazes no manejo da Dermatite Atópica. O grupo RHE-4 sugere que o meio condicionado por si só, não é suficientemente capaz de reproduzir características da doença, exceto pela presença de espaços intercelulares dos queratinócitos nas camadas inferiores da epiderme. O grupo RHE-2 representa um grupo mais acessível, tornando-se o grupo de escolha como conclusão desse estudo.
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A complexidade e a variabilidade da fisiopatologia da DA, tornam-na uma condição difícil de gerir e tratar. Portanto, a Epiderme Humana Reconstruída para Dermatite Atópica, permite examinar a fisiopatologia dessa doença e é uma vantagem tecnológica para desenvolvimento de tratamentos. Este projeto visa primeiramente melhorar o modelo RHE para Dermatite Atópica, baseado parcialmente na pesquisa de DE VUYST et al., 2016 e DO NASCIMENTO PEDROSA et al., 2016; após, incorporar abordagens diferenciadas como o uso de meios específicos de fibroblastos atópicos (MCFA) e finalizar explorando marcadores moleculares ligados a proliferação, diferenciação epidérmica e marcadores comumente alterados em DA, para melhor compreensão e tratamento da doença. Atualizamos o modelo USP-RHE (grupo 1/grupo controle/RHE-1) desenvolvido com células de indivíduos saudáveis, gerando três variantes: grupo RHE-2, grupo de indução de DA pela adição de interleucinas IL-4, IL-13 e IL-25, pós depleção de colesterol; grupo RHE- 3, grupo de indução de DA mais suplementação com MCFA e grupo RHE-4, grupo não induzido e que recebeu suplementação de MCFA. Avaliamos esses modelos utilizando histologia e imunofluorescência para identificar marcadores de desenvolvimento epidérmico normal e atópico, como citoqueratinas 10 e 14 (CK10 e CK14), filagrina (FLG), involucrina (IVL), loricrina (LOR), anidrase carbônica 2 (CA2), linfopoietina estromal tímica (TSLP) e Ki67. As análises moleculares incluíram RT-qPCR e Western blotting para avaliar expressões de mRNA e proteínas, garantindo uma avaliação completa da capacidade dos modelos de imitar com precisão as características epidérmicas. Complementando, dosamos a concentração de IL- 8 nos sobrenadantes das culturas. Nossos resultados mostram a presença de alterações entre as camadas da epiderme sugestivas de características de DA nos grupos RHE-2, RHE-3 e RHE-4 em relação ao grupo RHE-1. Presença de proteínas estruturais, porém, com diminuição de CK10 nos grupos RHE-2 e RHE-3 em relação aos grupos RHE-1 e RHE-4. Taxa de proliferação estável no grupo RHE-2 em relação ao grupo RHE-1. Diminuição na expressão de proteínas de diferenciação terminal epidérmica e aumento de expressão de CA2 nos grupos RHE-2 e RHE- 3 em relação ao grupo RHE-1. Secreção de IL-8 aumentada nos grupos RHE-2, RHE-3 e RHE- 4 em relação ao grupo RHE-1. O grupo RHE-3 parece oferecer uma representação mais complexa da DA, incorporando tanto a indução inflamatória quanto a influência do ambiente celular atópico (via MCFA), o que pode refletir de maneira mais abrangente as características da DA. Os grupos RHE-2 e RHE-3 demonstram ser capazes de mimetizar características da DA, o que contribui para o avanço da pesquisa dermatológica e abre caminhos para estratégias terapêuticas mais eficazes no manejo da Dermatite Atópica. O grupo RHE-4 sugere que o meio condicionado por si só, não é suficientemente capaz de reproduzir características da doença, exceto pela presença de espaços intercelulares dos queratinócitos nas camadas inferiores da epiderme. O grupo RHE-2 representa um grupo mais acessível, tornando-se o grupo de escolha como conclusão desse estudo.The reconstructed Human Epidermis (RHE) is a valuable tool in dermatological research, particularly in the study of Atopic Dermatitis (AD). AD is a chronic inflammatory skin disease that affects a significant portion of the global population (up to 20% of children and 10% of adults), posing a substantial public health challenge and financial burden on healthcare systems. It is characterized by symptoms such as dry skin, intense itching and eczematous lesions, due to an impaired epidermal barrier. The complexity and variability of AD pathophysiology make it a difficult condition to manage and treat. Therefore, the Reconstructed Human Epidermis for Atopic Dermatitis allows us to examine the pathophysiology of this disease and is a technological advantage for developing treatments. This project primarily aims to improve the RHE model for Atopic Dermatitis, based partially on the research of DE VUYST et al., 2016 and DO NASCIMENTO PEDROSA et al., 2016; then, incorporate different approaches such as the use of atopic fibroblast-specific media (MCFA) and finish by exploring molecular markers linked to proliferation, epidermal differentiation and markers commonly altered in AD, for a better understanding and treatment of the disease. We updated the USP-RHE model (group 1/control group/RHE-1) developed with cells from healthy individuals, generating three variants: 1) RHE-2 group: AD induction group by the addition of IL interleukins -4, IL-13 and IL-25, after cholesterol depletion; 2) RHE-3 group: AD induction group plus MCFA supplementation; and 3) RHE-4 group: non-induced group that received MCFA supplementation. We evaluated these models using histology and immunofluorescence to identify markers of normal and atopic epidermal development, such as cytokeratin 10 and 14 (CK10 and CK14), filaggrin (FLG), involucrin (IVL), loricrin (LOR), carbonic anhydrase 2 (CA2), lymphopoietin thymic stromal (TSLP) and Ki67. Molecular analyzes included RTqPCR and Western blotting to assess mRNA and protein expressions, ensuring a thorough assessment of the models\' ability to accurately mimic epidemic characteristics. In addition, we measured the concentration of IL-8 in culture supernatants. Our results show the presence of changes between the layers of the epidermis suggestive of AD characteristics in RHE-2, RHE- 3 and RHE-4 groups in relation to RHE-1 group. Presence of structural proteins, however, with decrease CK10 in RHE-2 and RHE-3 groups in relation to RHE-1 and RHE-4 groups. Stable proliferation rate in RHE-2 group in relation to RHE-1 group. Decrease in the expression of epidermal terminal differentiation proteins and increased expression of CA2 in RHE-2 and RHE-3 groups in relation to RHE-1 group. Increased IL-8 secretion in RHE-2, RHE-3 and RHE-4 groups in relation to RHE-1 group. RHE-3 group appears to offer a more complex representation of AD, incorporating both inflammatory induction and the influence of the atopic cellular environment (via MCFA), which may more comprehensively reflect the features of AD. The RHE-2 and RHE-3 groups demonstrate that they are capable of mimicking characteristics of AD, which contributes to the advancement of dermatological research and opens the way for more effective therapeutic strategies in the management of Atopic Dermatitis. The RHE-4 group suggests that the conditioned medium alone is not sufficiently capable of reproducing characteristics of the disease, except for the presence of intercellular spaces of keratinocytes in the lower layers of the epidermis. The RHE-2 group represents a more accessible group, becoming the group of choice as a conclusion of this study.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPMaria-Engler, Silvya Stuchi Assis, Silvia Romano de2024-06-17info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/9/9142/tde-19092024-120129/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPReter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2024-10-11T14:12:02Zoai:teses.usp.br:tde-19092024-120129Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212024-10-11T14:12:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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