Papel da caveolina-1 na capacidade de migração e proliferação de células estreladas hepáticas

Abstract

A fibrose hepática é uma característica comum de diversas doenças crônicas do fígado e é caracterizada pela deposição excessiva de matriz extracelular no órgão. Em última instância, essa alteração anormal do parênquima hepático acarreta em hipertensão portal, cirrose e insuficiência do fígado, o que pode levar o paciente à morte. As células estreladas hepáticas (HSC) participam ativamente deste processo, modificando seu fenótipo quiescente, rico em gotas lipídicas no citoplasma, para o fenótipo ativado, em resposta a um insulto hepático. A linhagem GRX é um modelo de HSC ativadas. As caveolas são pequenas invaginações de 50-100 nm da membrana plasmática que são ricas em glicoesfingolipídeos, colesterol e proteínas GPI ancoradas. Elas são caracterizadas pela presença de caveolina, uma proteína estrutural específica desta organela. Estas pequenas organelas, consideradas especializações dos “rafts” lipídicos, estão presentes nos mais diversos tipos celulares e podem funcionar como plataformas onde se ancoram várias proteínas de membrana. Estas proteínas reconhecem sinais externos e transmitem sinais moduladores da atividade celular, regulando ou facilitando o transporte de ácidos graxos e de lipídeos, e também são responsáveis pelo transporte de vesículas de membrana. As caveolinas são as principais proteínas estruturais das caveolas, sendo a caveolina-1 (Cav-1) a mais importante. A Cav-1 é encontrada em todos os tipos celulares e está relacionada com a transformação oncogênica e tumorogênese. Estudos já mostraram a interação entre as caveolas e os filamentos de actina, os microtúbulos, e os filamentos intermediários. Em fígados cirróticos foi encontrado um aumento da expressão de Cav-1 nas células endoteliais sinusoidais e nas HSC. Em trabalho anterior, utilizamos o plasmídeo pCav1EGFP para a obtenção de uma linhagem permanente que superexpressa a Cav-1 e a proteína EFGP, a GRXEGFP-Cav. Neste trabalho, nós caracterizamos, bioquímica e morfologicamente, essa linhagem e realizamos outra transfecção com o plasmídeo vazio pCineoEGFP para estabelecer uma linhagem controle, a GRXEGFPpCineo . Através de métodos de análise bioquímica, de imunocitoquímica, de citometria de fluxo e de microscopia confocal e eletrônica de transmissão, mostramos que a superexpressão de Cav-1, aumentou a proliferação e a adesão celular, alterou a morfologia e a estrutura do citoesqueleto das células, a capacidade de migração e de endocitose da GRXEGFP-Cav. A análise ultraestrutural por microscopia eletrônica de transmissão revelou o aumento do número de caveolas na membrana plasmática. As alterações do citoesqueleto de actina e o aumento da afinidade célula-célula são indicativos de maior mobilidade celular. Esses resultados somados ao aumento do conteúdo de αSMA e Col-I sugerem a modulação da GRXEGFP-Cav para um fenótipo de miofibroblasto ativado característico de situações de dano hepático. Como a distribuição e a significância da expressão de Cav-1 em fígados normais e cirróticos são pouco conhecidas, e considerando o papel das HSC nas doenças hepáticas, entendemos que a linhagem permanente GRXEGFP-Cav pode ser uma ferramenta experimental muito interessante para o estudo destas patologias.

Liver fibrosis is a common feature of several chronic hepatic diseases and is characterized by the excessive deposition of extracellular matrix in the organ. Usually, this abnormal change of the hepatic parenchyma causes portal hypertension, cirrhosis and liver failure, which can lead to the patient death. Hepatic stellate cells (HSC) participate actively in this process through modifying their quiescent phenotype rich in lipid droplets in the cytoplasm to the activated phenotype in response to the liver injury. GRX line is a model of activated HSC. The caveolae are small invaginations of plasma membrane that reaches 50-100nm of size, rich in glycosphingolipids, cholesterol, and GPI-anchored proteins. These organelles are characterized by the presence of caveolin, a structural and specific protein. These small organelles, which are considered specializations of lipid "rafts" and can be present in several cell types, can act as anchoring platforms for several membrane proteins. These proteins recognize external signals and transmit these signals to modulate the cell activity through regulating or facilitating the transport of fatty acids and lipids, being also responsible for the transport of membrane vesicles. Caveolins are the main structural proteins of caveolae and caveolin-1 (Cav-1) is the most important. Cav-1 is found in all cell types and is related to the oncogenic transformation and tumorigenesis. Previous studies have shown the interaction among caveolae, actin filaments, microtubules, and intermediate filaments. Also, it was found an increase of Cav-1 expression in sinusoidal endothelial cells and HSC of cirrhotic livers, which was suggested to be related to the portal hypertension that accompanies the process of fibrosis. In a previous work, we used the pCav1EGFP plasmid to obtain a permanent cell strain that overexpresses Cav-1 protein and EFGP, which was named GRXEGFP-Cav. In this work we biochemical and morphologically characterized this strain. We also did another cell transfection with an empty pCineoEGFP plasmid to establish a permanent control cell line, which was named GRXEGFPpCineo. Through biochemical analysis, immunocytochemistry, flow cytometry, confocal and electron transmission microscopy, we showed that Cav-1overexpression increased cell proliferation and adhesion, changed cell morphology and cytoskeleton structure, and the cell migration and endocytosis capacity of GRXEGFP-Cav. The actin cytoskeletal changes and the increased cell-cell affinity are indicative of greater cell motility. These results associated to the increase of αSMA and Col-I contents suggest the GRXEGFP-Cav modulation be the activated myofibroblast that characterizes liver damage. As the distribution and the significance of Cav-1 expression in normal and cirrhotic livers are little known and considering the role of HSC in liver diseases, we believe that the permanent GRXEGFP-Cav line can be a very interesting experimental tool for the study of these pathologies.