Caracterização de células perineurais associadas a neurônios simpáticos de camundongos

Abstract

A obesidade resulta de um desequilíbrio entre o consumo e o gasto energético, e está a associada a diversas comorbidades, como doenças cardiovasculares, hipertensão, e resistência à insulina e diabete tipo 2. A leptina é um hormônio produzido pelos adipócitos no tecido que atua principalmente em núcleos hipotalâmicos para reduzir o consumo e estimular o gasto de energia. Um exemplo de mecanismo de resposta à sinalização da leptina é a ativação do sistema nervoso simpático com a consequente liberação de catecolaminas, como a norepinefrina. O estado de obesidade induz inflamação crônica no tecido adiposo, o qual compreende diversos outros tipos celulares além dos adipócitos. Assim, o controle da homeostase energética depende do mecanismo coordenado entre diversos sistemas no tecido adiposo, como o sistema nervoso e o inflamatório. Apesar da ação da leptina no cérebro ser bastante estudada, relatos recentes têm reportado a presença do seu receptor, LepR, em células de órgãos periféricos. Esta dissertação apresenta, por meio de microscopia confocal e imageamento óptico 3D, células que expressam o receptor de leptina no entorno das fibras nervosas que inervam o tecido adiposo subcutâneo, bem como em gânglios simpáticos. Considerando a localização destas células ao redor das fibras nervosas, hipotetizou-se que estas constituiriam a camada perineural dos nervos, o que foi comprovado por microscopia eletrônica de transmissão. As células LepR organizam-se em camadas e apresentam morfologia achatada e alongada, com inúmeras cavéolas, características típicas das células perineurais. Em consonância com estes resultados, o sequenciamento de RNA de células LepR separadas de gânglios simpáticos indicaram a expressão de marcadores de células do perineuro, bem como de algumas citocinas inflamatórias, como a Interleucina-33. É importante notar que, além do receptor da leptina, estas células também expressam o receptor adrenérgico β2, o qual possui implicação na obesidade. Estudos ex vivo buscaram investigar o papel funcional das células perineurais LepR no contexto da inflamação, em resposta a leptina e norepinefrina. Além disso, foi observado o padrão de resposta a estes estímulos por meio de imageamento dos níveis intracelulares de cálcio. Este trabalho, portanto, traz a descrição e caracterização de células perineurais que expressam o LepR no tecido adiposo e em outros tecidos relevantes associados ao sistema nervoso periférico, e explora a sua funcionalidade no contexto da inflamação, que está intimamente associada a problemas de obesidade.

Obesity is a pathological condition that derives from the imbalance between energy intake and expenditure, and is associated to comorbidities such as cardiovascular diseases, hypertension, and insulin resistance and type 2 diabetes. Leptin is a hormone produced by adipocytes in the adipose tissue which has its primary targets in hypothalamic nuclei to reduce food intake and stimulate energy expenditure. One example of leptin’s signaling response by the organism is the activation of the sympathetic nervous system, which leads to the release of catecholamines, such as norepinephrine. Low grade, chronic inflammation is induced in the adipose tissue of obese individuals, thus the control of energy homeostasis depends on the coordinated mechanism between different systems in the adipose tissue, in particular the nervous and inflammatory systems. Leptin’s actions in the brain are well established, however recent studies have shown peripheral cells expressing the leptin receptor, LepR. This dissertation presents, by confocal microscopy and 3D optical imaging, the expression of LepR in cells which surround nerve fibers that innervate the subcutaneous white adipose tissue, as well as in sympathetic ganglia. Considering its location around the nerve fibers, it was hypothesized that these cells constituted the nerves’ perineurial layer, which was confirmed by transmission electron microscopy. The LepR cells are organized in layers of flat and elongated cells that present many caveolae in their cytoplasm, which is in accordance with the morphological and anatomical description of these cells. In addition, RNA sequencing of LepR cells sorted from sympathetic ganglia indicated the expression of perineurial markers, as well as a few inflammatory cytokines, such as Interleukin-33. It is important to note that, besides the leptin receptor, these cells also expressed the adrenergic receptor β2, which has been associated to the context of obesity. Ex vivo studies sought to investigate the functional role of these perineurial LepR cells in the context of inflammation after exposure to leptin and norepinephrine. Additionaly, calcium intracellular response to these stimuli was assessed by live imaging. Therefore, this work describes and characterizes LepR-expressing perineurial cells in the adipose tissue, as well as other tissues associated to the peripheral nervous system, and explores its functionality in the context of inflammation, which is closely linked to obesity.