Efeito das drogas dexametasona e azatioprina na viabilidade, morfologia e comportamento migratório de células-tronco mesenquimais

Abstract

Glicocorticoides e outras drogas imunossupressoras são comumente utilizados para o tratamento de condições inflamatórias, como as Doenças Inflamatórias Intestinais (DIIs). Apesar dos avanços na terapia medicamentosa, a remissão da doença ainda é difícil de ser mantida. Devido às suas propriedades imunomodulatórias, as Células-Tronco Mesenquimais (MSCs – Mesenchymal Stem Cells) têm emergido como reguladoras da resposta imune, e sua viabilidade e propriedades migratórias são essenciais para o sucesso da terapia celular. Entretanto, pouco se conhece sobre os efeitos das drogas convencionalmente utilizadas no tratamento das DIIs no comportamento das MSCs. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar a viabilidade, a morfometria nuclear, a polaridade celular, a distribuição da actina-F e da FAK (Focal Adhesion Kinase), e o comportamento migratório das MSCs na presença das drogas Azatioprina (AZA) e Dexametasona (DEXA). As células foram isoladas de membranas coriônicas humanas e caracterizadas pela diferenciação em adipócitos e osteócitos, bem como pela expressão de um painel de marcadores de superfície. As MSCs foram previamente tratadas com AZA ou DEXA por 24h ou 7d nas concentrações de 1μM ou 10μM, respectivamente. Ambas as drogas não afetaram a viabilidade celular analisada por MTT (3-(4,5-dimethyltiazol-2-yl)-2,5- diphenyltetrazolium bromide) e morfometria nuclear. Entretanto, a análise do índice de polaridade resultou em uma morfologia mais alongada após o tratamento com AZA, enquanto células mais arredondadas foram observadas na presença de DEXA. Os filamentos de actina foram marcados por Rodamina-Faloidina e sua análise mostrou que a AZA preservou parcialmente a formação de lamelipódios e aumentou a presença de fibras de estresse ventrais, enquanto que a DEXA inibiu a formação de lamelipódios, evidenciou uma maior presença de fibras de estresse ventrais e diminuiu a estabilidade das protrusões de membrana, observadas em vídeo. Através da análise de microscopia de série temporal, foi observado que as células sob o efeito da AZA por 7d migraram por maiores distâncias e tiveram um aumento em sua velocidade de migração (24,35%; P < 0,05; n = 4), ao passo que a DEXA diminuiu a velocidade migratória em 24h e 7d (-28,69% e -25,37%, respectivamente; P < 0.05; n = 4) e diminuiu a distância alcançada pelas células. Em conclusão, nossos dados sugerem que as drogas AZA e DEXA podem afetar diferentemente a morfologia e o comportamento migratório das MSCs, possivelmente afetando o resultado da terapia celular. O protocolo de migração celular utilizado neste estudo foi estabelecido por nosso grupo de pesquisa, sendo que um artigo científico contendo todas as etapas do protocolo foi escrito para que outros laboratórios possam utilizá-lo de maneira simples e eficaz.

Glucocorticoids and other immunosuppressive drugs are commonly used to treat inflammatory disorders, such as Inflammatory Bowel Disease (IBD) and, despite few improvements, the remission of IBD is still difficult to maintain. Due to its immunomodulatory properties, Mesenchymal Stem Cells (MSCs) have emerged as regulators of immune response, and its viability and activation of migratory properties are essential for a successful cell therapy. However, little is known about the effects of immunosuppressant drugs used on IBD treatment on MSCs behavior. In this way, the aim of this study was to evaluate MSCs viability, nuclear morphometry, cell polarity, F-actin and FAK (Focal Adhesion Kinase) distribution and cell migration properties in the presence of the immunosuppressive drugs Azathioprine (AZA) or Dexamethasone (DEX). MSCs were isolated from human chorionic membranes and characterized through adipogenic and osteogenic differentiations, as well as a panel of surface markers. Cells were previously treated with AZA or DEX for 24 hrs or 7 days at 1μM and 10μM, respectively. Both drugs had no effects on cell viability analyzed through MTT (3-(4,5- dimethyltiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) and nuclear morphometry. However, polarity index analysis showed that AZA treatment induced a more elongated cell shape while a greater presence of rounded cells was observed under DEX exposure. F-actin was stained by Rhodamine-Phalloidin and showed that AZA could partially preserve lamellipodia formation and increase the presence of ventral actin stress fibers, while DEX inhibited lamellipodia formation and increased the presence of ventral actin stress fibers while decreasing protrusion stability, observed in video. Through time-lapse microscopy, it was observed that after 7 days of treatment, AZA improved cell the spatial trajectory (ST) and increased migration speed (24.35%, P < 0.05, n = 4) while DEX impaired ST and migration speed after 24 hrs and 7 days treatment (- 28.69% and -25.37%, respectively; P < 0.05, n = 4). In conclusion our data suggests these immunosuppressive drugs can differently affect MSCs morphology and migration capacity, possibly impacting the success of cell therapy. The migration protocol used in this study was successfully established by our group, leading to the writing of a protocol paper to facilitate the usage of this technique by other laboratories in a simple and efficient manner.