Efeitos parácrinos da terapia celular em modelos de insuficiência hepática aguda utilizando microcápsulas semipermeáveis

Abstract

A insuficiência hepática aguda é resultante da perda das funções vitais do fígado em consequência da disfunção maciça do tecido hepático. Em muitos casos, o transplante de fígado é o tratamento definitivo, apesar da capacidade regenerativa do fígado. Os mecanismos da regeneração envolvem intricadas vias de regulação, com ativação de fatores de crescimento e citocinas. A terapia celular com células tronco da medula óssea tem sido proposta como alternativa terapêutica, mas seu emprego permanece no campo experimental. O presente estudo teve por objetivo investigar os efeitos parácrinos da terapia com células em microcápsulas semipermeáveis, em modelos de insuficiência hepática aguda. Em uma primeira etapa animais submetidos a hepatectomia parcial de 90% foram transplantados com células da medula óssea (CMO) encapsuladas ou cápsulas vazias. Os resultados demonstraram um aumento na sobrevida em 10 dias nos animais tratados com CMO encapsuladas. Estudos em tempos iniciais da regeneração (em até 72 horas) demonstraram que as CMO reduziram a expressão de genes que favorecem a regeneração hepática e aumentaram a expressão de reguladores negativos da regeneração. Como consequência, houve uma diminuição da taxa de regeneração nos animais tratados. Este efeito ocorreu através de mecanismos parácrinos. Na segunda etapa avaliamos a capacidade de diferenciação das células da fração mononuclear da medula óssea (CFMMO) encapsuladas in vivo e in vitro. Animais submetidos a uma lesão por Tetracloreto de Carbono (CCl4) foram transplantados com CFMMO encapsuladas. Animais sem lesão hepática foram utilizados como controle. Observou-se que, 48 horas após o transplante as CFMMO passaram a expressar genes característicos de hepatócitos. A fim de estudar melhor os mecanismos envolvidos nesta diferenciação, utilizamos CFMM encapsuladas em um modelo in vitro que replicasse as características do modelo in vivo. Assim empregamos um sistema de co-cultivo, onde as CFMMO encapsuladas eram mantidas em contato com o meio de hepatócitos com ou sem lesão por CCl4. Nossos resultados demonstraram que em apenas 6 horas de co-cultivo in vitro as CFMMO encapsuladas expressaram marcadores hepáticos. Estes resultados sugerem a ocorrência de diferenciação das CFMMO em tempos muito precoces por mecanismos parácrinos. Em conjunto, os resultados apresentados nos permitem concluir que a microencapsulação celular se mostrou uma ferramenta adequada para avaliar os processos que ocorrem na lesão hepática aguda de maneira bidirecional. Sendo assim, pudemos observar o efeito que as células da medula óssea (total ou fração mononuclear) exercem sobre o tecido hepático lesado, bem como o efeito que substâncias secretadas por este tecido têm sobre essas células.

Acute liver failure results from loss of the liver’s vital functions due to major dysfunction of hepatic tissue. In several cases, liver transplantation is the definitive treatment, despite the liver’s regenerative capacity. Regeneration mechanisms involve intricate regulatory pathways, with activation of growth factors and cytokines. Cell therapy with bone marrow stem cells has been proposed as a therapeutic alternative. However, its use remains in the experimental field. The objective of this study was to investigate paracrine effects of cell therapy in models of acute liver failure with the use semipermeable microcapsules. First, animals undergoing 90% partial hepatectomy were transplanted with encapsulated bone marrow cells (BMC) or empty capsules. Results showed an increase in 10-day survival in treated animals treated with encapsulated BMC. Studies performed at earlier steps (within 72 hours) demonstrated that BMC reduced expression of genes that promote liver regeneration and increased the expression of its negative regulators. As a consequence, there was a decrease in the rate of liver regeneration in treated animals, and this effect occurred through paracrine mechanisms. In the second study we evaluated the differentiation ability of encapsulated bone marrow mononuclear cells (BMMC) in vivo and in vitro. Animals submitted to carbon tetrachloride (CCl4) induced acute liver injury were transplanted with encapsulated BMMC. Animals without liver injury were used as a control group. It was observed that 48 hours after transplantation, BMMC began to express hepatocyte-specific genes. In order to better understand the mechanisms involved in this differentiation, we used encapsulated BMMC in an in vitro model that replicates the characteristics of the in vivo model. So, we employed a co-culture system, where encapsulated BMMC were kept in contact with medium from hepatocytes with or without injury by CCl4. Our results showed that in just 6 hours of in vitro co-culture the encapsulated BMMC expressed hepatic markers. These results suggest the occurrence of BMMC differentiation at very early steps by paracrine mechanisms. Taken together, results shown here allow us to conclude that cellular microencapsulation proved to be a suitable tool to assess the processes that occur in acute liver injury in a bidirectional manner. Thus, we were able to observe the effect that bone marrow cells (both total and mononuclear fraction) exert on the injured liver tissue, as well as the effect that substances secreted by this tissue have on these cells.