A importância da interação entre estresse oxidativo, biogênese de mitocôndrias e mitofagia na resposta de células estreladas hepáticas ao resveratrol

Abstract

A fibrose hepática é uma patologia que acompanha outras doenças crônicas do fígado como a cirrose e o hepatocarcinoma. As células estreladas hepáticas (HSC, do inglês hepatic stellate cells) compõem uma população celular heterogênea que se caracteriza por transitar entre dois fenótipos. As células com fenótipo quiescente possuem a capacidade de armazenar vitamina A em gotas lipídicas. Os insultos ao fígado desencadeiam uma resposta inflamatória que gera estímulos parácrinos e autócrinos mediados por citocinas e espécies reativas. Neste contexto, as HSC assumem um fenótipo ativado fibrogênico e tornam-se responsáveis pela cicatrização hepática. Danos crônicos ao fígado levam a uma deposição de matriz extracelular exagerada que configura o estado patológico da fibrose. O resveratrol (RSV – 3,4’,5-tri-hidroxi-trans-estilbeno) é uma fitoalexina produzida por algumas espécies de plantas. Inúmeros efeitos benéficos à saúde são atribuídos ao RSV por causa do seu potencial antioxidante, antiinflamatório e pró-apoptótico. Estudos anteriores mostraram que tratamento da GRX, uma linhagem murina de HSC ativadas, com concentrações de RSV próximas as biodisponíveis (0,1 a 1 μM) resultou em parada do ciclo na fase S com consequente inibição de proliferação celular, um efeito associado à citotoxicidade e que pode favorecer a resolução da fibrose hepática. Neste estudo, por técnicas espectrofotométricas, foi demonstrado que tratamento da GRX por 24 horas com concentrações entre 0,1 a 50 μM de RSV promoveu um efeito pró-oxidante que causa uma citotoxicidade dependente da dose, bastante aumentada no grupo tratado com a concentração mais alta. Os efeitos citotóxicos atenuados encontrados nas células tratadas por 120 horas sugerem que a GRX pode se tornar resistente a estes efeitos. O potencial pró-oxidante do RSV foi o ponto de partida para investigar a possibilidade de que esta fitoalexina provocasse uma alteração no metabolismo mitocondrial da GRX. Para isso, os efeitos do RSV (1 a 50 μM) na função mitocondrial, na indução de morte mediada por estas organelas e na autofagia/mitofagia foram investigados por técnicas de espectrofotometria, de imunocitoquímica, de citometria de fluxo, de microscopia confocal e de microscopia eletrônica de transmissão em GRX tratadas por 24 e 120 horas. Foi demonstrado que todas as concentrações de RSV promovem apoptose por meio da ativação de caspases, alteram a dinâmica/função mitocondrial e induzem o aumento de autofagia/mitofagia na GRX. No entanto, o RSV provocou biogênese de mitocôndrias nos grupos tratados com 1 e 10 μM, enquanto que o tratamento com 50 μM causou dano celular evidente na GRX, sem induzir biogênese de mitocôndrias. Desta forma, é possível que a citotoxicidade “dose-dependente” do RSV, que causa a morte celular e dano oxidativo em 24 horas de tratamento, esteja relacionada com o desequilíbrio entre a indução concomitante de apoptose mediada por dano mitocondrial, autofagia/mitofagia e biogênese de mitocôndrias. Por fim, foi investigada a liberação de TNF-α, Interleucina-6 e Interleucina-10 pela GRX tratada por 24 e 120 horas com RSV (0,1 a 50 μM), considerando o papel antiinflamatório do RSV e o papel das HSC ativadas na sinalização autócrina que contribui para a modulação fenotípica destas células. Foi demonstrado que o tratamento da GRX com RSV por 24 e 120 horas induziu a redução da liberação de Interleucina-6; enquanto que a liberação de TNF-α e Interleucina-10 foi aumentada. Estes resultados confirmam um efeito antiinflamatório do RSV que deve contribuir na prevenção da ativação ou da perpetuação do estado ativado das HSC por meio de sinalização autócrina. Ainda que a concentração do RSV seja importante para efetivamente induzir a morte das HSC ativadas, o tratamento com esta fitoalexina pode ser promissor para a resolução da fibrose hepática por diminuir a população de células ativadas e, possivelmente, prevenir a perpetuação do estado fenotípico ativado. Estudos avaliando indicadores de quiescência em células tratadas são ainda necessários para desvendar completamente os efeitos do RSV quanto às possibilidades de inibição da perpetuação ou reversão fenotípica das HSC ativadas.

Liver fibrosis is a disease that accompanies other hepatic chronic diseases such as cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Hepatic stellate cells (HSC) are a heterogeneous cell population characterized by transiting between two phenotypes. Cells with a quiescent phenotype are able to store vitamin A into lipid droplets. Damage to the liver trigger an inflammatory response that generates paracrine and autocrine stimulation mediated by cytokines and reactive species. In this context, HSC assume an activated and fibrogenic phenotype responsive for hepatic wound-healing. Chronic insults to the liver lead to an excessive deposition of extracellular matrix that configures the pathological state of fibrosis. Resveratrol (RSV – 3,4’,5-tri-hidroxi-trans-stilbeno) is a phytoalexin produced by some species of plants. Several beneficial effects are attributed to this molecule due to its antioxidant, antiproliferative and pro-apoptotic potential. Previous studies showed that treatment with bioavailable concentrations of RSV (0.1 to 1 μM) promoted an arrest cycle at the S phase in GRX, a murine activated HSC model, leading to cell proliferation inhibition, a cytotoxic effect that contributes to the liver fibrosis resolution. In this study, it was shown by spectrophotometric techniques that GRX treatment for 24 hours at concentrations between 0.1 to 50 μM of RSV promoted a fairly clear pro-oxidant effect that causes a dose-dependent cytotoxicity that was higher in the group treated with 50 μM. The attenuated cytotoxicity found after 120 hours of GRX treatment suggest that these cells became resistant to this effect. The pro-oxidant potential of RSV was the starting point for investigating the possibility that this phytoalexin would cause a change in the GRX mitochondrial metabolism. Thus, the effects of RSV (1 to 50 μM) on altering the mitochondrial function, on inducing mitochondrial-mediated cell death, and autophagy/mitofagia were investigated in GRX treated for 24 and 120 hours by spectrophotometric techniques, immunocytochemistry, flow cytometry, confocal microscopy, and transmission electron microscopy. All the RSV concentrations promote cell apoptosis through caspases activation, alter the mitochondrial dynamics and function, and induce an increase of autophagy/mitofagia. Curiously, only 1 and 10 μM of RSV induced mitochondrial biogenesis in GRX, while the highest concentration caused an evident cell damage without inducing mitochondrial biogenesis. Thus, it is possible that the "dose-dependent" cytotoxicity of RSV, which causes cell death and oxidative damage in 24 hours of treatment, is related to an imbalance between the concomitant induction of mitochondrial-mediated apoptosis, autophagy/mitofagia, and mitochondrial biogenesis. Finally, it was investigated the release of TNF-α, Interleukin-6 and Interleukin-10 by GRX treated for 24 and 120 hours with RSV (0.1 to 50 μM), considering the anti-inflammatory role of RSV and the autocrine signalling role of HSC that contributes to the perpetuation of its activated phenotype. It was demonstrated that GRX treatment with RSV for 24 and 120 hours reduced the release of Interleukin-6 in the culture medium; whereas the release of TNF-α and Interleukin-10 was increased. These results confirm the anti-inflammatory properties of RSV and may contribute to the prevention of HSC activation through autocrine signalling. Although RSV concentration is important to effectively induce activated HSC death, cells treatment with this phytoalexin may be promising for liver fibrosis resolution through decreasing the population of activated cells or through preventing the perpetuation of activated state of HSC. Future studies evaluating the quiescence indicators of GRX under RSV treatment are still needed to fully unravel the effects of this phytoalexin on inhibiting the perpetuation of activated HSC or reversing its activated phenotype.