Tese
Participação do sistema endocanabinóide na modulação da função imunológica de células-tronco da polpa dentária humana
Autor
Rettore, João Vitor Paes
Institución
Resumen
The endogenous cannabinoid signaling system (eCBS) is composed of
endocannabinoid molecules that interact with G-protein coupled receptors CB1
and CB2, and it is present in many tissues and cell types, including central
nervous system (CNS) cells, the immune system cells and mesenchymal stem
cells (MSC). The presence of such receptors in both immune and stem cells
may be indicative of the cellular signaling pathway through which the two
systems communicate. Lately there has been shown a growth in treatments of
various CNS-related diseases using cannabis derivatives such as cannabidiol,
showing positive results. However, we still do not know the consequences of
treatments involving eCBS in other cell types.Thus, there is a need to
understand such communication, as well as the systemic and related side
effects upon receptors stimulation, since it may influence the activation and
response of human dental pulp stem cells (DPSC). Such knowledge also form
the basis for a better understanding of cannabis medicinal effects, contributing
to clarify its action for example in neurodegenerative diseases and also i the
development of new medicines. Thus, the present study aims at evaluating the
effects of cannabinoid receptor stimulatory and inhibitory agents uppon DPSC
immune and proliferative responses. So, human DPSC were isolated from
dental pulp and characterized to confirm their identity as stem cells. DPSC were
then cultured in the presence or absence of an agonist (anandamide) and
antagonists (AM251 and SR144528) for eCBS receptors, whether or not
stimulated by TNF-α. For immunomodulation analysis, immunosuppressionrelated
surface molecules (HLA-DR, PD-L1, PD-L2) were measured by flow
cytometry. eCBS components mRNA expression was verified by Real time RTPCR
as well as the expression for TGF-β and IL-6 cytokines. The proliferation
rate of DPSCs under study was also evaluated. The characterization of the
isolated cells confirmed their identity as stem cells. Cytometry for HLA-DR, PDL1
and PD-L2 markers indicated that DPSCs express these markers on their
cell surface and that their expression responds differentially to eCBS stimulus
as well as to the presence of TNF-α, which proves the role of such system in
influencing the DPSCs immunomodulatory profile. Gene expression analysis for
eCBS-related enzymes and receptors provided a deep and detailed
understanding of the system's functioning in DPSCs, both in terms of its selfregulation
and its response to the presence of TNF-α. Such results confirmed
that eCBS is a present and functionally active system in DPSCs, directly
involved with immunomodulation. Gene expression analysis for TGF-β and IL-6
cytokines showed that DPSCs express genes for these cytokines even when
cultured without specific stimulation. It also showed that this expression is
profoundly altered as a response to eCBS stimuli and TNF-α stimulation, again
indicating the role of this system in coordinating the cellular response of DPSCs,
especially concerning immunomodulation. Analysis of DPSC proliferation rate
under eCBS and TNF-α stimulation showed that eCBS is not able to
significantly affect DPSC proliferation, but TNF-α does. The combined analysis
of these data indicates that eCBS present in DPSCs not only responds to
immune stimulation, but also alters key immune response molecules, providing
the necessary stimuli for DPSCs to act in the coordination of such environment. O sistema de sinalização de canabinoides endógeno (eCBS) é composto por
moléculas endocanabinóides que interagem com os receptores CB1 e CB2
acoplados à proteína G, estando presente em diversos tecidos e tipos celulares,
entre eles em células do sistema nervoso central (SNC), sistema imune e
células-tronco mesenquimais (MSC). A presença desses receptores, em
específico, tanto em células do sistema imune como em células-tronco pode
ser indício do caminho de sinalização celular pelo qual os dois sistemas se
comunicam. Ultimamente houve crescimento de tratamentos de diversas
doenças relacionadas ao SNC utilizando derivados de canábis, como o
canabidiol, demonstrando resultados positivos. No entanto, não sabemos os
reflexos dos tratamentos que envolvem o eCBS em outros tipos celulares.
Existe assim a necessidade do entendimento dessa comunicação, bem como
dos efeitos sistêmicos e prováveis efeitos colaterais relacionados à estimulação
desses receptores, uma vez que o estímulo dos mesmos pode influenciar a
ativação e resposta de células-tronco de polpa dentária humana (DPSC). Tais
conhecimentos formam ainda a base para uma melhor compreensão do efeito
medicinal da canábis, contribuindo no esclarecimento de sua ação por exemplo
em doenças neurodegenerativas e no desenvolvimento de novos
medicamentos. O presente trabalho objetivou então avaliar os efeitos de
agentes estimulatórios e inibitórios dos receptores canabinóides sobre a
resposta imunológica e proliferativa das DPSC. Para tal, DPSC humanas foram
isoladas da polpa dentária e caracterizadas para confirmação de sua
identidade como células-tronco (CT). As DPSC foram então cultivadas na
presença ou ausência de um agonista (anandamida) e de antagonistas (AM251
e SR144528) dos receptores CB1 e CB2 do eCBS, sob estímulo ou não de
TNF-α. Para análise da imunomodulação, moléculas de superfície ligadas à
imunossupressão (HLA-DR, PD-L1, PD-L2) foram mensuradas por citometria
de fluxo. Paralelamente, a expressão de mRNA relacionado às moléculas do
eCBS foi verificada por Real time RT-PCR, bem como a expressão para as
citocinas TGF-β e IL-6. Ainda, a taxa de proliferação das DPSCs em estudo
também foi avaliada. A caracterização das células isoladas confirmou sua
identidade como CT. A citometria para os marcadores HLA-DR, PD-L1 e PD-L2
indicou que as DPSCs expressam esses marcadores em sua superfície celular
e que sua expressão responde diferencialmente ao estímulo do eCBS, bem
como à presença de TNF-α, o que comprova o papel desse sistema na
influência do perfil imunomodulador atribuído às DPSCs. A análise da
expressão gênica para os componentes do eCBS forneceu uma compreensão
detalhada do funcionamento do sistema em DPSCs em termos de sua
autorregulação, e em termos de sua resposta à presença de TNF-α. Isso
permitiu confirmar que o eCBS é um sistema presente e funcionalmente ativo
em DPSCs, envolvido diretamente com a imunomodulação. A análise da
expressão gênica para as citocinas TGF-β e IL-6 mostrou que as DPSCs
expressam os genes para estas citocinas mesmo quando cultivadas sem
estímulo específico. Mostrou também que essa expressão é profundamente
alterada como resposta aos estímulos do eCBS e ao estímulo por TNF-α,
indicando mais uma vez o papel desse sistema na coordenação da resposta
celular de DPSCs, em especial relativa à imunomodulação. A análise da taxa
de proliferação das DPSCs frente aos estímulos do eCBS e ao estímulo por
TNF-α mostrou que o eCBS não é capaz de afetar significativamente a
proliferação das DPSCs, mas o TNF-α sim. A análise conjunta desses dados
indica que o eCBS presente nas DPSCs não só responde ao estímulo
imunológico, como também altera moléculas chave da resposta imune,
fornecendo os estímulos necessários para que as DPSCs atuem na
coordenação do ambiente inflamatório.