Estímulos inflamatórios induzem a liberação de sulfato de heparano das células endoteliais porcinas arteriais, mas não venosas, levando a respostas pró-inflamatórias e pró-coagulantes diferenciais

Aug 25, 2023

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 4483 (2023) Citar este artigo

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A disfunção endotelial é um evento precoce de lesão vascular definida por um fenótipo de célula endotelial (EC) pró-inflamatória e pró-coagulante. Embora a ruptura do glicocálice endotelial esteja associada ao dano vascular, não se sabe como vários estímulos inflamatórios afetam o glicocálice e se as células arteriais e venosas respondem de maneira diferente. Usando um sistema microfluídico de canal redondo 3D, investigamos o glicocálice endotelial, particularmente heparan sulfato (HS), em ECs arteriais e venosos suínos. A expressão de heparan sulfato (HS)/glicocálice já foi observada em condições estáticas em ECs venosos enquanto era fluxo-dependente em células arteriais. Além disso, a análise da resposta HS/glicocálix após estimulação com estímulos inflamatórios revelou que os ECs venosos, mas não os arteriais, são resistentes à liberação de HS. Este achado foi observado também em vasos suínos isolados. A persistência de HS em ECs venosos impediu a deposição de complemento e a formação de coágulos após estimulação com fator de necrose tumoral α ou lipopolissacarídeo, enquanto que após ativação xenogênica nenhuma proteção mediada por glicocálix foi observada. Ao contrário, a liberação de HS nas células arteriais, mesmo sem um insulto inflamatório, foi suficiente para induzir um fenótipo pró-inflamatório e pró-coagulante. Nossos dados indicam que a resposta dimórfica de ECs arteriais e venosos é parcialmente devido à dinâmica distinta de HS/glicocálix, sugerindo que distúrbios tromboinflamatórios arteriais e venosos requerem terapias direcionadas.

As células endoteliais (CEs) compreendem o revestimento interno dos vasos sanguíneos e são cruciais para regular a homeostase vascular, bem como manter um fenótipo vaso anti-inflamatório e anticoagulante1. Nos distúrbios vasculares essa homeostase é perturbada devido à disfunção endotelial2,3 que leva à perda da integridade vascular e aumento da permeabilidade4, redução da liberação de agentes vasoativos como o óxido nítrico (NO)5, além de alterações na trombogenicidade6 e na expressão de superfície moléculas de adesão que influenciam as interações leucocitárias7,8. A disfunção endotelial está fortemente associada à descamação do glicocálice endotelial, uma camada protetora de proteínas e açúcares que cobre a superfície luminal das ECs9. Os principais componentes do glicocálix endotelial são proteoglicanos, como os sindecanos, ricos em cadeias laterais de glicosaminoglicanos, como o heparan sulfato (HS)10. Muitas proteínas plasmáticas reguladoras, como antitrombina III (ATIII), inibidor de C1 ou fator H, possuem domínios de ligação HS11,12,13 através dos quais interagem com o glicocálix. A ligação do fator H da proteína reguladora do complemento às superfícies celulares via glicosaminoglicanos é crucial para proteger contra a ativação excessiva do complemento14. Por outro lado, a ligação da ATIII ao glicocálice endotelial aumenta sua atividade inibitória em relação à proteína de coagulação Fator XIa, bloqueando assim a ativação da cascata de coagulação15. Além disso, foi sugerido que o glicocálice forma um escudo não aderente na superfície das CEs que inibe a adesão excessiva de leucócitos, reduzindo assim a transmigração de leucócitos e a inflamação tecidual16. Assim, o glicocálice endotelial, em particular o HS, desempenha um papel crucial na regulação da homeostase vascular, mantendo um ambiente anti-inflamatório e anticoagulante. A perda do glicocálix endotelial tem sido descrita em muitos distúrbios17. Por exemplo, a disfunção endotelial concomitante com fatores de risco cardiovascular como hipertensão, diabetes e obesidade, está diretamente ligada à perda de glicocálice endotelial da superfície celular, aumento de eventos trombóticos e progressão da doença18.

A descamação do glicocálice também ocorre durante o transplante, onde está associada à baixa sobrevida do enxerto e à rejeição do tecido19. Isso se deve em parte aos altos níveis da citocina pró-inflamatória TNFα20,21 que regula positivamente as enzimas proteolíticas, como heparanase e metaloproteinase de matriz 9 (MMP9), que clivam proteoglicanos e HS da superfície celular, causando integridade vascular perturbada e rejeição vascular22,23. Recentemente, devido à falta de doadores de órgãos humanos, a pesquisa concentrou sua atenção no xenotransplante, o transplante de tecidos ou órgãos entre duas espécies diferentes. Os porcos são atualmente considerados os doadores de órgãos mais promissores. No xenotransplante, os anticorpos receptores pré-formados, direcionados aos resíduos de açúcar na superfície das CEs suínas doadoras, induzem a descamação do glicocálice, a deposição de complemento e a disfunção endotelial, culminando na rejeição do órgão24,25,26.