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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.17.2017.tde-06012017-163133
Document
Author
Full name
Raphael Sanches Peres
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2016
Supervisor
Committee
Cunha, Fernando de Queiroz (President)
Teixeira, Mauro Martins
Zamboni, Dario Simões
Bozza, Marcelo Torres
Louzada Júnior, Paulo
Title in Portuguese
A sinalização de TGF-β envolvida na expressão de CD39 em células T reguladoras está associada com a eficácia terapêutica do metotrexato na artrite reumatóide
Keywords in Portuguese
Adenosina
Artrite reumatóide
Auto-imunidade
CD39
Células tregs
Metotrexato
Abstract in Portuguese
A Artrite Reumatóide (AR) é uma artropatia autoimune multifatorial com etiologia desconhecida que afeta aproximadamente 1% da população adulta. A estratégia padrão para o tratamento da AR consiste na administração de baixas doses de Metotrexato (MTX), cujo efeito anti-inflamatório está relacionado com a manutenção dos níveis elevados de adenosina (ADO) extracelular. No entanto, uma parte considerável dos pacientes com AR é refratária ao tratamento com MTX e o mecanismo pelo qual este fenômeno ocorre ainda não está totalmente esclarecido. Neste contexto, o presente estudo descreveu que a eficácia terapêutica ao MTX está associada com a expressão em células Tregs da ectoenzima CD39, cuja função biológica é a geração de ADO extracelular via metabolização do ATP. Especificamente, através da realização de um estudo longitudinal, observamos que pacientes respondedores ao MTX (R-MTX) apresentam uma expansão de células Tregs circulantes expressando CD39 após o tratamento com MTX. Por outro lado, identificamos que pacientes não respondedores ao MTX (UR-MTX) possuem uma redução da expressão de CD39 em células Tregs, o que culmina em um comprometimento das suas funções supressoras. Ainda, demonstramos que a expressão de CD39 em células Tregs é um biomarcador apto em predizer a resposta terapêutica ao MTX, visto que pacientes UR-MTX apresentam uma expressão reduzida de CD39 em Tregs mesmo antes do início do tratamento com MTX. Posteriormente, nós investigamos as bases moleculares que acarretam na expressão reduzida de CD39 observada em células Tregs de pacientes URMTX. Demonstramos que a estimulação com TGF-? tanto em células Tregs isoladas quanto diferenciadas in vitro aumenta a expressão de CD39 através da ativação sequencial da seguinte plataforma molecular: receptores de TGF-? (TGFBRII e TGFBRI), transdutor de sinal SMAD2, fator de transcrição CREB, de modo dependente da atividade de p38. Uma vez identificada a via envolvida com a indução da expressão de CD39, demonstramos que células Tregs diferenciadas de indivíduos que apresentam uma expressão reduzida de CD39 são incapazes de induzir a expressão desta ectoenzima através da estimulação com TGF-?. Por fim, transpondo nossos achados para pacientes com AR, observamos que pacientes UR-MTX apresentam uma redução nos níveis de RNAm para TGFBRII e CREB bem como também uma redução das proteínas fosforiladas SMAD2 e CREB em células CD4+ e Tregs, sugerindo que o comprometimento na cascata de sinalização de TGF-?, envolvida com a indução da expressão de CD39 em células Tregs, está associado com a resistência ao MTX.
Title in English
TGF-? signaling involved in the CD39 expression on regulatory T cells is associated with therapeutic efficacy of the methotrexate in rheumatoid arthritis
Keywords in English
Adenosine
Auto-immunity
CD39
Methotrexate
Rheumatoid arthritis
Treg cells
Abstract in English
Rheumatoid arthritis (RA) is an autoimmune multifactorial arthropathy with unknown etiology that affects approximately 1% of the adult population. The standard strategy for RA treatment comprises the administration of low doses of methotrexate (MTX), whose antiinflammatory effects are associated with maintenance of high levels of extracellular adenosine (ADO). However, a considerable proportion of RA patients is resistant to MTX treatment and the mechanisms underlying this phenomenon occurs is poorly understood. Within this context, the present study showed that therapeutic efficacy of MTX is associated with expression on Treg cells of the ectoenzyme CD39, whose function is related to the generation of extracellular ADO by ATP metabolism. Specifically, we conducted a longitudinal study and observed that responsive patients to MTX (R-MTX) exhibit an increase in the frequency of circulating Treg cells expressing CD39 after MTX treatment. On the other hand, we found that non-responsive patients to MTX (UR-MTX) have a reduction of CD39 expression on Treg cells, which culminates in an impairment of Treg function. Furthermore, these findings indicate that CD39 expression on Treg cells is a biomarker for therapeutic response to MTX, since UR-MTX patients had a depressed CD39 expression on Treg cells even before MTX treatment. Subsequently, the present study investigated the molecular mechanisms that would cause the reduction of CD39 expression on Treg cells from UR-MTX patients. For this, we demonstrated that TGF-? stimulation increases CD39 expression in isolated and in vitro differentiated Treg cells through participation/activation of the following molecules: receptors of TGF-?, TGFBRII and TGFBRI, signal transducer SMAD2 and transcription factor CREB, through p38 activity dependent-manner. Once identified these molecules involved with CD39 induction, we demonstrated that differentiated Treg cells from healthy individuals with an intrinsic reduction of CD39 expression on circulating Treg cells are unable to increase CD39 expression by TGF-? stimulation. Transposing our findings to RA patients, we found that UR-MTX patients exhibit a reduction of mRNA for TGFBRII and CREB as well as reduction on levels of phospho-SMAD2 and phospho-CREB in CD4+ and Treg cells, suggesting that an impairment in TGF-? signaling pathway, related to induction of CD39 expression on Treg cells, is associated with MTX resistance.
 
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Publishing Date
2017-03-16
 
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