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Tesis Doctoral
DOI
10.11606/T.46.2013.tde-10062013-111755
Documento
Autor
Nombre completo
Maria Fernanda Pereira de Araújo Demonte Forni
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2013
Director
Tribunal
Sogayar, Mari Cleide (Presidente)
Carramaschi, Lygia da Veiga Pereira
Schechtman, Deborah
Soares Netto, Luis Eduardo
Ulrich, Alexander Henning
Título en portugués
Bases moleculares da depleção de glutationa sobre a pontencialidade, diferenciação e envelhecimento de células-tronco de pele
Palabras clave en portugués
Akt/FOXO
Células-tronco
Envelhecimento
Expressão gênica
Glutationa
MAPK
Pele
Resumen en portugués
A pele está em contínua auto-renovação graças a vários nichos de células-tronco presentes neste tecido. Células progenitoras epidérmicas surgem durante o desenvolvimento embrionário e contribuem para a reposição celular da epiderme durante todo o período de vida dos mamíferos. Neste trabalho, buscou-se analisar o papel da depleção de glutationa durante a estratificação da epiderme embrionária e na manutenção da homeostase no tecido adulto. Encontramos evidências de que este tiol tem um importante papel durante a proliferação da epiderme e formação do folículo capilar. As alterações observadas na ausência de GSH foram relacionados com um padrão diferencial de fosforilação dos fatores de transcrição forkhead-homeobox- tipo-O (FOXO). Em resumo, foi estabelecida uma correlação entre o estado de GSH, a fosforilação de FOXO e o desenvolvimento da epiderme. Para melhor estudar a importância do balanço de GSH, na pele do adulto, e seu papel na manutenção deste tecido, camundongos foram tratados com um inibidor da síntese de GSH e, com N-aceti-lcisteína. Foi observado um aumento da fosforilação de Akt, padrões alterados de fosforilação FOXO e aumento da expressão de genes de genes relacionados à diferenciação. Estes resultados mostram que a via Akt/FOXO desempenha um papel importante na manutenção e diferenciação de células-tronco epidermais. O envelhecimento cronológico leva a alterações morfológicas/funcionais que conduzem à diminuição da auto-renovação, o que ocorre concomitantemente com uma diminuição dos níveis de GSH na pele. Utilizamos, também, animais idosos e avaliamos quais mecanismos eram compartilhados pelo envelhecimento e a depleção deste tiol. Observou-se que uma resposta hiperproliferativa ligada à exaustão de células-tronco pode ser o elo entre a depleção de GSH e o envelhecimento. A influência desse processo também foi investigada no compartimento dérmico, através da análise do impacto da depleção de glutationa sobre a osteogênese de células-tronco mesenquimais murinas. Quando induzidas a se diferenciarem em osso (Alizarin-Red+/Von-Kossa-stain +, aumento dos níveis de mRNA para fosfatase alcalina/osteopontina/osterix), o balanço GSH/GSSG e seu sistema antioxidante correlato é diferencialmente regulado em células-tronco mesenquimais derivadas da derme. Sendo regulado de uma forma redox-dependente através da via de MAPKs. A depleção de GSH leva à diminuição nos níveis de osteogênese em favor da adipogênese, levando ao processo comumente associado ao envelhecimento denominado "adipogenic switc". Em conclusão, os dados obtidos permitem propor um papel central para a glutationa na manutenção/comprometimento de células-tronco na pele.
Título en inglés
Molecular basis of glutathione depletion upon the potenciality, differentiation potential and aging of skin stem cells
Palabras clave en inglés
Aging
Akt/FOXO
Gene expression
Glutathione
MAPK
Skin stem cell
Resumen en inglés
The skin is continuously self-renewing thanks to several stem cell niches. Epidermal progenitor cells arise during embryonic development and contribute to the replenishment of the epidermis during the lifetime of mammals. We set out to analyze the glutathione (GSH) antioxidant system during embryonic epidermis stratification and follicle development and the effect of glutathione withdrawal in this process. We found that glutathione plays an important role during epidermis proliferation and hairshaft formation. The changes observed in the absence of GSH were related to a differential phosphorylation pattern of the forkhead-homeobox-type-O (FOXO) transcription factors. In brief, a correlation between GSH status, FOXO phosphorylation and skin development was established. To further study the importance of GSH in adult skin maintenance and understand the effects of ROS in the Akt/FOXO pathway, we treated cells and mice with an inhibitor of GSH synthesis, and with N-acetyl-cysteine. Increased Akt phosphorylation, altered FOXO phosphorylation patterns and increased gene expression of differentiation-related genes were observed. Our results show that the Akt/FOXO pathway plays an important role in maintenance/differentiation of epidermal stem cells. Chronological ageing leads to morphological/functional changes causing a decline in self-renewal, as well as decreased levels of GSH. We also observed that a cell cycle hyperproliferative response was the link between stem cell exaustion in GSH-depletion and ageing. Dermal mesenchymal stem cells (MSCs), are capable of adipo-chondro- and osteogenesis. Little is known about the impact of ROS in MSC differentiation. We induced murine skin MSCs to differentiate into bone (Alizarin-Red/Von-Kossastain+, increased levels of mRNA for alkalinephosphatase/ osteopontin/osterix). In brief, the balance of GSH/GSSG and related antioxidant system is differentially regulated during this process, found to be regulated in a redox-dependent fashion through the MAPK pathway. When depleted, GSH leads to an adipogenic switch in MSC differentiation. In conclusion, our data leads us to propose a central role for glutathione in the maintenance/commitment of stem cells in skin.
 
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Fecha de Publicación
2013-09-10
 
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