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Type: Tese
Title: Avaliação ultraestrutural dos processos de granulogênese e secreção e do perfil mitocondrial durante a diferenciação e ativação de eosinófilos
Authors: Kennedy Bonjour de Oliveira Ferreira
First Advisor: Rossana Correa Netto Melo
First Referee: Giselle Santos Magalhães
Second Referee: Gregory T. Kitten
Third Referee: Thiago Pereira da Silva
metadata.dc.contributor.referee4: Felipe Ferraz Dias
metadata.dc.contributor.referee5: Érika Cristina Jorge
Abstract: O eosinófilo, célula do sistema imune inato, desempenha papel importante em condições de saúde e doença através de sua notável capacidade secretora. Ao longo de seu desenvolvimento, os eosinófilos pré-sintetizam dezenas de proteínas e as armazenam em grânulos secretores, chamados grânulos específicos. Citocinas como o fator de célula tronco (SCF) e Interluecina-5 (IL-5) são envolvidas na diferenciação do eosinófilo. No entanto, muito pouco se conhece sobre o processo de granulogênese de eosinófilos, e sobre as respostas destas células à ação da SCF. No presente trabalho, foram aplicadas técnicas de microscopia eletrônica de transmissão (MET) convencional ou tomografia eletrônica para investigar os processos de granulogênese e secreção e o perfil mitocondrial durante a diferenciação e ativação de eosinófilos. Para isso, células da medula óssea foram coletadas de camundongos para estabelecimento de um sistema de cultura ex vivo de eosinófilos. Eosinófilos em processo de diferenciação foram avaliados em diferentes fases da cultura (0,4,8, 10, 12 e 14 dias) enquanto eosinófilos maduros foram estimulados com SCF, eotaxina-1 (CCL11) ou fator de necrose tumoral- alfa (TNF-α). Em paralelo, , eosinófilos humanos isolados do sangue e estimulados in vitro com SCF e eosinófilos teciduais, sob efeito de tratamento com SCF in situ, foram investigados por MET para identificação de seus processos de secreção. Apenas 12% das células apresentavam grânulos maduros no dia 14 da cultura. Com a suplementação de SCF, foi alcançado um aumento de 100% na população de eosinófilos maduros. Durante a diferenciação de eosinófilos murinos, os grânulos específicos sofrem processos de condensação e cristalização, os quais levam à forma madura da célula, caracterizada pela presença de grânulos com cristaloide. Estudos em 3D revelaram, pela primeira vez, a presença de membranas intragranulares formando estruturas tubulares durante o processo de condensação dos grânulos específicos, o que demonstra a complexidade estrutural dessas organelas. Em paralelo, mitocôndrias de eosinófilos murinos reduzem à medida que a célula amadurece e liberam vesículas da membrana externa. Na presença de agonistas inflamatórios, as mitocôndrias sofrem dilatação e perda de cristas. Quando diretamente estimulados com SCF, eosinófilos murinos maduros foram capazes de secretar IL-6, mas não IL-4 ou IL-13. Eosinófilos humanos estimulados com SCF desgranulam por piecemeal (transporte vesicular de seus produtos) ou citólise (morte da célula com deposição de grânulos nos tecidos). Além disso, liberam vesículas tubulares (vesículas sombrero – EoSVs) a partir de grânulos livres no meio extracelular, indicando uma habilidade de vesiculação ainda não reconhecida para estes grânulos. Nossos dados demonstram que tanto os grânulos específicos como o perfil mitocondrial de eosinófilos passam por processos dinâmicos ao longo da maturação da célula e são aptos a responderem à ativação celular com alterações morfológicas.
Abstract: Eosinophil, an innate immune cell, plays an important role in both health and disease through its remarkable secretory capacity. Along their development, eosinophils pre- synthesize dozens of proteins and store in secretory granules called specific granules. Cytokines such as, Stem Cell Factor (SCF) and Interleukin-5 (IL-5) are involved in eosinophil differentiation. However, little is known about the process of eosinophil granulogenesis, and the action of SCF under these cells. In the present work, conventional transmission electron microscopy (MET) or electron tomography techniques were applied to investigate the processes of granulogenesis and secretion and mitochondrial profile during eosinophil differentiation and activation. Thus, bone marrow cells were collected from mice to establish an ex vivo eosinophil culture system. Differentiating eosinophils were evaluated at different stages of culture (0, 4, 8, 10, 12 and 14 days) while mature eosinophils were stimulated with SCF, eotaxin-1 (CCL11) or tumor necrosis factor-alpha (TNF- α). In parallel, human eosinophils isolated from blood and stimulated in vitro with SCF and tissue eosinophils under the effect of in situ SCF treatment were investigated by MET to identify their secretory processes. Only 12% of the cells had mature granules on day 14 of culture. With SCF supplementation, a 100% of the mature eosinophil population was achieved. During differentiation of murine eosinophils, the specific granules undergo condensation and crystallization processes, which lead to the mature form, characterized by the presence of crystalloid granules. 3D studies revealed for the first time the presence of intragranular membranes forming tubular structures during the condensation process of specific granules, which demonstrates the structural complexity of these organelles. In parallel, murine eosinophil mitochondria reduce along cell matures and release vesicles from the outer membrane. In the presence of inflammatory agonists, mitochondria undergo swelling and loss of cristaes. When directly stimulated with SCF, mature murine eosinophils were able to secrete IL-6, but not IL-4 or IL-13. SCF-stimulated human eosinophils degranulate by piecemeal (vesicular transport of their products) or cytolysis (cell death with deposition of granules in tissues). In addition, they release tubular vesicles (Sombrero vesicles - EoSVs) from free granules in the extracellular medium, indicating an unrecognized vesiculatios ability. Our data demonstrate that both specific granules and mitochondrial profile of eosinophils undergo dynamic processes throughout cell maturation and can respond to cellular activation with morphological changes.
Subject: Biologia Celular
Eosinófilos/secreção
Mitocôndrias
Tomografia com Microscopia Eletrônica
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - DEPARTAMENTO DE MORFOLOGIA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/53211
Issue Date: 29-Nov-2019
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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