Caracterização do metabolismo energético e balanço redox das células satélites musculares esqueléticas: papel do aldeído como sinalizador metabólico

Resumo

As células satélites musculares esqueléticas são células-tronco residentes entre a lâmina basal e o sarcolema da fibra muscular. Uma vez ativadas, essas células progenitoras mononucleadas são capazes de desencadear uma reprogramação celular que resulta na proliferação, renovação e diferenciação das mesmas em mioblastos. Considerando as diferentes demandas energéticas dos processos descritos acima, espera-se que o estado metabólico dessa população celular esteja bem sincronizado com sua necessidade funcional. Entretanto, vale salientar que o perfil metabólico das células satélites musculares esqueléticas nos diferentes estados de ativação ainda não foi descrito. Além disso, não sabemos se possíveis alterações no metabolismo e consequente reorganização da sinalização redox são essenciais na mudança do estado de ativação da célula satélite muscular esquelética. Sendo assim, na presente proposta de pesquisa pretendemos inicialmente 1. Isolar e cultivar células satélites musculares esqueléticas de camundongos selvagens; e 2. Caracterizar tanto o metabolismo energético quanto o balanço redox dessa população de células satélites em seus diferentes estados de ativação. Uma vez caracterizado o perfil bioenergético das células satélites musculares esqueléticas, pretendemos buscar possíveis sinalizadores celulares oriundos do metabolismo energético e balanço redox (sinalizadores metabólicos) envolvidos no controle da biologia da célula satélite muscular esquelética. Os aldeídos de cadeia curta (moléculas estáveis e bastante reativas) são considerados importantes produtos metabólicos e interlocutores entre metabolismo energético/estresse oxidativo e diferentes processos celulares (ex. degradação de proteína e dinâmica mitocondrial). Atualmente sabe-se que os aldeídos oriundos dos metabolismos glicolítico (acetaldeído) e oxidativo (4-hidroxi-2-nonenal) afetam diretamente a biologia de células-tronco mesenquimais. Contudo, é desconhecida a contribuição dos aldeídos supracitados na biologia das células satélites musculares esqueléticas. Sendo assim, na segunda etapa do projeto avaliaremos se a sinalização metabólica mediada por aldeídos (acetaldeído e 4-hidroxi-2-nonenal) é essencial ou secundária à biologia da célula satélite muscular esquelética. Para isso utilizaremos intervenções farmacológicas e genéticas capazes de bloquear ou estimular o metabolismo de aldeídos através da enzima mitocondrial aldeído desidrogenase 2. Esses experimentos serão realizados em sistemas com diferentes graus de complexidade (in vivo, ex vivo, fibra isolada e cultura celular). Por fim, isolaremos células satélites musculares esqueléticas de camundongos selvagens e transgênicos para a aldeído desidrogenase 2 (que apresentam prejuízo no metabolismo de aldeídos), as transplantaremos em modelo experimental de lesão muscular induzida por estresse metabólico (ligadura permanente da artéria femoral em camundongos), e avaliaremos a capacidade de regeneração muscular. Nossos resultados preliminares demonstram que esse modelo experimental apresenta redução da atividade da enzima aldeído desidrogenase 2, acúmulo de aldeídos, lesão muscular e perda de função contrátil. Cabe salientar que esse projeto descreverá pela primeira vez o metabolismo energético/balanço redox das células satélites em seus diferentes estados de ativação. Ainda, caracterizaremos o papel dos aldeídos como possíveis interlocutores entre o metabolismo energético e os estados de ativação das células satélites musculares esqueléticas (sinalizadores metabólicos), bem como suas participações no processo de regeneração muscular. Ainda, os resultados obtidos poderão abrir uma nova perspectiva no desenvolvimento de ferramentas que regulem a biologia das células satélites. (AU)