Focal Adhesion Kinase is critical for the expression of pro-atherogenic molecules in vascular cells subjected to mechanical stress

Orientador: Wilson Nadruz JúniorTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências MédicasResumo: O aumento do estresse circunferencial ou mecânico é um dos principais estímulos responsáveis pela aterogênese induzida por hipertensão arterial, além de ser um determinante para a localização das placas ateroscleróticas na árvore arterial. Neste contexto, moléculas mecano-sensíveis ou responsivas ao estresse mecânico podem exercer um papel fundamental no desenvolvimento do fenótipo pró-aterogênico em células vasculares. A quinase de adesão focal (FAK) tem sido considerada uma proteína central na mecanotransdução em diversos tipos celulares, por seu papel potencial na ativação de vias de sinalização envolvidas no crescimento celular, anti-apoptose e inflamação. Neste trabalho, nós inicialmente caracterizamos a ativação da FAK em linhagem de célula endotelial de aorta de coelho (RAEC) submetida a estiramento mecânico pulsátil e, em seguida, investigamos a influência da inibição desta proteína, por meio de oligodeoxinucletídeo-antisense e pelo inibidor farmacológico PP2, sobre a expressão de moléculas pró-aterogênicas e a adesividade leucocitária neste modelo experimental. Nossos resultados mostraram que a FAK é ativada precocemente por estiramento mecânico e é fundamental para a expressão de TLR2, TLR4, VCAM-1 e E-selectina induzida por sobrecarga mecânica em células endoteliais. A inibição da FAK endotelial com PP2 e oligodeoxinucletídeo-antisense bloqueou a adesão de células monocitóides THP1 às células endoteliais induzida por estiramento in vitro. O próximo passo foi avaliar o impacto da FAK sobre expressão de moléculas pró-aterogênicas induzida por sobrecarga hemodinâmica in vivo, utilizando o modelo de coarctação da aorta em ratos Wistar. Os resultados dos estudos in vivo demonstraram que a FAK é ativada nas primeiras horas após instituição da sobrecarga pressora em segmentos de aorta. Após 7 dias de coarctação, os segmentos aórticos proximais à estenose apresentaram aumento na expressão de TLR2, TLR4, VCAM-1, E-selectina, metaloproteinases de matriz 2 e 9, além de maior adesividade às células THP1. Estes fenômenos foram inibidos por meio de tratamento prévio dos animais com small interference RNA direcionado especificamente contra a FAK. Em conjunto, estes dados indicam que a FAK exerce um papel fundamental na resposta pró-aterogênica de células vasculares ao estresse mecânico in vitro e in vivoAbstract: The increase in circumferential or mechanical stress is a major stimulus by which hypertension stimulates atherogenesis and a main determinant for the location of atherosclerotic plaques in the arterial tree. Mechano-sensitive molecules can play a key role in the development of pro-atherogenic vascular cell phenotype. Focal Adhesion Kinase (FAK) has been considered a central protein in mechanotransduction, because of its potential role in the activation of cell signaling pathways involved in cell growth, anti-apoptosis, and inflammation. In this work, we initially evaluated the activation of FAK in rabbit aortic endothelial cell (RAEC) lineage subjected to cyclic mechanical stretch and then investigated the impact of FAK inhibition, by transfection with specific oligodeoxynucleotide antisense and pre-treatment with the pharmacological inhibitor PP2, on the expression of pro-atherogenic molecules and leukocyte adhesion in this experimental model. Our results showed that FAK was rapidly activated by mechanical stretch and was critical to stretch-induced expression of TLR2, TLR4, VCAM and E-selectin in endothelial cells. FAK endothelial inhibition also blocked the adhesion of THP1 monocytoid cells to endothelial cells induced by stretch in vitro. The next step was to investigate the role of FAK in load-induced expression of pro-atherogenic molecules in vivo, by subjecting Wistar rats to aortic constriction. The results of in vivo assays revealed an early activation of FAK in aortic segments subjected to pressure overload. After 7 days of aortic constriction, vascular segments subjected to high pressure exhibited increased expression of TLR2, TLR4, VCAM-1, E-selectin, matrix metalloproteinases 2 e 9, and higher adhesion to THP-1 monocytoid cells. These events were inhibited by pre-treatment of rats with small interference RNA designed to silence FAK expression. In general these findings indicate that FAK is critical do stretch-induced expression of pro-atherogenic molecules in vascular cells in vitro and in vivoDoutoradoCiencias BasicasDoutor em Clínica Médic