Heparam-sulfate/Heparanase1 axis on prostate epithelial morphogenesis

Orientador: Hernandes Faustino de CarvalhoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: O desenvolvimento de próstata ventral (PV) de murinos inicia-se no dia embrionário 17,5. As células epiteliais do seio urogenital reduzem a expressão de Sulfatase-1 depois do primeiro pico de testosterona e mantêm a expressão de Heparam sulfato-6-O-Sulfotransferase-1. Essa combinação resulta no aumento do conteúdo de heparam sulfato (HS) altamente sulfatado, que é importante para sinalização de fatores parácrinos. A Heparanase-1 é uma endo-beta-D-glucuronidase responsável pelo turnover de HS nos tecidos dos vertebrados. Já que a próstata ventral remodela a matriz extracelular durante o desenvolvimento, elaboramos a hipótese que a Heparanase-1 e a sulfatação de HS possuem papel no desenvolvimento prostático pós-natal. Para testar nossa hipótese, usamos cultura de próstata ventral de rato e cultura de célula em 3D com matrigel de uma linhagem epitelial de próstata normal de humano, RWPE-1, que mimetiza a morfogênese acinar. Detectamos a expressão de proteoglicanos de HS (HSPG), Syndecans e Glypicans, durante o desenvolvimento de PV. Tratamento com heparina ou silenciamento de Hpse-1 atrasa o crescimento epitelial de PV e reduz a sinalização via ERK1/2. RWPE-1 diferencialmente expressam HSPG durante a morfogênese acinar. O tratamento com clorato, que reduz a sulfatação através da inibição da síntese de PAPS, nas células RWPE-1 em 3D elimina a formação de esferoides. O mesmo tratamento também inibe a canalização e morfogênese ramificada do epitélio de PV crescida in vitro, além de levar ao aumento de expressão de Hpse-1 e Mmp-2. SDF-1, dentre diferentes fatores parácrinos parcialmente recuperou a formação de lúmen em ambiente com sulfatação reduzida. SDF-1 promove a formação e crescimento de esferoides em cultura 3D de RWPE-1, enquanto a inibição da sua sinalização, com AMD3100, inibe a organização das células. Por fim, o SDF-1 resgata a morfogênese acinar em ambiente pouco sulfatado. Concluindo, nossos resultados mostram que Heparanase-1 tem um papel importante no crescimento inicial do epitélio e a sulfatação é importante para canalização e morfogênese ramificada do epitélio durante o desenvolvimento pós-natal de PV. E SDF-1 atua na morfogênese epitelial mesmo em ambiente pouco sulfatadoAbstract: Murine ventral prostate (VP) development starts at embryonic day 17.5. Epithelial cells at the urogenital sinus down regulate the expression of Sulfatase-1 and keep the expression of Heparan Sulfate 6-O-sulfotransferase-1 in response to a testosterone peak. This combination increases highly sulfated heparan sulfate (HS) content, which is important for paracrine factors signaling. Heparanase-1 is an endo-beta-D-glucuronidase, responsible for the turnover of HS on vertebrate tissues. Because ventral prostate remodels extracellular matrix during development, we hypothesized that Heparanase-1 and sulfation of HS play a role on postnatal prostate development. To test our hypothesis we used rat ventral prostate organ culture and human normal prostate epithelial (RWPE-1) 3D cell culture on matrigel that mimics acinar morphogenesis. We detected the expression of HS proteoglycans (HSPG), Syndecan and Glipicans on VP during development. Either heparin or Hpse-1 silencing delays epithelial growth, which also resulted in reduction of ERK1/2 signaling. RWPE-1 differentially expressed HSPG during acinar morphogenesis. Chlorate treatment, that reduces sulfation through PAPS synthesis inhibition, abolished RWPE-1 spheroids formation on 3D cell culture. Moreover it impairs epithelial canalization and branching morphogenesis of VP in vitro. Chlorate also increases the expression of Hpse and Mmp-2. SDF-1 partially recovers luminal formation in the low sulfated environment. SDF-1 also promotes spheroid formation and growth while its signaling inhibition with AMD3100 inhibits epithelial cell organization. SDF-1 rescued acinar morphogenesis under chlorate treatment. In conclusion, our results suggests that Heparanase-1 plays a role in early epithelial growth, that sulfation is of great importance for epithelial canalization and branching morphogenesis and that SDF-1 acts on epithelial morphogenesis even at low sulfated environmentDoutoradoBiologia CelularDoutor em Biologia Celular e Estrutural2012/17657-0FAPES