Osteopontin mediation on myonecrosis and muscle regeneration after Bothrops lanceolatus snake envenoming

Os acidentes por serpentes venenosas podem causar alterações locais graves e de rápido desenvolvimento. O veneno de Bothrops lanceolatus (VBL) contém, dentre outras toxinas, metaloproteinases hemorrágicas e pouco hemorrágicas (SVMPI e SVMPIII) e atividade pró-trombina que causam inflamação (vias das ciclooxigenases-COX e lipoxigenases), alterações hemostáticas e degenerativas. O veneno de Bothrops lanceolatus (100 ?g/100 ?l) foi injetado no gastrocnêmio de ratos para investigar a patogênese da mionecrose (1,3,6,18 horas 1, 2 dias) e regeneração muscular (3,7,14 e 21 dias) ocasionada pelo envenenamento através de análise histológica quantitativa (medida do menor diâmetro 1 hora e 21 dias pós- VBL) e imunohistoquímica para a osteopontina (OPN), citocina inflamatória, quimiotática, com sítios de ligação para integrinas de matriz e células. A medida da expressão dos macrófagos residentes (CD68+) e dos macrófagos migrantes (CD163+), de myoD e miogenina, membros da família de fatores transcricionais miogênicos foi feita com o objetivo de correlacionar com a expressão da OPN nos diferentes estágios patológicos (n=6/período) ao longo do período experimental. Os grupos controles foram injetados com PBS (100 ?l). O envenenamento produziu hemorragia local, edema, infiltrado neutrofílico e macrofágico e desorganização das bainhas perimisiais de tecido conjuntivo, após 48 horas. As fibras mionecróticas apresentavam-se em número moderado. Aos 3 dias, havia focos de deposição de colágeno (tipo I) no meio dos quais se viam mioblastos. O número de macrófagos CD68+ atingiu o máximo às 24 horas, e manteve-se significativamente maior que nos grupos controles até aos sete dias. A expressão de OPN foi significativamente maior das 6 horas aos 3 dias e dos 7 aos 14 dias, sendo expressa em fibras musculares, macrófagos, mioblastos, miotubos e fibroblastos. Não foi obtida marcação para anti-myoD; a expressão de miogenina, que tipicamente é nuclear, foi observada também no citoplasma de mioblastos e miotubos até o 70 dia (pico), sendo sua expressão somente nuclear aos 14 dias. A retenção de miogenina no citoplasma tem sido interpretada como mecanismo de retardo na diferenciação, já que a presença no núcleo é necessária para o seu papel regulador transcricional. Aos 21 dias as fibras regeneradas, com núcleo central, não haviam atingido o tamanho das fibras maduras intactas (VBL) e dos controles. Considerando que as SVMPs e a enzima com atividade tipo trombina de VBL, podem aumentar a capacidade de ligação de sítios da OPN a integrinas de matriz e de superfícies de células, sugerimos que durante a patogênese da regeneração muscular post- VBL a OPN estaria criticamente envolvida no processo inflamatório agudo, e como tal atuaria primordialmente como citocina ativadora de células satélites quiescentes, seguida por atividade quimiotática e adesiva, favorecendo migração, proliferação de mioblastos e a diferenciação de miotubos. Segundo a literatura a OPN é profibrótica em certas doenças. Sugerimos que a fibrose intersticial observada, mais a presença tardia de macrófagos no local, mais a expressão citoplasmática da miogenina podem ter sido fatores relevantes que levaram ao atraso da regeneração das fibras musculares, como constatado pelo tamanho menor diâmetro das fibras. Sugere-se para a OPN um papel dual, isto é, tanto próregenerativo, como anti-regenerativo na patogênese das alterações causadas pelo veneno de B. lanceolatus.Accident caused by venomous snakes can lead to local changes of serious and rapid development. Bothrops lanceolatus venom (BLV) contains, among other toxins, hemorrhagic metalloproteinases and non-hemorrhagic (SVMPI and SVMPIII) and prothrombin activity. As result, the venom causes hemostatic and inflammatory (via lipoxygenase and cyclooxygenase) and degenerative alterations. In this study, Bothrops lanceolatus venom (100 ?g/100?l) was injected into the gastrocnemius of rats to investigate the pathogenesis of myonecrosis (one, three, six, 18 hours and two days) and regeneration (three, seven, 14 and 21 days) by quantitative histological analysis (measurement of the small diameter one hour and 21 days post-BLV injection) and immunohistochemistry for osteopontin (OPN) protein, an inflammatory and chemotactic cytokines, with integrin binding sites to matrix proteins and cells. The number of macrophages CD68+ (resident macrophages), and CD163 (migrants macrophages), the expression of myoD and myogenin, members of the myogenic, both transcription factors family were correlated (n = 6/period). Control groups were injected with PBS (100?l). The envenomation produced local hemorrhage (initially massive), acute interstitial edema and myofibers, neutrophil and macrophage infiltration, and disruption of the perimysium sheath of connective tissue. These changes were observed up to 48 hours. The number of myonecrotic fibers was in moderate number. At 3 days, there were foci of collagen (type I) deposition surrounding groups of myoblasts. The number of macrophages (CD68 +) peaked at 24 hours, and remained significantly higher for seven days: there was no expression of CD163 macrophages. The OPN expression showed two steps, a significant increase in, from six hours to three days and seven to 14 days, and it was expressed in muscle fibers, macrophages, myoblasts, myotubes and fibroblasts. There was no MyoD imunolabeling. The myogenin expression, which is known to be typically nuclear, was also observed in the cytoplasm of myoblasts and myotubes until 7 days (peak). At 14 days, the myogenin expression became nuclear. The cytoplasmic retention of myogenin has been interpreted as a mechanism to delay myotube differentiation, since the presence in the nucleus is required for its transcriptional regulatory role. At 21 days, the regenerated fibers with central nucleus had not reached the size of intact fibers (VBL), nor that of controls. Whereas SVMPs and an enzyme with thrombin-like activity are known to increase the capacity of OPN binding to integrin of matrix and cell surfaces, we suggest that, during the pathogenesis of muscle regeneration post-VBL injection, OPN would be critically involved in an acute inflammatory process. OPN would act primarily as a cytokine activator of quiescent satellite cells and later play chemotactic and adhesive activities, promoting migration, proliferation of myoblasts, and formation and differentiation of myotubes. According to the literature, OPN is profibrotic in certain diseases. We suggest that the foci of interstitial fibrosis and the late presence of macrophages at the site of regeneration, as well as the cytoplasmic expression of myogenin may be relevant factors that lead to regeneration delay. It is suggested a pro-regenerative and anti-regenerative roles for OPN in the pathogenesis of alterations caused by B. lanceolatus venom