Influence of aging on immunomodulatory aspects of medullary mesenchymal stem cells in situations of protein malnutrition

As pessoas com idade mais avançada normalmente sofrem de algum grau de carência nutricional, sendo a mais comum a carência proteica. O envelhecimento e a desnutrição proteica vão comprometer a hematopoese, a geração de células imunológicas e a resposta imune, podendo causar uma maior suscetibilidade a infecções. As células tronco mesenquimais (CTMs) apresentam propriedades imunomoduladoras e são essenciais na hematopoese. Diante disso, esse trabalho tem como objetivo investigar, em um modelo de envelhecimento submetido à desnutrição proteica, aspectos relacionados a capacidade imunomodulatória das CTMs. Para isso, foram utilizados camundongos da linhagem C57BL/6. Esses animais foram divididos conforme a idade e foram separados em jovens (3-6 meses) e idosos (18-19 meses), quando atingiram a idade adequada foram separados em controles e desnutridos, os quais receberam rações normoproteicas (12% de proteína) e hipoproteicas (2% de proteína), respectivamente. O consumo de ração nos quatro grupos foi similar. O grupo desnutrido jovem perdeu em torno de 20% de peso e o grupo desnutrido idoso perdeu cerca de 16% de peso, quando comparados com o primeiro dia de dieta. Os animais desnutridos apresentaram anemia, leucoponia e hipoplasia medular; além de que a ingestão reduzida de proteínas provocou as menores taxas de proteínas totais, albumina e ureia no soro. Inicialmente as CTMs foram isoladas e caracterizadas, onde observou-se aumento da expressão de CD73 nas CTMs obtidas de animais idosos, independente do estado nutricional. Adicionalmente, CTMs de animais idosos apresentaram maior taxa de senescência. O sobrenadante de CTMs do grupo desnutrido jovem apresentou redução de IL-1β, TGF-β, e PGE2 e aumento de IL-6; enquanto nas CTMS de animais do grupo idoso observamos aumento de IL-6 e IL-1β e redução de TGF-β e PGE2. Em relação a expressão gênica, observamos de CTMs de animais do grupo idoso apresentaram maior expressão de NOS e NFB e menor expressão de STAT3. Quando avaliada a capacidade imunomodulatória de CTMs, observamos que, independente do grupo estudado, as CTMs foram capazes de reduzir a proliferação de macrófagos e linfócitos, porém CTMs de animais jovens apresentaram maior capacidade em reduzir a taxa de proliferação, principalmente de linfócitos. Em relação as citocinas produzidas por macrófagos quando cultivados com o meio condicionado de CTMs observamos que, independente do grupo avaliado, todos foram capazes de reduzir a produção de TNFα, IL-1α e IL-1β e aumentar a produção de IL-10. Quando avaliada a produção de citocinas por linfócitos cultivados em meio condicionado de CTMs, observamos que CTMs dos animais jovens apresentaram maior capacidade de reduzir a produção de IL-2 e aumentar a produção de IL-10; também observamos que linfócitos cultivados com sobrenadante de animais idosos produziram maior concentração de IFNγ. Portanto, sabendo-se que as CTMs tem sido cada vez mais aplicadas em diferentes situações que envolvem a terapia celular, podemos concluir que o envelhecimento e a desnutrição proteica são fatores que separados ou em conjunto influenciam no efeito imunomodulador dessas células e consequentemente podem afetar seu potencial terapêutico.Elderly people usually suffer from some degree of nutritional deficiency, the most common being protein deficiency. Aging and protein malnutrition will compromise hematopoiesis, the generation of immune cells and the immune response, and may cause greater susceptibility to infections. Mesenchymal stem cells (MSCs) have immunomodulatory properties and are essential in hematopoiesis. Therefore, this study aims to investigate, in an aging model subjected to protein malnutrition, aspects related to the immunomodulatory capacity of MSCs. For this, mice of the C57BL / 6 strain were used. These animals were divided according to age and were separated into young (3-6 months) and elderly (18-19 months), when they reached the appropriate age, they were separated into controls and malnourished, which received normoproteic diets (12% protein) and hypoprotein (2% protein), respectively. Feed consumption in the four groups was similar. The young malnourished group lost around 20% of weight and the elderly malnourished group lost about 16% of weight when compared to the first day of the diet. Malnourished animals presented anemia, leukoponia and spinal hypoplasia; in addition to the reduced protein intake caused the lowest rates of total proteins, albumin and urea in the serum. Initially, MSCs were isolated and characterized, where an increase in CD73 expression was observed in MSCs obtained from elderly animals, regardless of nutritional status. Additionally, MSCs from elderly animals showed a higher senescence rate. The supernatant of MSCs from the young malnourished group showed a reduction in IL-1β, TGF- β, and PGE2 and an increase in IL-6; while in the CTMS of animals in the elderly group, we observed an increase in IL-6 and IL-1β and a reduction in TGF-β and PGE2. Regarding gene expression, we observed that MSCs from animals in the elderly group showed higher expression of NOS and NFκB and lower expression of STAT-3. When assessing the immunomodulatory capacity of MSCs, we observed that, regardless of the group studied, MSCs were able to reduce the proliferation of macrophages and lymphocytes, but MSCs from young animals showed greater capacity to reduce the proliferation rate, especially of lymphocytes. Regarding the cytokines produced by macrophages when grown with the conditioned medium of MSCs, we observed that, regardless of the group evaluated, all were able to reduce the production of TNFα, IL-1α and IL-1β and increase the production of IL-10. When evaluating the production of cytokines by lymphocytes cultured in conditioned medium of MSCs, we observed that MSCs from young animals showed greater capacity to reduce the production of IL-2 and increase the production of IL-10; we also observed that lymphocytes cultured with supernatant from elderly animals produced a higher concentration of IFN-γ. Therefore, knowing that MSCs have been increasingly applied in different situations involving cell therapy, we can conclude that aging and protein malnutrition are factors that separately or together influence the immunomodulatory effect of these cells and consequently can affect their therapeutic potential