O fluxo sanguíneo molda o crescimento das células musculares nos vasos

Os vasos sanguíneos são super importantes pro desenvolvimento do corpo. Eles ajudam a levar nutrientes, oxigênio e outras substâncias importantes pra os tecidos. Nas fases iniciais do crescimento, os vasos sanguíneos se formam e se estabilizam, permitindo que os órgãos se desenvolvam direitinho. Conforme eles amadurecem, os vasos mudam pra um sistema complexo que é feito de artérias, veias e capilares. Esses vasos variam de tamanho, força e flexibilidade dependendo de onde estão no corpo.

As paredes dos vasos têm três camadas principais. A camada mais interna, chamada de túnica íntima, é feita de Células Endoteliais. A camada do meio é a túnica média, que tem células musculares lisas e Pericitos. A camada mais externa, chamada de túnica adventícia, é basicamente feita de fibroblastos e outras células de suporte. A interação entre esses diferentes tipos de células é vital pra crescimento e reparo dos vasos sanguíneos.

#Papel das Células Musculares nos Vasos Sanguíneos

As células musculares, conhecidas como células da parede, dão força e flexibilidade pros vasos. Nos vasos grandes, essas células musculares são chamadas de células musculares lisas vasculares (vSMCs), enquanto em capilares menores, elas são chamadas de pericitos. Essas células respondem a mudanças no fluxo sanguíneo e na pressão, ajustando a força e a rigidez dos vasos.

Em vertebrados em desenvolvimento, os vSMCs começam a se juntar em volta das artérias em resposta a forças mecânicas criadas pelo fluxo sanguíneo. Por exemplo, em peixes-zebra, essa acumulação de células musculares começa poucos dias depois da fertilização e coincide com os primeiros sinais de fluxo sanguíneo. Essa resposta à pressão e ao fluxo é vista em todos os vertebrados, mas a recrutação de células musculares nas veias não é tão significativa porque as veias geralmente experimentam um fluxo constante e ininterrupto antes de as válvulas se formarem.

Apesar de sabermos que forças mecânicas influenciam como as células musculares se comportam, as moléculas específicas que detectam essas forças ainda são desconhecidas.

#O Papel do Klf2a na Resposta ao Fluxo Sanguíneo

O fator de Kruppel-like 2a (Klf2a) é uma proteína importante que responde ao fluxo sanguíneo. Ele ajuda a regular várias atividades nos vasos sanguíneos em desenvolvimento e mostra níveis de expressão diferentes em veias comparado às artérias. Estudos mostraram que o Klf2a é mais ativo em veias durante o desenvolvimento inicial em peixes-zebra e camundongos. Em peixes-zebra que não têm Klf2a, há uma acumulação precoce de células musculares em volta da veia cardinal, sugerindo que o Klf2a pode agir pra limitar o recrutamento de células musculares.

O Klf2a é um fator de transcrição, o que significa que ajuda a controlar a expressão de certos genes. Pra ativar o Klf2a, deve ter um "sensor" que detecta forças mecânicas. Pesquisas sugerem que uma família de canais chamada canais Piezo pode servir como esses sensores, particularmente no que diz respeito a como o fluxo sanguíneo afeta os níveis de Klf2a. Pesquisas anteriores indicaram que os canais Piezo podem inibir a expressão de Klf2a em áreas específicas da vasculatura, embora ainda não esteja claro se essa inibição se aplica mais geralmente aos vasos sanguíneos.

#Entendendo os Canais Piezo

Os canais Piezo são conhecidos por serem sensíveis a mudanças mecânicas e permitem que íons como cálcio entrem nas células quando detectam tensão na membrana celular. Esses canais existem em muitos organismos, incluindo animais e plantas. Em vertebrados, existem dois canais principais Piezo, Piezo1 e Piezo2, que compartilham semelhanças na estrutura e são conservados entre as espécies.

A pesquisa tinha como objetivo determinar se as diferentes forças mecânicas do fluxo sanguíneo poderiam ativar o Piezo1, levando a mudanças na expressão de Klf2a e no comportamento das células musculares.

#O Efeito dos Padrões de Fluxo Sanguíneo

A hipótese na área é que os padrões de fluxo sanguíneo influenciam onde as células musculares se acumulam e como elas se diferenciam durante o desenvolvimento. Peixes-zebra precisam do fluxo sanguíneo pra reunir e desenvolver células musculares ao longo das artérias. Quando o fluxo sanguíneo é parado, como usando um remédio específico pra inibir as contrações do coração, há uma perda de células musculares associadas aos vasos sanguíneos.

Pra explorar isso mais a fundo, embriões de peixes-zebra foram analisados sob diferentes condições de fluxo sanguíneo. Os resultados mostraram que o fluxo constante aumentou significativamente a expressão de Klf2a comparado ao fluxo parado, sugerindo que as células endoteliais ajustam sua expressão gênica com base no tipo de fluxo que elas experimentam.

Em outro estudo usando células endoteliais humanas, a equipe descobriu que quando as células experimentaram fluxo pulsátil (similar às condições arteriais), a expressão de Klf2 foi só um pouco maior do que em condições de sem fluxo. No entanto, sob condições de fluxo constante, a expressão de Klf2 aumentou bastante, implicando que o tipo de fluxo afeta muito como as células endoteliais regulam o Klf2.

#Efeito do Fluxo no Comportamento das Células Musculares

A pesquisa continuou modificando modelos in vitro pra testar se as células endoteliais (ECs) que respondem ao fluxo afetam o comportamento das células musculares vizinhas (pericitos). Nesses modelos, os pericitos foram observados se movendo mais em resposta ao fluxo pulsátil do que ao fluxo constante. Além disso, a forma e o tamanho dos pericitos mudaram dependendo do tipo de fluxo que eles experimentaram.

Depois de 24 horas, marcadores de células musculares mostraram diferenças significativas entre as duas condições de fluxo. O fluxo pulsátil resultou em níveis aumentados de proteínas específicas relacionadas à diferenciação das células musculares, indicando que o tipo de fluxo sanguíneo influencia o comportamento das células musculares.

#Investigando o Piezo1 como um Mecanossensor

Os pesquisadores queriam determinar se o Piezo1 nas células endoteliais poderia ser o sensor pra forças mecânicas. Eles usaram vários agentes farmacológicos pra ativar ou inibir o Piezo1 e monitorar os níveis de cálcio em peixes-zebra pra avaliar a funcionalidade desses canais. As descobertas mostraram mudanças nos níveis de cálcio baseadas nos tratamentos, indicando que os remédios poderiam modular efetivamente a atividade do Piezo1.

Quando embriões de peixes-zebra foram tratados com esses agentes e avaliados quanto à expressão de Klf2a, os resultados mostraram que aumentar a atividade do Piezo1 resultou em níveis mais baixos de Klf2a, enquanto inibir o Piezo1 resultou em uma expressão aumentada de Klf2a. Essa relação recíproca sugeriu que o Piezo1 desempenha um papel na modulação dos níveis de Klf2a em resposta ao fluxo sanguíneo.

#Impacto do Piezo1 no Recrutamento de Células Musculares

Experimentos adicionais focaram em se os canais Piezo eram cruciais para o recrutamento e diferenciação de células musculares. Em peixes-zebra tratados com inibidores de Piezo, houve uma diminuição notável no número de células musculares associadas à aorta dorsal, enquanto o número de células musculares ao redor da veia cardinal permaneceu inalterado. Além disso, usando mutantes de peixes-zebra que não tinham canais Piezo, confirmou-se uma redução no número de células musculares na aorta dorsal, sugerindo que os canais Piezo são importantes pra diferenciação e recrutamento de células musculares.

Por outro lado, ativar o Piezo1 através de remédios específicos resultou em um aumento de células musculares tanto na aorta dorsal quanto na veia cardinal, reforçando a ideia de que o Piezo1 influencia a localização das células musculares nos vasos sanguíneos.

#Investigando o Papel do Piezo1 em Camundongos

Pra entender melhor o papel específico do Piezo1 nas células endoteliais, os pesquisadores criaram um modelo de camundongo onde o Piezo1 foi deletado especificamente das células endoteliais. Esses camundongos mostraram camadas de células musculares reduzidas e espessura das paredes diminuída nos vasos comparados aos camundongos normais. Isso indicou que o Piezo1 nas células endoteliais é importante pra recrutar células musculares pra desenvolver paredes de vasos sanguíneos fortes.

#Interações Endoteliais-Pericitos e Piezo1

Pra explorar mais o papel do Piezo1, modelos 3D in vitro foram usados pra analisar interações entre células endoteliais e pericitos. Nesses modelos, os pericitos foram misturados com células endoteliais em um gel, permitindo que as células se auto-organizassem ao longo de vários dias. Quando a atividade do Piezo1 foi modulada, a associação dos pericitos com os tubos endoteliais mudou. Tratamentos que ativaram o Piezo1 resultaram em mais pericitos se conectando com os tubos endoteliais, enquanto inibir o Piezo1 resultou em menos pericitos associados aos tubos.

Acompanhando o movimento dos pericitos, mostrou que aqueles que experimentaram aumento na atividade do Piezo1 se moveram mais longe e tiveram extensões celulares (filopódios) mais longas, enquanto aqueles que não tinham atividade do Piezo1 mostraram movimento mais lento e extensões menores. Isso sugere que o Piezo1 ajuda a guiar o comportamento dos pericitos em relação às células endoteliais.

#Conclusão

No geral, as descobertas destacam a importância das forças mecânicas no desenvolvimento do sistema vascular. Elas revelam uma conexão significativa entre o fluxo sanguíneo, a atividade do Piezo1 e a diferenciação celular muscular. Essa pesquisa não só avança a compreensão de como os vasos sanguíneos são formados e estabilizados durante o desenvolvimento, mas também fornece insights sobre possíveis tratamentos para distúrbios vasculares congênitos e outras condições relacionadas.

Estudos contínuos são necessários pra explorar totalmente as vias e mecanismos envolvidos no desenvolvimento dos vasos sanguíneos. Compreender como as células endoteliais e as células musculares interagem será crucial pra tratar várias doenças cardíacas e vasculares. O papel do Piezo1, em particular, apresenta uma área promissora pra pesquisa futura, potencialmente permitindo novas estratégias terapêuticas pra problemas relacionados aos vasos.