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O Papel do Metabolismo na Progressão da Aterosclerose

Pesquisas novas mostram a ligação entre o metabolismo e o desenvolvimento da aterosclerose.

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Aterosclerose (AS) é uma doença de longo prazo que faz as paredes das artérias ficarem inflamadas e estreitas. Essa condição é uma das principais causas de morte e afeta a qualidade de vida de muita gente no mundo todo. Estudos de pesquisa tentaram explicar como a aterosclerose se desenvolve, olhando para fatores como a formação de Placas nas artérias e como isso leva a problemas sérios de saúde como infartos e derrames. No entanto, ainda tem muita coisa que não se sabe sobre como a aterosclerose avança, principalmente sobre as diferenças nas placas e as mudanças no Metabolismo que rolam.

Papel do Metabolismo na Aterosclerose

Vários estudos mostram que problemas com o metabolismo são importantes pra entender como a aterosclerose se desenvolve. Metabolismo refere-se aos processos do corpo para transformar comida em energia. Quando o metabolismo fica desregulado, pode rolar de ter problemas com como o corpo lida com carboidratos, gorduras e proteínas. No contexto da aterosclerose, isso inclui o acúmulo de lipídios, ou gorduras, nas artérias, que podem formar placas.

Pesquisas recentes mostraram que mudanças em como as células processam glicose, colesterol e ácidos graxos contribuem pra Inflamação em todas as etapas da aterosclerose-desde a formação inicial das placas até o desenvolvimento delas em estruturas mais complexas. Por exemplo, desregulações na quebra do açúcar, que levam ao acúmulo de ácido lático, podem aumentar a inflamação dentro das artérias. Células do sistema imunológico, como os macrófagos, também podem influenciar os processos metabólicos nas placas, contribuindo pra inflamação.

Apesar dos avanços em entender essas mudanças metabólicas, ainda é complicado ter uma visão completa de como elas afetam a aterosclerose, devido à complexidade e variação das placas.

Avanços na Tecnologia de Análise Celular

Uma nova tecnologia poderosa chamada sequenciamento de RNA de célula única (scRNA-seq) abriu novas possibilidades de pesquisa. Esse método permite que cientistas analisem a Expressão Gênica em células individuais, dando uma visão detalhada de como diferentes tipos de células se comportam durante a progressão de doenças como a aterosclerose. Pesquisadores usaram essa tecnologia pra estudar como as células interagem, seus caminhos de desenvolvimento e como se comunicam em diversas condições.

Usando scRNA-seq, os cientistas começaram a mapear as diferenças entre os tipos de células encontradas nas placas ateroscleróticas. Esse método ajuda a entender a diversidade das células e suas funções, levando a melhores insights sobre como as doenças se desenvolvem.

Design da Pesquisa e Coleta de Dados

Em um estudo recente, pesquisadores analisaram dois grupos de dados de sequenciamento de RNA de célula única. O primeiro grupo consistia em amostras de lesões ateroscleróticas calcificadas, enquanto o segundo grupo era de tecidos arteriais saudáveis adjacentes dos mesmos pacientes. Analisando esses conjuntos de dados, os pesquisadores tentaram identificar mudanças metabólicas e tipos celulares específicos envolvidos na aterosclerose.

A análise envolveu várias técnicas pra avaliar como os processos metabólicos nessas células contribuíam pro desenvolvimento da doença. Isso incluiu olhar pra expressão gênica, entender interações entre células e explorar como esses fatores se relacionam com a função geral das células nas placas.

Resultados da Pesquisa

A pesquisa revelou que várias vias metabólicas estavam alteradas nas células das placas ateroscleróticas. Especificamente, houve um aumento na quebra da glicose e certos metabolitos relacionados ao metabolismo do açúcar. Vários genes específicos foram identificados como marcadores potencialmente importantes na desregulação desses processos metabólicos, ligando-os ao ambiente inflamatório visto nas placas ateroscleróticas.

Notavelmente, genes envolvidos na degradação da glicose e na formação de aminoácidos e lipídios foram encontrados em alta, sugerindo que esses mecanismos podem contribuir pra inflamação e desenvolvimento das placas. Em particular, o estudo destacou interações intensificadas entre células endoteliais e células imunológicas nas lesões ateroscleróticas.

Entendendo as Interações Celulares

Outro aspecto importante da pesquisa foi investigar como diferentes tipos de células se comunicam entre si dentro das placas. O estudo descobriu que havia mais interações entre tipos celulares nos estados doentes em comparação com tecidos saudáveis. Vias de sinalização específicas, como as relacionadas à inflamação e respostas a lesões, estavam mais ativas nas placas, contribuindo ainda mais pra progressão da doença.

Ao olhar essas interações de célula pra célula, os pesquisadores ganharam insights sobre como diferentes células podem influenciar o comportamento umas das outras, possivelmente promovendo mais inflamação e contribuindo pra estabilidade ou ruptura das placas.

A Importância do Ácido N-acetilneurâmico

O ácido N-acetilneurâmico é um tipo de açúcar que desempenha um papel na sinalização e interações celulares. Níveis elevados de ácido N-acetilneurâmico no corpo estão ligados a um maior risco de doenças cardíacas. O estudo examinou como o metabolismo do ácido N-acetilneurâmico foi afetado na aterosclerose, focando na relação potencial entre os níveis de ácido N-acetilneurâmico e o estado das placas.

Os pesquisadores descobriram que as vias metabólicas responsáveis por processar o ácido N-acetilneurâmico estavam alteradas nas placas. Especificamente, as células mostraram sinais de atividade aumentada nessas vias, sugerindo que o metabolismo do ácido N-acetilneurâmico pode estar envolvido nos processos inflamatórios associados à aterosclerose.

Implicações pra Futuras Pesquisas

Os achados desse estudo abrem novas áreas de pesquisa sobre como a disfunção metabólica contribui pra aterosclerose. Entender os papéis específicos de diferentes genes e vias metabólicas pode ajudar no desenvolvimento de terapias direcionadas que abordem as causas raízes da doença.

Além disso, os insights sobre como as células interagem e se comunicam podem informar estratégias pra modular essas interações, reduzindo inflamação e formação de placas.

Conclusão

A aterosclerose é uma doença complexa que envolve múltiplos fatores, incluindo disfunção metabólica e interações celulares. Avanços recentes na tecnologia de análise celular trouxeram novas percepções sobre a progressão da doença, revelando as relações intrincadas entre vários tipos de células e as mudanças metabólicas que ocorrem.

A pesquisa continua a descobrir os detalhes de como esses fatores contribuem pra aterosclerose, ressaltando a importância de focar nas vias metabólicas e na comunicação celular no desenvolvimento de novas estratégias de tratamento. Entender esses processos pode levar a uma melhor prevenção e manejo das doenças cardiovasculares ligadas à aterosclerose.

Fonte original

Título: Single-Cell Transcriptomic Profiling Unveils Critical Metabolic Alterations and Signatures in Progression of Atherosclerosis

Resumo: Metabolic dysregulation is recognized as a fundamental characteristic of cardiovascular diseases (CVDs), therefore mining metabolic patterns in these diseases would help to identify the possible pathogenic mechanisms and potential intervention targets. Atherosclerosis (AS), serving as the foundational pathology in numerous CVDs, represents a paramount global health concern. However, a systematic integrated analysis of the metabolic networks of AS is still lacking. In this study, we investigated and integrated single-cell RNA sequencing datasets from calcified atherosclerotic core (AC) plaques and patient-matched proximal adjacent (PA) portions of carotid artery tissue to generate metabolic flux profiling at single-cell level. Using scFEA and scWGCNA analyses, we discerned common metabolic changes in endothelial cells (ECs), myeloid cells, and smooth muscle cells. These altered metabolic modules were predominantly enriched in glucose-related pathways and were predicted to potentially facilitate metabolic bypass. Of particular interest, we observed an enrichment of metabolites produced from glucose/sialic acid metabolism pathway in both ECs and myeloid cells. This observation may partially account for their positive involvement in plaque formation, as previously discovered. Furthermore, we predicted that metabolic genes such as HK1, ENO1, PFKL, LDHA, PGK1, and NANS may be implicated in the detected metabolic flux disorder during AS progression. Additionally, we uncovered interactions between various cell types at single-cell level using CellChat. We noted heightened interactions between endothelial/SMC as well as myeloid/ECs in AC group, with ITGB2/VCAM and CD44/CD74 receptors potentially participating in these interactions, thereby fostering the development of pro-inflammatory plaque microenvironment. In conclusion, our study unveils metabolic shifts at single-cell level and identifies key gene signatures associated with metabolic disorders and cell-cell communication in atherosclerosis.

Autores: Limei Ma, Y. Zhao, P. Xiang, Q. Chen, M. Hassan, C. Yu

Última atualização: 2024-02-08 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.06.579210

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.06.579210.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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