Avaliação in vitro do efeito da radiação ultravioleta A na biologia das células estromais mesenquimais faciais humanas

Abstract

A pele facial é um dos primeiros tecidos a apresentar fotoenvelhecimento, o que causa grande impacto na qualidade de vida humana, e ainda há muito a ser compreendido sobre os processos que o geram. Apesar de uma ampla variedade de terapias disponíveis para evitar ou tratar o fotoenvelhecimento cutâneo, ainda não se tem uma abordagem efetiva. As células estromais mesenquimais (MSC, do inglês Mesenchymal stromal cells) apresentam papel fundamental na senescência dos tecidos e emergem como importante fonte para a terapia celular. Entretanto, é necessário maior compreensão sobre a sua biologia e papel nesse processo. Ainda, sugere-se que as características biológicas das MSC sejam distintas entre diferentes tecidos, dificultando o sucesso de terapias celulares. Neste sentido, o objetivo deste estudo foi investigar o efeito da radiação UVA, principal agente que causa o fotoenvelhecimento, na biologia das MSC da face (DSC, do inglês Dermal stromal cells e ASC, do inglês Adipose stromal cells), in vitro. As DSC e ASC foram obtidas a partir de descartes de lifting facial, caracterizadas comparativamente quanto ao perfil mesenquimal e senescente em condições de cultivo padrão e após exposição à radiação UVA. A seguir, foi avaliado o efeito parácrino citoprotetor das ASC abdominais expostas à radiação UVA na senescência promovida também pela radiação UVA sobre as MSC faciais. Os resultados demonstraram que ambas as células faciais apresentam fenótipo mesenquimal e baixas características senescentes. As ASC apresentaram maior potencial de autorrenovação/proliferação celular, maior proporção de células positivas para yH2AX (um marcador de danos ao DNA) e maior acúmulo EROS do que as DSC. Frente a exposição à 10 J/cm2 de radiação UVA, ambas MSC faciais apresentaram redução do perfil mesenquimal, aumento da instabilidade genética, aumento da hipertrofia e achatamento celular com perda do potencial proliferativo (com maior intensidade nas ASC), perda do potencial de diferenciação adipogênica e osteogênica, aumento da atividade de β-galactosidase ácida (também com maior intensidade nas ASC), aumento da frequência de anomalias nucleares (com maior intensidade nas DSC), aumento da presença de focos de heterocromatina associada à senescência celular (FHAS), aumento de expressão de yH2AX e acúmulo de EROS (com maior intensidade nas DSC). Os resultados sugerem que, frente à radiação UVA, as ASC perdem o fenótipo mesenquimal, enquanto as DSC apresentam maior instabilidade genética. Como ainda não há um consenso sobre o poder de penetração das Radiações UV na hipoderme facial, investigamos a seguir o efeito da exposição da radiação UVA nas ASC poderia ocorrer de modo indireto, pela ação parácrina das DSC, hipótese confirmada em ensaios de co-cultivo em sistema de transwell. Além disso, foi observado que o pré-tratamento com o meio condicionado das ASC abdominais expostas ou não à radiação UVA (mcASCUVA e mcASC, respectivamente) promoveu citoproteção parcial nas MSC faciais contra os efeitos senescentes da radiação UVA.

Facial skin is one of the first tissues to present photoaging, which has a great impact on the quality of human life, and there is still much to be understood about the processes that generate it. Despite a wide variety of therapies available to prevent or treat skin photoaging, an effective approach is not yet taken. Mesenchymal stromal cells (MSC) play a fundamental role in tissue senescence and emerge as an important source for cell therapy. However, there is a need for greater understanding of its biology and role in this process. Furthermore, it is suggested that the biological characteristics of MSCs are different among tissues. In this sense, the aim of this study was to investigate the effect of UVA, the main agent that causes photoaging, on the biology of MSC in vitro. DSCs (Dermal stromal cells) and ASCs (Adipose stromal cells) were obtained from facial lifting discards, characterized comparatively in terms of mesenchymal and senescent profile under standard cultivation and after UVA exposure. Next, it was evaluated the cytoprotective paracrine effect of abdominal ASC previously exposed to UVA in the UVA-induced senescence of facial MSCs. The results showed that both facial cells present mesenchymal phenotype and low senescent characteristics. ASCs showed higher potential for cell self-renewal/proliferation, higher proportion of yH2AX-positive cells (a marker of DNA damage) and higher ROS accumulation than DSCs. After exposure to 10 J/cm2 of UVA, both facial MSCs showed reduced mesenchymal profile, increased genetic instability, increased hypertrophy and cellular flattening with loss of proliferative potential (with greater intensity in ASCs), loss of adipogenic and osteogenic differentiation potential, increased acid β-galactosidase activity (also with greater intensity in ASCs), increased frequency of nuclear anomalies (with higher intensity in DSCs), increased presence of heterochromatin foci associated with cellular senescence (SAFH), increased expression of yH2AX and accumulation of ROS (with greater intensity in DSCs). The results suggest that the exposure to UVA, ASCs lose the mesenchymal phenotype, while DSCs lost the genetic stability. Since there is still no consensus on the penetrating of UV in the facial hypoderm, we investigated whether the effect of UVA in ASC could occur indirectly, by the paracrine action of DSCs, a hypothesis confirmed in co-cultivation tests in the transwell system. In addition, it was observed that pre-treatment with the conditioned medium of abdominal ASCs previously exposed or not to UVA (mcASCUVA and mcASC, respectively) promoted partial cytoprotection in facial MSCs against the senescent effects of UVA.