Publication
Role of mitofusin-2 in non-alcoholic fatty liver disease and targeting by microRNAs
| datacite.subject.fos | Ciências da Saúde | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Castro, Rui Eduardo Mota | |
| dc.contributor.advisor | Rodrigues, Cecília M. P. | |
| dc.contributor.author | Picado, Pedro Amaral | |
| dc.date.accessioned | 2022-09-20T10:50:02Z | |
| dc.date.available | 2024-12-20T01:30:49Z | |
| dc.date.issued | 2021-12-20 | |
| dc.date.submitted | 2021-11-26 | |
| dc.description | Tese de mestrado, Ciências Biofarmacêuticas, 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia | pt_PT |
| dc.description.abstract | A doença do fígado gordo não-alcoólico (FGNA) compreende uma gama de lesões hepáticas, desde a esteatose simples à esteatohepatite não-alcoólica (EHNA), podendo progredir para cirrose e carcinoma hepatocelular (CHC). Esta doença está a crescer rapidamente em todo o mundo, com quase todos os países a exibirem um aumento da prevalência do FGNA. A prevalência mundial de FGNA é estimada em ~25%, enquanto na Europa cerca de 24% da população vive com FGNA. Por sua vez, de entre todos os casos de FGNA, aproximadamente 20% são classificados como EHNA. Estima-se que, apenas nos Estados Unidos, o FGNA tenha sido responsável por 1,27 milhões de mortes em 2015, com projecções que apontam que este número aumente para 1,83 milhões até 2030, o que significa um total de mais de 24 milhões de mortes durante 2015-2030. Esta tendência de agravamento do FGNA/EHNA é vastamente influenciada por vários fatores de risco, tais como a obesidade, diabetes, resistência à insulina (RI), e síndrome metabólica. A obesidade está a tornar-se mais comum e já é 6 vezes mais prevalente desde 1975. Em 2016, quase 2 mil milhões de adultos tinham excesso de peso, dos quais 671 milhões foram considerados obesos. Além disso, foi demonstrado que a síndrome metabólica constitui um reforço significativo para o FGNA, e os doentes que sofrem de síndrome metabólica são 12 vezes mais susceptíveis de terem mortes relacionadas com o fígado. Por conseguinte, uma melhor compreensão da patogénese da doença pode ajudar no desenvolvimento de novas terapias orientadas para os doentes que sofrem de doenças hepáticas. No geral, a RI promove a disfunção do tecido adiposo (TA), resultando num aumento de lipólise e, consequentemente, libertação de ácidos gordos livres (AGLs) para o fígado. Um dos principais eventos na patogénese do FGNA é a lipotoxicidade. AGLs acumulam-se no fígado quando a sua disponibilidade é elevada, até um ponto em que excedem a capacidade do fígado para a sua metabolização, armazenamento e exportação, tornando-se assim espécies lipotóxicas. Por sua vez, a acumulação de triglicéridos (TGs) e AGLs no fígado promove a lipotoxicidade, desencadeando uma cascata de disfunção mitocondrial e gerando espécies reactivas de oxigénio (ROS) e stress do retículo endoplasmático (RE). Todos estes factores contribuem para a inflamação hepática que surge na sequência da libertação de citocinas pró-inflamatórias, tais como a interleucina 8 (IL-8), a interleucina 1 beta (IL-1β), e o fator de necrose tumoral-alfa (TNF-α). A disfunção mitocondrial foi estabelecida como uma peça fundamental na patogénese do FGNA. Conduz à sobreprodução de ROS e citocinas, contribuindo para a inflamação e fibrose hepática. Em particular, a proteína de fusão mitocondrial mitofusina 2 (Mfn2) é uma proteína da membrana externa mitocondrial (MEM) composta por 757 resíduos, encontrando-se também nos locais de contacto do RE-mitocondria, controlando desta forma ligação entre ambos organelos. Para além do seu papel na fusão mitocondrial, a Mfn2 é também um modulador crucial do metabolismo mitocondrial no músculo esquelético e no fígado. Na verdade, a Mfn2 está reduzida no músculo de doentes obesos e diabéticos e o seu silenciamento específico no fígado em ratinhos origina numerosas anomalias metabólicas. Mais recentemente, o nosso grupo colaborou num estudo mais amplo onde mostrámos que a expressão da Mfn2 está diminuída no fígado de doentes com EHNA e em diferentes modelos animais de EHNA induzida pela dieta. Além disso, ratinhos com silenciamento (knock-out;KO) da Mfn2 specíficamente no fígado (hepatócitos) apresentaram-se com inflamação hepática exacerbada, acumulação de TGs, fibrose e progressão para cancro do fígado. Notavelmente, a reexpressão da Mfn2 melhorou o fenótipo da EHNA. Os microRNAs (miRNAs/miRs) são pequenos RNAs não codificantes de cadeia simples, com aproximadamente 22 nucleótidos de comprimento, que se ligam à região 3’ não traduzida (UTR) dos mRNAs alvo, reprimindo a sua tradução. Os miRNAs têm sido associados à progressão do FGNA/EHNA, e a sua desregulação altera o metabolismo lipídico, o stress oxidativo, a fibrogénese, a proliferação celular e a apoptose. A este respeito, diferentes estudos estabeleceram uma associação entre um padrão de miRNAs em circulação alterado e a progressão do FGNA. Em particular, mostrámos já que doentes com FGNA apresentam níveis de expressão do miR-222-3p elevados, níveis esses que continuam a aumentar, progressivamente, com a gravidade da doença. Neste contexto, o nosso grupo identificou, in vitro, que o miR-222-3p se liga diretamente à Mfn2 e que a desregulação da Mfn2 na EHNA deveu-se, pelo menos em parte, à modulação directa pelo miR-222-3p. Tudo em conta, o principal objetivo do trabalho apresentado nesta tese foi elucidar se a via miR-222-3p:Mfn2 representa um evento chave e primário no FGNA experimental e investigar se a modulação desta via pode melhorar a progressão da doença. Em primeiro lugar, o nosso objetivo era validar um modelo in vivo de FGNA, induzido por uma dieta deficiente em metionina e colina (MCD). Aqui, os nossos resultados indicaram que esta dieta induz características hepáticas de EHNA no fígado num curto período de tempo, incluindo inflamação, fibrose, stress oxidativo, acumulação de TGs, activação de células inflamatórias, e metabolismo lipídico desregulado. Em seguida, procurámos elucidar se a inibição do miR-222-3p contrariava a progressão do FGNA induzido pela dieta MCD. Notavelmente, a inibição do miR-222-3p, usando um antagomiR contra o miR-222-3p, levou a melhorias significativas nas características que definem a EHNA no nosso modelo experimental. Finalmente, procurámos estabelecer se o efeito do miR-222-3p no FGNA era mediado pela Mfn2. Para o efeito, usamos ratinhos com a Mfn2 silenciada especificamente no fígado e que foram alimentados com a dieta MCD ou uma dieta controlo. Contudo, a inibição do miR-222-3p nestes animais, ou seja, na ausência da Mfn2 hepática, teve efeitos semelhantes aos da inibição em ratinhos wild type (WT). Globalmente, apesar do seu efeito ser independente da Mfn2 hepática, os nossos resultados salientam o papel crítico do miR-222-3p na patogénese do FGNA/EHNA ao contribuir para a inflamação, fibrose, e desenvolvimento de stress oxidativo com acumulação de TG, activação de células inflamatórias, e metabolismo lipídico desregulado. Assim sendo, o miR-222-3p pode representar um alvo terapêutico promissor para o tratamento do FGNA. | pt_PT |
| dc.description.abstract | Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) comprises a range of liver lesions, from simple steatosis to non-alcoholic steatohepatitis (NASH), and constitutes a major cause of mortality when progressing to cirrhosis and hepatocellular carcinoma (HCC). Although its risk factors are related with the metabolic syndrome, the biological mechanisms of disease are not entirely known. As such, a better understanding of NAFLD pathogenesis may help in the development of novel targeted therapies for patients suffering from liver disease. In this regard, our research group and others have shown that microRNAs (miRNAs/miRs) have been associated with NAFLD/NASH progression. In parallel, recent vidence also support a crucial role for impaired mitochondrial dynamics in NAFLD development. In particular, mitochondrial fusion protein mitofusin 2 (Mfn2) is decreased in the muscle of obese and diabetic patients and its liver-specific silencing in mice leads to numerous metabolic abnormalities. We have additionally shown that Mfn2 is reduced in NASH patients and identified miR-222-3p as a direct Mfn2-binding miRNA, in vitro. Altogether, the main goal of the work presented in this thesis was to elucidate whether the miR-222-3p:Mfn2 pathway represents a key, primary event in experimental NAFLD and investigate whether its targeting it could ameliorate disease progression. First, we aimed to validate an in vivo diet-induced NAFLD model based on a modified methionine and choline-deficient (MCD) diet. Our results indicated that this diet leads to modulation of liver genes and proteins associated with NASH. Next, we sought to elucidate whether targeting miR-222-3p counteracted MCD-induced NAFLD progression. Outstandingly, inhibition of miR-222-3p in experimental NASH, through the use of an antagomiR against miR-222-3p, led to significant improvements in NASH-like features, including inflammation, fibrosis, oxidative stress, triglycerides (TGs) accumulation, inflammatory cells activation, and dysregulated lipid metabolism. Finally, we sought to establish if the effect of miR-222-3p in NAFLD was mediated by Mfn2, by using liver-specific Mfn2 KO mice. Surprisingly, inhibition of miR-222-3p in either WT or Mfn2 KO mice yelded similar results. Overall, our findings highlight the critical role of miR-222-3p in NAFLD/NASH pathogenesis, and suggest that its effects are, mostly, Mfn2-independent. Notwithstanding, targeting miR 222-3p could be a promising therapeutic strategy for treating NAFLD. | pt_PT |
| dc.description.sponsorship | Com o patrocínio do iMed.ULisboa, da Gilead Sciences e da Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT). | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 203014820 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10451/54520 | |
| dc.language.iso | eng | pt_PT |
| dc.relation | Exosomal Fat-Liver Axis in Non-Alcoholic Fatty Liver Disease: Function and Modulation | |
| dc.subject | Non-alcoholic fatty liver disease | pt_PT |
| dc.subject | Non-alcoholic steatohepatitis | pt_PT |
| dc.subject | miRNA-222-3p | pt_PT |
| dc.subject | Mitofusin 2 | pt_PT |
| dc.subject | Methionine and choline-deficient diet | pt_PT |
| dc.subject | Teses de mestrado -2021 | pt_PT |
| dc.title | Role of mitofusin-2 in non-alcoholic fatty liver disease and targeting by microRNAs | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| oaire.awardTitle | Exosomal Fat-Liver Axis in Non-Alcoholic Fatty Liver Disease: Function and Modulation | |
| oaire.awardURI | info:eu-repo/grantAgreement/FCT/3599-PPCDT/PTDC%2FMED-PAT%2F31882%2F2017/PT | |
| oaire.fundingStream | 3599-PPCDT | |
| project.funder.identifier | http://doi.org/10.13039/501100001871 | |
| project.funder.name | Fundação para a Ciência e a Tecnologia | |
| rcaap.embargofct | O trabalho faz parte de um artigo cujas experiências decorrerão ainda durante os próximos 2 anos. | pt_PT |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| relation.isProjectOfPublication | 81613d68-e012-45d1-8d49-4fff7ba48845 | |
| relation.isProjectOfPublication.latestForDiscovery | 81613d68-e012-45d1-8d49-4fff7ba48845 | |
| thesis.degree.name | Mestrado em Ciências Biofarmacêuticas | pt_PT |