Imunização de camundongos LDLr-/- com peptídeo mimético da LDL eletronegativa: uma potencial estratégia terapêutica para a ateroscleros / Immunization of LDLr - / - mice with electronegative LDL mimetic peptides: a potential therapeutic strategy for atherosclerosis

RESUMO

Introdução: A aterosclerose é uma doença inflamatória crônica decorrente de alterações na parede das artérias de médio e grande calibre e associadas a diversos fatores de risco, dentre os quais destaca-se as hiperlipidemias, ou seja, o aumento plasmático das lipoproteínas, mas também outras comorbidades, como a Síndrome Metabólica. Entre as lipoproteínas, a lipoproteína de baixa densidade (LDL) é de grande relevância na aterosclerose. Diferentes espécies de LDL modificada (LDLm) são originadas através de lipólise, glicação e proteólise, além da oxidação, variando em densidade e eletronegatividade, sendo melhor denominada LDL eletronegativa [LDL (-)]. Considerando as diferenças conformacionais entre a estrutura da ApoB-100 da LDL nativa e da LDL (-), em um estudo inicial, nosso grupo desenvolveu um anticorpo monoclonal (2C7) a partir da imunização de camundongos Balb/c com a LDL (-) humana. Em uma etapa seguinte foi mapeado o epítopo reconhecido pelo anticorpo monoclonal anti-LDL (-) através de phage display. O peptídeo ligante do anticorpo monoclonal anti-LDL (-) foi nomeado p2C7. Esse peptídeo não representa regiões da sequência linear da ApoB-100 humana, mas microdomínios conformacionais de epítopos da ApoB-100 da LDL (-), tornando-os candidatos para a imunomodulação da aterogênese. Portanto, investigar a imunomodulação induzida pelos peptídeo p2C7 miméticos da LDL (-), por representar um epítopo imunodominante da LDL (-), poderá abrir novas perspectivas terapêuticas futuras para a imunomodulação da aterosclerose. Objetivo: Avaliar a imunomodulação promovida pelo p2C7 in vivo, utilizando camundongos C57BL/6 LDLr -/- e amostras de plasma humano. Adicionalmente, no estágio (BEPE) realizado no Instituto Karolinska (dezembro de 2019 a março de 2021), investigou-se o imunometabolismo como mediador nas doenças cardiovasculares. Na parte II-A, estão descritos os resultados do estudo inicialmente proposto. Na parte II-B, apresenta-se os resultados que foram desenvolvidos posteriormente, com ampliação do escopo do projeto, abordando-se a inflamação vascular envolvida no aneurisma de aorta abdominal através de ferramentas de bioinformática. Na parte II-C, são apresentados os resultados do estudo do envolvimento da enzima indolamina 2,3 dioxigenase (IDO) na esteatohepatite não-alcoólica (NASH) e aterosclerose em camundongos ApoE-/- and ApoE/IDO/double-knockout. Metodologia: Foi avaliada a presença de anticorpos anti-p2C7 em amostras de plasma humano de indivíduos com ou sem síndrome metabólica. Realizamos a determinação de TNF circulante nas mesmas amostras e prosseguimos com regressões lineares associando os parâmetros inflamatórios com os níveis de anticorpos anti-p2C7. Camundongos C57BL/6 LDLr -/- foram imunizados com p2C7 e os adjuvantes Alum ou Montanide ISA 720, analisando-se os títulos de anticorpos contra p2C7 e LDL (-), a produção de citocinas (IL-10, IL-4, IL-2, IL-6, IFNγ, IL-17, TNFα) e células secretoras de anticorpos. Camundongos C57BL/6 LDLr -/- foram tolerizados contra os peptídeos mimotopos, com injeções intravenosas (veia caudal) e desafiados com a imunização contendo LDL (-) + Alum. Avaliou-se os títulos de anticorpos contra p2C7 e LDL (-) e a produção de citocinas (TNF-α, IFNγ, IL-12, IL-6, IL-10 e MCP-1). Os camundongos foram mantidos em dieta hipercolesterolêmica por 3 meses para formação da placa aterosclerótica. Após este período, os camundongos foram eutanasiados, avaliando-se a formação de placa aterosclerótica na artéria abdominal e arco aórtico, assim como a produção de citocinas (TNF-α, IFNγ, IL-12, IL-6, IL-10 e MCP-1). Camundongos C57BL/6 LDLr -/- foram imunizados com OVA-p2C7 e, após dieta hipercolesterolêmica de 3 meses para formação de placa aterosclerótica, foram avaliados os parâmetros inflamatórios e avaliada a captação de 18F-FDG no arco aórtico através de PET/CT. Resultados: A imunização com o p2C7 (livre) não foi capaz de induzir resposta humoral, não se observando títulos detectáveis de anticorpos reativos à p2C7 ou LDL (-) em nenhum camundongo imunizado, assim como não foram detectadas células secretoras de anticorpos específicos para a LDL (-). O grupo imunizado com Alum ou Montanide + p2C7 teve aumento significativo na produção de TNF- quando comparado com os demais grupos. O protocolo de tolerização foi realizado com sucesso, visto que os camundongos tolerizados apresentaram títulos de anticorpos inferiores aos controles para o epítopo utilizado. Apenas os camundongos tolerizados com o p2C7 apresentaram aumento significativo na produção de IL-6, IL-12, IL-10, TNF-α, IFNγ e MCP 1 após dieta hipercolesterolêmica. A imunização ativa com OVA-p2C7 foi capaz de reduzir a produção de TNF induzida pela dieta hipercolesterolêmica, assim como reduzir a captação de 18F-FDG. Conclusão: o epítopo p2C7 é altamente expresso na LDL (-) de pacientes com maior risco cardiovascular. Além disso, a imunização ativa com p2C7 também se mostra uma ferramenta promissora para prevenir e regular a inflamação causada pela LDL (-) no curso da aterosclerose

ABSTRACT

Introduction: Atherosclerosis is a chronic inflammatory disease resulting from changes in the wall of medium and large-caliber arteries and associated with several risk factors, among which hyperlipidemias stand out, ie, the increase in plasma lipoproteins, but also other comorbidities, such as Metabolic Syndrome. Among the lipoproteins, low-density lipoprotein (LDL) is of great relevance in atherosclerosis. Different isoforms of modified LDL (LDLm) are originated through lipolysis, glycation and proteolysis, in addition to oxidation, varying in density and electronegativity, being better called electronegative LDL [LDL (-)]. Considering the conformational differences between the ApoB-100 structure of native LDL and LDL (-), in an initial study, our group developed a monoclonal antibody (2C7) from the immunization of Balb/c mice with human LDL (-). In a next step, the epitope recognized by the anti-LDL monoclonal antibody (-) was mapped using phage display. The binding peptide of anti-LDL monoclonal antibodies (-) was named p2C7. This peptide does not represent linear sequence regions of human ApoB-100, but conformational microdomains of LDL (-) ApoB-100 epitopes, making them candidates for the immunomodulation of atherogenesis. Therefore, investigating the immunomodulation induced by p2C7 peptide mimetics of LDL (-) as it represents an immunodominant epitope of LDL (-) could open new future therapeutic perspectives for the immunomodulation of atherosclerosis. Objective: To evaluate the immunomodulation promoted by p2C7 in vivo, using C57BL/6 LDLr -/- mice, and human plasma samples. In addition, in the internship (BEPE), held at the Karolinska Institute (December 2019 to March 2021), immunometabolism as a mediator of Cardiovascular Diseases was studied. In part II-A, the results of the initially proposed study are described. In part II-B, the results that were developed later are presented, expanding the scope of the project, approaching the vascular inflammation involved in the abdominal aortic aneurysm through bioinformatics tools. In part II-C, the results of the study of the involvement of the enzyme indoleamine 2,3 dioxygenase (IDO) in non-alcoholic steatohepatitis (NASH) and atherosclerosis in ApoE-/- and ApoE/IDO/double mice are presented -knockout. Methodology: The presence of anti-p2C7 antibodies in human plasma samples with or without Metabolic Syndrome was evaluated. We measured circulating TNF in the same samples and proceeded with linear regressions associating inflammatory parameters with levels of anti-p2C7 antibodies. C57BL/6 LDLr -/- mice were immunized with p2C7 and the adjuvants Alum or Montanide ISA 720, analyzing the antibody titers against p2C7 and LDL (-), the production of cytokines (IL-10, IL-4, IL -2, IL-6, IFNγ, IL-17, TNFα) and antibody-secreting cells. C57BL/6 LDLr -/- mice were tolerized against mimotope peptides with intravenous injections (caudal vein) and challenged with immunization containing LDL (-) + Alum. Antibody titers against p2C7 and LDL (-) and cytokine production (TNF-α, IFNγ, IL-12, IL-6, IL-10 and MCP-1) were evaluated. The mice were kept on a hypercholesterolemic diet for 3 months for atherosclerotic plaque formation. After this period, the mice were euthanized, evaluating the formation of atherosclerotic plaque in the abdominal artery and aortic arch, as well as the production of cytokines (TNF-α, IFNγ, IL-12, IL-6, IL-10 and MCP -1). C57BL/6 LDLr -/- mice were immunized with OVA-p2C7 and, after a 3-month hypercholesterolemic diet for atherosclerotic plaque formation, inflammatory parameters were evaluated and 18F-FDG uptake was evaluated by PET/CT. Results: Immunization with p2C7 (free) was not able to induce a humoral response, with no detectable titers of antibodies reactive to p2C7 or LDL (-) being observed in any immunized mouse, as well as no detectable antibody-secreting cells for the LDL (-). The group immunized with Alum or Montanide + p2C7 had a significant increase in TNF-α production when compared to the other groups. The tolerance protocol was successfully performed, as the tolerized mice had lower antibody titers than controls for the epitope used. Only mice tolerated with p2C7 showed a significant increase in the production of IL-6, IL-12, IL-10, TNF-α, IFNγ and MCP 1 after a hypercholesterolemic diet. Active immunization with OVA-p2C7 was able to reduce TNF production induced by the hypercholesterolemic diet, as well as to reduce 18F-FDG uptake. Conclusion: the p2C7 epitope is highly expressed in LDL (-) of patients with higher cardiovascular risk. Furthermore, active immunization with p2C7 is also a promising tool to prevent and regulate inflammation caused by LDL (-) in the course of atherosclerosis