A diversidade de células endoteliais: um desafio para a angiogênese terapêutica

Quais são os mecanismos pelos quais as células endoteliais se diversificam, e quando isso ocorre? A célula endotelial está programada, ou existem elementos ambientais que regulam a diversificação e a posterior especificidade? Os fatores ambientais afetam claramente a organogênese, e a conversa cruzada entre as células endoteliais e os pericíticos, células estromais e matriz extracelular que as cercam são essenciais para sua função coordenada. Este fato é destacado pela descoberta de que um fenótipo como o da barreira hemato-encefálica pode ser induzido em células endoteliais de origem não cerebral através da co-cultura com astrocitos. Esta transformação, referida como “barriergênese”, é caracterizada pela formação de junções estreitas entre as células endoteliais, desencadeadas pela expressão de várias moléculas, incluindo o substrato C-kinase suprido por Src (SSeCKS), o fator de crescimento derivado das plaquetas PDGF-BB, o fator angiogênico e antipermeabilidade angiopoieitina-1, seu receptor Tie2, e a molécula de adesão celular N-cadherina, pelas células gliais circundantes. Na retina, um “template” de astrocito é estabelecido antes da vascularização, e a interação entre as moléculas de R-cadherina em astrocitos e integrinas e/ou N-cadherina em células endoteliais ou células progenitoras endoteliais circulantes (CEPs) medeia o crescimento e migração do endotélio vascular .

Embora os sinais ambientais pareçam ser críticos para a especialização em células endoteliais, a programação genética é igualmente importante. Costumava-se acreditar que as artérias e veias se desenvolveram de forma diferente em resposta às diferenças nas forças hemodinâmicas. Estudos recentes revelaram, contudo, que a distinção entre artéria e veia é determinada durante o desenvolvimento embrionário, mesmo antes do sangue circular, e que a sinalização de Notch é um dos passos cruciais na determinação do fenótipo da célula endotelial. Durante o desenvolvimento vascular, defeitos na sinalização através da via Notch – que compreende ligandos como Jagged-1, Jagged-2 e Delta-like-4 e receptores como Notch-1, Notch-2 e Notch-4 – perturbam a diferenciação normal em artérias ou veias, resultando na perda de marcadores específicos de artérias como a ephrin-B2 e expressão ectópica na aorta de marcadores venosos como o flt4 . Por outro lado, a sobre-ativação do Notch suprime a diferenciação dos vasos para as veias. Chi et al. mostraram que Hey2, um fator de transcrição induzido pela sinalização de Notch, confere características de expressão gênica de células endoteliais arteriais em células endoteliais derivadas de veias, genes upreguladores específicos de artérias, incluindo ADHA1, EVA1 e queratina-7, enquanto suprimem genes específicos de veias, como GDF, lefty-1 e lefty-2. Fishman e colegas estabeleceram no zebrafish que a expressão do homólogo do Hey2, gridlock, é necessária para a atribuição precoce da identidade endotelial arterial, e defeitos nessa via podem estar ligados a anormalidades morfogênicas da aorta. Estes achados parecem refutar a hipótese de que os sinais fisiológicos são responsáveis pela diferenciação das artérias e veias. Vários estudos sugerem, entretanto, que mesmo após as células endoteliais atingirem um fenótipo arterial ou venoso específico tardiamente no desenvolvimento embrionário, a transdiferenciação pode ocorrer, e este processo é regulado em parte pela parede do vaso. Assim, um programa genético complexo para regular a diferenciação das células endoteliais em artérias e veias pode ser modulado por fatores extrínsecos, emprestando plasticidade à montagem e remodelação da rede vascular em saúde e doença.

Este tipo de interação entre um programa genético e fatores ambientais também pode se manter para outros tipos de diferenciação endotelial, e não apenas a escolha entre artérias e veias. As células que revestem o endocárdio e os vasos coronários são derivadas de células progenitoras que migram de locais embrionários distintos (revisado em ). Estudos de mapeamento do destino indicam que a diversificação dessas células clonais ocorre antes de sua migração para o coração em desenvolvimento. Embora isto sugira que o destino de uma célula coronário-artéria endotelial é predeterminado, as oportunidades para a célula migrante interagir com outras células e fatores são consideráveis e, portanto, a diversificação é provavelmente um processo dinâmico, modificado por fatores intrínsecos e extrínsecos.

Estudos de desenvolvimento pulmonar mostraram que quando rudimentos pulmonares isolados sem vasos sanguíneos são implantados subcutaneamente ou debaixo de cápsulas renais, eles formam pulmões com vasculatura que – notavelmente – se desenvolvem tanto por vasculogênese quanto por angiogênese, com a característica rede vascular e alveolar . Estes achados sustentam o conceito de que existem programas genéticos para o desenvolvimento das vasculaturas altamente específicas, mas que estes são modulados por fatores extrínsecos fornecidos pelas células circundantes, a matriz extracelular e fatores de crescimento secretados e citocinas, proporcionando assim plasticidade e diversidade.

A plasticidade fenotípica e diversidade de células endoteliais não se manifesta apenas durante o desenvolvimento embrionário, mas é também central para a função normal de vários órgãos. Isto é evidente no corpo lúteo, um corpo que se forma a partir de um folículo do ovo após o óvulo ser liberado. Os subtipos morfológicos das células endoteliais microvasculares no corpo lúteo foram definidos de acordo com sua forma (epitélioide, fuso, redondo ou poligonal), a presença de vacúolos citoplasmáticos e o padrão de filamentos de actina e vimentina. Populações distintas destas células são mais ou menos proeminentes em vários estágios do ciclo mensal de formação e regressão do corpus luteum. A formação do corpo lúteo inclui uma explosão transitória de angiogênese, com crescimento e proliferação de células endoteliais que expressam altos níveis de citoqueratinas, N-cadherina e E-cadherina, e estabelecimento de uma rede vascular contínua e de justa função; este processo é modulado pela gonadotropina coriônica humana, peptídeos vasoativos e citoquinas. Com a subsequente regressão do corpo lúteo, a rede é dissolvida, à medida que o endotélio transdifere, produzindo junções intercelulares interrompidas e descontínuas. A permeabilidade aumenta, as células endoteliais apoptose, os capilares regridem e/ou tornam-se ocluídos, e o corpo lúteo degenera, para se preparar para o próximo ciclo. Não só esta extraordinária plasticidade e diversidade de células endoteliais é crucial para o ciclo luteal normal, mas as células endoteliais do corpo lúteo da gravidez também apresentam propriedades únicas de ligação à lectina, distintas das observadas no estado não grávido.

A circulação linfática é composta por uma rede de capilares de paredes finas e descontínuas que transportam fluido, macromoléculas e células imunitárias. A extensão da diversidade das células linfáticas endoteliais ainda não foi avaliada, mas qualquer conhecimento disso pode ser importante para a nossa compreensão da vigilância imunológica e de como as células tumorais se metástase através dos vasos linfáticos. Embora os fatores extrínsecos e intrínsecos que regulam a formação dos vasos linfáticos e a especificação dos órgãos e tecidos linfáticos sejam em grande parte desconhecidos, parece que a expressão do fator de transcrição Prox1 sinaliza uma mudança no comprometimento de um fenótipo endotelial venoso para um fenótipo linfático . Estudos de perfil de transcrição de células isoladas identificaram vários marcadores que são notavelmente upregulados em células endoteliais linfáticas em comparação com células endoteliais sanguíneas, incluindo Prox1, LYVE-1 (um marcador de função desconhecida), as quimiocinas CCL21 e RANTES, o fator-1 derivado de células estromais e o regulador de angiogênese angiopoietina-2.