Unusual remodeling of the hyalinization band in vulval lichen sclerosus by type V collagen and ECM 1 protein

OBJECTIVES: The vulva is the primary site affected in lichen sclerosus, a chronic dermatosis in women that is histologically characterized by a zone of collagen remodeling in the superior dermis. The normal physiological properties of the vulva depend on the assembly of collagen types I (COLI), III (COLIII) and V (COLV), which form heterotypic fibers, and extracellular matrix protein interactions. COLV regulates the heterotypic fiber diameter, and the preservation of its properties is important for maintaining normal tissue architecture and function. In the current work, we analyzed the expression of COLV and its relationship with COLI, COLIII, elastic fibers and extracellular matrix protein 1 in vulvar biopsies from patients with lichen sclerosus. METHODS: Skin biopsies from 21 patients with lichen sclerosus, classified according to Hewitt histological criteria, were studied and compared to clinically normal vulvar tissue (N=21). Morphology, immunohistochemistry, immunofluorescence, 3D reconstruction and morphometric analysis of COLI, COLIII, COLV deposition, elastic fibers and extracellular matrix 1 expression in a zone of collagen remodeling in the superior dermis were performed. RESULTS: A significant decrease of elastic fibers and extracellular matrix 1 protein was present in the hyalinization zone of lichen sclerosus compared to healthy controls. The non-homogeneous distribution of collagen fibers visualized under immunofluorescence in the hyalinization zone of lichen sclerosus and control skin was confirmed by histomorphometry. Lichen sclerosus dermis shows a significant increase of COLI, COLIII and COLV expression compared to the healthy controls. Significant inverse associations were found between elastic fibers and COLV and between COLV and extracellular matrix 1 expression. A direct association was found between elastic fiber content and extracellular matrix 1 expression. Tridimensional reconstruction of the heterotypic fibers ...

Histomorphometric analysis of cutaneous remodeling in the early stage of the scleroderma model

INTRODUCTION/OBJECTIVES: Systemic sclerosis, or scleroderma, is a rheumatic disease characterized by autoimmunity, vasculopathy, and fibrosis of the skin and several internal organs. In the present study, our aim was to assess the skin alterations in animals with scleroderma during the first stages of disease induction. METHODS: To induce scleroderma, female New Zealand rabbits (n = 12) were subcutaneously immunized with 1 mg/ml of collagen V (Col V) in complete Freund's adjuvant, twice with a thirty-day interval. Fifteen days later, the animals received an intramuscular booster with type V collagen in incomplete Freund's adjuvant, twice with a fifteen-day interval. The control group was inoculated with 1 ml of 10 mM acetic acid solution diluted with an equal amount of Freund's adjuvant. Serial dorsal skin biopsies were performed at 7, 15, and 30 days and stained with H&E, Masson's trichrome and Picrosírius for morphological and morphometric analyses. RESULTS: Immunized rabbits presented a significant increase in collagen in skin collected seven days after the first immunization (p=0.05). CONCLUSION: The results from this experimental model may be very important to a better understanding of the pathogenic mechanisms involved in the beginning of human SSc. Therapeutic protocols to avoid early remodeling of the skin may lead to promising treatments for SSc in the future.

Changes in histoanatomical distribution of types I, III and V collagen promote adaptative remodeling in posterior tibial tendon rupture

INTRODUCTION: Posterior tibial tendon dysfunction is a common cause of adult flat foot deformity, and its etiology is unknown. PURPOSE: In this study, we characterized the morphologic pattern and distribution of types I, III and V collagen in posterior tibial tendon dysfunction. METHOD: Tendon samples from patients with and without posterior tibial tendon dysfunction were stained by immunofluorescence using antibodies against types I, III and V collagen. RESULTS: Control samples showed that type V deposited near the vessels only, while surgically obtained specimens displayed type V collagen surrounding other types of collagen fibers in thicker adventitial layers. Type III collagen levels were also increased in pathological specimens. On the other hand, amounts of collagen type I, which represents 95 percent of the total collagen amount in normal tendon, were decreased in pathological specimens. CONCLUSION: Fibrillogenesis in posterior tibial tendon dysfunction is altered due to higher expression of types III and V collagen and a decreased amount of collagen type I, which renders the originating fibrils structurally less resistant to mechanical forces.

Meniscectomia parcial como modelo experimental de osteoartrite em coelhos e efeito protetor do difosfato de cloroquina / Partial meniscectomy as an experimental model of osteoarthritis in rabbits and protector effect of chloroquine diphosphate

OBJETIVO: Estabelecer as alterações morfológicas e o remodelamento do tecido cartilaginoso na progressão da osteoartrite (OA) experimental para estudar o efeito do difosfato de cloroquina na cartilagem osteoartrítica. MÉTODOS: A osteoartrite experimental foi induzida em coelhos por meio de meniscectomia parcial. Para analisar a evolução da doença experimental foram estudados três grupos de dez animais, sacrificados a 3, 14 e 22 semanas de indução da doença. Para avaliar o efeito do difosfato de cloroquina um grupo de animais (n = 6) foi tratado preventivamente com 3 mg/kg ao dia, iniciados um mês antes da indução da osteoartrite, e mantidos até o sacrifício (22 semanas). Realizou-se análise histológica das articulações (H&E, tricrômico de Masson) e imunofluorescência para colágeno dos tipos I, II e XI. A intensidade da agressão articular foi quantificada pelo escore de Mankin. RESULTADOS: O modelo experimental reproduziu todas as alterações morfológicas observadas na osteoartrite humana. Animais que receberam difosfato de cloroquina não desenvolveram lesões histológicas observadas na OA. Neste grupo houve significante preservação da estrutura da cartilagem articular (p < 0,0001), conservação da celularidade (p < 0,0001), proteoglicanas, demonstrados pela coloração de azul de anilina (p < 0,005) e integridade da linha de crescimento (p < 0,001), além da inibição da formação de osteófitos, do bloqueio da neoformação óssea e do não-aparecimento de colágeno tipo I (tecido osteocartilaginoso). CONCLUSÃO: O modelo experimental de meniscectomia parcial reproduz de forma gradativa as alterações morfológicas encontradas na osteoartrite, e estudos preliminares com o difosfato de cloroquina sugerem tratar-se de medicamento barato e com grande potencial de emprego como droga condroprotetora.

OBJECTIVE: The aim of this study was to develop an experimental model of osteoarthritis (OA) that could reproduce morphologic alterations viewed in this disease and to study the effect of chloroquine diphosphate on cartilage remodeling. METHODS: osteoarthritis was induced in rabbits by performing partial meniscectomy. To establish the experimental disease evolution, three groups of ten animals were sacrificed at 3, 14, 22 weeks after disease induction. To evaluate the effect of chloroquine diphosfate in OA progression, a group of six animals was treated preventively with 3 mg/kg/day, started one month prior to osteoarthritis induction and kept until the day of sacrifice (22 weeks). Histopathological (Masson trychrome, H&E), biochemical and immunofluorescence analyses to types I, II and XI collagens were made in all animals. Mankin's score was employed to quantify the severity of articular damage. RESULTS: The experimental model reproduced all of the alterations observed in osteoarthritis. Animals treated with chloroquine diphosfate did not develop morphological changes found in OA. There was significant preservation of articular cartilage tissue (p < 0,0001), maintenance of cellular morphology (p < 0,0001), proteoglicans, as demonstrated by aniline blue coloration (p < 0,005) and tidemark protection (p < 0,001), besides inhibition of osteophytes formation and absence of type I collagen expression. CONCLUSION: The experimental model of partial meniscectomy reproduces gradually, all the cartilage morphologic changes found in human osteoarthritis. Preliminary study done with choroquine diphosfate indicates that it is a cheap and effective drug to act as condroprotective agent in OA.

Alterações esofágicas em modelo de esclerodermia induzido por colágeno V em coelhos / Manifestations in the esophagus in the sclerodermia model induced by type V collagen in rabbits

Introdução: a esclerose sistêmica progressiva acomete diversas vísceras, das quais o esôfago é uma das frequentemente lesadas. No entanto, o mecanismo de autoimunidade nesta enfermidade é ainda desconhecida...

Backgrounds: Sclerosis systemic that usually affects the esophagus. However its patologic mechanism is still unknown. Objective: Evaluate the manifestation of the esophagus in a experimental model of scleroderma induced by type V collagen in rabbits. Matherial and Methods: 39 rabbits submited to the model immunization were morfologicaly analised. Results: A progressive deposit of collagen fibers was observed in H&E and Tricomico of Masson. Which was confirmed by the imunofluorescence. Conclusion: We concluded that the characteristics observeds are similar to what happens in the esophagus of human, but in an earlier period...

Auto-imunidade e colágeno V / Autoimmunity and collagen V

As proteínas da matriz extracelular (MEC) e seus componentes estão sendo amplamente estudados na literatura médica, assim como sua relação com o remodelamento tecidual presente nas doenças reumáticas. Neste artigo, mostramos a importância do estudo do colágeno do tipo V no entendimento da etiologia da esclerodermia, no que se refere ao desencadeamento da auto-imunidade nesta enfermidade. Estudos em nosso laboratório demonstram que a sensibilização com colágeno do tipo V em coelhos pode resultar em um modelo animal de esclerodermia. Diante destes fatos, sugerimos que pesquisas neste campo podem ser de grande valia no desenvolvimento de novas condutas terapêuticas.

The extracellular matrix (ECM) proteins and their components have been widely studied in medical literature, as well its relationship with the tecidual remodeling present in the rheumatic disease. In this paper we show the importance of understanding the role of type V collagen as an important trigger of rheumatic autoimmune diseases. Studies in our laboratory demonstrate that type V collagen sensibilization in rabbits, could result in an animal scleroderma model. In this way we suggested that researches in this field can be worthy in development of new therapeutic procedures.

Anticorpos antimatriz extracelular e antiaorta em pacientes com arterite de Takayasu / Anti-extracellular matrix and anti-aorta antibodies in patients with Takayasu's arteritis

Os componentes de matriz extracelular têm sido amplamente pesquisados nos últimos anos quanto ao seu papel na patogênese de diversas doenças difusas do tecido conjuntivo e síndromes vasculares. No caso da arterite de Takayasu, muito pouco se sabe sobre o assunto e são propostas teorias relacionadas com a participação da imunidade celular ou hormonal para explicar a causa desta doença. Neste sentido, avaliamos a imunidade humoral nesta patologia. Objetivos: Pesquisar anticorpos contra componentes da matriz extracelular, incluindo a identificação de anticorpos anticolágeno e antiaorta. Métodos: Soros de 13 pacientes com arterite de Takayasu e de 8 pacientes normais foram utilizados para pesquisa de auto-anticorpos anticolágeno tipos I, III, IV e V e antiaorta pelo método ELISA. Resultados: Soros dos pacientes com arterite de Takayasu revelaram-se negativos para colágenos dos tipos III e IV a apenas um paciente apresentou positividade para os tipos I e V, enquanto todos os soros de pacientes com arterite de Takayasu revelaram-se negativos para anticorpos anti-aorta. Conclusões: Nossos dados demonstraram que as freqüências de anticorpos anticolágenos dos tipos I, III, IV e V não estiveram significativamente aumentadas no soro de pacientes com arterite de Takayasu, assim como os anticorpos antiextrato de aorta, sugerindo que a etiopatogenia desta vasculite esteja possivelmente relacionada com distúrbio de imunidade celular

Colágeno na cartilagem osteoartrótica / Collagen in osteoarthrotic cartilage

A cartilagem articular é um tecido altamente especializado, composto por células, os condrócitos, e um conjunto de macromoléculas, como o colágeno e os proteoglicanos. O colágeno é uma proteína fibrilar que garante resistência ao tecido, enquanto os proteoglicanos têm a função de mola biológica, sendo responsáveis pela compressibilidade da cartilagem. A complexa interação entre duas proteínas garante a elasticidade. Estas características específicas da cartilagem são essenciais para amortecer as grandes forças de impacto a que as articulações diartrodiais estão submetidas, sem muito gasto de energia, visto tratar-se de um tecido avascular. Em processos artrósicos ocorre um desequilíbrio entre a produção de componentes da matriz extracelular e destruição pelas metaloproteases, levando à degradação e perda do tecido cartiloginoso. A fase inicial da osteoartrose é marcada por perda de fragmentos de proteoglicanos para o líquido sinovial, aumento dos colágenos tipo II e tipo IV, aparecimento dos colágenos I e III, não típicos da cartilagem, e diminuição do colágeno tipo IX, que é importante para manter a integridade da matriz extracelular, além do entumescimento da cartilagem. Como conseqüência, a cartilagem perde suas características específicas, levando a alterações na função articular. A evolução da doença promove dimimuição significativa das proteínas, até mesmo do colágeno tipo XI, que tem localização mais interna na estrutura da fibrila heterotípica, e, portanto levando até a exposição do osso. Até o momento, o tratamento da osteoartrose está baseado principlamente no controle da dor e/ou inflamação, não diminuindo ou impedindo a degradação da cartilagem articular. Neste aspecto a perspectiva de tratamento futuro da osteoartrose estaria na utilização de inibidores das metaloproteases associadas a condroprotetores interferindo no "turnover" da cartilagem e impedindo, deste modo, o processo de degradação

Modelo experimental de doenças difusas do tecido conjuntivo (DDTC) induzido por colágeno do tipo V / Experimental model of diffuse connective tissue disease (DCTD) induced by type V collagen

Objetivos: As doenças difusas do tecido conjuntivo (DDTC) são enfermidades de etiologia e patogênese desconhecidas, responsáveis pelo desenvolvimento de manifestações clínicas multissistêmicas, e do ponto de vista laboratorial caracterizadas pela presença de auto-anticorpos dirigidos contra diferentes componentes celulares. Modelos experimentais que reproduzem manifestações clínicas, histológicas e laboratoriais similares às observadas em humanos são extremamente importantes no estudo da patogênese e abordagem terapêutica destas enfermidades. Métodos: Descrevemos um modelo inédito de autoimunidade desenvolvido em coelhos pela imunização com colágeno tipo V, fibrila com características peculiares em sua síntese, que confere grande antigenicidade à sua molécula e participa de processos de reparação, diferenciação e proliferação celular. Analisamos as alterações morfológicas promovidas em diferentes órgãos de coelhos sensibilizados com o colágeno tipo V e sacrificados após 75 e 120 dias do início da imunização. Resultados: Verificou-se presença de vasculite em pulmões, especialmente nos lobos basais, caracterizados pelo espessamento da íntima vascular, infiltrado celular por eosinófilos e linfócitos, além de depósito de colágeno na região subendotelial, perivascular, peribrônquica e interstício pulmonar. No coração observou-se depósito de colágeno entre as fibras cardíacas e vasculite. No esôfago notou-se diminuição do lúmen, depósito de colágeno em nível submucoso e perivascular. Alterações nos glomérulos renais, como discreta proliferação mesangial e espessamento da membrana basal, e moderado depósito de colágeno intersticial, foram aspectos morfológicos observados nos rins. Na sinóvia houve proliferação de células epiteliais e depósito de colágeno subepitelial. Estudo histológico da cartilagem articular revelou aumento da celularidade e remodelamento da matriz extracelular. Conclusões: Neste trabalho descrevemos um novo modelo experimental no qual um fator exógeno promoveu lesão patológica em múltiplos órgãos de um animal sadio. As alterações morfológicas observadas nos levam a propor que este seja um modelo experimental que reproduz achados clínicos e laboratoriais semelhantes aos da esclerodermia.

Caracterização bioquímica do colágeno do tipo VI na osteoartrose experimental / Biochemical characterization of type VI collagen in experimental osteoarthritis

Objetivo - A razão deste estudo foi avaliar o conteúdo de colágeno do tipo VI presente na cartilagem normal e osteoartrósica em coelhos submetidos a meniscectomia parcial. Metodologia - Avaliação histológica da cartilagem através do tricômico de Mallory e isolamento do colágeno do tipo VI com cloreto de guanidina 4M, assim como a caracterização de suas cadeias por eletroforese em gel de poliacrilamida e cromatografia líquida. Resultados - Na fase inicial da indução, equivalente a três semanas, e na fase mais tardia da doença, 14 semanas, foi encontrado aumento gradativo nos níveis de colágeno do tipo VI extraídos em relação às cartilagens normais e aumento dos aminoácidos 4-hidroxiprolina e cisteína. Conclusão - Os resultados sugerem que existe maior produção de colágeno do tipo VI nas cartilagens osteoartrósicas e que este fato parece ter relação direta com o tempo de doença e grau de degeneração cartilaginosa

Análise morfológica da cartilagem articular de coelhos submetidos a meniscectomia parcial / Morphologic analysis of the articular cartilage of rabbits submitted to partial meniscectomy

A osteoartrose é uma doença degenerativa da cartilagem articular que provoca rigidez e dor nas articulações acometidas. Vários fatores podem ser responsáveis por seu desenvolvimento. Os principais elementos desencadeadores são os mecânicos e os bioquímicos, que provocam um turnover acelerado da cartilagem, ou seja, um desbalanceamento entre produção e degradação do colágeno da matriz extracelular. Nesta doença, os colágenos próprios da cartilagem são degradados, causando alterações relevantes na estrutura do tecido. Pelo método da meniscectomia parcial em coelhos foram obtidas alterações semelhantes às encontradas na osteoartrose humana, facilitando o estudo dos mecanismos iniciais da doença. Após 14 semanas de indução foi realizado estudo morfológico nas amostras de cartilagem articular, através da hematoxilina-eosina e do tricrômico de Mallory. Observou-se, através da hematoxilina-eosina, degradação das células da camada superficial, além de mudanças na organização celular da área profunda do tecido. Pelo tricrômico de Mallory, modificações importantes no colágeno da matriz extracelular, principalmente da camada superficial, puderam ser evidenciadas. Esses achados reforçam a idéia de que a meniscectomia parcial em coelhos é um excelente modo de indução da osteoartrose, reproduzindo os padrões encontrados na osteoartrose humana

Colágenos II e XI e 4-hydroxiprolina na cartilagem da cabeça do fêmur de portadores de osteoartrose nodal / Collagens Type II and XI and 4-hydroxyproline in the femoral head cartilage of patients with nodal osteoarthritis

Objetivo: Evidências clínico-radiográficas apontam para o caráter generalizado da osteoartrose nodal (OAN). Neste estudo, pesquisou-se a solubilidade e quantificacão dos colágenos II e XI na cartilagem articular histologicamente normal dos portadores de OAN. Método: Foram utilizadas cartilagens da cabeça do fêmur de necrópsias de 8 mulheres com OAN e 8 mulheres sem OAN (controle), pareadas para idade e índice de massa corpórea. Nas cartilagens de cada fêmur foram identificadas regiões normais e regiões osteoartrósicas. O colágeno de cada região foi extraído através da digestão com pepsina e quantificado pelo conteúdo de 4-hidroxiprolina. A solubilidade foi definida como a quantidade de colágeno extraída pela pepsina. A purificação e a identificação dos colágenos tipo II e XI foram realizadas através de precipitação sequencial salina seletiva e eletroforese em gel de poliacrilamida e sua quantificação foi feia por densitometria. Resultados: Todos os indivíduos com OAN e os controles apresentaram regiões osteoartrósicas na cabeça femoral. Nos portadores de OAN o colágeno está mais solúvel que no grupo controle, tanto em relação à cartilagem sã (p=0,02), como na osteoartrósica (p=0,01). Os portadores de OAN apresentaram maior quantidade de colágeno II que os controles, tanto nas regiões normais (p=0,0001) como nas osteoartrósicas (p=0,03). O colágeno XI da cartilagem artrósica foi maior no grupo controle (p=0,03); na cartilagem sã, nesses dois grupos, a extração do colágeno XI foi mínima, não permitindo comparação. Conclusão: Esses achados demonstram que na osteoartrose nodal existem alterações no colágeno da cartilagem articular, que estão presentes antes da eclosão da doença. Além disso, verificou-se que, na cartilagem já lesada, o colágeno também se mostra diferente na OAN comparado com controles. Infere-se que a composição peculiar do colágeno na osteoartrose nodal poderia tornar a cartilagem mais suscetível ao desenvolvimento da doença