Mechanisms of MANF-mediated immune modulation in tissue repair

Abstract

O Fator Neurotrófico Derivado de Astrócitos Mesencefálicos (MANF) é uma proteína conhecida pelo seu papel na imuno-modulação e na reparação de tecidos. A perda de MANF prejudica gravemente a regeneração do músculo esquelético, levando a uma acumulação de detritos celulares e afectando o processo miogénico. A ausência desta proteína perturba a resposta imunitária, afectando a infiltração mieloide e a transição dos macrófagos para um estado anti-inflamatório, sugerindo o seu envolvimento em múltiplos mecanismos de ação. Durante o processo de envelhecimento, os níveis de MANF diminuem, associando-se a perturbações relacionadas com a idade, tanto na regeneração muscular como na resposta imunitária. A compreensão do impacto de MANF pode levar à definição de estratégias inovadoras para promover a reparação de tecidos e a imunidade, particularmente nos idosos. Este projeto centra-se no estudo do recrutamento de células imunitárias após lesão, no envelhecimento e em condições de perda de MANF, e avalia potenciais defeitos na hematopoiese, com foco na sua associação com a expressão de MANF. Para o efeito, foi realizada uma caraterização dos efeitos da suplementação de células imunitárias na regeneração muscular utilizando imunohistoquímica. Além disso, as alterações relacionadas com a idade e a perda de MANF nas populações de células sanguíneas foram analisadas por citometria de fluxo. Comparou-se também a expressão de MANF nas células da medula óssea durante a regeneração com a técnica de Western blot. Por fim, realizou-se RT-qPCR para explorar o processo de diferenciação das células estaminais hematopoiéticas, em condições de défice de MANF. Os resultados sugerem que, tanto no envelhecimento como em ausência de MANF, as perturbações na regeneração muscular estão associadas a um defeito no recrutamento de células imunitárias. Curiosamente, MANF é regulado positivamente na medula óssea envelhecida sob pressão regenerativa, possivelmente como um mecanismo de compensação para preservar a hematopoiese. Além disso, verificou-se que o efeito de MANF neste processo está relacionado com o nicho da medula óssea, uma vez que a perda intrínseca de MANF nas células estaminais hematopoiéticas teve o efeito oposto da eliminação total, favorecendo a mielopoiese.

Mesencephalic Astrocyte-derived Neurotrophic Factor (MANF) is a protein known for its roles in immunomodulation and tissue repair. MANF loss severely impairs skeletal muscle regeneration, leading to a buildup of cellular debris and affecting the myogenic process. The absence of this protein disrupts the immune response, affecting myeloid infiltration and macrophage transition toward an anti-inflammatory state, suggesting multiple mechanisms of action. During the aging process, MANF levels decrease, associating it with age-related impairments in both muscle regeneration and immune responses. Understanding MANF's significance could lead to innovative strategies for enhancing tissue repair and immunity, particularly in the elderly. This project uncovers novel insights into the role of MANF on the immune response to tissue injury and aging. The research focuses on immune cell recruitment after injury in aging and MANF loss-of-function conditions and assesses potential defects in hematopoiesis, with a focus on their association with MANF expression. For that purpose, a characterization of immune cell supplementation effects on muscle regeneration using immunohistochemistry was performed. Also, the examination of age and MANF loss-related shifts in immune blood cell populations were analyzed by flow cytometry. The comparison of MANF expression alterations in bone marrow cells during regeneration was assessed with the western blot technique. RT-qPCR was also performed to further explore the process of hematopoietic stem cell differentiation, in MANF-deficient conditions. The results suggest that in both aging and MANF-loss models, the impairments in muscle regeneration are associated with a defect in immune cell recruitment. Interestingly, MANF is upregulated in aged bone marrow under regenerative pressure, possibly as a compensating mechanism to maintain hematopoiesis. Moreover, the MANF effect in this process was found to be linked to the bone marrow niche, as the intrinsic loss of MANF in hematopoietic stem cells had the opposite effect of the total KO, favoring myelopoiesis. This research deepens the knowledge of MANF's involvement in muscle regeneration, immune cell recruitment, and its impact on hematopoiesis during aging.