Perfil transcricional de células musculares de pacu (Piaractus mesopotamicus) em resposta a sinais pró-crescimento: estudos in vitro e in vivo - Zanella, Bruna Tereza Thomazini [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
Os peixes compõem um dos grupos de vertebrados mais diversos do planeta, apresentando importância econômica e ecológica. O estudo da biologia desses animais tem sido aplicado para compreensão de fenômenos biológicos e para a avaliação do controle de poluentes, sendo considerados importantes indicadores biológicos. Dentre outras propriedades, esses animais apresentam características relevantes para o estudo do músculo que os diferenciam de outros grupos, porém o perfil molecular de suas células musculares em ambiente in vitro não é bem caracterizado. A cultura de células tem contribuído para a compreensão dos efeitos diretos de fatores extrínsecos em células musculares, considerando que estes podem desencadear alterações em vias de sinalização no tecido muscular, resultando também na alteração do fenótipo desse tecido. Fatores pró-crescimento tem sido estudados como fortes efetores para o estímulo da miogênese e hipertrofia das células musculares, sendo o Igf1 (insulin-like growth factor 1) um dos fatores mais estudados nesses animais. Nesse sentido, objetivamos caracterizar o perfil transcricional de células musculares in vitro de pacus (Piaractus mesopotamicus), em relação ao tecido muscular esquelético in vivo de juvenis dessa espécie e avaliar o perfil transcricional dessas células frente a exposição aos fatores pró-crescimento, Igf1 e aminoácidos. De forma geral observamos que as principais diferenças moleculares entre os modelos in vitro e in vivo foram relacionadas à proliferação e diferenciação celular, estabelecimento de matriz extracelular e comunicação célula-célula, sendo estes processos mais enriquecidos no modelo in vitro, e processos de obtenção de energia, sendo no modelo in vivo esses processos foram mais diversos. Quanto ao estímulo com os fatores pró-crescimento, observamos que os aminoácidos tiveram um efeito direto e terminal no crescimento muscular, estimulando processos de proliferação e diferenciação das células musculares, enquanto o tratamento com Igf1 teve um efeito inicial e indireto, estimulando a síntese de proteínas e componentes de sua própria via de sinalização. Identificamos genes chaves e microRNAs modulados especificamente por esses fatores pró-crescimento que podem ser utilizados futuramente como possíveis marcadores moleculares da modulação do crescimento muscular. Em conjunto, os dados obtidos no presente estudo podem permitir uma melhor compreensão sobre a manutenção de células musculares de peixes em ambiente in vitro, possibilitando melhor caracterização do perfil molecular do músculo esquelético de peixes e possíveis aplicações na produção de carne in vitro, além de elucidar o mecanismo de ação de fatores de crescimento no tecido muscular desses animais, possibilitando futuras aplicações nos sistemas de aquicultura

Fishes are one of the most diversified vertebrate groups on the planet, with worldwide importance in economic and food production. The study of the biology of these animals has been applied to understand several biological phenomena and to evaluate the control of pollutants in the environment, as these animals are considered biological indicators. Among other properties, fishes have relevant characteristics for the skeletal muscle study that differentiate them from other groups. Nevertheless, the molecular profile of their muscle cells, especially in an in vitro environment, is not well characterized. Cell culture has contributed to the understanding of the direct effects of extrinsic factors on fish muscle cells, considering that these factors can trigger alterations in the modulation of signaling pathways in skeletal muscle, which also results in changes in the phenotype of this tissue. Among the factors that modulate muscle tissue, pro-growth factors have been studied as effective effectors for stimulating myogenesis and hypertrophy of muscle cells, with Igf1 (insulin-like growth factor 1) being one of the most studied growth factors in these animals. In this sense, the objective of this work was to characterize the transcriptional profile of in vitro muscle cells of pacus (Piaractus mesopotamicus) compared to the in vivo skeletal muscle tissue of pacu juveniles and to evaluate the transcriptional profile of these cells submitted to treatment with pro-growth factors, Igf1 and amino acids. In general, the main differences between the in vitro and in vivo models were related to cell proliferation and differentiation, extracellular matrix establishment, and cell-cell communication, processes that were enhanced in the in vitro model, and processes related to energy production that were more diverse in the in vivo model. Considering the pro-growth stimulus, the amino acids had a direct and terminal effect, stimulating the proliferation and differentiation of muscle cells, while Igf1 had an initial effect, stimulating protein synthesis and its own pathway. We identified key genes and microRNAs modulated by each pro-growth factor that can be future applied as molecular markers of muscle growth modulation. The data obtained in the present study may allow a better understanding of the maintenance of fish muscle cells in an in vitro environment, allowing a better characterization of the molecular profile of fish skeletal muscle and its possible applications in in vitro meat production. In addition, our data can elucidate the mechanism of action of the growth factors in the muscle tissue of these animals, allowing future innovations in aquaculture systems.
Transcriptional profile of pacu (Piaractus mesopotamicus) muscle cells in response to pro-growth signals: in vitro and in vivo studies
Keywords: Músculo; Peixes; Cultura celular; Análise global; Transcriptoma; Muscle; Fish; Cell culture; Omics; Transcriptome