Characterization of lipocalin 2 ontogenic expression profile

Abstract

O ferro é essencial para processos metabólicos fundamentais. Dada a sua natureza reactiva, a homeostasia do ferro é um processo altamente regulado em mamíferos. Um desequilíbrio no metabolismo do ferro tem sido associado a patologias como anemia, hemocromatose e doença de Alzheimer. Ferritina, hepcidina e transferrina são algumas das principais proteínas envolvidas na manutenção dos níveis de ferro no organismo. A Lipocalina 2 (LCN2) é uma proteína de 25 kDa pertencente à família das lipocalinas que tem sido descrita como participante em vários eventos biológicos, tais como diferenciação do rim, protecção de falha renal, apoptose, sobrevivência celular e resposta de fase aguda no fígado, baço, sangue e alguns tecidos epiteliais. Muito relevante é o facto de a LCN2 ser capaz de se ligar a sideróforos bacterianos carregados com ferro. Durante infecções bacterianas, a LCN2 compete com as bactérias pelo ferro disponível, limitando assim a proliferação bacteriana. Este efeito bacteriostático enaltece o papel de LCN2 na resposta imune inata. Dada a capacidade de LCN2 para se ligar a sideróforos carregados com ferro e o facto de existirem células que conseguem capturar este complexo, a LCN2 tem sido proposta como proteína central num putativo mecanismo de entrega de ferro alternativo ao da transferrina. De maneira a compreender melhor o papel de LCN2 no metabolismo do ferro bem como na resposta imune inata, caracterizamos por análise immunohistoquimica o padrão de expressão da proteína em ratinho, do desenvolvimento fetal até um ano de idade, em condições controlo/fisiológicas (injecção com salino) e após estímulo inflamatório agudo (injecção com LPS). A expressão de LCN2 durante o desenvolvimento embrionário foi predominante no fígado e rim. O sinal da proteína persistiu em ambos os órgãos na primeira semana de vida de animais controlo, sugerindo uma ligação da proteína a processos de diferenciação e/ou desenvolvimento. No período pós natal, nos animais injectados com salino a imunoreactividade de LCN2 foi detectada no baço, timo e rim. A injecção com LPS induziu expressão de LCN2 no baço, rim, fígado e barreiras do cérebro. Os dados aqui apresentados indicam que a presença e o perfil de distribuição de LCN2 em alguns tecidos de ratinho são dependentes da idade e estado fisiológico.

Iron is essential for key metabolic mechanisms. Given its reactive nature, iron homeostasis is a highly regulated process in mammals. Iron imbalance as been associated to pathologies such as anemia, hemochromatosis and Alzheimer's disease.Ferritin, hepcidin and transferrin are some of the key proteins involved in the maintenance of organism iron levels. Lipocalin 2 (LCN2) is a 25 kDa protein from the lipocalin family that has been reported to participate in a broad range of biological events, such as kidney differentiation, protection from renal failure, apoptosis, cell survival and acute phase response in the liver, spleen, blood cells and some epithelial tissues. Importantly, LCN2 is capable of binding to bacterial siderophores loaded with iron. During bacterial infection scenarios, LCN2 competes with bacteria for iron resources, thus limiting bacterial proliferation. This bacteriostatic effect highlights the role of LCN2 in the innate immune system response. Given the ability of LCN2 to bind iron loaded siderophores and the finding that cells can uptake this complex, LCN2 has been proposed as a central participant in a putative transferrin-alternative pathway for iron delivery. In order to further understand the role of LCN2 in iron metabolism as well in the innate immune system response, we characterized through immunohistochemical analysis the protein expression pattern in mice, from fetal development to one year of age, both in control/physiological conditions (saline injection) and after an acute inflammatory stimulus (LPS injection). LCN2 expression during embryonic development was predominant in the liver and kidney. The protein signal persisted in both organs in the first week of life of control animals, thus suggesting that the protein may be linked to differentiation and/or development processes. In control post-natal animals LCN2 immunoreactivity was detected in the spleen, thymus and kidney. LPS injection induced increased LCN2 expression in the spleen, kidney, liver and barriers of the brain. The present data indicates that LCN2 presence and distribution pattern in some mice tissues is dependent of age and physiological state.