Avaliação da atividade neuroprotetora do extrato de kava (Piper methysticum) em modelos in vitro de lesão celular

As doenças cerebrovasculares, popularmente conhecidas como derrames, são uma das principais causas de morbidade e mortalidade entre adultos e idosos. Contudo, muitos pacientes que sofrem derrame sobrevivem e experimentam as conseqüências do insulto por muitos anos, muitas vezes a nível emocional, motor ou intelectual. Dentre estas lesões, destaca-se a isquemia cerebral. Existem modelos experimentais de isquemia cerebral in vivo e in vitro. Os modelos in vitro são realizados em culturas ou fatias de tecido cerebral submetidas à Privação de Oxigênio e Glicose (POG), que mimetizam condições traumáticas similares, mas não idênticas às produzidas in vivo. A investigação da atividade de substâncias potencialmente neuroprotetoras a partir da comparação da morte celular entre culturas ou fatias de tecido cerebral controle e tratadas é facilitada neste tipo de modelo experimental. Após a injúria, as culturas são expostas a métodos de avaliação da viabilidade ou dano celular como, por exemplo, o corante fluorescente iodeto de propídeo, que marca seletivamente células mortas ou em curso de morte, ou MTT (3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyltetrazoliumbromide) que mede a viabilidade mitocondrial possibilitando uma posterior quantificação. As plantas são uma fonte importante de produtos naturais biologicamente ativos, muitos dos quais se constituem em modelos para a síntese de um grande número de fármacos. Um exemplo é a planta kava-kava ou somente kava (Piper Methysticum) a qual chamou a atenção dos pesquisadores devido à sua utilização nas ilhas do Pacífico sul. Foi demonstrada a possibilidade da kava possuir uma variedade de atividades farmacológicas importantes, entre elas a atividade de neuroproteção Esse trabalho tem como objetivo avaliar a atividade neuroprotetora do extrato de kava-kava (Piper methysticum) em modelos in vitro de morte neuronal em fatias de hipocampo de ratos, investigar o envolvimento da proteína de choque térmico HSP27 (Heat Shock Protein) no processo de morte e neuroproteção induzida pela kava, bem como investigar o efeito da lesão induzida por POG sobre o imunoconteúdo da proteína Oxido Nítrico Sintase induzível (iNOS). Os resultados dos experimentos por nós realizados nas culturas organotípicas submetidas à POG por 40 minutos e tratadas com extrato de kava (7µg/ml) demonstraram uma significativa redução, na ordem de 58% na intensidade da morte neuronal na região CA1 do hipocampo em resposta à injúria. Em fatias hipocampais submetidas à POG por 60 minutos a adição do extrato de kava 7µg/ml aumentou em 15% a viabilidade celular, confirmando a atividade neuroprotetora sugerida para esta planta. As culturas expostas à POG e tratadas com kava apresentaram um aumento significativo no imunoconteúdo da proteína HSP27, esse aumento é acompanhado de um aumento da fosforilação, uma vez que a percentagem de proteína fosforilada se mantém igual. As fatias lesionadas tratadas com kava apresentaram uma diminuição significativa no imunoconteúdo da iNOS na ordem de 35 % em relação as fatias lesionadas tratadas com DMSO (Dimetilsulfoxido). Estes dados podem sugerir que um dos mecanismos da neuroproteção observada para o extrato de kava, possa envolver essas proteínas.

Expressão gênica dos receptores toll-símele e sua relação com citocinas potencialmente envolvidas em lesão de reperfusão durante a fase inicial do transplante pulmonar em humanos

Introdução: Imunidade inata é a primeira linha de defesa do hospedeiro contra microorganismos invasores, a qual é mediada por moléculas específicas que reconhecem patógenos, chamadas receptores toll-símile (TLRs). Os TLRs são também capazes de reconhecer ligantes endógenos, tais como conteúdos de células necróticas e proteínas de choque térmico (HSP), resultando na produção de citocinas e ativação do sistema imune adquirido. A função exata dos TLRs ainda é pouco entendida em transplante de órgãos. No entanto, tem sido sugerido que eles podem estar envolvidos na rejeição aguda ou crônica e atuar na resposta do enxerto a lesão por isquemia e reperfusão. Objetivo: Examinar as alterações na expressão gênica dos TLRs durante a fase inicial do transplante pulmonar em humanos e sua relação com citocinas potencialmente envolvidas na lesão por isquemia e reperfusão em transplante de órgãos. Métodos: Foram analisadas biópsias pulmonares de 14 pacientes submetidos a transplante pulmonar (LTx). Estas amostras foram coletadas no final do período de isquemia fria (TIF, n=14), no final do período de isquemia quente (TIQ, n=13),1 hora (n=12) e 2 horas (n=8) após a reperfusão do enxerto. RNA total foi isolado a partir de tecido pulmonar e os níveis de RNA mensageiro (mRNA) dos TLRs (1-10) bem como citocinas (IL-8, IL-6, IL-10, IFN-γ, IL-1β) e proteína de choque térmico 70 (HSP70) foram medidos por reação em cadeia pela polimerase em tempo real. Resultados: Foi detectada a expressão de mRNA de todos TLRs em tecido pulmonar. Nas amostras no TIF, os níveis de mRNA dos TLRs apresentaram-se com diferentes expressões gênicas. Os níveis de expressão dos TLRs, com exceção para o TLR3, estavam altamente correlacionados entre si no TIF e com os níveis de mRNA de IFN-γ, IL-10 e IL-1β e menos significativamente com os níveis de IL-6 e IL-8. Houve diminuição dos níveis de mRNA na grande maioria dos TLRs após reperfusão, o que foi diferente para a maioria das citocinas e HSP70, que apresentaram tendência a aumentar após transplante. A expressão gênica de TLR4 apresentou-se correlacionada com os níveis de IL-8 e IL-1β antes e após transplante (P<0.05). Pulmões de doadores que foram intubados por períodos acima de 72 horas (n=5) apresentaram níveis mais elevados de TLR2 e TLR10 (P<0.05). Conclusão: Pela primeira vez, foi demonstrado que a expressão dos TLRs altera-se durante o período de isquemia e reperfusão em transplante pulmonar em humanos. O tempo de intubação dos doadores pulmonares pode influenciar a expressão de receptores Toll-símile específicos. A correlação entre TLR4 e IL-8/IL-1β sugere que os TLRs pulmonares podem ter alguma função na resposta precoce do enxerto.

Influência do Nível de Energia da Dieta sobre a Expressão Hepática de Hsp70-kDa em Frangos Submetidos ao Estresse Calórico Agudo

Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de pesquisar o efeito da energia da dieta sobre a temperatura do cólon e concentração de proteína de choque térmico (Hsp70) de frangos à temperatura ambiente, bem como durante o estresse calórico agudo. Os frangos foram criados até 51 dias de idade e alimentados com dietas contendo nível de energia alto (13.186 kJ EM/kg) ou baixo (12.139 kJ EM/kg). No 21º e 51º dias de idade, a temperatura do cólon foi medida e amostras de fígado foram obtidas para quantificação da Hsp70 através da análise por Western Blotting.. Nessas mesmas idades, a resposta das aves ao estresse calórico agudo (37º C/5 h) foi avaliada (temperatura colón e Hsp70 no fígado). Os resultados mostraram que aos 21 dias de idade, à temperatura ambiente, a temperatura do cólon e a concentração de Hsp70 hepática não foram afetadas pela energia da dieta, mas, aos 51 dias de idade, os frangos alimentados com baixos teores de energia apresentaram menores concentrações de Hsp70 no fígado. As respostas ao estresse calórico agudo mostraram que as aves alimentadas com dietas de alta energia tiveram menor incremento na temperatura do cólon, bem como no conteúdo de Hsp70 hepático. Os resultados desse estudo sugerem que a síntese de Hsp70 no fígado pode ser afetada pela energia da dieta e que frangos alimentados com altos níveis de energia podem ter a termotolerância alterada em condições de estresse agudo pelo calor.

Cellular and molecular characterization of an embryonic cell line (BME26) from the tick Rhipicephalus (Boophilus) microplus

The cellular and molecular characteristics of a cell line (BME26) derived from embryos of the cattle tick Rhipicephalus (Boophilus) microplus were studied. The cells contained glycogen inclusions, numerous mitochondria, and vesicles with heterogeneous electron densities dispersed throughout the cytoplasm. Vesicles contained lipids and sequestered palladium meso-porphyrin (Pd-mP) and rhodamine-hemoglobin, suggesting their involvement in the autophagic and endocytic pathways. The cells phagocytosed yeast and expressed genes encoding the antimicrobial peptides (microplusin and defensin). A cDNA library was made and 898 unique mRNA sequences were obtained. Among them, 556 sequences were not significantly similar to any sequence found in public databases. Annotation using Gene Ontology revealed transcripts related to several different functional classes. We identified transcripts involved in immune response such as ferritin, serine proteases, protease inhibitors,. antimicrobial peptides, heat shock protein, glutathione S-transferase, peroxidase, and NADPH oxidase. BME26 cells transfected with a plasmid carrying a red fluorescent protein reporter gene (DsRed2) transiently expressed DsRed2 for up to 5 weeks. We conclude that BME26 can be used to experimentally analyze diverse biological processes that occur in R. (B.) microplus such as the innate immune response to tick-borne pathogens. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Resistência à Síndrome Ascítica, Competência Homeotérmica e Níveis de Hsp70 no Coração e Pulmão de Frangos de Corte

Como em outros seres vivos, também nas células das aves ocorre a síntese das proteínas de baixo peso molecular (Hsp), cujo aumento é induzido sob condições de estresse. As Hsps têm um papel importante na manutenção da integridade celular, questiona-se o seu envolvimento no mecanismo de proteção celular de órgãos alvos na ocorrência da síndrome ascítica (SA). Este trabalho objetivou avaliar a temperatura corporal e os níveis da Hsp70 no coração e pulmão de frangos de corte Hubbard (sensível à SA) e caipira de pescoço-pelado (resistente), criados em termoneutralidade (25°C) e frio (16°C) entre 10 e 45 dias de idade. Foram utilizados 192 pintos machos, 96 de cada linhagem. Não houve mortalidade por SA nas aves caipiras. Nas aves Hubbard, a mortalidade devida à SA foi de 4% e 41% em ambiente termoneutro e frio, respectivamente. em ambiente frio, a temperatura corporal das aves Hubbard foi menor que a das caipiras. A temperatura corporal e o nível de Hsp70 do coração das aves Hubbard diminuíram com o aumento da idade, mas não nas aves caipiras, os quais se mantiveram constantes, inclusive a Hsp70 do pulmão. Independente da idade ou da temperatura, o nível de Hsp70 no pulmão das aves caipiras era superior ao das aves Hubbard. em relação às aves Hubbard, as caipiras são homeotérmicas mais competentes e apresentam uma maior indução de Hsp70 nos órgãos primariamente afetados na SA, mas este não parece ser o sistema de proteção contra SA, a qual as aves de pescoço pelado são resistentes.

Distinct mitochondrial HSP70 homologues conserved in various Leishmania species suggest novel biological functions

We report the identification of two distinct homologues of the 70-kDa mitochondrial heat shock protein (mtHSP70) from Leishmania chagasi/Leishmania infantum (Lc2.1 and Lc2.2). in Leishmania species, multiple genes encoding Lc2.2 are present whilst single genes encode Lc2.1. Strikingly, genes encoding Lc2.1-like proteins are absent from Trypanosoma species. Lc2.2 is characterized by a poly-glutamine rich C-terminus, absent from Lc2.1 or mtHSP70 homologues outside the trypanosomatids. Lc2.1 displays unique substitutions within its peptide-binding domain which modify amino acids strictly conserved in cytoplasmic and mitochondrial HSP70 proteins alike. Affinity purified antibodies recognize mainly a single protein in extracts from promastigotes/epimastigotes of various Leishmania/Trypanosoma species. Upon differentiation of Leishmania amazonensis into amastigotes a second protein (presumably Lc2.1) is induced and becomes the predominant mtHSP70 homologue expressed. Subcellular localization of these proteins was investigated and ratified a distribution throughout the mitochondrial matrix. Our results imply novel mtHSP70 functions which evolved within the genus Leishmania. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Th1 polarized response induced by intramuscular DNA-HSP65 immunization is preserved in experimental atherosclerosis

We previously reported that a DNA vaccine constructed with the heat shock protein (HSP65) gene from Mycobacterium leprae (DNA-HSP65) was protective and also therapeutic in experimental tuberculosis. By the intramuscular route, this vaccine elicited a predominant Th1 response that was consistent with its protective efficacy against tuberculosis. It has been suggested that the immune response to Hsp60/65 may be the link between exposure to microorganisms and increased cardiovascular risk. Additionally, the high cholesterol levels found in atherosclerosis could modulate host immunity. In this context, we evaluated if an atherogenic diet could modulate the immune response induced by the DNA-HSP65 vaccine. C57BL/6 mice (4-6 animals per group) were initially submitted to a protocol of atherosclerosis induction and then immunized by the intramuscular or intradermal route with 4 doses of 100 µg DNA-HSP65. on day 150 (15 days after the last immunization), the animals were sacrificed and antibodies and cytokines were determined. Vaccination by the intramuscular route induced high levels of anti-Hsp65 IgG2a antibodies, but not anti-Hsp65 IgG1 antibodies and a significant production of IL-6, IFN-g and IL-10, but not IL-5, indicating a Th1 profile. Immunization by the intradermal route triggered a mixed pattern (Th1/Th2) characterized by synthesis of anti-Hsp65 IgG2a and IgG1 antibodies and production of high levels of IL-5, IL-6, IL-10, and IFN-g. These results indicate that experimentally induced atherosclerosis did not affect the ability of DNA-HSP65 to induce a predominant Th1 response that is potentially protective against tuberculosis.

Chemotherapeutic agents in low noncytotoxic concentrations increase immunogenicity of human colon cancer cells

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Immunization with pVAXhsp65 Decreases Inflammation and Modulates Immune Response in Experimental Encephalomyelitis

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Recent advances in DNA vaccines for autoimmune diseases

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Immunomodulation and protection induced by DNA-hsp65 vaccination in an animal model of arthritis

We described a prophylactic and therapeutic effect of a DNA vaccine encoding the Mycobacterium leprae 65- kDa heat shock protein (DNA-hsp65) in experimental murine tuberculosis. However, high homology of the vaccine to the corresponding mammalian hsp60, together with the CpG motifs in the plasmidial vector, could trigger or exacerbate an autoimmune disease. In the present study, we evaluate the potential of DNA- hsp65 vaccination to induce or modulate arthritis in mice genetically selected for acute inflammatory reaction (AIR), either maximal (AIRmax) or minimal (AIRmin). Mice immunized with DNA-hsp65 or injected with the corresponding DNA vector (DNAv) developed no arthritis, whereas pristane injection resulted in arthritis in 62% of AIRmax mice and 7.3% of AIRmin mice. Administered after pristane, DNA- hsp65 downregulated arthritis induction in AIRmax animals. Levels of interleukin (IL)- 12 were significantly lower in mice receiving pristane plus DNA- hsp65 or DNAv than in mice receiving pristane alone. However, when mice previously injected with pristane were inoculated with DNA- hsp65 or DNAv, the protective effect was significantly correlated with lower IL-6 and IL-12 levels and higher IL-10 levels. Our results strongly suggest that DNA-hsp65 has no arthritogenic potential and is actually protective against experimentally induced arthritis in mice.

Immune modulation induced by tuberculosis DNA vaccine protects non-obese diabetic mice from diabetes progression

We have described previously the prophylactic and therapeutic effect of a DNA vaccine encoding the Mycobacterium leprae 65 kDa heat shock protein (DNA-HSP65) in experimental murine tuberculosis. However, the high homology of this protein to the corresponding mammalian 60 kDa heat shock protein (Hsp60), together with the CpG motifs in the plasmid vector, could trigger or exacerbate the development of autoimmune diseases. The non-obese diabetic (NOD) mouse develops insulin-dependent diabetes mellitus (IDDM) spontaneously as a consequence of an autoimmune process that leads to destruction of the insulin-producing beta cells of the pancreas. IDDM is characterized by increased T helper 1 (Th1) cell responses toward several autoantigens, including Hsp60, glutamic acid decarboxylase and insulin. In the present study, we evaluated the potential of DNA-HSP65 injection to modulate diabetes in NOD mice. Our results show that DNA-HSP65 or DNA empty vector had no diabetogenic effect and actually protected NOD mice against the development of severe diabetes. However, this effect was more pronounced in DNA-HSP65-injected mice. The protective effect of DNA-HSP65 injection was associated with a clear shift in the cellular infiltration pattern in the pancreas. This change included reduction of CD4(+) and CD8(+) T cells infiltration, appearance of CD25(+) cells influx and an increased staining for interleukin (IL)-10 in the islets. These results show that DNA-HSP65 can protect NOD mice against diabetes and can therefore be considered in the development of new immunotherapeutic strategies.

Immune regulatory effect of pHSP65 DNA therapy in pulmonary tuberculosis: activation of CD8(+) cells, interferon-gamma recovery and reduction of lung injury

A DNA vaccine based on the heat-shock protein 65 Mycobacterium leprae gene (pHSP65) presented a prophylactic and therapeutic effect in an experimental model of tuberculosis. In this paper, we addressed the question of which protective mechanisms are activated in Mycobacterium tuberculosis-infected mice after immune therapy with pHSP65. We evaluated activation of the cellular immune response in the lungs of infected mice 30 days after infection (initiation of immune therapy) and in those of uninfected mice. After 70 days (end of immune therapy), the immune responses of infected untreated mice, infected pHSP65-treated mice and infected pCDNA3-treated mice were also evaluated. Our results show that the most significant effect of pHSP65 was the stimulation of CD8(+) lung cell activation, interferon-gamma recovery and reduction of lung injury. There was also partial restoration of the production of tumour necrosis factor-alpha. Treatment with pcDNA3 vector also induced an immune stimulatory effect. However, only infected pHSP65-treated mice were able to produce significant levels of interferon-gamma and to restrict the growth of bacilli.

Evaluation of developmental changes in bovine in vitro produced embryos following exposure to bovine Herpesvirus type 5

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Immune regulatory effect of pHSP65 DNA therapy in pulmonary tuberculosis: Activation of CD8+ cells, interferon-γ recovery and reduction of lung injury

A DNA vaccine based on the heat-shock protein 65 Mycobacterium leprae gene (pHSP65) presented a prophylactic and therapeutic effect in an experimental model of tuberculosis. In this paper, we addressed the question of which protective mechanisms are activated in Mycobacterium tuberculosis-infected mice after immune therapy with pHSP65. We evaluated activation of the cellular immune response in the lungs of infected mice 30 days after infection (initiation of immune therapy) and in those of uninfected mice. After 70 days (end of immune therapy), the immune responses of infected untreated mice, infected pHSP65-treated mice and infected pCDNA3-treated mice were also evaluated. Our results show that the most significant effect of pHSP65 was the stimulation of CD8+ lung cell activation, interferon-γ recovery and reduction of lung injury. There was also partial restoration of the production of tumour necrosis factor-α. Treatment with pcDNA3 vector also induced an immune stimulatory effect. However, only infected pHSP65-treated mice were able to produce significant levels of interferon-γ and to restrict the growth of bacilli.