Oxidation and glycoxidation of phosphatidylserine and their effect in immune response : a lipidomic approach

Phosphatidylserine (PS) is a member of the class of phospholipids, and is distributed among all cells of mammalians, playing important roles in diverse biological processes, including blood clotting and apoptosis. When externalized, PS is a ligand that is recognized on apoptotic cells. It has been considered that before externalization PS is oxidized and oxPS enhance the recognition by macrophages receptors, however the knowledge about oxidation of PS is still limited. PS, like others phospholipids, has two fatty acyl chains and one polar head group, in this case is the amino acid serine. The modifications in PS structure can occur by oxidation of the unsaturated fatty acyl chains and by glycation of the polar head group, due to free amine group, thus increasing the susceptibility to oxidative events. The main goal of this work was to characterize and identify oxidized and glycoxidized PS, contributing to the knowledge of the biological role of oxidation products of PS, as well as of glycated PS, in immune and inflammatory processes. To achieve this goal, PS standards (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phospho- L-serine (POPS), 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phospho-L-serine (DPPS), 1- palmitoyl-2-linoleoyl-sn-glycero-3-phospho-L-serine (PLPS) and 1-palmitoyl-2- arachidonoyl-sn-glycero-3-phospho-L-serine (PAPS)) and glycated PS (PAPS and POPS) were induced to oxidize in model systems, using different oxidant reagents: HO• and 2,2'-azobis-2-methyl-propanimidamide dihydrochloride (AAPH) . The detailed structural characterization of the oxidative products was performed by ESI-MS and MS/MS coupled to separation techniques such as off line TLC-MS and on line LC-MS, in order to obtained better characterization of the larger number of PS and glycated PS oxidation products. The results obtained in this work allowed to identify several oxidation products of PS and glycated PS with modifications in unsaturated fatty acyl chain. Also, oxidation products formed due to structural changes in the serine polar head with formation of terminal acetamide, terminal hydroperoxyacetaldehyde.and terminal acetic acid (glycerophosphacetic acid, GPAA) were identified. The mass spectrometric specific fragmentation pathway of each type of oxidation product was determined using different mass spectrometry approaches. Based on the identified fragmentation pathways, targeted lipidomic analysis was performed to detect oxidation products modified in serine polar head in HaCaT cell line treated with AAPH. The GPAA was detected in HaCaT cells treated with AAPH to induce oxidative stress, thus confirming that modifications in PS polar head is possible to occur in biological systems. Furthermore, it was found that glycated PS species are more prone to oxidative modifications when compared with non glycated PS. During oxidation of glycated PS, besides the oxidation in acyl chains, new oxidation products due to oxidation of the glucose moiety were identified, including PS advanced glycation end products (PSAGES). To investigate if UVA oxidative stress exerted changes in the lipidome of melanoma cell lines, particularly in PS profile, a lipidomic analysis was performed. The lipid profile was obtained using HILIC-LC-MS and GC-MS analysis of the total lipid extracts obtained from human melanoma cell line (SKMEL- 28) after UVA irradiation at 0, 2 and 24 hours. The results did not showed significant differences in PS content. At molecular level, only PS (18:0:18:1) decreased at the moment of irradiation. The most significant changes in phospholipids content occurred in phosphatidylcholines (PC) and phosphatidylinositol (PI) classes, with an increase of mono-unsaturated fatty acid (MUFA), similarly as observed for the fatty acid analysis. Overall, these data indicate that the observed membrane lipid changes associated with lipogenesis after UVA exposure may be correlated with malignant transformations associated with cancer development and progression. Despite of UVA radiation is associated with oxidative damage, in this work was not possible observe oxidation phospholipids. The anti/pro-inflammatory properties of the oxidized PLPS (oxPLPS) versus non-oxidized PLPS were tested on LPS stimulated RAW 264.7 macrophages. The modulation of intracellular signaling pathways such as NF-kB and MAPK cascades by oxPLPS and PS was also examined in this study. The results obtained from evaluation of anti/pro-inflammatory properties showed that neither PLPS or oxPLPS species activated the macrophages. Moreover only oxidized PLS were found to significantly inhibit NO production and iNOS and il1β gene transcription induced by LPS. The analysis at molecular level showed that this was the result of the attenuation of LPS-induced c-Jun-N-terminal kinase (JNK) and p65 NF-kB nuclear translocation. Overall these data suggest that oxPLPS, but not native PLPS, mitigates pro-inflammatory signaling in macrophages, contributing to containment of inflammation during apoptotic cell engulfment. The results obtained in this work provides new information on the modifications of PS, facilitating the identification of oxidized species in complex samples, namely under physiopathologic conditions and also contributes to a better understanding of the role of oxPS and PS in the inflammatory response, in the apoptotic process and other biological functions.

Searching biocompounds in marine natural extracts with potential use in tumor prevention and treatment

Cancer is a multistage process characterized by three stages: initiation, promotion and progression; and is one of the major killers worldwide. Oxidative stress acts as initiator in tumorigenesis; chronic inflammation promotes cancer; and apoptosis inactivation is an issue in cancer progression. In this study, it was investigated the antioxidant, antiinflammatory and antitumor properties of hexane, ether, chloroform, methanol and water extracts of five species of halophytes: A. macrostachyum, P. coronopus, J. acutus, C. edulis and A. halimus. Antioxidant activity was assessed by DPPH• and ABTS•+ methods, and the total phenolics content (TPC) was evaluated by the Folin-Ciocalteau method. The anti-inflammatory activity of the extracts was determined by the Griess method, and by evaluating the inhibition of NO production in LPS-stimulated RAW- 264.7 macrophages. The cytotoxic activity of the extracts against HepG2 and THP1 cell lines was estimated by the MTT assay, and the results obtained were further compared with the S17 non-tumor cell line. The induction of apoptosis of J. acutus ether extract was assessed by DAPI staining. The highest antioxidant activities was observed in C. edulis methanol and the J. acutus ether extracts against the DPPH• radical; and J. acutus ether and A. halimus ether extracts against the ABTS•+ radical. The methanol extracts of C. edulis and P. coronopus, and the ether extract of J. acutus revealed a high TPC. Generally the antioxidant activity had no correlation with the TPC. The A. halimus chloroform and P. coronopus hexane extracts demonstrated ability to reduce NO production in macrophages (> 50%), revealing their anti-inflammatory capacity. The ether extract of J. acutus showed high cytotoxicity against HepG2 cancer cells, with reduced cellular viability even at the lowest concentrations. This outcome was significantly lower than the obtained with the non-tumor cells (S17). This result was complemented by the induction of apoptosis.

Locust bean gum-based microparticles for pulmonary delivery of antibiotics

Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2016

Desenvolvimento de um teste de Elisa-LPS para Salmonella e sua aplicação em rebanhos suínos na identificação de fatores de risco associados à infecção.

A implementação de programas de controle de salmonela em suínos, com objetivo de diminuir os riscos de infecção alimentar em humanos, exige métodos rápidos e baratos para medir a intensidade da infecção, bem como reduzir seus fatores de risco. A partir disso, desenvolveu-se um teste de ELISA, utilizando antígeno lipopolissacarídeo do sorovar Typhimurium, pela sua similaridade antigênica com os sorovares prevalentes em suínos no Rio Grande do Sul. O teste padronizado foi utilizado na determinação da soroprevalência em 65 rebanhos suínos, os quais participaram de estudo para identificação de fatores de risco. As granjas foram classificadas em três categorias de soroprevalência, baixa (até 40%), média (40-70%) e alta (mais de 70%) prevalência, estabelecidas como variável explicada. As respostas do questionário contituíram as variáveis explicativas. Aquelas associadas à variável explicada pelo teste de χ2 (p ≤ 0,1) foram submetidas à análise fatorial de correspondência múltipla (AFCM). Paralelamente, foram avaliados seis desinfetantes (amônia quaternária, glutaraldeído, iodóforo, hipoclorito de sódio (1 e 0,1%), fenol e ácido peracético) frente a amostras de Salmonella Typhimurium isoladas de suínos. Os produtos foram testados na presença e ausência de matéria orgânica, sob duas diferentes temperaturas e, posteriormente, frente a 8 isolados com diferentes perfis de resistência antimicrobiana, por um tempo de contato de 5 minutos. O teste de ELISA identificou a soroconversão nos animais inoculados (7 dias p.i.) e contatos (21 dias p.i.), bem como o aumento no número de animais positivos após infecção natural (28,6% para 76,9%). A sensibilidade e a especificidade do teste foram respectivamente de 92 e 100%. Após adaptações para suco de carne, estabelecendo o soro como referência, a sensibilidade do teste para suco de carne foi de 88,12% e a especificidade 70,43%. Em análise de concordância entre os testes, o índice kappa foi de 5,78, com p=0,002 no teste MacNemar. A AFCM identificou a associação da maior soroprevalência com o seguinte grupo de variáveis: nas granjas terminadoras, uso de ração peletizada, distribuição de dejetos a menos de 100m do local de captação de água, não utilização de comedouro do modelo comedouro/bebedouro, transporte com freteiro misturando animais de várias granjas; enquanto nas granjas de ciclo completo apareceram ingredientes de ração desprotegidos de outros animais, ausência de controle de roedores, ração seca, ausência de cerca, não uso da pintura com cal após lavagem e desinfecção e a entrada de outras pessoas além do técnico na granja. Todos os desinfetantes foram eficazes na ausência de matéria orgânica, nas duas temperaturas testadas. Entretanto, quando na presença de matéria orgânica ou após cinco minutos de contato, somente o hipoclorito de sódio (1%), fenol e o ácido peracético foram eficazes. Dessa forma, ao estabelecer uma ferramenta sorológica para medir a infecção pelos principais sorovares de Salmonella que afetam os suínos no sul do Brasil e identificar fatores de risco associados à alta soroprevalência, será possível dar início à implementação e validação de protocolos de controle da infecção em rebanhos.

Peracute bovine mastitis caused by Klebsiella pneumoniae

Relata-se a ocorrência de graves sintomas de mastite hiperaguda em vaca, causada por Klebsiella pneumoniae, na terceira semana de lactação. Descrevem-se aspectos epidemiológicos, sintomas clínicos, procedimentos de diagnóstico microbiológico, conduta terapêutica e medidas de controle.

Effects of lidocaine on lipopolysaccharide-induced synovitis in horses

Injetou-se lidocaína (100mg 2%) na articulação do carpo para avaliar a resposta inflamatória induzida pela injeção (1,5ng) intra-articular de lipopolissacarídeo (LPS) de E. coli. Utilizaram-se 17 cavalos Mangalarga não castrados, entre dois e três anos, divididos em três grupos. No carpo esquerdo (CE) administrou-se solução fisiológica a 0,9% (SAL) e no carpo direito (CD) uma das seguintes combinações: grupo A (n=6) LPS mais SAL, grupo B (n=6) LPS mais lidocaína e grupo C (n=5) lidocaína mais SAL. Amostras do líquido sinovial e de sangue foram colhidas imediatamente antes da injeção de LPS (T0) e às 1,30 (T1), 3 (T2), 6 (T3), 12 (T4) e 36 horas (T5) após a injeção. Variáveis clínicas e físicas, e características bioquímicas e celulares do líquido sinovial foram avaliadas nos mesmos tempos. A resposta inflamatória local e sistêmica foi mensurada pela concentração do TNF-alfa no soro e líquido sinovial. Observou-se aumento da concentração do TNF-alfa nas articulações injetadas com LPS às 3h no grupo A e de 1,30 às 3h no grupo B. Concluiu-se que o LPS induziu o processo inflamatório e que a lidocaína não inibiu nem atenuou a sinovite induzida pelo LPS, nem a síntese e liberação de TNF-alfa .

Avaliação da atividade imunológica de Achillea millefolium L. (mil-folhas)

Macrófagos são as primeiras células a participarem da resposta imunológica, e quando são ativados liberam mais de cem compostos ao meio extracelular, entre os compostos reativos intermediários de nitrogênio (NO). Neste trabalho determinou-se a liberação de óxido nítrico em culturas de macrófagos peritoneais de camundongos em presença de óleo essencial bruto e extrato etanólico 70% bruto obtidos a partir de folhas de Achillea millefolim L. (Asteraceae). Diferentes diluições do óleo essencial foram testadas (1:50, 1:100 e 1:200). Apenas a diluição 1:100 produziu uma maior quantidade de óxido nítrico (NO). em relação ao extrato etanólico 70%, observou-se nas amostras mais concentradas (6 mg/mL, 8 mg/mL e 10 mg/mL) maior produção de NO. Analisando-se os resultados obtidos no presente trabalho, pode-se sugerir que tanto o óleo essencial quanto o extrato etanólico 70% bruto de A. millefolium L são agentes moduladores da ativação de macrófagos, nas concentrações de 20, 10 e 5 mg/mL, quando comparado com LPS (lipopolissacarídeo-potente estimulador da produção de NO).

Ração suplementada com vitaminas C e E influencia a resposta inflamatória aguda em tilápia do Nilo

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

Produção deficiente de citocinas Th1 em camundongos BALB/c jovens

O objetivo do presente estudo foi comparar a produção de IFN-γ, IL-12 e IL-4 entre camundongos jovens (5, 12 e 19 dias de idade) e adultos (30 dias de idade). As avaliações foram feitas por estimulação, in vitro, de células esplênicas com Concanavalina A (ConA) , Staphylococcus aureus (S. aureus) e lipopolissacarídeo (LPS). Diferentes concentrações de cada estímulo foram testadas e os sobrenadantes das culturas foram coletados após 48 horas de incubação e as concentrações de IFN-γ, IL-12 e IL-4 determinadas por ELISA. Células de camundongos jovens e adultos produziram níveis igualmente elevados de IFN-γ após estímulo com ConA. Somente animais adultos produziram IFN-γ em resposta ao estímulo com S. aureus. Em culturas estimuladas com LPS, a produção desta citocina foi baixa e similar nos animais jovens e significativamente elevada nos animais adultos. Somente células de animais adultos estimuladas com S. aureus foram capazes de produzir IL-12. O único estímulo capaz de induzir níveis detectáveis de IL-4 foi ConA, sendo que estes níveis foram mais elevados nos animais com 12 e 19 dias de idade em comparação com animais neonatos e adultos. A diminuição das doses ótimas dos estímulos não mudou o perfil de produção de cada citocina nos animais jovens. Estes resultados permitem concluir que a idade afeta a produção de citocinas: ocorre maior produção de IL-4 em camundongos jovens e maior produção de IL-12 e IFN-γ em animais adultos. Estas informações são importantes devido ao papel destas citocinas na polarização das respostas imunes nos sentidos Th1 e Th2. Palavras-chave: camundongo; citocina; interferon-gama; interleucina-4; interleucina-12.

Efeitos do processo inflamatório sobre o sistema pigmentar extracutâneo em Eupemphix nattereri (Anura: Leiuperidae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeito do suco de laranja e da glicosil hesperidina sobre o sistema imune inato de camundongos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Avaliação ex vivo da expressão de TLR-2 e TLR-4 em leucócitos de equinos e sua relação com a tolerância à endotoxina

Pós-graduação em Ciência Animal - FMVA

Avaliação do efeito inflamatório da proteína galectina-1 nas células epiteliais pigmentadas da retina humana (ARPE-19) após ativação por endotoxina

Pós-graduação em Genética - IBILCE

Papel de RAGE e TLR4 na modulação da resposta imune inflamatoria em PBMC de pacientes diabéticos e não diabéticos: (estudo in vitro)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise de polissacarídeos essenciais para a nodulação do feijoeiro por Rhizobium tropici cultivados em diferentes fontes de carbono

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)