Three-dimensional growth as multicellular spheroid activates the proangiogenic phenotype of colorectal carcinoma cells via LFA-1-dependent VEGF: implications on hepatic micrometastasis

Background: The recruitment of vascular stromal and endothelial cells is an early event occurring during cancer cell growth at premetastatic niches, but how the microenvironment created by the initial three-dimensional (3D) growth of cancer cells affects their angiogenesis-stimulating potential is unclear. Methods: The proangiogenic profile of CT26 murine colorectal carcinoma cells was studied in seven-day cultured 3D-spheroids of <300 mu m in diameter, produced by the hanging-drop method to mimic the microenvironment of avascular micrometastases prior to hypoxia occurrence. Results: Spheroid-derived CT26 cells increased vascular endothelial growth factor (VEGF) secretion by 70%, which in turn increased the in vitro migration of primary cultured hepatic sinusoidal endothelium (HSE) cells by 2-fold. More importantly, spheroid-derived CT26 cells increased lymphocyte function associated antigen (LFA)-1-expressing cell fraction by 3-fold; and soluble intercellular adhesion molecule (ICAM)-1, given to spheroid-cultured CT26 cells, further increased VEGF secretion by 90%, via cyclooxygenase (COX)-2-dependent mechanism. Consistent with these findings, CT26 cancer cells significantly increased LFA-1 expression in non-hypoxic avascular micrometastases at their earliest inception within hepatic lobules in vivo; and angiogenesis also markedly increased in both subcutaneous tumors and hepatic metastases produced by spheroid-derived CT26 cells. Conclusion: 3D-growth per se enriched the proangiogenic phenotype of cancer cells growing as multicellular spheroids or as subclinical hepatic micrometastases. The contribution of integrin LFA-1 to VEGF secretion via COX-2 was a micro environmental-related mechanism leading to the pro-angiogenic activation of soluble ICAM-1-activated colorectal carcinoma cells. This mechanism may represent a new target for specific therapeutic strategies designed to block colorectal cancer cell growth at a subclinical micrometastatic stage within the liver.

Anwendung von Fischzellkulturen in der Meeresforschung

A large number of chemical pollutants can be found in the marine environment. So it is necessary to obtain informations about the toxic effects of this contaminant mixtures in general and especially on single cell level. We used an organic extract of a marine sediment from the North Sea to investigate its cyto- and genotoxicity with an in vitro system, the comet assay or single cell gel electrophoresis (SCGE). The comet assay can be applied for estimating genotoxic effects of chemicals on single cell level. First results confirm the sensitivity of this assay and its applicability in assessing genotoxic load in environmental samples. A permant cell line, the EPC (Ephithelioma papulosum cyprini) was used for the experiments. It was possible to demonstrate the suitability of this in vitro test system for assessing genotoxic and cytotoxic effects of marine sediment extracts on EPC cells.

Single cell proteomics microchip to profile immune function, with applications in stem cell biology, translational disease mechanism study and clinical therapeutics monitoring

In response to infection or tissue dysfunction, immune cells develop into highly heterogeneous repertoires with diverse functions. Capturing the full spectrum of these functions requires analysis of large numbers of effector molecules from single cells. However, currently only 3-5 functional proteins can be measured from single cells. We developed a single cell functional proteomics approach that integrates a microchip platform with multiplex cell purification. This approach can quantitate 20 proteins from >5,000 phenotypically pure single cells simultaneously. With a 1-million fold miniaturization, the system can detect down to ~100 molecules and requires only ~104 cells. Single cell functional proteomic analysis finds broad applications in basic, translational and clinical studies. In the three studies conducted, it yielded critical insights for understanding clinical cancer immunotherapy, inflammatory bowel disease (IBD) mechanism and hematopoietic stem cell (HSC) biology.

To study phenotypically defined cell populations, single cell barcode microchips were coupled with upstream multiplex cell purification based on up to 11 parameters. Statistical algorithms were developed to process and model the high dimensional readouts. This analysis evaluates rare cells and is versatile for various cells and proteins. (1) We conducted an immune monitoring study of a phase 2 cancer cellular immunotherapy clinical trial that used T-cell receptor (TCR) transgenic T cells as major therapeutics to treat metastatic melanoma. We evaluated the functional proteome of 4 antigen-specific, phenotypically defined T cell populations from peripheral blood of 3 patients across 8 time points. (2) Natural killer (NK) cells can play a protective role in chronic inflammation and their surface receptor – killer immunoglobulin-like receptor (KIR) – has been identified as a risk factor of IBD. We compared the functional behavior of NK cells that had differential KIR expressions. These NK cells were retrieved from the blood of 12 patients with different genetic backgrounds. (3) HSCs are the progenitors of immune cells and are thought to have no immediate functional capacity against pathogen. However, recent studies identified expression of Toll-like receptors (TLRs) on HSCs. We studied the functional capacity of HSCs upon TLR activation. The comparison of HSCs from wild-type mice against those from genetics knock-out mouse models elucidates the responding signaling pathway.

In all three cases, we observed profound functional heterogeneity within phenotypically defined cells. Polyfunctional cells that conduct multiple functions also produce those proteins in large amounts. They dominate the immune response. In the cancer immunotherapy, the strong cytotoxic and antitumor functions from transgenic TCR T cells contributed to a ~30% tumor reduction immediately after the therapy. However, this infused immune response disappeared within 2-3 weeks. Later on, some patients gained a second antitumor response, consisted of the emergence of endogenous antitumor cytotoxic T cells and their production of multiple antitumor functions. These patients showed more effective long-term tumor control. In the IBD mechanism study, we noticed that, compared with others, NK cells expressing KIR2DL3 receptor secreted a large array of effector proteins, such as TNF-α, CCLs and CXCLs. The functions from these cells regulated disease-contributing cells and protected host tissues. Their existence correlated with IBD disease susceptibility. In the HSC study, the HSCs exhibited functional capacity by producing TNF-α, IL-6 and GM-CSF. TLR stimulation activated the NF-κB signaling in HSCs. Single cell functional proteome contains rich information that is independent from the genome and transcriptome. In all three cases, functional proteomic evaluation uncovered critical biological insights that would not be resolved otherwise. The integrated single cell functional proteomic analysis constructed a detail kinetic picture of the immune response that took place during the clinical cancer immunotherapy. It revealed concrete functional evidence that connected genetics to IBD disease susceptibility. Further, it provided predictors that correlated with clinical responses and pathogenic outcomes.

Design, synthesis, and biological activity of rhodium metalloinsertors

Deficiencies in the mismatch repair (MMR) pathway are associated with several types of cancers, as well as resistance to commonly used chemotherapeutics. Rhodium metalloinsertors have been found to bind DNA mismatches with high affinity and specificity in vitro, and also exhibit cell-selective cytotoxicity, targeting MMR-deficient cells over MMR-proficient cells.

Here we examine the biological fate of rhodium metalloinsertors bearing dipyridylamine ancillary ligands. These complexes are shown to exhibit accelerated cellular uptake which permits the observation of various cellular responses, including disruption of the cell cycle and induction of necrosis, which occur preferentially in the MMR-deficient cell line. These cellular responses provide insight into the mechanisms underlying the selective activity of this novel class of targeted anti-cancer agents.

In addition, ten distinct metalloinsertors with varying lipophilicities are synthesized and their mismatch binding affinities and biological activities studied. While they are found to have similar binding affinities, their cell-selective antiproliferative and cytotoxic activities vary significantly. Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) experiments show that all of these metalloinsertors localize in the nucleus at sufficient concentrations for binding to DNA mismatches. Furthermore, metalloinsertors with high rhodium localization in the mitochondria show toxicity that is not selective for MMR-deficient cells. This work supports the notion that specific targeting of the metalloinsertors to nuclear DNA gives rise to their cytotoxic and antiproliferative activities that are selective for cells deficient in MMR.

To explore further the basis of the unique selectivity of the metlloinsertors in targeting MMR-deficient cells, experiments were conducted using engineered NCI-H23 lung adenocarcinoma cells that contain a doxycycline-inducible shRNA which suppresses the expression of the MMR gene MLH1. Here we use this new cell line to further validate rhodium metalloinsertors as compounds capable of differentially inhibiting the proliferation of MMR-deficient cancer cells over isogenic MMR-proficient cells. General DNA damaging agents, such as cisplatin and etoposide, in contrast, are less effective in the induced cell line defective in MMR.

Finally, we describe a new subclass of metalloinsertors with enhanced potency and selectivity, in which the complexes show Rh-O coordination. In particular, it has been found that both Δ and Λ enantiomers of [Rh(chrysi)(phen)(DPE)]²⁺ bind to DNA with similar affinities, suggesting a possible different binding conformation than previous metalloinsertors. Remarkably, all members of this new family of compounds have significantly increased potency in a range of cellular assays; indeed, all are more potent than the FDA-approved anticancer drugs cisplatin and MNNG. Moreover, these activities are coupled with high levels of selectivity for MMR-deficient cells.

Biophysics of V(D)J recombination and Genome Packaging: In singulo studies on RAG, HMGB1, and TFAM

The recombination-activating gene products, RAG1 and RAG2, initiate V(D)J recombination during lymphocyte development by cleaving DNA adjacent to conserved recombination signal sequences (RSSs). The reaction involves DNA binding, synapsis, and cleavage at two RSSs located on the same DNA molecule and results in the assembly of antigen receptor genes. Since their discovery full-length, RAG1 and RAG2 have been difficult to purify, and core derivatives are shown to be most active when purified from adherent 293-T cells. However, the protein yield from adherent 293-T cells is limited. Here we develop a human suspension cell purification and change the expression vector to boost RAG production 6-fold. We use these purified RAG proteins to investigate V(D)J recombination on a mechanistic single molecule level. As a result, we are able to measure the binding statistics (dwell times and binding energies) of the initial RAG binding events with or without its co-factor high mobility group box protein 1 (HMGB1), and to characterize synapse formation at the single-molecule level yielding insights into the distribution of dwell times in the paired complex and the propensity for cleavage upon forming the synapse. We then go on to investigate HMGB1 further by measuring it compact single DNA molecules. We observed concentration dependent DNA compaction, differential DNA compaction depending on the divalent cation type, and found that at a particular HMGB1 concentration the percentage of DNA compacted is conserved across DNA lengths. Lastly, we investigate another HMGB protein called TFAM, which is essential for packaging the mitochondrial genome. We present crystal structures of TFAM bound to the heavy strand promoter 1 (HSP1) and to nonspecific DNA. We show TFAM dimerization is dispensable for DNA bending and transcriptional activation, but is required for mtDNA compaction. We propose that TFAM dimerization enhances mtDNA compaction by promoting looping of mtDNA.

Mitigating Scarring and Inflammation during Corneal Wound Healing using Nanofiber-Hydrogel Scaffolds

Due to the universal lack of donor tissue, there has been emerging interest in engineering materials to stimulate living cells to restore the features and functions of injured organs. We are particularly interested in developing materials for corneal use, where the necessity to maintain the tissue’s transparency presents an additional challenge. Every year, there are 1.5 – 2 million new cases of monocular blindness due to irregular healing of corneal injuries, dwarfing the approximately 150,000 corneal transplants performed. The large gap between the need and availability of cornea transplantation motivates us to develop a wound-healing scaffold that can prevent corneal blindness.

To develop such a scaffold, it is necessary to regulate the cells responsible for repairing the damaged cornea, namely myofibroblasts, which are responsible for the disordered and non-refractive index matched scar that leads to corneal blindness. Using in vitro assays, we identified that protein nanofibers of certain orientation can promote cell migration and modulate the myofibroblast phenotype. The nanofibers are also transparent, easy to handle and non-cytotoxic. To adhere the nanofibers to a wound bed, we examined the use of two different in situ forming hydrogels: an artificial extracellular matrix protein (aECM)-based gel and a photo-crosslinkable heparin-based gel. Both hydrogels can be formed within minutes, are transparent upon gelation and are easily tunable.

Using an in vivo mouse model for epithelial defects, we show that our corneal scaffolds (nanofibers together with hydrogel) are well-tolerated (no inflammatory response or turbidity) and support epithelium regrowth. We developed an ex vivo corneal tissue culture model where corneas that are wounded and treated with our scaffold can be cultured while retaining their ability to repair wounds for up to 21 days. Using this technique, we found that the aECM-based treatment induced a more favorable wound response than the heparin-based treatment, prompting us to further examine the efficacy of the aECM-based treatment in vivo using a rabbit model for stromal wounds. Results show that treated corneas have fewer myofibroblasts and immune cells than untreated ones, indicating that our corneal scaffold shows promise in promoting a calmer wound response and preventing corneal haze formation.

Efeitos cardiovasculares da transferência adotiva de linfócitos T reguladores em camundongos submetidos à infusão crônica de angiotensina II e de aldosterona

A angiotensina (Ang) II e aldosterona induzem hipertensão arterial por mecanismos em parte mediados pela imunidade adaptativa, envolvendo linfócitos T auxiliares respondedores (Tresp). Os linfócitos T reguladores (Treg) são capazes de suprimir os efeitos próinflamatórios do sistema imune. O presente estudo avaliou se a transferência adotiva de Treg é capaz de prevenir a hipertensão e a lesão vascular induzidas pela Ang II ou pela aldosterona, em dois protocolos distintos. No protocolo com Ang II, camundongos machos C57BL/6 sofreram a injeção endovenosa de Treg ou Tresp, sendo depois infundidos com Ang II (1μg/kg/min), ou salina (grupo controle) por 14 dias. No protocolo com aldosterona, um outro conjunto de animais sofreu injeções de Treg ou Tresp, sendo depois infundido com aldosterona (600μg/kg/d) ou salina (grupo controle), pelo mesmo intervalo de tempo. O grupo tratado com aldosterona recebeu salina 1% na água. Tanto o grupo Ang II como aldosterona apresentaram elevação da pressão arterial sistólica (43% e 31% respectivamente), da atividade da NADPH oxidase na aorta (1,5 e 1,9 vezes, respectivamente) e no coração (1,8 e 2,4 vezes, respectivamente) e uma redução da resposta vasodilatadora à acetilcolina (de 70% e 56%, respectivamente), quando comparados com os respectivos controles (P<0,05). Adicionalmente, a administração de Ang II proporcionou um aumento rigidez vascular (P<0,001), na expressão de VCAM-1 nas artérias mesentéricas (P<0,05), na infiltração aórtica de macrófagos e linfócitos T (P<0,001) e nos níveis plasmáticos das citocinas inflamatórias interferon (INF)-γ, interleucina (IL)-6, Tumor necrosis factor (TNF)-α e IL-10 (P<0,05). Ang II causou uma queda de 43% no número de células Foxp3+ no córtex renal, enquanto que a transferência adotiva de Treg aumentou as células Foxp3+ em duas vezes em comparação com o controle. A administração de Treg preveniu o remodelamento vascular induzido pela aldosterona, observado na relação média/lúmen e na área transversal da média das artérias mesentéricas (P<0,05). Todos os parâmetros acima foram prevenidos com a administração de Treg, mas não de Tresp. Estes resultados demonstram que Treg são capazes de impedir a lesão vascular e a hipertensão mediadas por Ang II ou por aldosterona, em parte através de ações antiinflamatórias. Em conclusão, uma abordagem imuno-modulatória pode prevenir o aumento da pressão arterial, o estresse oxidativo vascular, a inflamação e a disfunção endotelial induzidos por Ang II ou aldosterona.

Estudo comparativo da citotoxicidade de cimentos obturadores sobre culturas de células endoteliais da linhagem ECV 304

Este estudo teve como objetivo avaliar, in vitro, a citotoxicidade dos cimentos endodônticos Densell Endo, Pulp-Fill, Endofill, Sealer 26, Pulp Canal Sealer e GuttaFlow após 12, 24 e 72 horas de tempo de contato, utilizando-se uma linhagem de células endoteliais ECV-304. Para a avaliação da viabilidade celular, utilizou-se o teste de citotoxicidade MTT. Para cada cimento foram preparados 12 corpos de prova que foram distribuídos em seis grupos experimentais de acordo com as marcas comerciais, sendo quatro para cada tempo. Foi criado um grupo controle que não foi submetido à ação de cimento. Para avaliação do efeito dos cimentos sobre as células endoteliais, os corpos de prova foram inseridos nos poços da placa cultura, incubados a 37C em presença de 5% de CO2 e 100% de umidade. Os testes MTT foram realizados, em quadruplicata, após 12, 24 e 72 horas de contato das amostras com o tapete celular. Foi utilizada a prova Two-Way Anova com o teste Post Hoc de Bonferroni com nível de significância de 5%. Na análise de 12 horas, foi possível observar que o cimento GuttaFlow apresentou média de absorbância de 0,055, seguido do Sealer 26 (média = 0,038). Os cimentos Pulp Canal Sealer e Densell Endo apresentaram a mesma média de absorbância (0,031). O Pulp Fill e o Endofill foram os cimentos que apresentaram maior citotoxicidade (média de absorbância = 0,024 e 0,021, respectivamente). O grupo controle apresentou média de absorbância de 0,158. Em 24 horas observou-se que os cimentos GuttaFlow e Sealer 26 apresentaram as maiores médias de absorbância (0,041 e 0,037, respectivamente), seguidos pelo cimento Pulp Canal Sealer que apresentou média de absorbância de 0,035. Já os cimentos Densell Endo e Pulp Fill apresentaram médias de absorbância de 0,033 e 0,032, respectivamente. O cimento Endofill apresentou uma média de 0,026 e o grupo controle de 0,086. Quando analisados em 72 horas, o cimento Pulp Canal Sealer obteve média de absorbância de 0,049, seguido dos cimentos GuttaFlow e Pulp Fill, ambos com 0,048. Os cimentos Densell Endo, Sealer 26 e Endofill apresentaram respectivamente, médias de 0,044, 0,040 e 0,036. O grupo controle diferenciou-se significativamente de todos os grupos em todos os tempos. Quando analisadas as médias gerais de absorbância dos grupos analisados observou-se que o cimento GuttaFlow se apresentou como o cimento com menor índice de citotoxicidade, apresentando média de absorbência de 0,048. Logo após, apresentando médias de absorbância iguais (0,038) encontraram-se os cimentos Pulp Canal Sealer e Sealer 26; seguidos do Densell Endo e do Pulp Fill, com 0,036 e 0,035, respectivamente. O grupo controle apresentou média de absorbância de 0,098. Portanto, tendo como base os resultados obtidos, pôde-se concluir que o cimento Endofill foi o que apresentou maior citotoxicidade e o cimento GuttaFlow, o menos citotóxico.

Efeito da Suplementação com L-arginina em subpopulações linfocitárias de ratos submetidos a esplenectomia total isolada ou combinada com autoimplante esplênico

A L-arginina é reconhecida como um nutriente de fundamental importância na resposta imune, apesar de seus efeitos serem, por vezes, considerados inconstantes. O autoimplante esplênico tem sido proposto como alternativa à esplenectomia total isolada, mas existem preocupações quanto à eficácia do restabelecimento da resposta imune, haja vista que o paciente pode permanecer com risco aumentado de desenvolvimento de infecção fulminante pós esplenectomia, mesmo após a regeneração morfológica do órgão. O objetivo deste estudo foi avaliar a participação da suplementação dietética com L-arginina em subpopulações linfocitárias no sangue, no baço e nos autoimplantes esplênicos de ratos submetidos a esplenectomia isolada ou combinada com autoimplante esplênico. Foram utilizados 42 ratos Sprague-Dawley machos, randomicamente distribuídos em seis grupos: 1 Controle operação simulada; 2 esplenectomia total; 3 esplenectomia total combinada com autoimplante esplênico; 4 Controle operação simulada, com suplementação de L-arginina; 5 esplenectomia total, com suplementação de L-arginina; e 6 esplenectomia total combinada com autoimplante esplênico, com suplementação de L-arginina. Os animais dos grupos 4, 5 e 6 receberam suplementação de L-arginina, uma vez ao dia, durante 15 dias anteriores a coleta sangüínea realizada imediatamente antes dos procedimentos operatórios (semanas 0 e 12). A dose utilizada foi de 1,0 g/kg/dia, administrada por via intragástrica em bolus. As avaliações foram realizadas por meio de hemograma e citometria de fluxo. A análise estatística utilizou testes paramétricos e nãoparamétricos, sendo p<0,05 considerado para a rejeição da hipótese nula. A suplementação com L-arginina acarretou elevação da contagem relativa e absoluta de neutrófilos periféricos, 12 semanas após a realização de esplenectomia total combinada com autoimplante esplênico. A esplenectomia total ocasionou diminuição da contagem relativa de linfócitos T totais, T CD4+ e T CD8β no sangue, mas a suplementação dietética com L-arginina evitou a diminuição do percentual de células T totais e T CD8β no sangue dos animais submetidos a autoimplante esplênico. Tanto a realização de autoimplante esplênico como a suplementação de L-arginina previnem a diminuição da subpopulação de linfócitos T CD4+ no sangue periférico, fato que usualmente ocorre após realização de esplenectomia total. Houve maior proliferação de células brancas / g de tecido nos autoimplante esplênico dos animais suplementados, porém a suplementação não influenciou a contagem de linfócitos T, T CD4+ e B de zona marginal de baço. A suplementação do aminoácido L-arginina após a realização de esplenectomia total combinada com autoimplante esplênico em ratos foi capaz de reverter alterações observadas em algumas das subpopulações linfocitárias, ocasionadas pela esplenectomia.

Exposição ao material particulado 2,5 m coletado em vias de alto tráfego da cidade do Rio de Janeiro: avaliação mutagênica, genotóxica e determinação de risco à saúde induzido por hidrocarbonetos policíclicos aromáticos

A mutagenicidade do material particulado é atribuída primeiramente aos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA). Investigamos a atividade mutagênica do material particulado (MP2,5) em amostras coletadas em três pontos da cidade do Rio de Janeiro. As coletas foram realizadas com auxílio de um amostrador de grande volume na Avenida Brasil, no campus da Universidade do Estado do Rio de Janeiro e no Túnel Rebouças em filtros de fibra de vidro. Metade de cada filtro foi submetido à extração por sonicação com o solvente diclorometano. Seis HPA foram identificados e quantificados por cromatografia gasosa com espectrometria de massa (GC/MS). Após a análise química as concentrações dos HPA obtidos foram correlacionados ao fatores físicos, além de ser realizado avaliação de risco para cada HPA estudado. Linhagens de Salmonella typhimurium (TA98 e derivadas TA98/1.8-DNP6, YG1021 e YG1024) foram utilizadas no ensaio de mutagenicidade e tratadas (10-50 g/placa) com extrato orgânico na presença e na ausência de metabolização exógena. Células de raiz de cebola foram tratadas com extratos orgânicos nas concentrações (5-25g/mL). A alta umidade encontrada no Túnel Rebouças pode ter influenciado na deposição de cinco dos seis HPA estudados em material particulado. Além disso, em diferentes condições de tráfego, motoristas de ônibus que cruzam a Avenida Brasil e o Rebouças túnel estão expostos ao risco induzidos por HPA na ordem de 10-6. Mutagenicidade foi detectada tanto na presença quanto na ausência de metabolização, para as linhagens YG1021 e YG1024 nos três pontos, sugerindo a presença de nitro e amino derivados de HPA. As amostras do Túnel Rebouças apresentaram os maiores valores para rev/g e rev/m3. Estes resultados podem estar relacionados ao longo trajeto e a restrita ventilação. Efeito citotóxico foi detectado pelo ensaio Allium cepa nos três pontos de monitoramento. Além disso os extratos orgânicos provenientes das coletas da Avenida Brasil, UERJ e do Túnel Rebouças induziram efeito clastogênico em células de raiz de Allium cepa

Avaliação da toxicidade da emodina e sua associação com radiação ultravioleta A em cepas de Escherichia coli e células da linhagem A549

A emodina é uma antraquinona estruturalmente semelhante à aloe-emodina e ambas tem sido apontadas como capazes de causar lesões oxidativas pela produção de ERO. Sua presença em produtos dermocosméticos e de higiene pessoal, associada às informações de que a fotoativação de antraquinonas levaria ao aumento de lesões oxidativas causadas por ERO, torna relevante o estudo da associação da emodina com a radiação UVA. O objetivo desse trabalho foi avaliar a citotoxicidade induzida pela associação da emodina com doses subletais de radiação UVA, em células de Escherichia coli (selvagem e cepas deficientes em enzimas do BER), através de ensaios de sobrevivência bacteriana (taxa de dose de UVA igual a 20J/m/s, totalizando 108kJ/m ao final de 90min de experimento), e em células da linhagem A549 pela exclusão do corante azul de tripan e sobrevivência clonogênica(taxa de dose de UVA igual a 20J/m/s, totalizando 36kJ/m ao final de 30min de experimento). Além disso, a genotoxicidade desses agentes foi estudada por eletroforese em gel de agarose de DNA plasmidial (taxa de dose de UVA igual a 16J/m/s, totalizando 57,6kJ/m ao final de 60min de experimento). De acordo com os resultados: i) Concentrações iguais ou abaixo de 5,55mM de emodina não alteraram a sobrevivência em nenhuma das cepas estudas; ii) As proteínas Xth e Fpg parecem ter um papel importante no reparo das lesões causadas pela emodina, em altas concentrações, sugerindo a participação do reparo por excisão de bases (BER) nesse processo; iii) A associação da emodina com a radiação UVA se mostrou citotóxica em todas as cepas de E. coli; iv) O gene nfo foi o mais importante na resistência bacteriana às lesões induzidas pela associação dos dois agentes, reforçando o envolvimento do BER e indicando uma possível participação do reparo por incisão de nucleotídeos (NIR); v) A emodina parece ter interagido com o DNA plasmidial, alterando seu padrão de migração no gel de agarose; vi) Em células da linhagem A549, a emodina causa efeitos tóxicos imediatos que parecem ser reparados ao longo do tempo. Porém, quando a droga permaneceu por 24 horas em contato com as células, houve uma diminuição na sobrevivência celular que parece ser dosedependente; vii) As concentrações de 10μM e 25μM de emodina, quando associadas ao UVA, se mostraram responsáveis pela redução de mais de 50% na sobrevivência nas células A549, chegando a 100% de morte quando a concentração de emodina foi de 50μM; viii) A radiação UVA potencializou os efeitos citotóxicos da emodina, nos 2 modelos experimentais do presente estudo, indicando que a interação da emodina com a radiação UVA seja genotóxica e portanto prejudicial à saúde.

Estudo toxicológico de extratos do coral alcionáceo Chromonephthea braziliensis (Alcyonacea, Nephtheidae)

Os recifes de corais são ecossistemas diversos com alta densidade de biodiversidade, o que leva a intensa competição entre as espécies. Estas espécies podem produzir substâncias desconhecidas, muitas com valor farmacológico. Chromonephthea braziliensis é um coral mole invasor, originário do Oceano Indo-Pacífico, que foi possivelmente transportado por plataformas de petróleo e cuja presença é uma ameaça para a biodiversidade da região de Arraial do Cabo (RJ). Esta espécie produz metabólitos secundários que são responsáveis pela indução de danos para o ecossistema local. A finalidade deste estudo é a busca de novas substâncias para quimioterapia geral com base na estrutura de compostos bioativos. Extratos desse coral foram preparados a partir de colônias liofilizadas (solventes: hexano, diclorometano, acetato de etila e metanol). Realizaram-se análises químicas para a caracterização dos extratos e avaliaram-se as atividades: mutagênicas e citotóxicas, usando o ensaio de mutação reversa bacteriana (Salmonella/microssoma) com as linhagens TA97, TA98, TA100 e TA102; genotóxicas, utilizando análise da quebra do DNA e formação de micronúcleos na linhagem RAW 264,7 de macrófagos e; tóxicas para náuplios de microcrustáceos Artemia salina. Observou-se citotoxicidade, na presença de S9 mix, dos extratos diclorometano para a linhagem TA102 na concentração de 20 g/100 L/placa e metanol para a TA97 com 5 e 20 g/100 L/placa. Os extratos diclorometano, acetato de etila e metanol apresentaram genotoxicidade no DNA plasmidial em concentrações elevadas (250 g/mL), mas nenhum dano ao DNA foi observado no ensaio de micronúcleo. Todos os extratos foram tóxicos para os náuplios de microcrustáceos em pelo menos uma das concentrações usadas (0,01 1000 g/mL), e a LC50 pode ser determinada apenas para os extratos hexano, diclorometano e acetato de etila.

Análise da citotoxicidade do extrato do fruto de juçara (Euterpe oleracea Mart.) do Maranhão em células malignas humanas

A juçara, Euterpe oleracea Mart., fruta indígena da Amazônia Legal, é rica em fitoquímicos com atividades anti-oxidante, antiinflamatória e anti-câncer. Este estudo tem por objetivo analisar os efeitos do extrato hidroalcoólico da casca, caroço e fruto total da juçara em diferentes linhagens de células malignas humana. Os frutos foram coletados no Parque da Juçara, localizado no Maracanã, município de São Luís, seguida da confecção da excicata que se mantém registrada no Herbário Rosa Mochel do Núcleo de Estudos Biológicos da Universidade Estadual do Maranhão. Os extratos hidroalcoólicos da casca, caroço e fruto total foram extraidos no Laboratório de Farmacologia e Psicobiologia da UERJ. As linhagens celulares utilizadas nos ensaios foram MCF-7 (adenocarcinoma de mama), CACO-2 e HT-20 (adenocarcinoma colo retal) e adenocarcinoma na mama (MDA-MB-468). As linhagens foram tratadas com 10, 20 e 40g/mL dos extratos por 24 e 48 horas e feitas às análises. Células MCF-7 controle apresentaram núcleo proeminente com nucléolos evidentes. Após tratamento com o extrato hidroalcoólico da casca da juçara, as células mostraram morfologia arredondada com retração do citoplasma. O ensaio de viabilidade com MTT ((3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide)) demonstrou uma redução na viabilidade das células. Após 48 horas, o tratamento das células com 20g/mL do extrato da casca reduziu a viabilidade sendo que o efeito citotóxico do tratamento com 40g/mL do extrato da casca foi potencializado. Células tratadas com 10g/mL do extrato do caroço de juçara apresentavam-se arredondadas com consequente redução no volume celular. A concentração 20g/mL de extrato hidroalcoólico do caroço, causou severa redução no volume das células e ocasionou o surgimento de vacúolos intracelulares. O mesmo foi observado após tratamento com 40g/mL. O tratamento com 40g/mL do extrato hidroalcoólico do fruto total, modificou drasticamente a morfologia das células MCF-7 causando vacuolização e aparente lise com perda do conteúdo citoplasmático e o ensaio da viabilidade com MTT demonstrou redução na viabilidade das células MCF-7 tratadas com 20 e 40g/mL após 24 horas de tratamento. Análises por MET (Microscopia Eletrônica de Transmissão) demonstraram o surgimento de vesículas autofágicas, cuja comprovação deu-se com a identificação da expressão da proteína LC3BII na membrana do autofagossoma pela técnica de Western Blotting. Mediante o demonstrado pelos experimentos, com as linhagens MCF-7 e MDA-MB-468, confirma-se que as frações isoladas do extrato do caroço da juçara, promove modificações celulares indicativas de autofagia a partir de 10g/mL, em 24 horas. O núcleo permaneceu íntegro, não apresentando características de núcleo apoptótico. Os dados são conclusivos para ocorrência de morte celular por autofagia em linhagem celulares de carcinoma de mama MCF-7 quando tratadas com extrato hidroalcoólico da casca, caroço e fruto total da juçara do Maranhão, agente quimiopreventivo no câncer de mama estrogênio-dependente.

Exploring Genetic Factors Involved in Huntington Disease Age of Onset: E2F2 as a New Potential Modifier Gene

Age of onset (AO) of Huntington disease (HD) is mainly determined by the length of the CAG repeat expansion (CAGexp) in exon 1 of the HTT gene. Additional genetic variation has been suggested to contribute to AO, although the mechanism by which it could affect AO is presently unknown. The aim of this study is to explore the contribution of candidate genetic factors to HD AO in order to gain insight into the pathogenic mechanisms underlying this disorder. For that purpose, two AO definitions were used: the earliest age with unequivocal signs of HD (earliest AO or eAO), and the first motor symptoms age (motor AO or mAO). Multiple linear regression analyses were performed between genetic variation within 20 candidate genes and eAO or mAO, using DNA and clinical information of 253 HD patients from REGISTRY project. Gene expression analyses were carried out by RT-qPCR with an independent sample of 35 HD patients from Basque Country Hospitals. We found suggestive association signals between HD eAO and/or mAO and genetic variation within the E2F2, ATF7IP, GRIN2A, GRIN2B, LINC01559, HIP1 and GRIK2 genes. Among them, the most significant was the association between eAO and rs2742976, mapping to the promoter region of E2F2 transcription factor. Furthermore, rs2742976 T allele patient carriers exhibited significantly lower lymphocyte E2F2 gene expression, suggesting a possible implication of E2F2-dependent transcriptional activity in HD pathogenesis. Thus, E2F2 emerges as a new potential HD AO modifier factor.

Mechanisms of Toxicity of Ag Nanoparticles in Comparison to Bulk and Ionic Ag on Mussel Hemocytes and Gill Cells

Silver nanoparticles (Ag NPs) are increasingly used in many products and are expected to end up in the aquatic environment. Mussels have been proposed as marine model species to evaluate NP toxicity in vitro. The objective of this work was to assess the mechanisms of toxicity of Ag NPs on mussel hemocytes and gill cells, in comparison to ionic and bulk Ag. Firstly, cytotoxicity of commercial and maltose stabilized Ag NPs was screened in parallel with the ionic and bulk forms at a wide range of concentrations in isolated mussel cells using cell viability assays. Toxicity of maltose alone was also tested. LC50 values were calculated and the most toxic Ag NPs tested were selected for a second step where sublethal concentrations of each Ag form were tested using a wide array of mechanistic tests in both cell types. Maltose-stabilized Ag NPs showed size-dependent cytotoxicity, smaller (20 nm) NPs being more toxic than larger (40 and 100 nm) NPs. Maltose alone provoked minor effects on cell viability. Ionic Ag was the most cytotoxic Ag form tested whereas bulk Ag showed similar cytotoxicity to the commercial Ag NPs. Main mechanisms of action of Ag NPs involved oxidative stress and genotoxicity in the two cell types, activation of lysosomal AcP activity, disruption of actin cytoskeleton and stimulation of phagocytosis in hemocytes and increase of MXR transport activity and inhibition of Na-K-ATPase in gill cells. Similar effects were observed after exposure to ionic and bulk Ag in the two cell types, although generally effects were more marked for the ionic form. In conclusion, results suggest that most observed responses were due at least in part to dissolved Ag.