Os inibidores de BRAF (iBRAFs) e de MEK (iMEK), inauguraram uma nova classe de medicamentos, a terapia direcionada, no combate ao melanoma metastático. Entretanto, os pacientes adquirem resistência ao tratamento em poucos meses. Além disso, a imunoterapia vem ganhando espaço no tratamento do câncer, incluindo o melanoma, porém, com alguns aspectos inexplorados. Dentro deste tema, a enzima IDO vem despertando um grande interesse pela participação nos mecanismos de imunotolerância, imunoescape e progressão tumoral. A IDO é responsável pelo consumo e depleção do triptofano, produzindo a quinurenina. Ela está presente em diversos tipos celulares, incluindo células do sistema imune e células tumorais. Este trabalho objetivou avaliar a expressão de IDO durante a progressão da doença - desde do nevo até o melanoma metastático e também avaliar a regulação de IDO induzido por IFN-γ após tratamento com iBRAF em linhagens parentais e resistentes ao iBRAF, buscando-se os mecanismos moleculares. Por fim, objetivou-se entender os efeitos do 1-metil-triptofano (1-MT), um inibidor de IDO, tanto na sua capacidade de inibir a atividade de IDO quanto na sua influência na capacidade clonogênica. O estudo de bioinformática sobre o repositório público GSE12391 mostrou que o nível de expressão gênica de IDO foi superior nos estágios mais avançado da doença. Além disso, todas amostras de melanoma primário de pacientes apresentaram a imunomarcação de IDO, enquanto que nenhuma amostra de nevo apresentou tal marcação. Adicionalmente, a ocorrência de IDO se deu nos infiltrados linfoides, em células mononucleares do sistema imune. Duas análises de bioinformática de expressão gênica demonstraram que a IDO estava expressa positivamente na fase de resistência ao iBRAF. Ademais, os resultados de expressão proteica mostraram que a inibição de via MAPK (tanto por iBRAF quanto por iMEK) conseguiu modular a expressão de IDO, sendo que a maioria das linhagens apresentou uma diminuição de IDO. A atividade de IDO, medida através da produção de quinurenina, por HPLC se mostrou em consonância com os resultados de expressão proteica, exceto pela linhagem WM164 que não apresentou atividade enzimática, embora a proteína estivesse presente. Por fim, o 1-MT conseguiu inibir de maneira eficiente a enzima IDO, bloqueando a produção de quinurenina. Além de que, o 1-MT reduziu a capacidade clonogênica de maneira dose-dependente. Portanto, conclui-se que a expressão de IDO é crescente conforme a progressão do melanoma, que a inibição da via MAPK regulou a expressão de IDO e que o 1-MT reduz a capacidade clonogênica, além da sua função primária de inibir IDO / BRAF and MEK inhibitors (BRAFi and MEKi) has launched a new class of medication, the target therapy, to combat metastatic melanoma. Nevertheless, patients acquired resistance to the treatment in few months. Additionally, immunotherapy has been gaining space in cancer treatment, including melanoma, but some aspects need to be explored. Inside this theme, IDO enzyme has called the attention due to its participation in the mechanisms of immune tolerance, scape and tumor progression. IDO is responsible for tryptophan consume e depletion, producing kynurenine. It is present in different cells, including cells from immune system and tumor cells. This work purposed evaluate IDO expression during disease progression - since nevus until metastatic melanoma and also, evaluate IFN-γ-induced IDO regulation after BRAFi treatment in parental and resistant melanoma cell lines, seeking the molecular mechanisms. Lastly, it was evaluated the effects of 1-methyltryptopahn (1-MT), an IDO inhibitor, by its ability to inhibit IDO and also by its influency on the clonogenic capability. Bioinformatic study performed on GSE12391 showed that gene expression level of IDO was superior in the most advanced stages of the disease. Additionally, all sample of patient\'s primary melanoma presented IDO immunostaining, whereas, no nevus samples presented such staining. Besides, IDO occurrence was in the lymphoid infiltrates, in mononuclear cells from immune system. Two bioinformatic analysis of gene expression demonstrated that IDO was differentially overexpressed during BRAFi resistance stage. Moreover, protein expression results presented that MAPK pathway inhibition (both by BRAFi and by MEKy) was able to modulate IDO expression, and most of the cell lines presented an IDO downregulation. IDO activity, measured through kynurenine production, by HPLC was consonant with protein expression results, except by WM164 cell line, which did not present enzymatic activity, albeit the protein was present. By the end, 1-MT could inhibit efficiently IDO enzyme, blocking kynurenine production. Furthermore, 1-MT reduced clonogenic capability in a dosedependent manner. Therefore, it was concluded that IDO expression increases along with melanoma progression, MAPK pathway inhibition regulated IDO expression and 1-MT reduced clonogenic capability, besides its primary function of IDO inhibitor.

Triptofano (TRP), um amino ácido essencial, é metabolizado por duas vias principais, a via das quinureninas e a via serotonérgica. Em ambas as vias há a possibilidade de formação de compostos ativos no sistema imune que se caracterizam pelas ações imunossupressoras e indutoras de tolerância. Na via serotonérgica há a formação de serotonina (5-HT) e em alguns tecidos de melatonina (MEL). Este composto pode ainda ser oxidado por ação de peroxidases aos seus produtos de abertura de anel indólico o AFMK (N1-acetil-n2-formil-5-metoxiquinuramina) e AMK (N1-acetil-5-metoxiquinuramina). Já na via das quinureninas, o TRP é diretamente metabolizado à N-formilquinurenina (NFK) e este é rapidamente deformilado a quinurenina (QUIN). Neste projeto avaliamos qual o efeito do choque endotóxico induzido por injeção endovenosa de LPS (1 mg/kg) sobre a biodisponibilidade de TRP e formação de seu metabólito QUIN. Este estudo foi realizado em condições controle e na vigência de sobrecarga de TRP (administração subcutânea de 0,8 mg/kg). Utilizamos ratos machos Wistar com 30 dias separados em quatro grupos: GI (controle), GII (LPS), GIII (TRP) e GIV (TRP+LPS). TRP (0,8 mg/Kg) foi injetado por via subcutânea nos tempos 0 e 2 horas. Quando injetado, LPS (1 mg/kg) foi administrado por via intravenosa no tempo 2 horas. Após 1 hora da última administração, sangue e cérebro foram coletados. O cérebro foi seccionado em três regiões: cerebelo, córtex e mesencéfalo, os quais foram processados para obtenção de homogenatos. Tanto os homogenatos quanto o soro foram tratados com acetona para extração de TRP e seus metabólitos. A análise destes compostos foi realizada por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). A administração de TRP elevou significativamente a sua concentração no soro e no SNC. Quando da administração de LPS no grupo que já havia recebido sobrecarga de TRP (GIV) houve uma marcada elevação de TRP e de QUIN séricos e das regiões do SNC, especialmente na região do córtex. Concluímos que na vigência de choque endotóxico há um aumento da biodisponibilidade de TRP, tanto no soro como no SNC e que há um aumento da metabolização deste pela rota das quinureninas, possivelmente via IDO. Estes resultados contribuem para a compreensão da toxicidade de TRP, especialmente relevante no caso em que haja um choque endotóxico concomitante e evidencia o córtex como uma região mais susceptível para os efeitos tóxicos do TRP. / Tryptophan (TRP) is an essential amino acid, metabolized by two main paths; the kynurenine and the serotonergic pathways. In both, there is the possibility of generation of biologic active compounds, especially on the immune system leading to immunosuppression and tolerance. In the serotonergic path there is the formation of serotonine (5-HT) and in some tissues of melatonine (MEL). The latter can be oxidized by the action of peroxidases to its indole ring opening product AFMK (N1-acetil-n2-formil-5-methoxikynuramine) and AMK (N1-acethyl-5-methoxykynuramine). In the kynurenine path, TRP is metabolized to N-formylkynurenine (NFK) that is deformilated to kynurenine (KYN). In this study we evaluated the effect of a endotoxic skock induced by an intravenous injection of LPS (1 mg/kg) on the bioavailability of TRP and formation of KYN. This study was carried out in control conditions and on TRP overload (subcutaneous administration of 0,8 mg/Kg). One month old male Wistar rats were divide in four groups: GI(control), GII(LPS), GIII(TRP) and GIV (TRP+LPS). TRP (0,8 mg/kg) was subcutaneously injected at zero and 2h times. When injected, LPS (1mg/kg) was intravenously administered at 2 h. After one hour from the last administration, blood and brain were collected. Brain is separated in cerebellum, midbrain and cortex and was lysed for the preparation of homogenates. Both, serum and homogenates were extracted in acetone; TRP and KYN were analyzed by HPLC. TRP overload caused a significant increase in its concentration in serum and brain. When LPS was administered in conjunction with TRP overload (GIV) there was a remarkable increase in TRP and KYN in serum and brain, especially in cortex. Our conclusion is that in the bioavailability of TRP, in serum and in brain, and its metabolization to kynurenine is increased by inflammation. IDO is probably involved in this condition. Our results contribute to the knowledge of TRP toxicity, particularly with a concomitant inflammation and demonstrate the cortex as a region of more susceptibility to TRP toxicity.

Triptofano (TRP), um amino ácido essencial, é metabolizado por duas vias principais, a via das quinureninas e a via serotonérgica. Em ambas as vias há a possibilidade de formação de compostos ativos no sistema imune que se caracterizam pelas ações imunossupressoras e indutoras de tolerância. Na via serotonérgica há a formação de serotonina (5-HT) e em alguns tecidos de melatonina (MEL). Este composto pode ainda ser oxidado por ação de peroxidases aos seus produtos de abertura de anel indólico o AFMK (N1-acetil-n2-formil-5-metoxiquinuramina) e AMK (N1-acetil-5-metoxiquinuramina). Já na via das quinureninas, o TRP é diretamente metabolizado à N-formilquinurenina (NFK) e este é rapidamente deformilado a quinurenina (QUIN). Neste projeto avaliamos qual o efeito do choque endotóxico induzido por injeção endovenosa de LPS (1 mg/kg) sobre a biodisponibilidade de TRP e formação de seu metabólito QUIN. Este estudo foi realizado em condições controle e na vigência de sobrecarga de TRP (administração subcutânea de 0,8 mg/kg). Utilizamos ratos machos Wistar com 30 dias separados em quatro grupos: GI (controle), GII (LPS), GIII (TRP) e GIV (TRP+LPS). TRP (0,8 mg/Kg) foi injetado por via subcutânea nos tempos 0 e 2 horas. Quando injetado, LPS (1 mg/kg) foi administrado por via intravenosa no tempo 2 horas. Após 1 hora da última administração, sangue e cérebro foram coletados. O cérebro foi seccionado em três regiões: cerebelo, córtex e mesencéfalo, os quais foram processados para obtenção de homogenatos. Tanto os homogenatos quanto o soro foram tratados com acetona para extração de TRP e seus metabólitos. A análise destes compostos foi realizada por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). A administração de TRP elevou significativamente a sua concentração no soro e no SNC. Quando da administração de LPS no grupo que já havia recebido sobrecarga de TRP (GIV) houve uma marcada elevação de TRP e de QUIN séricos e das regiões do SNC, especialmente na região do córtex. Concluímos que na vigência de choque endotóxico há um aumento da biodisponibilidade de TRP, tanto no soro como no SNC e que há um aumento da metabolização deste pela rota das quinureninas, possivelmente via IDO. Estes resultados contribuem para a compreensão da toxicidade de TRP, especialmente relevante no caso em que haja um choque endotóxico concomitante e evidencia o córtex como uma região mais susceptível para os efeitos tóxicos do TRP. / Tryptophan (TRP) is an essential amino acid, metabolized by two main paths; the kynurenine and the serotonergic pathways. In both, there is the possibility of generation of biologic active compounds, especially on the immune system leading to immunosuppression and tolerance. In the serotonergic path there is the formation of serotonine (5-HT) and in some tissues of melatonine (MEL). The latter can be oxidized by the action of peroxidases to its indole ring opening product AFMK (N1-acetil-n2-formil-5-methoxikynuramine) and AMK (N1-acethyl-5-methoxykynuramine). In the kynurenine path, TRP is metabolized to N-formylkynurenine (NFK) that is deformilated to kynurenine (KYN). In this study we evaluated the effect of a endotoxic skock induced by an intravenous injection of LPS (1 mg/kg) on the bioavailability of TRP and formation of KYN. This study was carried out in control conditions and on TRP overload (subcutaneous administration of 0,8 mg/Kg). One month old male Wistar rats were divide in four groups: GI(control), GII(LPS), GIII(TRP) and GIV (TRP+LPS). TRP (0,8 mg/kg) was subcutaneously injected at zero and 2h times. When injected, LPS (1mg/kg) was intravenously administered at 2 h. After one hour from the last administration, blood and brain were collected. Brain is separated in cerebellum, midbrain and cortex and was lysed for the preparation of homogenates. Both, serum and homogenates were extracted in acetone; TRP and KYN were analyzed by HPLC. TRP overload caused a significant increase in its concentration in serum and brain. When LPS was administered in conjunction with TRP overload (GIV) there was a remarkable increase in TRP and KYN in serum and brain, especially in cortex. Our conclusion is that in the bioavailability of TRP, in serum and in brain, and its metabolization to kynurenine is increased by inflammation. IDO is probably involved in this condition. Our results contribute to the knowledge of TRP toxicity, particularly with a concomitant inflammation and demonstrate the cortex as a region of more susceptibility to TRP toxicity.

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Em alguns casos, pacientes que sobreviveram a uma sepse grave podem desenvolver um quadro de imunossupressão, caracterizado pela expansão dos linfócitos T reguladores (Tregs). Porém, apesar de inúmeros avanços, os mecanismos associados à expansão das Tregs, ainda não estão completamente esclarecidos. Nesse sentido, trabalhos recentes demonstraram que a atividade da enzima Indoleamina 2,3-Dioxigenase (IDO), responsável pela formação da quinurenina a partir da degradação do aminoácido essencial triptofano, está relacionada à diferenciação das Tregs e com o desenvolvimento de um quadro de tolerância. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi investigar o papel da IDO no desenvolvimento da imunossupressão induzida pela sepse. Os resultados demonstraram um aumento da expressão proteica e da atividade enzimática da IDO no baço de camundongos que sobreviveram à sepse grave. Para avaliar o desenvolvimento da imunossupressão, os camundongos foram desafiados com células do melanoma B16-F10. A inibição farmacológica da IDO promoveu redução do crescimento tumoral nos camundongos que sobreviveram à sepse, por um mecanismo dependente da redução na diferenciação das Tregs e das células C11b+ Ly6G+ no baço e da ativação de células CD8+ produtoras de IFN- ?, no linfonodo drenate da região tumoral. Adicionalmente, foi demonstrado que, o receptor de hidrocarbonetos de arila (AhR) está associado ao aumento da expressão da IDO, nos camundongos que sobreviveram à sepse. Ainda, os resultados demonstraram que células CD11C+ são as principais responsáveis por expressar a IDO no baço de camundongos que sobreviveram à sepse. Por fim, células CD11C+ isoladas do baço de camundongos que sobreviveram a sepse, foram mais efetivas em induzir a diferenciação das Tregs quando comparadas a células CD11C+ provenientes de camundongos naive. Em conjunto, os resultados sugerem que a ativação do AhR pela quinurenina é importante para expressão da IDO nas células CD11C+ encontradas no baço de camundongos que sobreviveram à sepse, o que por sua vez, está associado com a expansão das Tregs e com o desenvolvimento do quadro de imunossupressão. / Immunosuppression has been shown to be one long-term sequels of severe sepsis, which is mainly characterized by the expansion of regulatory T cells (Tregs). However, the mechanisms underlying Tregs expansion after sepsis remain poor understood. Indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO), an enzyme that initiates the kynurenine pathway of tryptophan degradation, has been implicated in promoting Tregs generation. Therefore, we propose to investigate the role of IDO in the development of sepsis-induced immunosuppression. The results presented here demonstrated that there is an increase in both IDO protein expression and IDO enzymatic activity in spleen of sepsis-surviving mice. Employing a melanoma mouse model as a second challenge in sepsis-surviving mice, we found that pharmacological inhibition of IDO suppressed the enhanced tumor growth observed in sepsis-surviving mice. Importantly, inhibition of IDO decreased the expansion of Tregs in sepsis-surviving mice, leading to reduced CD11b+ Ly6G+ cells frequency in spleen and activation of INF-? production by CD8+ in draining lymph, after tumor challenge. Moreover, the results suggest that aryl hydrocarbon receptor (AhR) is associated with increased IDO expression found in sepsis-surviving mice. Furthermore, we identified that a CD11C+ population of cells are expressing IDO in spleen of sepsis surviving mice. In addition, CD11C+ cells isolated from spleen of sepsis-surviving mice, presented a higher capacity to induce a regulatory phenotype in naïve CD4+ CD25- T than CD11C+ isolated from naïve mice. Taken together, our results suggest that AhR activation by kynurenine during acute phase of sepsis is important to IDO expression in a specific CD11C+. This new sepsis-induced CD11C+ IDO+ population is important to Treg cells expansion and immunosuppression development in sepsis-surviving mice.

Em alguns casos, pacientes que sobreviveram a uma sepse grave podem desenvolver um quadro de imunossupressão, caracterizado pela expansão dos linfócitos T reguladores (Tregs). Porém, apesar de inúmeros avanços, os mecanismos associados à expansão das Tregs, ainda não estão completamente esclarecidos. Nesse sentido, trabalhos recentes demonstraram que a atividade da enzima Indoleamina 2,3-Dioxigenase (IDO), responsável pela formação da quinurenina a partir da degradação do aminoácido essencial triptofano, está relacionada à diferenciação das Tregs e com o desenvolvimento de um quadro de tolerância. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi investigar o papel da IDO no desenvolvimento da imunossupressão induzida pela sepse. Os resultados demonstraram um aumento da expressão proteica e da atividade enzimática da IDO no baço de camundongos que sobreviveram à sepse grave. Para avaliar o desenvolvimento da imunossupressão, os camundongos foram desafiados com células do melanoma B16-F10. A inibição farmacológica da IDO promoveu redução do crescimento tumoral nos camundongos que sobreviveram à sepse, por um mecanismo dependente da redução na diferenciação das Tregs e das células C11b+ Ly6G+ no baço e da ativação de células CD8+ produtoras de IFN- ?, no linfonodo drenate da região tumoral. Adicionalmente, foi demonstrado que, o receptor de hidrocarbonetos de arila (AhR) está associado ao aumento da expressão da IDO, nos camundongos que sobreviveram à sepse. Ainda, os resultados demonstraram que células CD11C+ são as principais responsáveis por expressar a IDO no baço de camundongos que sobreviveram à sepse. Por fim, células CD11C+ isoladas do baço de camundongos que sobreviveram a sepse, foram mais efetivas em induzir a diferenciação das Tregs quando comparadas a células CD11C+ provenientes de camundongos naive. Em conjunto, os resultados sugerem que a ativação do AhR pela quinurenina é importante para expressão da IDO nas células CD11C+ encontradas no baço de camundongos que sobreviveram à sepse, o que por sua vez, está associado com a expansão das Tregs e com o desenvolvimento do quadro de imunossupressão. / Immunosuppression has been shown to be one long-term sequels of severe sepsis, which is mainly characterized by the expansion of regulatory T cells (Tregs). However, the mechanisms underlying Tregs expansion after sepsis remain poor understood. Indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO), an enzyme that initiates the kynurenine pathway of tryptophan degradation, has been implicated in promoting Tregs generation. Therefore, we propose to investigate the role of IDO in the development of sepsis-induced immunosuppression. The results presented here demonstrated that there is an increase in both IDO protein expression and IDO enzymatic activity in spleen of sepsis-surviving mice. Employing a melanoma mouse model as a second challenge in sepsis-surviving mice, we found that pharmacological inhibition of IDO suppressed the enhanced tumor growth observed in sepsis-surviving mice. Importantly, inhibition of IDO decreased the expansion of Tregs in sepsis-surviving mice, leading to reduced CD11b+ Ly6G+ cells frequency in spleen and activation of INF-? production by CD8+ in draining lymph, after tumor challenge. Moreover, the results suggest that aryl hydrocarbon receptor (AhR) is associated with increased IDO expression found in sepsis-surviving mice. Furthermore, we identified that a CD11C+ population of cells are expressing IDO in spleen of sepsis surviving mice. In addition, CD11C+ cells isolated from spleen of sepsis-surviving mice, presented a higher capacity to induce a regulatory phenotype in naïve CD4+ CD25- T than CD11C+ isolated from naïve mice. Taken together, our results suggest that AhR activation by kynurenine during acute phase of sepsis is important to IDO expression in a specific CD11C+. This new sepsis-induced CD11C+ IDO+ population is important to Treg cells expansion and immunosuppression development in sepsis-surviving mice.