Les cellules Natural Killer (NK) sont des lymphocytes du système immunitaire inné capables de tuer des cellules cibles et de produire des cytokines telles que l'interféron-γ. Au cours de mon travail de thèse, j'ai utilisé des approches de génétique directe et inverse dans le but d'étudier les mécanismes impliqués dans la régulation des capacités effectrices des cellules NK. La tolérance des cellules NK au soi est en partie assurée par les récepteurs inhibiteurs de surface qui sont spécifiques des molécules du complexe majeur d'histocompatibilité de classe I (CMH-I) exprimées par les cellules du soi. Cependant, des cellules NK qui ne sont pas capables de détecter l'expression du CMH-I ne sont pas autoréactives. Dans la première partie de ce travail de thèse, nous avons cherché à déterminer, chez la souris, les mécanismes de la tolérance NK, indépendante de la reconnaissance du CMH-I, qui est associée à une hyporeactivité des cellules NK. En utilisant des techniques de spectrométrie de fluorescence par corrélation à spot variable (svFCS), nous avons montré que dans les cellules NK hyporéactives les récepteurs activateurs et inhibiteurs sont confinés à la membrane plasmique par des réseaux structurés d'actine. A l'inverse, la reconnaissance par les cellules NK du CMH-I, qui « éduque » les cellules NK pour qu'elles acquièrent leurs capacités effectrices maximales, est associée une relocalisation des récepteurs activateurs au sein de nanodomaines. Ces résultats suggèrent que ce serait le confinement particulier des récepteurs activateurs à la membrane des cellules NK qui assure la tolérance au soi. / Natural killer (NK) cells are bone marrow-derived innate immune lymphocytes able to kill cellular targets and secrete cytokines such as interferon-γ. During my PhD work, I used reverse and forward genetic approaches to dissect the mechanisms involved in the regulation of NK cell effector capabilities at steady state. NK cell tolerance to self is partly ensured by major histocompatibility complex class I (MHC- I)-specific inhibitory receptors on NK cells, which detect MHC-I expression on self-cells and prevent NK cell activation. However, NK cells that do not detect self MHC-I are not autoreactive. In the first part of this PhD work, we sought to determine the mechanism at the basis of this MHC-I independent NK cell tolerance. Using spot variation fluorescence correlation spectroscopy (svFCS), we showed that MHC-I-independent NK cell tolerance in mice was associated with the presence of hyporesponsive NK cells in which both activating and inhibitory receptors were confined in an actin meshwork at the plasma membrane. In contrast, the recognition of self MHC-I by inhibitory receptors "educated" NK cells to become fully reactive, and activating NK cell receptors became dynamically compartmentalized in membrane nanodomains. We thus propose that the confinement of activating receptors at the plasma membrane is essential to ensuring self-tolerance of NK cells.

Human cytomegalovirus (HCMV) is a highly prevalent opportunistic infection and a major pathogen in immune-compromised patients. The virus exhibits a wide cell tropism and is able to lytically infect virtually any cell type, with detectable gene expression and release of new virions, but not the neutrophil. This cell is the first immune cell to engage most pathogens, engulfing and killing them before undergoing apoptosis and clearance by macrophages. However certain viruses and bacteria are able to evade host defences and use the neutrophil as a “Trojan horse” for replication and dissemination. In this context, enhanced neutrophil survival may promote infection. This work describes a profound neutrophil survival phenotype elicited by contact with live or UV-inactivated HCMV, in the absence of lytic viral gene expression. The effect does not involve signalling through candidate Toll-like receptors, but is dependent on activation of the ERK MAPK and NFκB signalling pathways, and is viral strain-dependent, restricted to clinical strains of the virus. Furthermore, HCMV triggers the secretion of a bioactive secretome that induces a similar paracrine anti-apoptotic effect in fresh neutrophils, and stimulates monocyte chemotaxis and differentiation to a phenotype that is permissive for HCMV infection. This “transferrable” effect is not due to residual virus or the presence of well-known neutrophil survival factors such as IL-6 or IL-8, but is mediated by a heat-stable protein or lipid, secreted late in culture. These results are supported by data in neutrophils isolated from patients with CMV viraemia and pneumonitis which show increased survival ex vivo, and will be further investigated using plasma membrane profiling by amino-oxybiotinylation and tandem mass tag mass spectrometry. This technique, used for the first time here in a primary cell type, allows quantitative proteomics to be performed for the first time in the neutrophil. This work demonstrates that the technique provides a comprehensive readout of all neutrophil plasma membrane proteins in a sample, with high plasma membrane purity and minimal neutrophil activation and necrosis, validated by flow cytometry. Furthermore, this has been applied to generate plasma membrane profiles for the resting, inflammatory and apoptotic neutrophil, revealing a number of neutrophil cell surface molecules not found by previous membrane proteomic methods. This technique has the potential to analyse the effect of HCMV and other pathogens on the expression profile of the neutrophil surface membrane and to examine how neutrophil signalling and function is modulated. These data shed light on the role of neutrophil apoptosis as a potential promoter of HCMV infection, and have the potential to increase our understanding of both the neutrophil’s response to pathogen invasion and to generate future approaches to combating HCMV dissemination and pathogenesis.

In the first part of the theses, I studied therapeutical effect of intratumoral application of various types of bacteria on melanoma B16-F10 bearing mice alone or in combination with another immunostimulatory compounds. Tumour size, metastasis and survival were monitored. The second part was focused on study of cytotoxic effect of neutrophils on melanoma cells and the role of neutrophil extracellular traps formation.

The aim of this thesis was to investigate the possible role of neutrophil granulocytes in antitumor reactions. Most of our experiments were focused on in vitro studies assessing the cytotoxic effect of mouse neutrophils on B16-F10 melanoma cells labelled with PAMPs. We put an emphasis on activation and generating a prime state of neutrophils. Moreover, a release rate of enzyme myeloperoxidase from azurophil granules was detected as a marker of neutrophil degranulation. We also attempted to attract neutrophils into tumor microenvironment using thioglycolate medium and its main compound casein.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / IntroduÃÃo e objetivos: Os neutrÃfilos desempenham importante papel na pancreatite aguda grave. InfiltraÃÃo de neutrÃfilos no pÃncreas à um processo complexo, coordenado por molÃculas de adesÃo especÃficas, tais como a P-selectina. Fucoidina à um polissacarÃdeo sulfatado que bloqueia a funÃÃo da L-e P-selectinas. No presente estudo avaliamos se o tratamento com fucoidina poderia impedir a infiltraÃÃo de neutrÃfilos e, assim, reverter a inflamaÃÃo sistÃmica e dismotilidades gastrintestinais associadas à pancreatite aguda grave. MÃtodos: A pancreatite aguda foi induzida em camundongos Swiss pela infusÃo retrÃgrada de Ãcido taurolitocÃlico (3,0%) (TLC-S) no ducto pancreÃtico ou por injeÃÃes intraperitoneais de ceruleÃna (50 Âg/kg/h). Os grupos experimentais receberam fucoidina (25 mg/kg, iv) antes da induÃÃo da pancreatite, e os grupos de controle receberam apenas soluÃÃo salina. ApÃs 24 horas, os nÃveis sÃricos de amilase, lipase, IL-1β, TNF-α, nitrito e de malondialdeÃdo (MDA) pancreÃtico foram medidos. AlÃm disso, a atividade de mieloperoxidase (MPO) (pulmÃo, pÃncreas, estÃmago e jejuno) e avaliaÃÃo histolÃgica (pÃncreas) foram determinadas. O esvaziamento gÃstrico e trÃnsito gastrintestinal foram medidos pelo mÃtodo de centro geomÃtrico. A contratilidade gastrintestinal in vitro foi registrada atravÃs de transdutores de forÃa conectados a sistema computadorizado de aquisiÃÃo de dados. Carbacol (0,01 ÂM - 30 ÂM), KCl 60 mM e estimulaÃÃo elÃctrica (0,5-8,0 Hz; 1ms, 40 V), foram aplicados sobre o fundo gÃstrico e jejuno dos animais 24 horas apÃs a pancreatite induzida por TLC-S. Resultados: Os nÃveis de MDA pancreÃtico, amilase, lipase, nitrito, TNF-α e IL-1β sÃricos, bem como MPO pancreÃtica e pulmonar estavam aumentados tanto no modelo de pancreatite aguda induzida por TLCS quanto no modelo ceruleÃna quando comparado aos grupos controle correspondentes. Fucoidina reduziu significativamente os nÃveis aumentados de amilase, lipase, MPO pancreÃtica e pulmonar, MDA, TNF-α, IL-1β e nitrito em ambos os modelos de pancreatite aguda. As mudanÃas histolÃgicas observadas no pÃncreas em ambos os modelos foram significativamente atenuadas pela fucoidina. O modelo de pancreatite aguda induzida por TLC-S induziu retardo no esvaziamento gÃstrico e trÃnsito gastrointestinal, aumento de MPO no estÃmago e no jejuno, alÃm de hipercontratilidade de jejuno in vitro. Fucoidina reverteu significativamente os distÃrbios gastrintestinais in vivo e in vitro e os nÃveis aumentados de MPO gÃstrica e jejunal induzidos pela injeÃÃo de TLC-S. ConclusÃo: Fucoidina reduziu a gravidade da pancreatite aguda experimental atravÃs da diminuiÃÃo da infiltraÃÃo de neutrÃfilos, inflamaÃÃo sistÃmica e dismotilidades gastrintestinais, sugerindo que a modulaÃÃo das selectinas, pode constituir uma abordagem terapÃutica promissora para pancreatite aguda. / Background & Aims: Neutrophils play a critical role in severe acute pancreatitis. Tissue infiltration of neutrophils in the pancreas is a multistep process, coordinated by specific adhesion molecules, such as P-selectin. Fucoidin is a sulphated fucosylated polysaccharide that binds to and blocks the function of L- and P-selectins, and the present study has evaluated whether fucoidin treatment could prevent neutrophil infiltration, and thereby reverse the systemic inflammation and gastrointestinal dysmotility associated with severe acute pancreatitis. Methods: Acute pancreatitis was induced in Swiss mice either by the retrograde infusion of taurolithocholic acid (3.0%) (TLC-S) into the pancreatic duct or by intraperitoneal injections of cerulein (50 Âg/kg/h). The experimental groups received fucoidan (25 mg/kg, i.v.) before pancreatitis induction whist control groups received only saline. After 24 hours, pancreatic malondialdehyde (MDA), serum amylase, lipase, IL-1β, TNF- and nitrite were measured. In addition, myeloperoxidase (MPO) activity (lung, pancreas, stomach and jejunum) and histological assessment (pancreas) were determined. Gastric emptying and gastrointestinal transit (using the geometric center method) were also measured. Gastrointestinal contractility in vitro was recorded through force transducers coupled to a computerized data acquisition system, carbachol (0,01 ÂM â 30 ÂM), KCl 60mM and electrical field stimulation (0.5-8.0 Hz; 1ms; 40 V), was applied on gastric fundus and jejunum of mice 24 hours after TLC-S induced pancreatitis. Results: Pancreatic MDA, serum amylase, lipase, nitrite, TNF- and IL-1β, pancreatic and lung MPO, were increased in both TLCS- and cerulein acute pancreatitis compared with respective control groups. Fucoidan significantly decreased the augmented levels of amylase, lipase, pancreatic and lung MPO, MDA, TNF-, IL-1β and nitrite in both acute pancreatitis models. Pancreas histological changes observed in both models were significantly attenuated by fucoidan. The acute pancreatitis model induced by TLC-S caused delayed gastric emptying and gastrointestinal transit, incresead gastric and jejunum MPO, and jejunum hypercontractility in vitro. Fucoidan significantly reversed the gastrointestinal disorders in vivo and in vitro and augmented levels of gastric and jejunum MPO induced by TLC-S. Conclusion: Fucoidan reduced the severity of acute pancreatitis in mice by decreasing neutrophil infiltration, systemic inflammation and gastrointestinal dysmotility, suggesting that modulation of selectins may constitute a promising therapeutic approach for acute pancreatitis.

Neste estudo caracterizamos a inflamação pulmonar aguda decorrente da I/R intestinal em camundongos geneticamente selecionados para baixa (AIRmin) ou alta (AIRmax) reatividade inflamatória aguda os quais foram obtidos por Seleção Genética Bidirecional. Paralelamente, camundongos da linhagem Balb/c foram utilizados, como referência dos parâmetros investigados. A isquemia intestinal foi induzida pela obstrução da artéria mesentérica superior (AMS) por 45 min seguida de sua desobstrução. Após 4 h de reperfusão intestinal a inflamação pulmonar foi avaliada por meio da atividade pulmonar de mieloperoxidase (MPO), número de leucócitos (no sangue, na medula óssea e no baço), permeabilidade vascular, dosagem de citocinas (IL-1<font face=\"symbol\">b, IL-10, IL-6 e TNF-<font face=\"symbol\">a) e a produção de nitratos e nitritos em cultura de ex-vivo de tecido pulmonar (explante). A I/R-intestinal induziu aumento da atividade MPO (mieloperoxidase), aumento da permeabilidade vascular pulmonar e neutrofilia nas três linhagens estudadas, com maior intensidade em camundongos AIRmax. A celularidade da medula óssea e baço não foi afetada pela I/R intestinal nas linhagens AIRmin e AIRmax. A I/R intestinal aumentou a atividade de MPO intestinal nas linhagens Balb/c, AIRmin e AIRmax, porém este parâmetro não diferiu dentro das linhagens estudadas. Por outro lado, o intestino não desenvolveu aumento de extravasamento plasmático. O explante pulmonar de animais AIRmax geraram níveis significativamente elevados de nitratos e nitritos após a I/R-intestinal. A quantidade de citocinas produzidas espontaneamente pelo explante pulmonar não diferiu entre as linhagens AIRmin e AIRmax. Todavia, na vigência de estímulo secundário (lipopolisacarídeo), a produção de IL-1<font face=\"symbol\">b e IL-10 foi maior na linhagem AIRmax. A taxa de mortalidade após I/R intestinal não difere entre as linhagens AIRmin e AIRmax, todavia na linhagem AIRmin as mortes ocorrem mais precocemente (4h) após a I/R intestinal, em contraste aquela encontrado nos animais de AIRmax (12h). Concluindo, nossos dados permitem sugerir que os animais geneticamente selecionados reagem diferentemente após a I/R intestinal, de modo que os animais AIRmin mostram uma sensibilidade realçada (nos termos da taxa de mortalidade), e em contrapartida os animais AIRmax um maior reatividade (nos termos da resposta inflamatória para I/R). Contudo, nós sugerimos que as alterações genotípicas devido à seleção podem explicar uma exacerbada resposta inflamatória para I/R em camundongos AIRmax coexistindo com um perfil mais favorável de letalidade visto que o oposto é observado em animais de AIRmin. / The aim of this study was to characterize the acute lung inflammation due to intestinal I/R in mice selected for high (AIRmax) or low (AIRmin) acute inflammatory response by means of bidirectional genetic selection. Balb/c mice were also used as a reference control of the parameters evaluated. Intestinal ischemia was induced by a 45-min clamping of the superior mesenteric artery; the clamping was then released and the lung inflammation was evaluated after a 4-h reperfusion period by measurements of myeloperoxidase (MPO) lung activity, leukocyte number (in blood, bone marrow and spleen), vascular permeability, cytokines (IL-1<font face=\"symbol\">b, IL-10, IL-6 and TNF-<font face=\"symbol\">a) and production of nitrates and nitrites in lung tissue ex vivo cultures (explants). Intestinal I/R induced an increase of the lung acute inflammatory reaction as judged by the increase of MPO activity and of vascular permeability and the influx of neutrophils in every animallineage studied, being the AIRmax mice the most reactive ones. However, the cellularity of the bone marrow and spleen was not affected by intestinal I/R in AIRmax or AIRmin mice. Intestinal I/R caused an increase of MPO activity in the gut of Balb/c, AIRmax and AIRmin mice, with no differences from each other. On the other hand, no intestinal plasma extravasation was noticed. Nitrites and nitrates production was higher in cultures of AIRmax mice lung explants after intestinal I/R. The spontaneous production of cytokines was not different among AIRmax and AIRmin lung explants, being significantly increased in AIRmax samples upon bacteriallipopolysaccharide (LPS) stimulation(IL-1<font face=\"symbol\">b e IL-10). The profile of mortality among AIRmax and AIRmin was not altered by intestinal I/R. However, the mortality rate of injured AIRmin mice was found as early as 4 h after intestinal I/R, in contrast with that found in AIRmax animals (12 h after). In conclusion, our data suggest that genetically selected AIRmax and AIRmin mice react differentially to intestinal I/R, so that AIRmin mice show enhanced sensitivity (in terms of mortality rate), and their AIRmax counterparts show enhanced responsiveness (in terms of inflammatory response to I/R). Overall, we suggest that the genotypic changes due to selection may explain why an exacerbated inflammatory response to I/R in AIRmax mice coexists with a more favorable profile oflethality, whereas the opposite is seen in AIRmin animals.

Este estudo tem como objetivo principal avaliar os efeitos da suplementação crônica com extrato de chá verde sobre os indicadores inflamatórios e da função de neutrófilos de ratos obesos. Ratos machos Wistar (Rattus norvegicus) foram tratados com extrato de chá verde via intragástrica, durante 12 semanas (5 dias/semana; 500mg/kg) e a obesidade foi induzida por dieta de cafeteria (8 semanas). Os neutrófilos foram obtidos da cavidade peritonial pela injeção de glicogênio de ostra (1% em PBS) 4h antes do procedimento de eutanásia por decapitação. Os resultados obtidos demonstram que a obesidade causa uma redução nas funções efetoras de neutrófilos o que pode pode aumentar a suceptibilidade à infecções, e o tratamento com extrato de chá verde melhora as funções dessas células. Dessa forma, este trabalho contribui para a elucidação das alterações decorrentes da obesidade no sistema imune e as ações benéficas do extrato de chá verde nesta condição. / This study aims to evaluate the effects of chronic supplementation with green tea extract on inflammatory markers and neutrophil function of rats with obesity induced by cafeteria diet intake. For this study, male Wistar rats (Rattus norvegicus) were treated with green tea extract intragastric for 12 weeks (5 days/week; 500mg/kg) and obesity induced by cafeteria diet (8 weeks). Neutrophils were obtained from peritoneal cavity by injection of oyster glycogen (1% in PBS) 4 h before euthanasia by decapitation procedure. The results obtained demonstrate that the obesity causes a reduction in neutrophil effector functions which may increase susceptibility to infections, and the treatment with green tea extract seems to improve the functions of these cells in obese mice. This work contributes for the elucidation of the changes arising from obesity in the immune system and the beneficial actions of the green tea extract in this condition.

Este trabalho apresenta dados relativos a oxidação de melatonina catalisada por peroxidase de rábano (HRP, horseradish peroxidase) e mieloperoxidase (MPO). Em presença de peróxido de hidrogênio (H2O2), HRP catalisa a oxidação de melatonina com formação de um produto de clivagem do anel indólico, a N1-acetil-N2-formil-5-metoxiquinuramina. Esta reação consome oxigênio e apresenta quimiluminescência na região de 440-540 nm. Quimiluminescência e a formação da quinuramina também foram observados quando HRP/H2O2 foram substituídos por neutrófilos ativados por acetato de forbol miristato ou zimosan opsonizado. Em neutrófilos, tanto a emissão de luz quanto a formação do produto foram inibidos pela adição de azida, um inibidor de MPO. Superóxido dismutase tem um forte efeito inibidor sobre a emissão de luz enquanto que catalase e ácido úrico não apresentam qualquer efeito. A oxidação de melatonina por neutrófilos ativados pode ser relevante in vivo e estar associada com algumas das funções descritas para mieloperoxidase e melatonina. A possível implicação biológica da oxidação de melatonina por neutrófilos, especialmente em condições inflamatórias, é discutida. / In the presence of hydrogen peroxide, horseradish peroxidase (HRP) catalyzes the production of N1-acetyl-N2-formyl-5-methoxykynuramine from melatonin. This reaction consumes oxygen and exhibits chemiluminescence in the 440-540 nm region. The excited cleavage product derived from the thermolysis of an intermediate dioxetane is suggested to be the emitting species. Chemiluminescence and the indole ring cleavage product were also observed when HRP/H2O2 was replaced by phorbol myristate acetate or opsonized zymosan-activated neutrophils. Azide, a myeloperoxidase inhibitor, strongly suppressed melatonin oxidation. Superoxide dismutase has a strong inhibitory effect on light emission but catalase and uric acid are without effect on the emission. The oxidation of melatonin by activated neutrophils may be relevant to the in vivo functions of myeloperoxidase and melatonin. The possible biological implication of melatonin oxidation by neutrophils, especially in inflammatory conditions, is discussed.

Os neutrófilos são células fagocíticas do sistema imune inato com mecanismos especializados de digestão de patógenos, complexos imune e detritos celulares, que são mediados principalmente por espécies reativas de oxigênio (EROs) e enzimas proteolíticas. Entretanto, a ativação maciça de neutrófilos leva a uma liberação exacerbada de enzimas e EROs para o meio extracelular, o que pode ultrapassar a capacidade de defesa tecidual, composta por antioxidantes e antiproteinases, e lesar o tecido, bem como amplificar o processo inflamatório observado em algumas doenças inflamatórias, autoimunes e infecciosas. O envolvimento de neutrófilos na fisiopatologia de tais doenças tem atraído o interesse na pesquisa de novas substâncias com propriedades antioxidantes e imunomodulatórias. Neste trabalho, foi avaliado o efeito modulatório de onze derivados de cumarinas hidroxiladas e acetoxiladas sobre duas funções efetoras de neutrófilos humanos (produção de EROs e desgranulação), bem como a citotoxicidade dessas substâncias. Além disso, a relação estrutura-atividade foi analisada. Para tais investigações, o sangue venoso foi coletado de voluntários saudáveis e os neutrófilos foram isolados pelo método da gelatina. O metabolismo oxidativo dos neutrófilos foi desencadeado por zimosan opsonizado com soro humano normal (ZIops) ou forbol-12-miristato-13-acetato (PMA), e a resposta celular foi avaliada pelos ensaios de quimioluminescência dependente de lucigenina (QLluc) ou de luminol (QLlum). Para a realização desses ensaios, foram padronizadas as seguintes condições experimentais: concentração das sondas luminol e lucigenina; concentração do solvente dimetilsulfóxido; tempo de leitura da QLuc e QLlum. Posteriormente, a atividade antioxidante das cumarinas frente ao radical 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH) foi avaliada espectrofotometricamente em 510 nm. Além disso, foi avaliado o efeito das cumarinas na desgranulação dos neutrófilos induzida por n-formil-metionil-leucil-fenilalanina (fMLP), utilizando-se a enzima elastase como marcador, bem como o efeito dessas substâncias na atividade da elastase liberada pelos neutrófilos. Ambos os ensaios foram realizados através da quantificação de p-nitroanilina liberada após a quebra de um substrato específico para essa enzima, em 405 nm. A toxicidade das cumarinas sobre os neutrófilos foi avaliada pela exclusão do azul de tripan e pela medida da liberação de lactato desidrogenase. Observou-se que, tanto para as células estimuladas por ZIops quanto por PMA: (i) a maioria das cumarinas inibiu a QLluc e a QLlum de maneira dependente da concentração, sendo que as mais ativas (C, D) possuíam grupos orto-diidroxi; (ii) quatro cumarinas (A, B, F, G) inibiram a QLluc, mas aumentaram a QLlum; (iii) a cumarina não-substituída (K) não teve efeito modulatório significativo sobre a QLlum ou QLluc; (iv) ordem de efeito inibitório das demais substâncias (E, H, I, J) foi dependente do número e posição dos grupos substituintes, bem como do tipo de sonda quimioluminescente (luminol ou lucigenina) e do estímulo utilizado. Verificou-se também que três cumarinas (C, D, H) tiveram atividade antioxidante significante frente ao radical livre DPPH. Além disso, quatro das substâncias avaliadas (A, B, E, G) inibiram a desgranulação dos neutrófilos, mas nenhuma delas (A - K) interferiu na atividade da elastase. A análise do conjunto de resultados obtidos sugere que o número e posição dos grupos hidroxil e acetil no esqueleto cumarínico foram importantes para a modulação do metabolismo oxidativo de neutrófilos humanos, sendo que, dependendo do tipo de EROs medida, tais características estruturais podem levar a um efeito anti- ou pró-oxidante. Além disso, o efeito modulatório das cumarinas sobre as funções efetoras dos neutrófilos foi dependente o tipo de estímulo utilizado, e não foi mediado pela toxicidade dessas substâncias, nas condições ensaiadas. Sendo assim, os resultados obtidos podem auxiliar no entendimento dos requisitos estruturais das cumarinas necessários para uma modulação eficiente das funções efetoras dos neutrófilos envolvidas em doenças inflamatórias. / Neutrophils are phagocytic cells from the innate immune system with highly developed mechanisms for intracellular digestion of pathogens, immune complexes and cell debris, which are mainly mediated by reactive oxygen species (EROs) and proteolytic enzymes. However, massive neutrophil activation lead to release of large amounts of enzymes and EROs to the extracellular milieu, that may overpower the tissue defense systems, composed of antioxidants and antiproteinases, and damage the tissue, as well as contribute to the amplification of the inflammatory process found in some inflammatory, autoimmune and infectious diseases. The involvement of neutrophils in the physiopathology of such diseases has attracted the interest in the search of new compounds with antioxidant and immunomodulatory properties. In this work, we evaluated the modulatory effect of eleven hydroxylated and acetoxylated coumarin derivatives in two effector functions of human neutrophils (EROs production and degranulation) as well as the cytotoxic effects of these compounds. In addition, the structure-activity relationship was analyzed. Venous blood was collected from healthy volunteers and neutrophils were isolated by the gelatin method to perform our experiments. The neutrophil oxidative metabolism was triggered by normal human serum-opsonized zymosan (ZIops) or phorbol-12-myristate-13-acetate (PMA), and the cellular response was evaluated by the lucigenin (QLluc)- or luminol (QLlum)-amplified chemiluminescence assays. In order to conduct this study, the following experimental conditions had to be established: concentration of the chemiluminescence probes luminol and lucigenin; concentration of the solvent dimethylsulfoxide; the QLluc and QLlum reaction time. Afterwards, the antioxidant activity against 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical (DPPH) was evaluated spectrophotometrically at 510 nm. Moreover, the effect of coumarins in the n-formyl-metionyl-leucyl-phenylalanine (fMLP)-induced neutrophil degranulation was evaluated by using elastase as marker, and the effect of these compounds in the elastase activity were also evaluated. Both assays were performed by measuring the elastase-mediated p-nitroaniline release from a specific substrate (405 nm). Toxicity of coumarins to the neutrophils was evaluated by trypan blue exclusion and measurement of lactate dehydrogenase release. Considering both, ZIops and PMA-stimulated neutrophils, we observed that: (i) most of coumarins inhibited the QLluc and the QLlum in a concentration-dependent manner, being the orto-dihydroxylated (C, D) the most active ones; (ii) four coumarins (A, B, F, G) inhibited the QLluc but increased the QLlum; (iii) the unsubstituted coumarin (K) had no significant modulatory effect on QLlum or QLluc; (iv) the rank order of inhibitory effect among the other compounds (E, H, I, J) was dependent on the number and position of substituents, as well as the type of chemiluminescent probe (luminol or lucigenin) and stimulus used. In addition, we observed that three coumarins (C, D, H) had a significant antioxidant activity against DPPH, and four compounds (A, B, E, G) inhibited the neutrophil degranulation, but none of the tested coumarins (A - K) interfered in the elastase activity. Taken together, our results suggest that the number and position of the hydroxyl and acetyl groups in the coumarin moiety were important to modulate the human neutrophil oxidative metabolism. Depending on the type of EROs measured, such structural features can lead to an anti- or pro-oxidant effect. Furthermore, the modulatory effect of coumarins on the neutrophil effector functions was dependent on the type of stimulus used, but it was not mediated by toxicity of these compounds to the neutrophils, under the assessed conditions. Therefore, the results described herein may be helpful to understand the structural requirements of coumarins to reach an efficient modulation of the neutrophil effector functions involved in inflammatory diseases.

Estudos anteriores demonstraram que a crotoxina (CTX), o principal componente do veneno de Crotalus durissus terrifucus, apresenta ação anti-inflamatória, inibindo a migração celular e a atividade fagocítica de neutrófilos peritoneais. Esses efeitos inibitórios são prolongados, uma vez que podem ser observados até 14 dias após a administração de uma única dose dessa toxina. Considerando-se a vida média curta dos neutrófilos, é difícil explicar como a ação inibitória da CTX sobre os neutrófilos circulantes e peritoneais persiste por períodos prolongados após a administração de uma única dose da toxina. Dessa forma, o objetivo desse estudo foi avaliar o efeito in vitro e in vivo da CTX sobre a atividade funcional dos neutrófilos da medula óssea de camundongos e alguns dos mecanismos moleculares envolvidos na ação inibitória da CTX sobre as funções avaliadas. Para os ensaios in vitro, os neutrófilos foram incubados com a CTX (0,08 &mu;g/mL), por 1 ou 24 horas. Para os ensaios in vivo, os animais foram pré-tratados com uma única administração de CTX (44 mg/kg), 1 dia antes do isolamento das células. Uma vez obtidos os neutrófilos, os seguintes parâmetros funcionais foram avaliados: quimiotaxia, adesão à fibronectina, fagocitose, produção de espécies reativas do oxigênio e desgranulação. Os resultados obtidos demonstraram que a CTX, in vitro e in vivo, inibiu os processos de quimiotaxia, adesão à fibronectina e fagocitose de partículas opsonizadas, entretanto não alterou a produção de espécies reativas do oxigênio ou a desgranulação em neutrófilos da medula óssea. Esses resultados demonstram que a CTX induz efeito inibitório sobre a funcionalidade dos neutrófilos da medula óssea, particularmente sobre funções associadas à polimerização de actina e consequente reorganização do citoesqueleto. Ainda, com o objetivo de elucidar os possíveis mecanismos envolvidos neste efeito inibitório, foram realizados ensaios para a análise da expressão do receptor CR3, bem como para a avaliação da expressão total e da atividade de proteínas de sinalização intracelular envolvidas na polimerização de actina nos neutrófilos. Os resultados obtidos mostraram que a CTX inibiu a expressão de ambas as subunidades (CD11b e CD18) do receptor CR3, bem como inibiu a atividade de Syk, Vav1, Cdc42, Rac1 e RhoA e a expressão da subunidade 1B do complexo Arp2/3. Em conjunto, os resultados desse estudo mostraram que a CTX inibe a funcionalidade dos neutrófilos da medula óssea e que essa ação está associada à inibição do receptor CR3, bem como à inibição da atividade de Syk e de suas proteínas downstream, o que resulta na redução da formação de filamentos de F-actina. Os resultados desse estudo comprovam a hipótese de que ação inibitória prolongada da CTX sobre a atividade dos neutrófilos circulantes e peritoneais está associada a alterações funcionais dos neutrófilos da medula óssea. Ainda, considerando-se a participação central dessas células na resposta inflamatória aguda, esse estudo contribui para a elucidação do efeito anti-inflamatório prolongado da CTX / Previous studies demonstrated that crotoxin (CTX), the main component of Crotalus durissus terrificus venom, presents anti-inflammatory properties, inhibiting cell migration and the phagocytic activity of peritoneal neutrophils. These inhibitory effects are long-lasting, since it can be observed up to 14 days after a single administration of this toxin. Considering the short half-life of neutrophils, it is difficult to explain how the inhibitory effect of CTX on circulating and peritoneal neutrophils persists for long periods after a single injection of this toxin. Thus, the aim of this study was to evaluate the in vitro and in vivo effect of CTX on the functionality of bone marrow neutrophils from mice and some of the molecular mechanisms involved on the inhibitory effect of CTX on these functions. For in vitro assays, neutrophils were incubated with CTX (0,08 &mu;g/mL), for 1 or 24 hours. For in vivo assays, the animals were pretreated with a single administration of CTX (44 mg/kg), 1 day before the isolation of cells. Once obtained the neutrophils, the following functional parameters were evaluated: chemotaxis, adhesion to fibronectin, phagocytosis, reactive oxygen species production and degranulation. The results demonstrated that CTX, in vitro and in vivo, inhibited the processes of chemotaxis, adhesion to fibronection and phagocytosis of opsonized particles, however, it did not alter the reactive oxygen species production and degranulation. These results showed that CTX induces an inhibitory effect on the functionality of bone marrow neutrophils, particularly on functions that depend on actin polymerization and cytoskeleton rearrangement. Furthermore, to elucidate some possible mechanisms involved on this inhibitory effect, assays to analyze the expression of the receptor CR3, as well as, assays to analyze the total expression and activity of signaling proteins involved on actin polymerization were done. The results showed that CTX inhibited both subunits of CR3 (CD11b and CD18) and the activity of Syk, Vav1, Cdc42, Rac1 and RhoA and the expression of the subunit 1B from Arp2/3. Together, the results presented herein demonstrate that CTX inhibits the functionally of bone marrow neutrophils and that this effect is associated to the inhibition of CR3 receptor and inhibition of the activity of Syk and its downstream signaling proteins, which results in the decrease of F-actin. The results prove the hypothesis that the long-lasting inhibitory effect of CTX on the activity of circulating and peritoneal neutrophils is associated to functional modifications of bone marrow neutrophils. Besides, considering the central role of these cells on the inflammatory response, this study contributes to the better understanding of the long-lasting anti-inflammatory effect of CTX