O carcinoma epidermóide de cabeça e pescoço (CECP) representa 6ª malignidade mais comum no mundo. Para melhor entender os mecanismos envolvidos na iniciação tumoral, progressão e metástase, é necessária a elucidação dos eventos moleculares que guiam esses processos. É também importante a investigação da interação e modulação das células tumorais e seu microambiente. A participação de agentes inflamatórios no desenvolvimento e manutenção do CECP pode ser resumida na superexpressão da cicloxigenase 2 (COX-2) e na secreção de prostaglandina E2 (PGE2) pelas células tumorais. A PGE2 ativa seus receptores EP1-4 que são ligados a proteínas G. As proteínas G ativam outras vias de sinalização responsáveis por processos celulares como proliferação e angiogênese. Embora a participação do EP2 no câncer de cólon seja bem estabelecida, o papel dos receptores de PGE2 no CECP ainda permanece incerto. Este trabalho teve como objetivo avaliar o papel da PGE2 e de seus receptores na proliferação celular em linhagens celulares de CECP, bem como a expressão dos receptores em tissue microarrays de CECP. Inicialmente as linhagens de CECP foram utilizadas para analisar o padrão de expressão da COX-2 e dos receptores EP1-4 por meio da técnica de western blotting. A inibição da secreção da PGE2 pelos inibidores de COX-2 foi mensurada por meio da técnica de ELISA. A expressão dos receptores EP1-3 e da COX-2 foi também avaliada por meio da imuno-histoquímica em dois diferentes tissue microarray. A fim de esclarecer a indução da proliferação celular pela PGE2 e de apontar um de seus receptores como responsável pelo processo, duas PGE2 sintéticas, um antagonista do EP2 e um antagonista do EP3 foram utilizados para estimular a proliferação celular. Foi realizado o bloqueio do receptor EP2 por meio da interferência de RNA. Seus efeitos sobre a proliferação foram avaliados por meio do ensaio de incorporação de timidina. Os resultados mostraram que o CECP expressa constitutivamente a COX-2, o EP1, o EP2 e o EP3; e que é capaz de secretar PGE2. Os inibidores de COX-2 inibiram a secreção de PGE2 em baixas concentrações, mas não foram capazes de inibir a proliferação. A COX-2 e os receptores EP1-3 foram amplamente expressos nos tissue microarrays. Foi observada correlação entre EP1 e EP2; EP1 e EP3; e EP2 e EP3 (p<0,05). Somente o EP1 mostrou correlação com a COX-2 (p<0,05). A PGE2 induziu a proliferação por meio da indução da síntese de DNA nas linhagens celulares de CECP. O agonista de EP3 também induziu a síntese de DNA, sugerindo sua participação na proliferação dos CECPs. Os efeitos do siRNA para EP2 sobre a síntese de DNA não foram conclusivos. As proteínas ativadas por segundos mensageiros do EP2 também não foram afetadas pelo bloqueio do mesmo. Este estudo indica três importantes achados: 1. a PGE2 é secretada por linhagens de CECP; 2. a COX-2 é superexpressa nos CECPs; 3. os receptores de PGE2 são constitutivamente expressos nos CECPs. No entanto, esse trabalho mostra que esta via inflamatória parece ser independente aos mecanismos indutores da proliferação nos CECPs. / Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) is the 6th most common malignant lesion worldwide. To better understand the mechanisms of tumor initiation, progression, and metastasis a better understanding of the molecular networks that guides these process is needed. Towards this goal, it is important to investigate the interaction and modulation of cancer cells over its surrounding microenvironment. The involvement of inflammatory agents in HNSCC development and maintenance can be resumed in the overexpression of cycloxygenase 2 (COX-2) and secretion of prostaglandin E2 (PGE2) by tumor cells. Prostaglandin E2 activates its receptors EP1-4 which are coupled to G proteins. G protein activates other pathways responsible for cellular processes such as proliferation and angiogenesis. The participation of EP2 in colon cancer is well established however the role of PGE2 receptors in HNSCC is still poorly understood. This work aims to investigate the role of PGE2 and its receptors in cellular proliferation in HNSCC cell lines and the clinical relevant expression pattern in HNSCC tissue microarrays. HNSCC cell lines were initially used to access the expression pattern of COX-2 and EP1-4 by using western blotting technique. The ability of selective COX-2 inhibition to block PGE2 secretion was measured by ELISA antibody specific assay. Also, EP1, EP2, EP3 and COX-2 expression were evaluated by immuno-histochemistry in two different sets of HNSCC tissue microarrays. To address the question about PGE2 inducted cell proliferation and which PGE2 receptor are involved in the process, two synthetic PGE2, an EP2 agonist and an EP3 agonist were used to stimulate cell proliferation. Finally, the knockdown of EP2 receptor was performed by siRNA transfection assay and its effect was evaluated in cell proliferation by radioactive thymidine incorporation assay. The results presented here shows that HNSCC constitutively express COX-2, EP1, EP2 and EP3 and that they are able to secret PGE2. COX-2 selective inhibitors are able to suppress PGE2 secretion in lower concentrations but not to inhibit cell proliferation. Also, COX-2, EP1, E2 and EP3 are widely expressed in HNSCC tissue microarrays. A correlation between EP1 and EP2; EP1 and EP3; and EP2 and EP3 (p<0.05) was observed. Only EP1 showed correlation with COX-2 in tissue microarrays (p<0,05). PGE2 was able to induce cell proliferation as it induces DNA synthesis in HNSCC cell lines. EP3 agonist also induced DNA synthesis addressing its role in cell proliferation induction in HNSCC. The siRNA for EP2 effects in DNA synthesis was not conclusive and the downstream proteins activated by EP2 second messenger were not affected following its expression knockdown. This study indicates three important findings. First, PGE2 is secreted by HNSCC. Second, COX-2 is found to be overexpressed in HNSCC; and third, PGE2 receptors are found to be constitutively expressed in HNSCC. Most interesting, we show here that this inflammatory pathway seems to be independent of the mechanisms that induce HNSCC proliferation.

O carcinoma epidermóide de cabeça e pescoço (CECP) representa 6ª malignidade mais comum no mundo. Para melhor entender os mecanismos envolvidos na iniciação tumoral, progressão e metástase, é necessária a elucidação dos eventos moleculares que guiam esses processos. É também importante a investigação da interação e modulação das células tumorais e seu microambiente. A participação de agentes inflamatórios no desenvolvimento e manutenção do CECP pode ser resumida na superexpressão da cicloxigenase 2 (COX-2) e na secreção de prostaglandina E2 (PGE2) pelas células tumorais. A PGE2 ativa seus receptores EP1-4 que são ligados a proteínas G. As proteínas G ativam outras vias de sinalização responsáveis por processos celulares como proliferação e angiogênese. Embora a participação do EP2 no câncer de cólon seja bem estabelecida, o papel dos receptores de PGE2 no CECP ainda permanece incerto. Este trabalho teve como objetivo avaliar o papel da PGE2 e de seus receptores na proliferação celular em linhagens celulares de CECP, bem como a expressão dos receptores em tissue microarrays de CECP. Inicialmente as linhagens de CECP foram utilizadas para analisar o padrão de expressão da COX-2 e dos receptores EP1-4 por meio da técnica de western blotting. A inibição da secreção da PGE2 pelos inibidores de COX-2 foi mensurada por meio da técnica de ELISA. A expressão dos receptores EP1-3 e da COX-2 foi também avaliada por meio da imuno-histoquímica em dois diferentes tissue microarray. A fim de esclarecer a indução da proliferação celular pela PGE2 e de apontar um de seus receptores como responsável pelo processo, duas PGE2 sintéticas, um antagonista do EP2 e um antagonista do EP3 foram utilizados para estimular a proliferação celular. Foi realizado o bloqueio do receptor EP2 por meio da interferência de RNA. Seus efeitos sobre a proliferação foram avaliados por meio do ensaio de incorporação de timidina. Os resultados mostraram que o CECP expressa constitutivamente a COX-2, o EP1, o EP2 e o EP3; e que é capaz de secretar PGE2. Os inibidores de COX-2 inibiram a secreção de PGE2 em baixas concentrações, mas não foram capazes de inibir a proliferação. A COX-2 e os receptores EP1-3 foram amplamente expressos nos tissue microarrays. Foi observada correlação entre EP1 e EP2; EP1 e EP3; e EP2 e EP3 (p<0,05). Somente o EP1 mostrou correlação com a COX-2 (p<0,05). A PGE2 induziu a proliferação por meio da indução da síntese de DNA nas linhagens celulares de CECP. O agonista de EP3 também induziu a síntese de DNA, sugerindo sua participação na proliferação dos CECPs. Os efeitos do siRNA para EP2 sobre a síntese de DNA não foram conclusivos. As proteínas ativadas por segundos mensageiros do EP2 também não foram afetadas pelo bloqueio do mesmo. Este estudo indica três importantes achados: 1. a PGE2 é secretada por linhagens de CECP; 2. a COX-2 é superexpressa nos CECPs; 3. os receptores de PGE2 são constitutivamente expressos nos CECPs. No entanto, esse trabalho mostra que esta via inflamatória parece ser independente aos mecanismos indutores da proliferação nos CECPs. / Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) is the 6th most common malignant lesion worldwide. To better understand the mechanisms of tumor initiation, progression, and metastasis a better understanding of the molecular networks that guides these process is needed. Towards this goal, it is important to investigate the interaction and modulation of cancer cells over its surrounding microenvironment. The involvement of inflammatory agents in HNSCC development and maintenance can be resumed in the overexpression of cycloxygenase 2 (COX-2) and secretion of prostaglandin E2 (PGE2) by tumor cells. Prostaglandin E2 activates its receptors EP1-4 which are coupled to G proteins. G protein activates other pathways responsible for cellular processes such as proliferation and angiogenesis. The participation of EP2 in colon cancer is well established however the role of PGE2 receptors in HNSCC is still poorly understood. This work aims to investigate the role of PGE2 and its receptors in cellular proliferation in HNSCC cell lines and the clinical relevant expression pattern in HNSCC tissue microarrays. HNSCC cell lines were initially used to access the expression pattern of COX-2 and EP1-4 by using western blotting technique. The ability of selective COX-2 inhibition to block PGE2 secretion was measured by ELISA antibody specific assay. Also, EP1, EP2, EP3 and COX-2 expression were evaluated by immuno-histochemistry in two different sets of HNSCC tissue microarrays. To address the question about PGE2 inducted cell proliferation and which PGE2 receptor are involved in the process, two synthetic PGE2, an EP2 agonist and an EP3 agonist were used to stimulate cell proliferation. Finally, the knockdown of EP2 receptor was performed by siRNA transfection assay and its effect was evaluated in cell proliferation by radioactive thymidine incorporation assay. The results presented here shows that HNSCC constitutively express COX-2, EP1, EP2 and EP3 and that they are able to secret PGE2. COX-2 selective inhibitors are able to suppress PGE2 secretion in lower concentrations but not to inhibit cell proliferation. Also, COX-2, EP1, E2 and EP3 are widely expressed in HNSCC tissue microarrays. A correlation between EP1 and EP2; EP1 and EP3; and EP2 and EP3 (p<0.05) was observed. Only EP1 showed correlation with COX-2 in tissue microarrays (p<0,05). PGE2 was able to induce cell proliferation as it induces DNA synthesis in HNSCC cell lines. EP3 agonist also induced DNA synthesis addressing its role in cell proliferation induction in HNSCC. The siRNA for EP2 effects in DNA synthesis was not conclusive and the downstream proteins activated by EP2 second messenger were not affected following its expression knockdown. This study indicates three important findings. First, PGE2 is secreted by HNSCC. Second, COX-2 is found to be overexpressed in HNSCC; and third, PGE2 receptors are found to be constitutively expressed in HNSCC. Most interesting, we show here that this inflammatory pathway seems to be independent of the mechanisms that induce HNSCC proliferation.

O estudo de determinada espécie vegetal com fins medicinais é uma tarefa multidisciplinar que envolve a realização de pesquisas físicas, químicas e biológicas. Neste contexto, estudos farmacológicos e toxicológicos possuem papel de destaque pois permitem avaliar parâmetros como segurança e eficácia do medicamento, essenciais para o paciente e necessários para o registro aos órgãos reguladores. Lychnophora ericoides (arnica da serra), uma espécie endêmica no Brasil, é amplamente utilizada pela medicina tradicional para o tratamento de dor e inflamação. Por outro lado, a espécie carece de estudos para comprovar sua segurança e propriedades terapêuticas. Assim, os objetivos deste trabalho são: realizar ensaios farmacológicos in vivo para avaliar as propriedades analgésica (modelo da contorção abdominal induzida por ácido acético em camundongos e teste da formalina em ratos), antiinflamatória (edema de pata induzido por carragenina em ratos) e antipirética (febre induzida por LPS em ratos) de frações polares de L. ericoides e do ácido clorogênico (CGA, ácido 5-cafeoilquínico); avaliar o efeito de metabólitos secundários de L. ericoides sobre a síntese de mediadores inflamatórios produzidos por células U-937 cultivadas in vitro; e estudar o metabolismo oxidativo destes metabólitos em reações catalisadas por metaloporfirinas sintéticas (sistema biomimético do citocromo P450) e por mitocôndrias isoladas de fígado de ratos. Os resultados obtidos nos ensaios farmacológicos mostram que as propriedades farmacológicas do vegetal estão distribuídas em partes distintas da planta. Enquanto as raízes são predominantemente analgésicas, as folhas são tanto analgésicas como antiinflamatórias. Ainda, o ACG possui propriedades tanto analgésica como antiinflamatória, mas não antipirética. Quanto ao efeito dos metabólitos secundários sobre a produção de mediadores inflamatórios, observa-se que a vicenina-2 (VIC-2) é capaz de reduzir significativamente o mediador prostaglandina E2 (PGE2). Este efeito da VIC-2 sobre a PGE2 não decorre da inibição da transcrição/tradução da enzima cicloxigenase-2 e também não decorre da inibição direta da atividade catalítica da enzima. Baixas concentrações do ácido 3,5-dicafeoilquínico e do ácido 4,5-dicafeoilquínico possuem efeito moderado sobre a produção de PGE2, enquanto altas doses levam a um aumento da produção do mediador. Além disso, os ácidos dicafeoilquínicos mencionados e o ácido 3,4,5-tricafeoilquínico são capazes de inibir significativamente a produção da proteína quimioatraente de monócitos-3 (MCP-3), envolvida na migração de células imunes para o foco inflamatório. O ACG é capaz de inibir algumas citocinas, como o fator de necrose tumoral-alfa, interleucina-6 e MCP-3. Por outro lado, seu metabólito oxidado majoritário OX-ACG, obtido nas reações biomiméticas com metaloporfirna, é inativo ou fracamente ativo sobre estes mediadores. Os resultados do metabolismo oxidativo do ACG por metaloporfirinas sintéticas mostram a formação de 3 metabólitos: hidroxilado, dicarbonilado e carbonilado (OX-ACG), sendo o último produzido majoritariamente neste sistema biomimético. O mesmo padrão de oxidação foi verificado nas reações de metabolismo oxidativo dos ácidos dicafeoilquínicos. Por fim, o único metabólito oxidado do ACG produzido por mitocôndrias de fígado de ratos corresponde ao metabólito carbonilado majoritário OX-ACG obtido das reações com metaloporfirina. / The scientific study of medicinal plants is a multidisciplinary task and involves many fields of knowledge such as physics, chemistry and biology. In this context, pharmacological and toxicological studies play an important role since they allow evaluating parameters such as safety and efficacy. These parameters have to be well established, being essential for the patient?s safety and mandatory for the regulatory agencies. Lychnophora ericoides (arnica da serra), an endemic plant from Brazil, is widely used in traditional medicine to treat pain and inflammation. On the other hand, the species still lacks solid information on its safety and therapeutic properties. Therefore, the goals of this study are: to perform in vivo pharmacological assays (acetic acid-induced writhing test in mice, formalin pain in rats, carrageenan-induced rat paw edema, LPS-induced fever in rats) with polar fractions from L. ericoides and also chlorogenic acid (CGA, 5-caffeoylquinic acid); to evaluate the effect of secondary metabolites from L. ericoides on the synthesis of inflammatory mediators produced by in vitro cultured U-937 cells; to study the oxidative metabolism of the metabolites aforementioned catalyzed by synthetic metalloporphyrin (cytochrome P450 biomimetic system) and also by rat liver mitochondria. The results obtained in the pharmacological assays show that the analgesic and anti-inflammatory activities are distributed in distinct parts of the plant. Whereas the roots are predominantly analgesic, the leaves are both analgesic and anti-inflammatory. Also, CGA present both analgesic and anti-inflammatory activities but no antipyretic activity. When it comes to the effect of the secondary metabolites on the production of inflammatory mediators, vicenin-2 (VIC-2) is able to significantly inhibit PGE2 in a dose-dependent fashion. The effect exerted by VIC-2 on PGE2 is due neither to its inhibition on the synthesis of cycloxigenase-2 nor on the direct inhibition of the catalytic activity of the enzyme. Lower concentrations of 3,5-dicaffeoylquinic and 4,5-dicaffeoylquinic acids present a slight inhibitory effect on PGE2 synthesis; however, increasing doses stimulate the production of the mediator. In addition, the dicaffeoylquinic acids and the 3,4,5-tricaffeoylquinic acid are able to significantly inhibit the production of the chemokine monocyte chemoattractant protein-3 (MCP-3), involved in the migration of immune cells to the inflammatory site. CGA is able to inhibit some of the evaluated cytokines, such as tumor necrosis factor alpha, interleukin-6 and MCP-3. On the other hand, the major oxidized metabolite from CGA (OX-CGA) obtained from the metalloporphyrin biomimetic reactions is inactive or weakly active on the production of such cytokines. The results obtained in the metalloporphyrin-catalyzed oxidation reactions of CGA show the formation of 3 metabolites: hydroxylated, dicarbonylated and carbonylated (OX-CGA), the last being the major compound obtained in this biomimetic system. The same oxidation pattern is observed in the biomimetic oxidation of the dicaffeoylquinic acids. Finally, the single CGA oxidized metabolite produced by rat liver mitochondria corresponds to the carbonylated metabolite OX-CGA obtained in the metalloporphyrin reactions.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In mammals, it is well know that resumption of meiosis occurs after the preovulatory LH surge and results in germinal vesicle breakdown (GVBD), initiating the so-called oocyte maturation. However, the pathway by which this gonadotrophin acts is not completely clear. We have recently demonstrated that AngII plays an important role on the onset of ovulation in cattle, potentially acting as an intrafollicular LH mediator. We also observed that AngII prevents the inhibitory effect of follicular cells during bovine oocyte nuclear maturation in vitro. These results suggest that AngII plays a role in LH-induced resumption of meiosis in the bovine oocyte. The aim of this study was to verify the involvement of AngII in LH-induced meiosis resumption and test the hypothesis that prostaglandins E2 and F2α participates of AngII-induced meiosis resumption in bovine oocytes. In the first experiment, seven cows were superovulated with FSH and follicles larger than 12 mm in diameter were subjected to an intrafollicular injection of saralasin or saline. Follicles from the right ovary (n=17) where intrafollicular injected with saralasin (10μM) and follicles from the left ovary (n=17) were treated with saline (control group). A preovulatory LH surge was induced by im injection of a GnRH agonist (gonadorelin 100μg im) following the intrafollicular injections. Fifteen hours later, the animals were ovariectomized and the oocytes were recovered to evaluate the stage of meiotic maturation. All oocytes (n=12) were at germinal vesicle stage (GV) 15 hours after GnRH agonist injection in the saralasin group while in the control group (n=13) the oocytes were at the GVBD (30.8%) or Metaphase I (MI; 69.2%; P<0.001) stage. In other experiment, oocytes were co-cultured with follicular hemisections during 15 hours, to evaluate the role of prostaglandins mediating the effect of AngII on meiotic resumption. The inhibitory effects caused by follicular cells on oocyte nuclear maturation was prevented by adding 100pM of AngII to the culture medium (26.6% MI without AngII vs. 77.5% MI with AngII; P<0.001). However, when a nonselective ciclooxigenase (COX) inhibitor (10μM of indometacin) was present in the culture system with AngII and follicular hemisections, oocytes reached MI in a percentage (13.4%) significantly lower than without indometacin (P<0.001). Furthermore, when 1μM of PGE2 or PGF2α was added to the co-culture system with follicular cells, oocyte nuclear maturation rate followed the same pattern as the high maturation rate observed in the presence of AngII (PGE2 77.4%, PGF2α 70.0% and AngII 75.0% of MI). In conclusion, these results suggest that AngII mediates meiosis resumption induced by LH surge in bovine oocytes, which is dependent of PGE2 and PGF2α production by follicular cells. / Em mamíferos, é bem estabelecido que o reinício da meiose ocorre após o pico préovulatório de LH e resulta no rompimento da vesícula germinativa (RVG), iniciando a maturação do oócito. Entretanto, a via pela qual essa gonadotrofina atua não está completamente elucidada. Nosso grupo demonstrou que a angiotensina II (AngII) apresenta uma importante função no início da ovulação em bovinos, potencialmente atuando como um mediador intrafolicular do LH. Nós também observamos que a AngII previne o efeito inibitório das células foliculares durante a maturação nuclear in vitro de oócitos bovinos. Estes resultados sugerem que a AngII apresenta uma função importante durante o reinício da meiose induzido pelo LH em oócitos bovinos. Portanto, os objetivos deste estudo foram verificar a participação da AngII no reinício da meiose induzido pelo pico ovulatório de LH, e investigar o envolvimento das prostaglandinas E2 e F2α como mediadores da AngII para desencadear o reinício da meiose em oócitos bovinos. No primeiro experimento, sete vacas foram superovuladas com FSH e os folículos maiores que 12mm de diâmetro foram submetidos a uma injeção intrafolicular de saralasina ou NaCl 0,9%. Os folículos do ovário direito (n=17) receberam uma injeção intrafolicular de saralasina (10μM) e os do ovário esquerdo (n=17) foram injetados com NaCl 0,9% (grupo controle). Um pico de LH foi induzido pela administração IM de um agonista do GnRH (gonadorelina 100μg) imediatamente após as injeções intrafoliculares. Quinze horas após, os animais foram ovariectomizados e os oócitos foram recuperados para avaliar o estádio da maturação nuclear. Todos os oócitos do grupo saralasina (n=12) estavam no estádio de vesícula germinativa (VG) 15 horas após a administração IM de um agonista do GnRH enquanto que no grupo controle (n=13) os oócitos estavam no estádio de RVG (30,8%) ou Metáfase I (MI; 69,2%; P<0,001). Em outro experimento, oócitos foram co-cultivados com metades foliculares durante 15 horas para avaliar a participação das prostaglandinas como mediadores do efeito da AngII sobre o reinício da meiose. O efeito inibitório causado pelas células foliculares sobre a maturação nuclear do oócito foi prevenido pela adição de 100pM de AngII ao meio de cultivo (26,6% de MI sem AngII vs. 77,5% de MI com AngII; P<0,001). Entretanto, quando um inibidor não seletivo da COX (10μM de indometacina) foi adicionado ao sistema de cultivo contendo AngII e metades foliculares, os oócitos atingiram MI em uma percentagem (13,4%) significativamente mais baixa que sem indometacina (P<0,001). Além disso, quando 1μM de PGE2 ou PGF2α foram adicionados ao sistema de co-cultivo in vitro com metades foliculares, a taxa de maturação nuclear dos oócitos seguiu o mesmo padrão observado na presença de AngII (PGE2 77,4%, PGF2α 70,0% e AngII 75,0% de MI). Portanto, este estudo demonstra que o reinício da meiose em oócitos bovinos, induzido pelo pico ovulatório de LH, requer AngII, e que as prostaglandinas E2 e F2α participam dessa ação.

O estudo de determinada espécie vegetal com fins medicinais é uma tarefa multidisciplinar que envolve a realização de pesquisas físicas, químicas e biológicas. Neste contexto, estudos farmacológicos e toxicológicos possuem papel de destaque pois permitem avaliar parâmetros como segurança e eficácia do medicamento, essenciais para o paciente e necessários para o registro aos órgãos reguladores. Lychnophora ericoides (arnica da serra), uma espécie endêmica no Brasil, é amplamente utilizada pela medicina tradicional para o tratamento de dor e inflamação. Por outro lado, a espécie carece de estudos para comprovar sua segurança e propriedades terapêuticas. Assim, os objetivos deste trabalho são: realizar ensaios farmacológicos in vivo para avaliar as propriedades analgésica (modelo da contorção abdominal induzida por ácido acético em camundongos e teste da formalina em ratos), antiinflamatória (edema de pata induzido por carragenina em ratos) e antipirética (febre induzida por LPS em ratos) de frações polares de L. ericoides e do ácido clorogênico (CGA, ácido 5-cafeoilquínico); avaliar o efeito de metabólitos secundários de L. ericoides sobre a síntese de mediadores inflamatórios produzidos por células U-937 cultivadas in vitro; e estudar o metabolismo oxidativo destes metabólitos em reações catalisadas por metaloporfirinas sintéticas (sistema biomimético do citocromo P450) e por mitocôndrias isoladas de fígado de ratos. Os resultados obtidos nos ensaios farmacológicos mostram que as propriedades farmacológicas do vegetal estão distribuídas em partes distintas da planta. Enquanto as raízes são predominantemente analgésicas, as folhas são tanto analgésicas como antiinflamatórias. Ainda, o ACG possui propriedades tanto analgésica como antiinflamatória, mas não antipirética. Quanto ao efeito dos metabólitos secundários sobre a produção de mediadores inflamatórios, observa-se que a vicenina-2 (VIC-2) é capaz de reduzir significativamente o mediador prostaglandina E2 (PGE2). Este efeito da VIC-2 sobre a PGE2 não decorre da inibição da transcrição/tradução da enzima cicloxigenase-2 e também não decorre da inibição direta da atividade catalítica da enzima. Baixas concentrações do ácido 3,5-dicafeoilquínico e do ácido 4,5-dicafeoilquínico possuem efeito moderado sobre a produção de PGE2, enquanto altas doses levam a um aumento da produção do mediador. Além disso, os ácidos dicafeoilquínicos mencionados e o ácido 3,4,5-tricafeoilquínico são capazes de inibir significativamente a produção da proteína quimioatraente de monócitos-3 (MCP-3), envolvida na migração de células imunes para o foco inflamatório. O ACG é capaz de inibir algumas citocinas, como o fator de necrose tumoral-alfa, interleucina-6 e MCP-3. Por outro lado, seu metabólito oxidado majoritário OX-ACG, obtido nas reações biomiméticas com metaloporfirna, é inativo ou fracamente ativo sobre estes mediadores. Os resultados do metabolismo oxidativo do ACG por metaloporfirinas sintéticas mostram a formação de 3 metabólitos: hidroxilado, dicarbonilado e carbonilado (OX-ACG), sendo o último produzido majoritariamente neste sistema biomimético. O mesmo padrão de oxidação foi verificado nas reações de metabolismo oxidativo dos ácidos dicafeoilquínicos. Por fim, o único metabólito oxidado do ACG produzido por mitocôndrias de fígado de ratos corresponde ao metabólito carbonilado majoritário OX-ACG obtido das reações com metaloporfirina. / The scientific study of medicinal plants is a multidisciplinary task and involves many fields of knowledge such as physics, chemistry and biology. In this context, pharmacological and toxicological studies play an important role since they allow evaluating parameters such as safety and efficacy. These parameters have to be well established, being essential for the patient?s safety and mandatory for the regulatory agencies. Lychnophora ericoides (arnica da serra), an endemic plant from Brazil, is widely used in traditional medicine to treat pain and inflammation. On the other hand, the species still lacks solid information on its safety and therapeutic properties. Therefore, the goals of this study are: to perform in vivo pharmacological assays (acetic acid-induced writhing test in mice, formalin pain in rats, carrageenan-induced rat paw edema, LPS-induced fever in rats) with polar fractions from L. ericoides and also chlorogenic acid (CGA, 5-caffeoylquinic acid); to evaluate the effect of secondary metabolites from L. ericoides on the synthesis of inflammatory mediators produced by in vitro cultured U-937 cells; to study the oxidative metabolism of the metabolites aforementioned catalyzed by synthetic metalloporphyrin (cytochrome P450 biomimetic system) and also by rat liver mitochondria. The results obtained in the pharmacological assays show that the analgesic and anti-inflammatory activities are distributed in distinct parts of the plant. Whereas the roots are predominantly analgesic, the leaves are both analgesic and anti-inflammatory. Also, CGA present both analgesic and anti-inflammatory activities but no antipyretic activity. When it comes to the effect of the secondary metabolites on the production of inflammatory mediators, vicenin-2 (VIC-2) is able to significantly inhibit PGE2 in a dose-dependent fashion. The effect exerted by VIC-2 on PGE2 is due neither to its inhibition on the synthesis of cycloxigenase-2 nor on the direct inhibition of the catalytic activity of the enzyme. Lower concentrations of 3,5-dicaffeoylquinic and 4,5-dicaffeoylquinic acids present a slight inhibitory effect on PGE2 synthesis; however, increasing doses stimulate the production of the mediator. In addition, the dicaffeoylquinic acids and the 3,4,5-tricaffeoylquinic acid are able to significantly inhibit the production of the chemokine monocyte chemoattractant protein-3 (MCP-3), involved in the migration of immune cells to the inflammatory site. CGA is able to inhibit some of the evaluated cytokines, such as tumor necrosis factor alpha, interleukin-6 and MCP-3. On the other hand, the major oxidized metabolite from CGA (OX-CGA) obtained from the metalloporphyrin biomimetic reactions is inactive or weakly active on the production of such cytokines. The results obtained in the metalloporphyrin-catalyzed oxidation reactions of CGA show the formation of 3 metabolites: hydroxylated, dicarbonylated and carbonylated (OX-CGA), the last being the major compound obtained in this biomimetic system. The same oxidation pattern is observed in the biomimetic oxidation of the dicaffeoylquinic acids. Finally, the single CGA oxidized metabolite produced by rat liver mitochondria corresponds to the carbonylated metabolite OX-CGA obtained in the metalloporphyrin reactions.

The mechanisms involved in human parturition, and the molecular changes that occur during the transition from pregnancy and birth are not completely elucidated. Endogenous or administered prostaglandins, including the PGE1 and PGE2, are related to contractile activity and cervical ripening, playing an important role on labor. Due to maternal or fetal causes, some pregnancies require labor induction. In many cases, prostaglandins, including Dinoprostone (PGE2) and Misoprostol (PGE1 analog), are used for labor induction. However, the response to labor induction is variable, and the reasons why this occurs are unknown. Once delivery also involves modulation of oxidative metabolism, that can be potentially affected by administered drugs, in the present study, we analyzed prostaglandin E2 receptor (EP1, EP2, EP3 and EP4) gene expression of myometrial and cervical cells, in vivo and in vitro, as well as oxidative markers in myometrial cells exposed in vitro to different concentrations of Misoprostol. In both studies, tissue biopsies were obtained from pregnant women at term. In the in vivo study, from women with spontaneous deliveries or Dinoprostone induced labors, responsive or non-responsive to labor induction, and in the in vitro study, from women with spontaneous and non-spontaneous labors, these induced with misoprostol. Gene expression was analyzed by qtRT-PCR and oxidative biomarkers by spectrophotometric and fluorimetric analysis. The results obtained from the in vivo study showed a concurrent and antagonic regulation of EP1 and EP3 mRNA expression in cervical and myometrial tissues in pregnant women at term in Dinoprostone induced labors. EP1 mRNA was upregulated in the cervical tissue of women who did not respond to Dinoprostone induction. In addition, in the myometrium, significantly higher levels of EP3 mRNA were observed in women treated with Dinoprostone, independent of their responsiveness, indicating a possible regulation of the EP3 gene at a transcriptional level. In vitro analysis revealed that myometrial cells derived from women with spontaneous labors showed greater capacity for misoprostol genomic response, since an overexpression of genes associated with muscle contraction (EP1 and EP3) was observed. In addition, Misoprostol was able to differentially modulate two important oxidative metabolism markers (protein carbonylation and lipid peroxidation). However, this effect was dependent on cells source (whether obtained from spontaneous or non-spontaneous labors) and drug concentration. The results suggest that, in term pregnant women, there is modulation of the PGE2 receptors genes in myometrial and cervical tissues in Dinoprostone or Misoprostol-induced labors, and that the EPs have an important role in the success of spontaneous delivery and in the pharmacological response to PGE1 analog administration. Addicionally, oxidative metabolism also seems to play an important role in the parturition process, requiring further studies to define its real function in this process. / Os mecanismos pelo qual a parturição humana é iniciada espontaneamente e as mudanças moleculares que ocorrem durante a transição entre a gestação e o parto não são completamente elucidados. Um dos principais fatores envolvidos são as prostaglandinas, endógenas ou administradas, entre elas a PGE1 e PGE2, que estão relacionadas à atividade contrátil e ao amadurecimento cervical. Em casos de necessidade de antecipação do nascimento, as prostaglandinas, entre elas a Dinoprostona (PGE2) e o Misoprostol (análogo da PGE1), são utilizadas para indução do parto. Entretanto, a resposta à indução do parto é variável e os motivos pelos quais isto ocorre é desconhecido. Uma vez que o parto também envolve modulação do metabolismo oxidativo, que pode ser potencialmente afetado por ação de fármacos, no presente estudo analisamos a expressão dos genes dos receptores de prostaglandina E2 (EP1, EP2, EP3 e EP4) em células miometriais e cervicais, in vivo e in vitro, bem como marcadores oxidativos em células miometriais expostas in vitro a diferentes concentrações de Misoprostol. Para a realização dos dois estudos, foram obtidas biópsias teciduais em parturientes a termo; no estudo in vivo, em mulheres com parto espontâneo, responsivas e não responsivas à indução do parto com Dinoprostona e no estudo in vitro, em mulheres com partos espontâneos e não espontâneos, estes induzidos com Misoprostol. A expressão gênica foi analisada através de qtRT-PCR e no estudo in vitro, além das análises da modulação gênica, foram conduzidas análises complementares de biomarcadores oxidativos, através de ensaios espectrofotométricos e fluorimétricos. Nos resultados obtidos a partir do estudo in vivo, observou-se regulação concomitante e antagônica da expressão do mRNA de EP1 e EP3 nos tecidos cervical e miometrial em gestantes a termo com partos induzidos com Dinoprostona. O mRNA do EP1 foi superexpresso no tecido cervical de mulheres que não responderam à indução com Dinoprostona. Além disso, no miométrio, níveis significativamente mais elevados de mRNA do EP3 foram observados em mulheres tratadas com Dinoprostona, independente da sua capacidade de resposta, indicando uma possível regulação da expressão do gene EP3 a nível transcricional. A análise in vitro evidenciou que as células miometriais oriundas de mulheres com parto espontâneo apresentaram maior capacidade de resposta genômica ao Misoprostol, uma vez que uma superexpressão dos genes relacionados com a contração muscular (EP1 e EP3) foi observada. Adicionalmente, o Misoprostol foi capaz de modular diferencialmente dois importantes marcadores do metabolismo oxidativo (lipoperoxidação e carbonilação de proteínas). Porém, este efeito foi dependente da origem das células (se obtida de partos espontâneos ou não espontâneos) e da concentração do fármaco. Os resultados obtidos sugerem que, em gestantes a termo, existe modulação dos genes dos receptores de PGE2 no miométrio e colo em partos induzidos com Dinopostona ou Misoprostrol, e que os EPs possuem um papel relevante no sucesso do parto espontâneo e na resposta farmacológica aos análogos a prostaglandina E1. Adicionalmente, o metabolismo oxidativo também parece desempenhar um papel importante no processo da parturição, necessitando de estudos complementares para esclarecimento da sua real função neste processo.

Les cellules Natural Killer (NK) sont des effecteurs de l’immunité innée et constituent de véritables sentinelles dans l’immuno-surveillance contre les virus et les processus tumoraux. Pour échapper à la reconnaissance NK, les virus ainsi que les cellules tumorales utilisent de nombreux subterfuges. Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à deux facteurs régulateurs de la fonction des cellules NK, la molécule PD-1 et la prostaglandine E2 (PGE2). Programmed death 1 (PD-1) est une molécule régulatrice exprimée sur les lymphocytes T et B activés. L’engagement de PD-1 par ses ligands inhibe leurs fonctions effectrices et prolifératives. Au cours de certaines infections virales chroniques ou de tumeurs, l’expression de PD-1 est associée à l'épuisement fonctionnel des lymphocytes T effecteurs. Le blocage de l’axe PD-1/PD-1 ligands restaure les fonctions effectrices des lymphocytes et représente ainsi une approche thérapeutique prometteuse. Nous avons mis en évidence de manière fortuite une expression inhabituelle du récepteur PD-1 sur les cellules NK au cours de certaines infections virales chroniques (HHV8, VIH ou VHC). L’expression de PD-1 sur les cellules NK caractérise une population récemment activée (CD69++, CD25 + et Nkp44 +), susceptible à l’apoptose (Annexin V+), exprimant une moindre quantité du récepteur de cytotoxicité naturelle NKp46. L’analyse fonctionnelle montre que les cellules NK PD-1+ ont des capacités de cytotoxicité (dégranulation CD107a) et de production de cytokines (IFNγ) réduites en comparaison avec leurs homologues PD-1-. De façon intéressante, l’IL-2 et l’IL-15 peuvent restaurer les fonctions effectrices des cellules NK PD-1+. Contrairement aux cellules T dont l’expression de PD-1 est induite par divers stimuli, seule la stimulation des récepteurs NKp46 et NKp30, en synergie avec l’action de l’IL-15 ou l’IL-2, induit in vitro de façon reproductible l’expression de PD-1 sur les cellules NK de témoins sains. Pour pouvoir disposer d’un modèle in vitro de cellules NK PD-1+, nous avons généré des cellules exprimant PD-1 de manière stable par transduction lentivirale de la lignée NKL. En comparaison avec les cellules transduites par le vecteur vide, les cellules NKL PD-1+ ont des capacités cytotoxiques réduites, confirmant nos résultats chez les patients. Nous avons aussi étudié les mécanismes par lesquels la PGE2, une autre molécule immuno-modularice, régule les fonctions des cellules NK. Nos résultats suggèrent que la PGE2 agit à travers ses récepteurs EP2 et EP4 pour inhiber l’expression de NKG2D et de l’IL-15Rγ induite par l’IL-15 sur les cellules NK. Ce travail doit nous permettre de mieux comprendre comment la PGE2 s’oppose aux effets activateurs de l’IL-15 sur les cellules NK, et représente un mécanisme de rétrocontrôle de l’inflammation. En conclusion, nos résultats montrent que l’expression de PD-1 sur les cellules NK représente un mécanisme supplémentaire d’échappement viral à la réponse immune. La suite de l’étude sur la PGE2 devrait nous permettre d’évaluer l’intérêt de l’utilisation d’antagonistes spécifiques dans l’immunothérapie anti-tumorale par l’IL-15. Le lien entre la PGE2 et l’expression de PD-1 sur les cellules NK est en cours d’investigation. / Natural Killer (NK) cells are effectors of the innate immune system, and play a crucial role in virus and cancer immunesurveillance. To escape NK-cell mediated elimination of infected or transformed cells, viruses and tumors have developed multiple strategies to interfere with NK-cell functions. In the present study, we investigated the role of two regulatory molecules, Programmed Death-1 (PD-1) and Prostaglandine E2 (PGE2), in controlling NK cell activation and effector functions. PD-1 is a key immune checkpoint receptor expressed by activated T and B lymphocytes. Upon interaction with its cognate ligands, PD-1 inhibits lymphocyte proliferation and functions. During cancer or chronic viral infections, PD-1 expression is associated with functional exhaustion of effector T cells. Blockade of PD-1 signaling restores T-cell functions, and represents a promising therapeutic tool. We fortuitously observed unusual expression of PD-1 on a subset of CD56dim NK cells in some patients with persistent viral infection (HHV8, HIV or HCV). We show that PD-1 expression on NK cells characterizes a subpopulation of recently activated cells (CD69+, CD25+, Nkp44+) that are sensitive to apoptosis (Annexin V+) and not senescent (CD57-). NKp46 expression was also markedly decreased on PD-1+ NK cells. In vitro functional experiments showed that PD-1+ NK cells had impaired cytotoxic capacity (CD107a degranulation) and reduced IFN-γ production compared to their PD-1- counterpart, suggesting that they might represent functionally exhausted NK cells. Interestingly, exogenous IL-2 and IL-15 could restore PD-1+ NK cell effector functions. While strong non-specific stimulation by PMA/ionomycin transiently induced PD-1 on control NK cells, only activation through NKp46 or NKp30 receptors in the presence of IL-15 could reproducibly induce stable PD-1 expression. To investigate the effect of PD-1 expression on NK cells in the absence of any confounding factor related to the underlying disease, we generated NK cells stably expressing PD-1 after lentiviral transduction. Compared to NK cells transduced with the control vector, PD-1+ cells showed a constitutively decreased CD107a degranulation, thus confirming our findings in NK cells from infected patients. In the second part of this study, we investigated the immunosuppressive role of PGE2 in the control of IL-15-mediated NK cell activation. Our results suggest that PGE2 acts through EP2 and EP4 receptors to inhibit IL-15 induced NKG2D and IL-15Rγ expression on NK cells. These findings allow a better comprehension of PGE2/IL-15 antagonism in the regulation of NK cell responses. In conclusion, our results indicate that PD-1 expression on NK cells could represent a supplementary mechanism of immune evasion strategy, and allow introducing the concept of exhausted NK cells, similar to exhausted PD-1+ T cells. Our results also demonstrate that PGE2 exerts a negative feedback on IL-15-mediated effects on NK cells. Blocking PGE2 or its receptors could be of interest in IL-15 tumor immunotherapy to potentiate IL-15-induced cytotoxic functions of NK cells.

CIBA VISION S.A. (Barcelona)

Pathogenesis of autoimmune and auto-inflammatory diseases is induced by auto-aggressive helper T (Th) cells (i.e. Th1 and Th17 cells), and can be controlled by regulatory T cells (Tregs) characterized by expression of the transcription factor Foxp3. Thus, development of autoimmunity is regulated by the balance of Tregs and Th1/Th17 cells. Prostaglandin E₂ (PGE₂) is a bioactive lipid mediator with immune-modulatory potential that acts through 4 receptors (EP1-4). It has been shown that PGE₂ facilitates Th1 and Th17 cell development and expansion, therefore promoting autoimmune inflammation. However, the role of PGE₂ in Treg development and function is largely unclear. The aim of this PhD was to test the hypothesis that PGE₂ regulates Treg development, function and subsequent immune response. I observed that in vivo inhibition of endogenous PGE₂ biosynthesis using a COX inhibitor resulted in increased Foxp3+ Tregs in various lymphoid organs. This response was prevented by addition of an EP4 agonist. PGE₂-EP4 signalling particularly inhibits RORγt+ Tregs in the intestine. This was not observed in either antibiotic-treated mice or MyD88/TRIF double-knockout mice, suggesting gut commensal microbiota involvement. In addition, PGE₂ has a role in microbiota-dependent regulation of intestinal CD11c+MHCII+CD11b+CD103- mononuclear phagocytes (MNPs) which drive intestinal Treg expansion through production of type 1 interferons. Consistent with these in vivo observations, gut microbial metabolites from indomethacin treated mice enhanced in vitro RORγt+ Treg differentiation in the dendritic cell- T cell co-culture system. Adoptive transfer of caecal microbiota from COX inhibitor- treated mice into naïve mice also provided protective benefits in a chemical (DSS)-induced colitis disease model. In summary, this work has demonstrated that PGE₂ affects intestinal Tregs, indicating a novel mechanism for interaction of PGE₂, the adaptive immune system and the gut microbiota in homeostasis within this environment. These findings increase our understanding of the role of PGE₂ in development of inflammatory bowel disease and offer potential therapeutic strategies for treating this disease.

Aspirin and other nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) are currently widely used as fever and pain relief in patients with arthritis and other inflammatory symptoms. NSAIDs effect by inhibiting cyclooxygenase-1 (COX-1) and/or cyclooxygenase-2 (COX-2). COX isozymes (COXs) are key enzymes in the biosynthesis of prostaglandin H2 (PGH2) from arachidonic acid (AA). It is now clear that prostaglandin E2 (PGE2), one of the downstream products of PGH2, is the main mediator in both chronic and acute inflammation. Microsomal prostaglandin E synthase (mPGES-1) is the terminal enzyme of COX-2 in the PGE2 biosynthesis pathway. Different from other two constitutively expressed PGE2 synthase (PGES), mPGES-2 and cPGES, mPGES-1 is induced by pro-inflammatory stimuli and responsible for the production of PGE2 related to inflammation, fever and pain. For these reasons, selective inhibition of mPGES-1 is expected to suppress inflammation induced PGE2 production and, therefore, will exert anti-inflammatory activity while avoid the side effects of COXs inhibitors, such as gastrointestinal (GI) toxicity, and cardiovascular events. A combination of computational and experimental approaches was used to discovery mPGES-1 inhibitors with new scaffolds. The methods used include molecular docking, molecular dynamic simulation, molecular mechanics-Poisson-Boltzmann surface area (MM-PBSA) binding free energy calculation, and in vitro activity assays. Our large-scale structure-based virtual screening was performed on compounds in the NCI libraries, containing a total of ~260,000 compounds. 7 compounds have been determined for their IC50 values (about 300 nM to 8000 nM). What’s more, these new inhibitors of mPGES-1 identified from virtual screening did not shown significant inhibition against COX isozymes even at substantially high concentrations (e.g. 100 µM). Rational methodology for drug design and organic synthesis were applied to generate three series of mPGES-1 inhibitors with different scaffolds. In total, about 200 compounds were synthesized and tested for their in vitro inhibition against human mPGES-1. Compounds with high potency against human mPGES-1 were further screened for their inhibition against mouse mPGES-1 and selectivity of human mPGES-1 over COXs. Several compounds were identified as submicromolar inhibitors against human mPGES-1 with high selectivity over COXs. In general, we have successfully identified a library of compounds as potent mPGES-1 inhibitors without significant inhibition against COXs. Structure information and in vitro activity evaluation data generated from the virtual screening and the library of compounds will be used to guide future design and synthesis of the mPGES-1 inhibitors.