Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. [166]-176. Publié aussi en version électronique.

Thesis (Ph. D.)--University of Hong Kong, 2006. / Also available online.

Os nucleotídeos extracelulares são importantes moléculas sinalizadoras, sendo essenciais para o início e manutenção de reações inflamatórias. Estão envolvidos no recrutamento de leucócitos e mastócitos ao sítio inflamatório, na ativação da vasculatura e no prolongamento da ativação inflamatória. Durante o processo inflamatório, o ATP exerce uma série de efeitos. Está envolvido no desenvolvimento da inflamação por um conjunto de ações combinadas: liberação de histaminas de mastócitos, provocando produção de prostaglandinas e produção e liberação de citocinas de células do sistema imune. A adenosina é um potente mensageiro extracelular e tem sido demonstrado que sua produção é aumentada em condições metabólicas desfavoráveis. Os nucleotídeos extracelulares podem ser hidrolisados por uma variedade de enzimas localizadas nas membranas celulares ou presentes na forma solúvel no meio intracelular e/ou extracelular. Assim, as ectonucleotidases desempenham um importante papel no controle da homeostasia dos níveis de nucleotídeos e nucleosídeos extracelulares. Estas enzimas estão ancoradas na membrana plasmática e possuem seu sítio catalítico voltado para o meio extracelular. Entre elas, pode-se destacar a família das ecto-nucleosídeo trifosfato difosfoidrolases (E-NTPases), a família das ecto-pirofosfatase/fosfodiesterase (E-NPP) e a ecto-5´- nucleotidase. Considerando-se o papel pró-inflamatório do ATP e que a adenosina pode atuar como um imunomodulador, neste estudo foi avaliado o efeito in vitro e in vivo do lipopolissacarídeo sobre as ectonucleotidases de linfócitos e plaquetas e as formas solúveis presentes em soro. Nos resultados in vitro, observamos um aumento na hidrólise dos nucleotídeos em linfócitos e na hidrólise de ADP e AMP em plaquetas. Em soro, ocorreu uma diminuição da atividade da NPP. In vivo, observamos um aumento na hidrólise dos nucleotídeos em linfócitos e um decréscimo na hidrólise de todos os nucleotídeos testados em soro. Esses resultados nos permitem observar que as ectonucleotidases apresentam suas atividades diferentemente alteradas in vitro e após a indução de endotoxemia pela administração de LPS. As alterações observadas sugerem que estas enzimas podem atuar na regulação dos níveis extracelulares de nucleotídeos e nucleosídeos em um modelo capaz de desencadear processos inflamatórios. / Extracellular nucleotides are important signalling molecules, which are essential for the beginning and maintenance of inflammatory reactions. They are involved on leukocytes and mastocytes recruitment to the inflammatory site, vascular activation and in the maintenance of inflammatory activation. During the inflammatory process, ATP exerts a number of actions. It has been involved in the inflammation development by a conjunct of actions: release of histamines from mastocytes, triggering prostraglandine production and release of cytokines from immune cells. Adenosine is a potent extracellular messenger and it has been shown that its production is increased under adverse metabolic conditions. Extracellular nucleotides can be hydrolyzed by a variety of extracellular enzymes located on cell membranes or present in soluble forms on the extra and/or intracellular milieu. Thus, ectonucleotidases play an important role in the control of homeostasis on nucleotide and nucleoside levels. These enzymes are anchored in the plasmatic membrane and their catalytic site is faced to the extracellular milieu. These enzymes comprise the ecto-nucleoside triphosphate diphosphohydrolyse family (NTPDases), the ecto-nucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase family (ENPP) and the ecto-5´- nucleotidase. Considering the proinflammatory role of ATP and that adenosine can exert immunomodulatory actions, here we evaluate the in vitro and in vivo effect of lipopolysaccharyde on the ectonucleotidases from lymphocytes, platelets and blood serum of rats. In vitro results have shown an increase on nucleotide hydrolysis in lymphocytes and on ADP and AMP hydrolysis in platelets. In serum, it has been demonstrated a decrease on NPP activity. In vivo, we observed an increase on nucleotide hydrolysis in lymphocytes and a decrease in the hydrolysis of all nucleotides tested in serum. These results suggest that the ectonucleotidases present their activities differentially altered in vitro and after the induction of endotoxemia by LPS administration. The changes observed suggest that these enzymes can act in the regulation of extracellular nucleosides and nucleotides in a model able to trigger inflammatory process.

Os nucleotídeos extracelulares são importantes moléculas sinalizadoras, sendo essenciais para o início e manutenção de reações inflamatórias. Estão envolvidos no recrutamento de leucócitos e mastócitos ao sítio inflamatório, na ativação da vasculatura e no prolongamento da ativação inflamatória. Durante o processo inflamatório, o ATP exerce uma série de efeitos. Está envolvido no desenvolvimento da inflamação por um conjunto de ações combinadas: liberação de histaminas de mastócitos, provocando produção de prostaglandinas e produção e liberação de citocinas de células do sistema imune. A adenosina é um potente mensageiro extracelular e tem sido demonstrado que sua produção é aumentada em condições metabólicas desfavoráveis. Os nucleotídeos extracelulares podem ser hidrolisados por uma variedade de enzimas localizadas nas membranas celulares ou presentes na forma solúvel no meio intracelular e/ou extracelular. Assim, as ectonucleotidases desempenham um importante papel no controle da homeostasia dos níveis de nucleotídeos e nucleosídeos extracelulares. Estas enzimas estão ancoradas na membrana plasmática e possuem seu sítio catalítico voltado para o meio extracelular. Entre elas, pode-se destacar a família das ecto-nucleosídeo trifosfato difosfoidrolases (E-NTPases), a família das ecto-pirofosfatase/fosfodiesterase (E-NPP) e a ecto-5´- nucleotidase. Considerando-se o papel pró-inflamatório do ATP e que a adenosina pode atuar como um imunomodulador, neste estudo foi avaliado o efeito in vitro e in vivo do lipopolissacarídeo sobre as ectonucleotidases de linfócitos e plaquetas e as formas solúveis presentes em soro. Nos resultados in vitro, observamos um aumento na hidrólise dos nucleotídeos em linfócitos e na hidrólise de ADP e AMP em plaquetas. Em soro, ocorreu uma diminuição da atividade da NPP. In vivo, observamos um aumento na hidrólise dos nucleotídeos em linfócitos e um decréscimo na hidrólise de todos os nucleotídeos testados em soro. Esses resultados nos permitem observar que as ectonucleotidases apresentam suas atividades diferentemente alteradas in vitro e após a indução de endotoxemia pela administração de LPS. As alterações observadas sugerem que estas enzimas podem atuar na regulação dos níveis extracelulares de nucleotídeos e nucleosídeos em um modelo capaz de desencadear processos inflamatórios. / Extracellular nucleotides are important signalling molecules, which are essential for the beginning and maintenance of inflammatory reactions. They are involved on leukocytes and mastocytes recruitment to the inflammatory site, vascular activation and in the maintenance of inflammatory activation. During the inflammatory process, ATP exerts a number of actions. It has been involved in the inflammation development by a conjunct of actions: release of histamines from mastocytes, triggering prostraglandine production and release of cytokines from immune cells. Adenosine is a potent extracellular messenger and it has been shown that its production is increased under adverse metabolic conditions. Extracellular nucleotides can be hydrolyzed by a variety of extracellular enzymes located on cell membranes or present in soluble forms on the extra and/or intracellular milieu. Thus, ectonucleotidases play an important role in the control of homeostasis on nucleotide and nucleoside levels. These enzymes are anchored in the plasmatic membrane and their catalytic site is faced to the extracellular milieu. These enzymes comprise the ecto-nucleoside triphosphate diphosphohydrolyse family (NTPDases), the ecto-nucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase family (ENPP) and the ecto-5´- nucleotidase. Considering the proinflammatory role of ATP and that adenosine can exert immunomodulatory actions, here we evaluate the in vitro and in vivo effect of lipopolysaccharyde on the ectonucleotidases from lymphocytes, platelets and blood serum of rats. In vitro results have shown an increase on nucleotide hydrolysis in lymphocytes and on ADP and AMP hydrolysis in platelets. In serum, it has been demonstrated a decrease on NPP activity. In vivo, we observed an increase on nucleotide hydrolysis in lymphocytes and a decrease in the hydrolysis of all nucleotides tested in serum. These results suggest that the ectonucleotidases present their activities differentially altered in vitro and after the induction of endotoxemia by LPS administration. The changes observed suggest that these enzymes can act in the regulation of extracellular nucleosides and nucleotides in a model able to trigger inflammatory process.

Assim como o número de casos de câncer vem aumentando em nível global, a busca por abordagens terapêuticas visando uma maior eficácia com um menor poder de causar efeitos prejudiciais aos pacientes também vem crescendo. As antraciclinas e antracenodionas, as quais tem como exemplos, doxorrubicina (DOX) e mitoxantrona (MTX), respectivamente, são fármacos utilizados na quimioterapia em diversas neoplasias incluindo tumores sólidos e não sólidos tais como de mama, leucemias, linfomas, sarcomas etc. Embora sejam eficazes ao que se propõem, o tratamento com estas moléculas pode acarretar em efeitos secundários, tais como arritmias e insuficiência cardíaca. Estas drogas além de interagirem com o ferro e apresentarem capacidade de gerar espécies reativas de oxigénio (ROS), apresentam como principal mecanismo a inibição da enzima topoisomerase 2 (Top2). Os inibidores de PARP-1 emergiram como uma nova alternativa para tratar determinados tipos de neoplasias em que a letalidade sintética possa ser explorada. Além disto, já foi relatado que a toxicidade cardíaca induzida por DOX seja influenciada pela atividade de PARP-1. O objetivo desta tese foi, portanto, avaliar a influência da inibição de PARP-1 na toxicidade cardíaca de DOX e MTX em células cardíacas. Células foram incubadas durante 24h com DOX ou MTX na presença ou na ausência de inibidor de PARP-1. Ensaios de viabilidade, apoptose e genotoxicidade e foram realizados. Além disso, a fosforilação de proteínas envolvidas na resposta a danos no DNA (ATM, MRE-11 e H2AX) foram avaliadas por western blot e imunofluorescência. Os resultados demonstraram que a inibição de PARP-1, apesar de diminuir a concentração de ROS, diminui a viabilidade de células H9c2 tratadas com DOX ou MTX por aumentar a geração de quebras duplas no DNA induzida por estes fármacos. / As the number of people with cancer are globally increasing, the search for therapeutic approaches that increases efficiency decreasing harmful effects to patients is also growing, giving rise to cardio-oncology. Anthracyclines, e.g., doxorubicin (DOX), and anthracenediones, e.g., mitoxantrone (MTX), are drugs used in the chemotherapy of several cancer types, including solid and non-solid malignancies such as breast cancer, leukemia, lymphomas, and sarcomas. Although they are effective in tumor therapy, treatment with these two drugs may lead to side effects such as arrhythmia and heart failure. These drugs interact with iron to generate reactive oxygen species (ROS), target topoisomerase 2 (Top2), and impair mitochondria. PARP-1 inhibitors have emerged as a new alternative for treating certain types of malignancies in which the synthetic lethality can be exploited. Furthermore, it has been reported that DOX-induced cardiac cardiotoxicity is influenced by PARP-1 activity. The main goal of this thesis was, therefore, to evaluate PARP-1 inhibition influence in cardiac toxicity of DOX and MTX in cardiac cells. Cells were incubated for 24h with MTX or DOX in presence or absence of PARP-1 inhibitor. Viability, oxidative stress and genotoxicity assays have been conducted. Furthermore, phosphorylation of proteins involved in response to DNA damage (ATM, H2AX and MRE-11) were evaluated by western blot and immunofluorescence. Results demonstrated that inhibition of PARP-1, although decreasing ROS generation, decreases H9c2 cells viability after DOX or MTX by increasing DNA double strand break generation induced by these drugs.

Assim como o número de casos de câncer vem aumentando em nível global, a busca por abordagens terapêuticas visando uma maior eficácia com um menor poder de causar efeitos prejudiciais aos pacientes também vem crescendo. As antraciclinas e antracenodionas, as quais tem como exemplos, doxorrubicina (DOX) e mitoxantrona (MTX), respectivamente, são fármacos utilizados na quimioterapia em diversas neoplasias incluindo tumores sólidos e não sólidos tais como de mama, leucemias, linfomas, sarcomas etc. Embora sejam eficazes ao que se propõem, o tratamento com estas moléculas pode acarretar em efeitos secundários, tais como arritmias e insuficiência cardíaca. Estas drogas além de interagirem com o ferro e apresentarem capacidade de gerar espécies reativas de oxigénio (ROS), apresentam como principal mecanismo a inibição da enzima topoisomerase 2 (Top2). Os inibidores de PARP-1 emergiram como uma nova alternativa para tratar determinados tipos de neoplasias em que a letalidade sintética possa ser explorada. Além disto, já foi relatado que a toxicidade cardíaca induzida por DOX seja influenciada pela atividade de PARP-1. O objetivo desta tese foi, portanto, avaliar a influência da inibição de PARP-1 na toxicidade cardíaca de DOX e MTX em células cardíacas. Células foram incubadas durante 24h com DOX ou MTX na presença ou na ausência de inibidor de PARP-1. Ensaios de viabilidade, apoptose e genotoxicidade e foram realizados. Além disso, a fosforilação de proteínas envolvidas na resposta a danos no DNA (ATM, MRE-11 e H2AX) foram avaliadas por western blot e imunofluorescência. Os resultados demonstraram que a inibição de PARP-1, apesar de diminuir a concentração de ROS, diminui a viabilidade de células H9c2 tratadas com DOX ou MTX por aumentar a geração de quebras duplas no DNA induzida por estes fármacos. / As the number of people with cancer are globally increasing, the search for therapeutic approaches that increases efficiency decreasing harmful effects to patients is also growing, giving rise to cardio-oncology. Anthracyclines, e.g., doxorubicin (DOX), and anthracenediones, e.g., mitoxantrone (MTX), are drugs used in the chemotherapy of several cancer types, including solid and non-solid malignancies such as breast cancer, leukemia, lymphomas, and sarcomas. Although they are effective in tumor therapy, treatment with these two drugs may lead to side effects such as arrhythmia and heart failure. These drugs interact with iron to generate reactive oxygen species (ROS), target topoisomerase 2 (Top2), and impair mitochondria. PARP-1 inhibitors have emerged as a new alternative for treating certain types of malignancies in which the synthetic lethality can be exploited. Furthermore, it has been reported that DOX-induced cardiac cardiotoxicity is influenced by PARP-1 activity. The main goal of this thesis was, therefore, to evaluate PARP-1 inhibition influence in cardiac toxicity of DOX and MTX in cardiac cells. Cells were incubated for 24h with MTX or DOX in presence or absence of PARP-1 inhibitor. Viability, oxidative stress and genotoxicity assays have been conducted. Furthermore, phosphorylation of proteins involved in response to DNA damage (ATM, H2AX and MRE-11) were evaluated by western blot and immunofluorescence. Results demonstrated that inhibition of PARP-1, although decreasing ROS generation, decreases H9c2 cells viability after DOX or MTX by increasing DNA double strand break generation induced by these drugs.

Os nucleotídeos extracelulares são importantes moléculas sinalizadoras, sendo essenciais para o início e manutenção de reações inflamatórias. Estão envolvidos no recrutamento de leucócitos e mastócitos ao sítio inflamatório, na ativação da vasculatura e no prolongamento da ativação inflamatória. Durante o processo inflamatório, o ATP exerce uma série de efeitos. Está envolvido no desenvolvimento da inflamação por um conjunto de ações combinadas: liberação de histaminas de mastócitos, provocando produção de prostaglandinas e produção e liberação de citocinas de células do sistema imune. A adenosina é um potente mensageiro extracelular e tem sido demonstrado que sua produção é aumentada em condições metabólicas desfavoráveis. Os nucleotídeos extracelulares podem ser hidrolisados por uma variedade de enzimas localizadas nas membranas celulares ou presentes na forma solúvel no meio intracelular e/ou extracelular. Assim, as ectonucleotidases desempenham um importante papel no controle da homeostasia dos níveis de nucleotídeos e nucleosídeos extracelulares. Estas enzimas estão ancoradas na membrana plasmática e possuem seu sítio catalítico voltado para o meio extracelular. Entre elas, pode-se destacar a família das ecto-nucleosídeo trifosfato difosfoidrolases (E-NTPases), a família das ecto-pirofosfatase/fosfodiesterase (E-NPP) e a ecto-5´- nucleotidase. Considerando-se o papel pró-inflamatório do ATP e que a adenosina pode atuar como um imunomodulador, neste estudo foi avaliado o efeito in vitro e in vivo do lipopolissacarídeo sobre as ectonucleotidases de linfócitos e plaquetas e as formas solúveis presentes em soro. Nos resultados in vitro, observamos um aumento na hidrólise dos nucleotídeos em linfócitos e na hidrólise de ADP e AMP em plaquetas. Em soro, ocorreu uma diminuição da atividade da NPP. In vivo, observamos um aumento na hidrólise dos nucleotídeos em linfócitos e um decréscimo na hidrólise de todos os nucleotídeos testados em soro. Esses resultados nos permitem observar que as ectonucleotidases apresentam suas atividades diferentemente alteradas in vitro e após a indução de endotoxemia pela administração de LPS. As alterações observadas sugerem que estas enzimas podem atuar na regulação dos níveis extracelulares de nucleotídeos e nucleosídeos em um modelo capaz de desencadear processos inflamatórios. / Extracellular nucleotides are important signalling molecules, which are essential for the beginning and maintenance of inflammatory reactions. They are involved on leukocytes and mastocytes recruitment to the inflammatory site, vascular activation and in the maintenance of inflammatory activation. During the inflammatory process, ATP exerts a number of actions. It has been involved in the inflammation development by a conjunct of actions: release of histamines from mastocytes, triggering prostraglandine production and release of cytokines from immune cells. Adenosine is a potent extracellular messenger and it has been shown that its production is increased under adverse metabolic conditions. Extracellular nucleotides can be hydrolyzed by a variety of extracellular enzymes located on cell membranes or present in soluble forms on the extra and/or intracellular milieu. Thus, ectonucleotidases play an important role in the control of homeostasis on nucleotide and nucleoside levels. These enzymes are anchored in the plasmatic membrane and their catalytic site is faced to the extracellular milieu. These enzymes comprise the ecto-nucleoside triphosphate diphosphohydrolyse family (NTPDases), the ecto-nucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase family (ENPP) and the ecto-5´- nucleotidase. Considering the proinflammatory role of ATP and that adenosine can exert immunomodulatory actions, here we evaluate the in vitro and in vivo effect of lipopolysaccharyde on the ectonucleotidases from lymphocytes, platelets and blood serum of rats. In vitro results have shown an increase on nucleotide hydrolysis in lymphocytes and on ADP and AMP hydrolysis in platelets. In serum, it has been demonstrated a decrease on NPP activity. In vivo, we observed an increase on nucleotide hydrolysis in lymphocytes and a decrease in the hydrolysis of all nucleotides tested in serum. These results suggest that the ectonucleotidases present their activities differentially altered in vitro and after the induction of endotoxemia by LPS administration. The changes observed suggest that these enzymes can act in the regulation of extracellular nucleosides and nucleotides in a model able to trigger inflammatory process.

Acrolein is an electrophilic α, β-unsaturated aldehyde. Additionally, acrolein is a metabolite of the antineoplastic alkylating agent cyclophosphamide and is implicated in off-target effects, including to bladder hemorrhagic cystitis and cyclophosphamide-induced cardiotoxicity, both of which have led to serious secondary iatrogenic injury during and following chemotherapy. At low concentrations acrolein inhibits cell proliferation without inducing apoptosis, while at high concentrations may result in secondary apoptosis promotion. This investigation assessed the role of the enzyme poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) in acrolein induced toxicity using the established toxicological H9c2 (2-1) cardiomyoblast in vitro model. H9c2 (2-1) cells were plated in 24-well plates at 75,000 cells per well three days prior to testing, followed by acrolein dosing at concentrations between 10 µM and 1000µM for either 30 or 55 minutes. PARP activity was quantitatively measured in total cell lysates using a biotin-avidin-conjugated horseradish peroxidase-TMB reporter system in a 96-well microplate formate. The lowest effective dose of toxicity at 30 minute dosing was found at 25 μM (PARP Activity 1.65-fold control) which returned to baseline at 100 μM; concentrations at or above 250 μM results in significant PARP activity reductions (≤ 0.46-fold control). Biomarkers were further characterized for cytotoxicity (AST presence), and viability (MTT reduction) in order to facilitate mechanistic characterization of PARP-mediated acrolein cardiotoxicity. Investigation of a PARP inhibitor was assessed to explore the intervention for acrolein induced cardiac tissue damage.

Drug-induced cardiotoxicity has resulted in a thorough evaluation of patient doses, treatments, and rehabilitation. One of the most commonly prescribed chemotherapeutic agents is cyclophosphamide. The active metabolite, acrolein, is one of the most potent inducers of cardiomyopathy. In this study, research was conducted on the H9c2 (2-1) cardiomyocyte cell line derived from the embryonic myocardium of rattus norvegicus to assess its competency for evaluation of the change in poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) activity. The application of this model to study the effects of acrolein on PARP activation was chosen as an ideal determinant of cell damage produced by nitrogen mustards. To verify the legitimacy of this model, cardiomyocytes were exposed to acrolein in varying concentrations and time durations with a subsequent protein concentration measurement determined through the BCA Protein Assay. After the normalization of samples through volume adjustments and verification of sufficient protein, other aliquots were subjected to a PARP Assay in order to measure PARP activity. PARP was activated at exposure concentrations of 75 μM in all trials, with an average detection of 0.00569 ± 0.001 mU/200ng protein. Other concentrations showed varying degrees of PARP activation, verifying the model’s competency. PARP activation implies the potential use of this model for further research into targeted molecular therapy of PARP inhibition. Therefore, this model has the ability to be used as an assessment tool for the combined use of PARP inhibitors and chemotherapeutic agents; it can be useful for future research investigating the use and efficacy of PARP inhibitors in reducing drug-induced cardiotoxicity.

Antiplatelet therapy with clopidogrel is widely used in patients with coronary artery disease, but the recent development of the new P2Y12 receptor antagonists prasugrel and ticagrelor will increase treatment options. An overview of systematic reviews was performed to summarize available evidence on clopidogrel. Current data on prasugrel and ticagrelor were identified by a systematic review and used for an indirect treatment comparison (ITC) of the drugs against each other and versus placebo in the absence of head-to-head clinical trials. Adjusted indirect comparison according to Bucher, Bayesian methods for mixed treatment comparisons using Winbugs, and generalized linear mixed models using SAS were employed for ITC, yielding almost identical results: prasugrel was favored regarding stent thrombosis and ticagrelor regarding major bleeding. However, substantial differences in trial design were identified, demanding caution when interpreting these results. On the basis of the obtained results, a randomized controlled trial was designed within the gap of current evidence.