A identificação de novos alvos para controlar o processo inflamatório é, provavelmente, o principal desafio que dificulta o desenvolvimento de novas drogas anti-inflamatórias. Assim, a modulação das vias de sinalização intracelulares em fagócitos desponta como uma forma interessante de alcançar este objetivo. No entanto, isso pode trazer como consequência a diminuição da defesa do hospedeiro contra patógenos. Este estudo teve como objetivo examinar se o nitróxido 4-hidroxi-2,2,6,6-tetrametil-1-piperidiniloxi (Tempol) exerce efeito sobre produção de oxidantes por neutrófilos inflamatórios através da regulação da atividade de proteínas quinases e da proteína dissulfeto isomerase (PDI), uma chaperona cujos sítios ativos contêm o motivo Cys-Gly-His-Cys (CXXC) e está envolvida na montagem do complexo enzimático NADPH oxidase (Nox2) de fagócitos. Vias bioquímicas diferentes foram ativadas para a liberação de espécies reativas de oxigênio por neutrófilos inflamatórios, e, paralelamente, a atividade de proteínas quinases foi determinada sob efeito de Tempol nos fagócitos. O nitróxido inibiu significativamente o burst oxidativo dos neutrófilos de maneira dependente da concentração. Este efeito foi detectado pelo consumo de oxigênio, onde a IC50 encontrada foi de 45±4 μM. Utilizando-se ensaios de quimioluminescência dependente de luminol ou de isoluminol, mostramos que o Tempol provocou um atraso no período de resposta latente da ativação de Nox2 dos neutrófilos sob diferentes estímulos. Coerentemente, o nitróxido inibiu a atividade de proteínas quinases de neutrófilos estimuladas por diferentes vias bioquímicas, como quantificado por ensaios quimioluminescentes e por teste dot blot. Nas mesmas condições, Tempol reduziu a atividade fungicida de neutrófilos contra Candida albicans. Na presença de Tempol a atividade redutase de PDI foi reversivelmente afetada tanto in vitro como em neutrófilos inflamatórios estimulados, cuja IC50 de 35±3,3 μM foi calculada através de metodologia de espectrofluorescência. Esta atividade inibitória foi confirmada com o método espectrofotométrico de enovelamento de insulina. Foi utilizada PDI recombinante para ser estudado o mecanismo de inibição que o Tempol exerce sobre a esta tiol óxido-redutase, através de espectrometria de massa. Na análise da proteína total, 1 e 4 moléculas de Tempol foram detectadas ligadas à proteína. No entanto, somente uma molécula do nitróxido foi encontrada ligada covalentemente à PDI. Mais especificamente, a Cys400 foi modificada por Tempol. Em conjunto, os resultados revelam um novo mecanismo do Tempol sobre a regulação de enzimas associadas à atividade do complexo Nox2 de neutrófilos inflamatórios, os quais apresentam aplicações clínicas potenciais para intervenção terapêutica em processos patológicos. Entretanto, o possível uso do Tempol como agente anti-inflamatório deve ser cauteloso, uma vez que este nitróxido diminuiu a resposta microbicida de neutrófilos. / The identification of new targets for controlling inflammatory processes is, almost certainly, the major challenge that hampers the development of new anti-inflammatory drugs. Thus, the modulation of intracellular signaling pathways in phagocytes emerges as an interesting way to achieve this goal. However, this strategy can bring the effect of lowering the host defense against pathogens. This study aimed to examine whether the nitroxide 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy (Tempol) has an effect on production of oxidants by inflammatory neutrophils through regulation of protein kinase activity and protein disulfide isomerase (PDI), a chaperone whose active sites containing the motif Cys-Gly-His-Cys (CXXC) and is involved in the assembly of the NADPH oxidase enzyme complex (Nox2) on phagocytes. Different biochemical pathways were activated for the release of reactive oxygen species by inflammatory neutrophils, and, in parallel, the protein kinase activities were determined under Tempol treatment of phagocytes. The nitroxide significantly inhibited oxidative burst of neutrophils in a concentration dependent manner. This effect was detected by oxygen consumption, where the IC50 was found to be 45±4 µM. By means of chemiluminescence luminol- or isoluminol-dependent assay, we showed that Tempol caused a delay in the lag period of neutrophils Nox2 activation under different stimuli. Accordingly, the nitroxide inhibited the activity of protein kinases in neutrophils stimulated by various biochemical pathways, as quantitated by chemiluminescent assays and dot blot test. Under the same conditions, Tempol reduced neutrophil fungicidal activity against Candida albicans. In the presence of Tempol, PDI reductase activity was reversibly affected both in vitro and in stimulated inflammatory neutrophils, whose IC50 of 35±3.3 µM was calculated by fluorescent methodology. This inhibitory activity was confirmed by the spectrophotometric insulin method. Recombinant PDI was used for the purpose of studying the mechanism of inhibition that Tempol exerts on this thiol oxide reductase enzyme, by mass spectrometry. In the analysis of total protein, 1 and 4 molecules of Tempol were detected bound to the protein. However, only one molecule of the nitroxide was found covalently linked to PDI. More specifically, Cys400 has been changed by Tempol. Together, these results reveal a novel mechanism of Tempol on the regulation of enzymes associated with Nox2 complex inflammatory activity of neutrophils, which have potential clinical applications for therapeutic intervention in pathological processes. However, the promising use of Tempol as an anti-inflammatory agent must be taken with caution, since this nitroxide decreased neutrophil microbicidal response.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:10.254.254.39:tede/854 |
| Date | 02 September 2016 |
| Creators | SANTOS, Gérsika Bitencourt |
| Contributors | BRIGAGÃO, Maísa Ribeiro Pereira Lima, http://lattes.cnpq.br/0963588859777460, TROSTCHANSKY, Andres, MORETTI, Ana Iochabel Soares, COLEPICOLO NETO, Pio, PEREIRA, Marília Gabriella Alves Goulart, PAULA, Fernanda Borges de Araújo |
| Publisher | Universidade Federal de Alfenas, Instituto de Ciências Biomédicas, Brasil, UNIFAL-MG, Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UNIFAL, instname:Universidade Federal de Alfenas, instacron:UNIFAL |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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