Desenvolvimento de epiderme humana reconstruída (RHE) como plataforma de testes in vitro para irritação, sensibilização, dermatite atópica e fotoimunossupressão / Development of a Reconstructed Human Epidermis (RHE) as platform to in vitro assays: irritation, sensitization, atopic dermatitis and photoimmunosuppression

O desenvolvimento de novos modelos de pele e novas metodologias in vitro segue uma tendência mundial na busca pela redução ou substituição de testes em animais. Nesse contexto, kits de epiderme humana reconstruída (RHE) apresentam-se como uma plataforma promissoras para essa proposta e, alguns modelos encontram-se validados para ensaios de irritação e corrosão cutânea in vitro. Entretanto, em países como o Brasil, enfrentam-se questões alfandegárias e perda do material por perecibilidade, dificultando e até impedindo, a importação desses kits para utilização por parte das indústrias e laboratórios nacionais. Em contrapartida, o desenvolvimento de um modelo de RHE apresenta-se como um avanço tecnológico e ganho de autonomia para esses países. Assim, no capítulo 1 explorou-se o desenvolvimento de um modelo nacional de RHE (USP-RHE) que atendesse às exigências internacionais descritas no guia OECD 439. O modelo desenvolvido apresentou uma epiderme bem diferenciada e atendeu aos parâmetros de qualidade (histologia, viabilidade e função barreira) bem como da funcionalidade, a qual é expressa na capacidade de distinção entre irritantes e não irritantes, apresentando 85,7% de especificidade, 100% sensibilidade e 92,3% de acurácia quando comparada com a classificação in vivo obtida pelo ensaio do linfonodo local (LLNA). No capítulo 2, células monocíticas THP-1 em monocamada foram capazes de distinguir entre agentes sensibilizantes e não sensibilizantes por meio da expressão de CD86, CD54 e liberação de IL-8. Após a obtenção de RHE e THP-1 funcionais, um cross-talking foi estabelecido gerando uma RHE imunocompetente. A RHEI distinguiu satisfatoriamente entre agentes sensibilizantes e não sensibilizantes por meio da expressão de CD86 e CD54 na membrana das células THP-1. A liberação de IL-8 também foi avaliada na RHEI, mas, não demonstrou ser um bom indicador para a avaliação de sensibilização, ao contrário de IL-1α, que distinguiu satisfatoriamente agentes sensibilizantes de não-sensibilizantes, mas não foi capaz de hierarquizá-los. No capítulo 3, avaliou-se o papel de interleucinas do tipo Th2 e da depleção de colesterol na membrana plasmática no desenvolvimento de características morfológicas e moleculares da dermatite atópica (DA) in vitro em um modelo de RHE. Os resultados demonstram que o uso de IL-4, IL-13 e IL-25 em combinação com a depleção de colesterol na membrana plasmática mimetiza in vitro, as principais características da DA. No capítulo 4, buscou-se avaliar os efeitos imunossupressores da radiação ultravioleta na RHEI. Os ensaios foram realizados em diferentes períodos de exposição, entretanto, não foi possível observar tais efeitos. Os resultados justificam-se pela ausência da liberação de IL-10 pelo RHE imunocompetente, por exemplo, e demonstram uma limitação do RHE imunocompetente para avaliações de inativação da reposta imune. Neste trabalho, concluímos que foi possível obter uma RHE competitiva, similar aos modelos internacionais validados e que pode ser utilizada como plataforma para ensaios de irritação e sensibilização cutânea, além de ser uma plataforma para estudos da dermatite atópica. No modelo é possível estudar a ativação do sistema imune, o que o torna promissor como uma plataforma para avaliação de resposta imunológica in vitro. Conclui-se, portanto, que os objetivos foram amplamente atendidos além de oferecermos um protocolo de livre acesso para reprodução por outros laboratórios e um modelo para validação futura

The development of new in vitro skin models and new methodologies follows a global trend in search for reductions or replacement of animal testing. In this context, Reconstructed Human Epidermis kits (RHE) are presented as a promising platform in the search for alternative methods to animal use, and some models are validated for skin irritation and corrosion in vitro tests. However, in countries such as Brazil, who face customs issues and loss of material due to perishability, making it challenging and even compromising the importation of these kits for use by industries and laboratories. In contrast, the development of an RHE model is presented as a technological breakthrough and gain of autonomy for these countries. Thus, in Chapter 1 we explored the development of a national model of RHE (USP-RHE) that meet international requirements described in OECD TG 439. The developed model presented a well-differentiated epidermis and met the quality parameters, for instance, histology, viability, and barrier function as well as the functionality expressed in the capacity of screening between irritants and nonirritants, with 85.7 % of specificity, 100 % of sensitivity and 91.7% of accuracy in comparision to in vivo UN GHS classification from Local limph node assay (LLNA). In chapter 2, monocytic THP-1 cell line, as monolayers, were able to distinguish between sensitizers and non-sensitizers by expression of CD86, CD54, and IL-8 release. In this model, functional RHE and THP-1 were used in a cross-talking, and thus an immunocompetent RHE (RHEI) was generated. The RHEI has distinguished satisfactorily between sensitizers and non-sensitizers through CD86 and CD54 expression that was larger and more sensitive in this model. The release of IL-8 was also evaluated in RHEI, however, did not demonstrate to be a good parameter for this evaluation, unlike IL-1α, which satisfactorily distinguished sensitizers from non-sensitizers, but was not able to hierarchize them. In chapter 3, we evaluated the role of Th2-related cytokines and plasma membrane cholesterol depletion (CD) in the development of atopic dermatitis (AD) morphological and molecular characteristics in an in vitro model of RHE. The results showed that combination of IL-4, IL-13 and IL-25 in combination with CD can reproduce the major features of AD in vitro. In Chapter 4, we sought to evaluate the ultraviolet radiation-induced immunosuppressive effects in RHE. The tests were performed at different times. However, it was not possible to observe such effects. The results are justified by the absence of IL-10 release by RHEI, for example, and show a limitation of RHEI for rating inactivation of the immune response. In this work, we conclude that it was possible to obtain a competitive RHE similar to the validated international models that can be used as a platform for irritation and skin sensitization tests, besides being a platform for the study of atopic dermatitis. Using this model is possible to explore the activation of immune system, which makes it promising as a platform for the evaluation of immune response in vitro. We conclude, therefore, that the objectives have been met as well as it is offering an open source protocol for breeding by other laboratories, thus offering the RHE model developed here for future validation tests

Comparison of the antioxidant potential of antiparkinsonian drugs in different in vitro models

Parkinson's disease (PD) is characterized by progressive degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta. Furthermore, oxidative stress plays a role in PD, causing or contributing to the neurodegenerative process. Currently PD has only symptomatic treatment and still nothing can be done to stop the degenerative process of the disease. This study aimed to comparatively evaluate the antioxidant capacity of pramipexole, selegeline and amantadine in different in vitro studies and to offer possible explanations on the molecular antioxidant mechanisms of these drugs. In vitro, the antioxidant capacity of the drugs was assessed by the ability of antiparkinsonian drugs to decrease or scavenge ROS in the neutrophil respiratory burst, ability of antiparkinsonian drugs to donate hydrogen and stabilize the free radical 2,2-diphenyl-1-picryl-hydrazyl (DPPH•), to scavenge 2,2'-azino-di-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonic acid (ABTS+) and evaluation of the ferric reducing antioxidant power (FRAP). This study demonstrated that both pramipexole and selegiline, but not amantadine, have antioxidant effects in vitro by scavenging superoxide anion on the respiratory burst, donating electron in the ABTS+ assay and presenting ferric reduction antioxidant power. This chemical structure-related antioxidant capacity suggests a possible neuroprotective mechanism of these drugs beyond their already recognized mechanism of action.

A doença de Parkinson (DP) é caracterizada pela degeneração progressiva dos neurônios dopaminérgicos na substância negra pars compacta. Além disso, o estresse oxidativo, presente nesta doença, causa ou contribui para o processo neurodegenerativo. Atualmente, a DP tem apenas tratamento sintomático e ainda nada pode ser feito para interromper o processo degenerativo. Este estudo teve como objetivo avaliar, comparativamente, a capacidade antioxidante do pramipexol, selegilina e amantadina em diferentes testes in vitro e oferecer possíveis explicações sobre os mecanismos moleculares antioxidantes destes fármacos. Avaliou-se a atividade antioxidante dos fármacos através da capacidade em diminuir ou sequestrar espécies reativas de oxigênio no burst respiratório, da capacidade em doar hidrogênio e estabilizar o radical livre 2,2-difenil-1-picril-hidrazil (DPPH•), de remover o radical 2,2'-azino-di-(3-etilbenzotiazolina-6-sulfônico (ABTS+) e da verificação do poder redutor/antioxidante do ferro (FRAP). Este estudo demonstrou que tanto o pramipexol como a selegilina, mas não a amantadina, possuem efeitos antioxidantes in vitro por eliminar o ânion superóxido no burst respiratório, doar elétrons no método ABTS e apresentar poder redutor sobre o ferro (FRAP). Essa capacidade antioxidante pode estar relacionada com a estrutura química desses medicamentos, sugerindo possíveis mecanismos neuroprotetores destes fármacos além de seus mecanismos de ação já conhecidos.

Resistência anti-helmíntica em nematoides gastrintestinais de pequenos ruminantes: avanços e limitações para seu diagnóstico / Anthelmintic resistance in gastrointestinal nematodes of small ruminants: advances and limitations for diagnosis

A seleção e a crescente disseminação de nematoides resistentes aos anti-helmínticos mais comumente utilizados, benzimidazóis (BZs), imidazotiazóis e lactonas macrocíclicas (LMs), constituem um sério entrave na produção de pequenos ruminantes em todo o mundo. O uso de métodos eficientes e sensíveis para a detecção e o monitoramento da resistência anti-helmíntica no campo torna-se urgente, especialmente para os grupos de BZs e LMs, devido aos constantes relatos de resistência. A obtenção de um diagnóstico preciso e precoce da resistência é extremamente importante para auxiliar a tomada de decisão em programas de controle parasitário, com o objetivo de preservar a vida útil dos produtos e limitar o desenvolvimento da resistência nas populações de nematoides. Os testes in vivo e, mais recentemente, os testes in vitro têm sido desenvolvidos para a detecção de nematoides resistentes aos principais grupos de anti-helmínticos. No entanto, a disponibilidade de testes in vitro validados e o seu uso prático ainda são muito limitados. Embora o teste de redução na contagem de ovos nas fezes (TRCOF, in vivo - indireto) seja o principal método de escolha para a detecção de resistência no campo, vem recebendo críticas quanto à validade dos resultados, e passa por significativas modificações. Além disso, o desenvolvimento de técnicas moleculares a partir de alterações genômicas gerou avanços consideráveis nessa área de investigação, com o uso de mutações nos códons 167, 198 e 200 do gene da β-tubulina como principais SNPs (polimorfismos de nucleotídeo único; do inglês Single Nucleotide Polymorphisms) associados à resistência aos BZs. A presente revisão tem o objetivo de discutir os métodos de diagnóstico disponíveis para a detecção de resistência anti-helmíntica em nematoides de pequenos ruminantes, destacando progressos e obstáculos para seu uso na rotina laboratorial e no campo.

The selection and growing spread of resistant nematodes to the most commonly used anthelmintics, benzimidazoles (BZs), imidazoles and macrocyclic lactones (MLs), constitutes a serious obstacle of small ruminants production worldwide. The use of efficient and sensitive methods for detection and monitoring of anthelmintic resistance in the field becomes urgent, especially for the BZs and MLs groups due to its frequent resistant reports. Obtaining an early and accurate diagnosis of resistance is extremely important to aid decision-making regarding parasite control programs, with the objective to preserve the lifespan of existing products, and to limit the development of resistance in nematode populations. The in vivo tests and the more recent in vitro tests have been developed for the detection of nematode resistant to the major anthelmintic groups. However, the availability of validated in vitro tests and its practical use is still very limited. Although the faecal egg-count reduction test (FECRT, in vivo - indirect) is the primary method of choice for the detection of resistance in the field it has being criticized for its results and is receiving significant modifications. Moreover, the development of molecular techniques from genomic changes have generated considerable advances in this research area, with the use of mutations at codons 167, 198 and 200 of β-tubulin gene as the main SNPs (single nucleotide polymorphisms) associated with BZs resistance. This review aims to discuss the available diagnostic methods for the detection of anthelmintic resistance in nematodes of small ruminants, highlighting key developments and obstacles to its use in the laboratory and in the field.

Perspectives for the use of plant extracts to control the cattle tick Rhipicephalus (Boophilus) microplus / Perspectivas para o uso de extratos de plantas para o controle do carrapato de bovinos Rhipicephalus (Boophilus) microplus

The evolution of resistance of Rhipicephalus (Boophilus) microplus to synthetic acaricides has given rise to the need for new scientific investigations on alternative ways to control this tick. In this regard, various studies on plants have been developed in an attempt to find extracts with acaricidal properties. Evaluations on plant extracts for controlling R. (B.) microplus have grown intensely over the last decade. There are many advantages from using plant extracts: for example, they can be used in organic cattle farming or even replace synthetic acaricides and they are associated with lower environmental and food contamination, slower development of resistance and lower toxicity to animals and humans. In vitro studies on plant extracts have shown promising results, but most of these extracts have not been tested on animals to validate their use. Difficulties in preparing proper formulations, differences in the chemical composition of plants of the same species due to extrinsic and intrinsic factors and sparse information on active acaricide compounds are hindrances that need to be addressed in order to enable progress within this scientific field.

A evolução da resistência do Rhipicephalus (Boophilus) microplus aos acaricidas sintéticos tem impulsionado novas investigações científicas sobre métodos alternativos para controlar este carrapato. Considerando isso, vários estudos com plantas têm sido desenvolvidos numa tentativa de encontrar extratos com propriedades acaricidas. Avalições de extratos de plantas para o controle de R. (B.) microplus tem sido intensificadas nesta última década. Existem muitas vantagens com o uso de extratos de plantas no controle deste carrapato, como: eles podem ser utilizados na produção orgânica de bovinos, ou mesmo substituir os acaricidas sintéticos, além do mais, estão associados com baixa contaminação ambiental e dos alimentos, desenvolvimento mais lento de resistência e baixa toxicidade para animais e seres humanos. Estudos in vitro de extratos de plantas têm apresentado resultados promissores, mas a maioria destes extratos não têm sido testada em animais para validar estes resultados. Dificuldades para preparar formulações apropriadas, diferenças na composição química de plantas de uma mesma espécie devido a fatores intrínsecos e extrínsecos e informações esparsas.sobre os princípios ativos são entraves que precisam ser solucionados visando o desenvolvimento deste campo de pesquisa.

Teste do micronúcleo in vitro: validação do método através da ativação metabólica / Micronucleus test in vitro: validation of the method through metabolic activation

Há no cenário científico uma tendência mundial para a reavaliação da utilização de animais, apontando para a adoção de modelos alternativos In vitro e ex vivo. O teste de micronúcleo In vitro em linfócitos humanos é um sistema de avaliação de mutagenicidade usado para descoberta de substâncias químicas que possam induzir a formação de fragmentos de DNA e avaliação risco populações expostas a xenobióticos...A inserção da fração S9 humana no método atual da análise de micronúcleos in vitro apresentou ter sua implementação viável. esta inserção amplia a estrutura analítica para descoberta de novas moléculas com ação no DNA e possíveis elucidações de mecanismos de ação no DNA e possíveis elucidações de mecanismos de ação dos fitoterápicos, produtos naturais bem como suas substâncias isoladas.