Efeito da exposição a produtos fumígenos sobre a expressão de metalotioneínas durante a artrite experimental e sobre linfócitos T / Effect of exposure to tobacco-related products on metallothionein expression in the experimental arthritis and on T lymphocytes functions

Produtos liberados pela queima do cigarro convencional (CC) estão relacionados com a progressão clínica da artrite reumatoide (AR). Produtos fumígenos não combustíveis surgiram com a premissa de apresentarem menor toxicidade que o CC, dentre os quais está o tabaco aquecido (heat-not-burn tobacco; HNBT). Neste projeto investigamos os efeitos do HNBT sobre eventos envolvidos na AR, focando na sintomatologia, expressão de metalotioneínas (MTs), e na biologia de linfócitos T CD4+ primários e da linhagem Jurkat. Exposições in vivo ao ar, CC ou HNBT foram realizadas 2 vezes ao dia, 1 hora cada (12 CC ou 24 HNBT/hora), nos dias 14-21 da indução da artrite induzida por antígeno (AIA) em camundongos C57Bl/6. Foram realizadas análises dos parâmetros clínico da doenças, histopatologia e imunohistoquímica; quantificação de nicotina e cotinina séricas por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas (MS). Os efeitos das exposições in vitro sobre linfócitos T foram mensurados por citometria de fluxo e ELISA. A concentração de metais emitidas pelo CC ou HNBT durante as exposições foram mensurados por MS com plasma acoplado. Camundongos expostos ao CC apresentaram intensa inflamação pulmonar, expressões acentuadas de MTs hepáticas e pulmonares e exacerbação dos parâmetros de AIA quando comparados ao grupo expostos ao HNBT. Animais expostos ao CC ou ao HNBT apresentaram redução na celularidade de órgãos linfoides. Somente a exposição in vitro ao CC causou estresse oxidativo e secreção de citocinas inflamatórias, ativação do receptor de hidrocarbonetos arila (AhR) e polarização de células Th17. Diferentemente, exposição ao CC ou ao HNBT provocaram redução da secreção de IL-2 e proliferação de células Jurkat. A exposição de células Jurkat à nicotina mimetizou os efeitos inibitórios da exposição ao HNBT sobre a secreção de IL-2 e proliferação de linfócitos T. O CC liberou maiores concentrações de metais nas câmaras de exposição. Associados, nossos resultados mostram que embora exposições ao HNBT não exacerbem parâmetros inflamatórios de AIA e nem em funções linfócitos T, ambos produtos prejudicam a celularidade de órgãos linfoides e a proliferação e secreção de IL-2 por linfócitos T

Products released by burning conventional cigarettes (CC) are related to the worsening of rheumatoid arthritis (RA). Non-combustible smoking products appeared with the premise of presenting less toxicity than the CC, among which is the heated tobacco (heat-not-burn tobacco; HNBT). Here, we investigate the effects of HNBT on events involved in RA, focusing on symptoms, expression of metallothioneins (MTs), and on the biology of primary CD4+ T lymphocytes and the Jurkat T cell lineage. In vivo exposures to air, CC or HNBT were performed twice a day, 1 hour each (12 CC or 24 HNBT / hour), on days 14-21 of the induction of antigen-induced arthritis (AIA) in C57Bl / 6 mice. Analyzes of the clinical parameters of the AIA, histopathology, and immunohistochemistry were performed; quantification of nicotine and cotinine by liquid chromatography coupled to mass spectrometry (MS). The in vitro effects of exposures on T lymphocytes were measured by flow cytometry and ELISA. The concentration of metals released by the CC or HNBT during the exposures was measured by MS with coupled plasma. Mice exposed to CC showed intense pulmonary inflammation, marked expressions of hepatic and pulmonary MTs, and exacerbation of AIA parameters when compared to the group exposed to HNBT. Animals exposed to CC or HNBT showed a reduction in the cellularity of lymphoid organs. Only in vitro exposure to CC caused oxidative stress and secretion of inflammatory cytokines, activation of the aryl hydrocarbon receptor (AhR), and polarization of Th17 cells. However, exposure to CC or HNBT led to reduced secretion of IL-2 and proliferation of Jurkat cells. The exposure of Jurkat T cells to nicotine mimicked the inhibitory effects of exposure to HNBT on IL-2 secretion and T lymphocyte proliferation. The CC released higher concentrations of metals in the exposure chambers. In association, our results show that although exposures to HNBT do not exacerbate inflammatory parameters of AIA or T lymphocyte functions, both products impair lymphoid organ cell function and the proliferation and secretion of IL-2 by T lymphocytes

Metallothionein and lipid peroxidation as markers to assess health status of chronically oiled Magellanic penguins in Argentina / Metalotioneínas y peroxidación lipídica como marcadores para determinar el estado de salud del Pingüino Magallánico crónicamente empetrolado en Argentina

Chronic oiling affects seabirds, with short (individual survival) and long-term (dynamics of population) effects. Magellanic penguin is the most affected species in Argentina. The aim was to evaluate the use of blood biochemical-molecular biomarkers (MT and TBARs) to assess health status of Magellanic penguin exposed to chronic environmental oiling, in addition with routine hematological analyses (differential WBC count and PCV). Oiled specimens presented significant higher RBC metallothionein and TBARs concentrations than those from shelter; while routine hematological parameters were within normal levels for penguins and did not show any difference between both groups. These results demonstrated the higher sensibility of both biomarkers, evidencing effects on health status by chronic oiling; furthermore, they are the first report in blood metallothionein and oxidative stress in S. magellanicus. These studies will be useful for a better assessment of the health condition in rehabilitation centers (short term); and, as early warning signals in natural colonies (long term).

El empetrolamiento crónico afecta a las aves marinas, con efectos a corto (supervivencia del individuo) y largo plazo (dinámica de la población). El pingüino de Magallanes es la especie más afectada en Argentina. El objetivo fue evaluar el uso de biomarcadores bioquímicos-moleculares (MT y TBARS) en sangre para evaluar el estado de salud del pingüino de Magallanes expuesto a empetrolamiento crónico ambiental, además de los análisis hematológicos de rutina (recuento diferencial de leucocitos y hematocrito). Los ejemplares empetrolados presentaron concentraciones significativamente mayores de metalotioneínas en fracción celular y peroxidación lipídica que aquellos de albergue; por el contrario, los parámetros hematológicos de rutina estuvieron dentro de los niveles normales para los pingüinos y no mostraron ninguna diferencia entre los grupos. Estos resultados demuestran la mayor sensibilidad de los dos biomarcadores, evidenciando efectos del empetrolamiento crónico sobre el estado de salud; además, este es el primer reporte de concentraciones de metalotioneínas en sangre y el estrés oxidativo en S. magellanicus. Estos estudios son de utilidad para una mejor evaluación del estado de salud en los centros de rehabilitación (corto plazo); y, como señales de alerta temprana en las colonias naturales (largo plazo).

Alterações histológicas dos rins e expressão das metalotioneínas e das proteínas de choque térmico em ratos Wistar após exposição ao fungicida tirame / Kidney histological alterations and metallothionein and heat shock protein expression in Wistar rats after fungicide thiram exposure

Avaliaram-se as alterações histológicas e a expressão das metalotioneínas (MTs) e das proteínas de choque térmico (Hsp70) nos rins de ratos Wistar após a exposição ao fungicida tirame. Os animais foram distribuídos em três grupos: grupo dieta-padrão; grupo dieta-padrão+óleo de milho; e grupo tirame. Foram encontradas diferenças significativas (P<0,05) na evolução do peso corporal entre os ratos do grupo tirame e os dos grupos controle e óleo de milho, e não foram verificadas lesões histológicas evidentes nos rins dos animais. Foram encontradas diferenças entre os animais do grupo exposto ao tirame e os dos grupos controle e óleo quanto às características histomorfométricas relativas ao corpúsculo renal - exceto para a proporção área da cápsula de Bowman:área do glomérulo - e relativas aos túbulos contorcidos proximal e distal - exceto para altura do epitélio dos túbulos distais. Nos ratos expostos ao tirame, foi observada imunomarcação positiva para as MTs, de moderada a forte, nos túbulos contorcidos da região cortical, diminuindo do córtex em direção à medula, e forte imunomarcação para as Hsp70 nas áreas do córtex e da medula, no glomérulo e nos túbulos contorcidos. Os resultados sugerem que o tirame pode ter toxicidade crônica nos mamíferos por afetar o seu crescimento e que a expressão das MTs e das Hsp70, provável resposta celular adaptativa ao estresse oxidativo causado pelo tirame, pode ser utilizada como biomarcador de exposição a este químico.

The histological alterations and the expression of metallothionein (MTs) and heat shock protein (Hsp70) in the kidney of Wistar rats after thiram fungicide exposure were evaluated. Animals were distributed into three groups: standard diet group, standard diet + corn oil group and thiram group. Significant differences were found (P<0,05) in the evolution of body weight between rats in the thiram group and those in the control and corn oil groups, and no histological lesions were evident in the animals' kidneys. Differences were found among animals in the group exposed to thiram and the control and oil groups regarding histomorphometric characteristics of the renal corpuscle - except for the proportion in the area of Bowman's capsule: glomerulus area - and regarding the height of the epitelium in the distal tubules. In rats exposed to thiram, a positive moderate to strong immunoexpression was observed for MTs, in the cortical convulated tubules decreasing the cortex towards the medulla, and a strong immunoexpression for Hsp70 in the cortex and medulla areas, in the glomerulus and convulated tubules. The results suggest that thiram may have chronic toxicity in mammals affecting their growth, and that the expression of MTs and Hsp70, a probable cellular adaptive response to the oxidative stress caused by thiram, may be used as a biomarker of exposure to this chemical.

Different levels of MT-I/II between patients with MTLE with or without seizure generalization: does hippocampal MT-I/II affects seizure spread, or does seizure spread promotes differential expression of MT-I/II? / Níveis diferentes de MT-I/II entre pacientes com MTLE com ou sem crise generalizada: os níveis hipocampais de MT-I/II afetam o alastramento das crises, ou o alastramento das crises promove expressão diferencial de MT-I/II?

In the central nervous system, zinc is released along with glutamate during neurotransmission and, in excess, can promote neuronal death. Experimental studies have shown that metallothioneins I/II (MT-I/II), which chelate free zinc, can affect seizures and reduce neuronal death after status epilepticus. Our aim was to evaluate the expression of MT-I/II in the hippocampus of patients with temporal lobe epilepsy (TLE). Hippocampi from patients with pharmacoresistant mesial temporal lobe epilepsy (MTLE) were evaluated for expression of MT-I/II and for neuronal, astroglial, and microglial populations. Compared to control cases, MTLE group displayed widespread increase in MT-I/II expression, astrogliosis and reduced neuronal population. MT-I/II levels did not correlate with any clinical variables, but patients with secondary generalized seizures (SGS) had less MT-I/II than patients without SGS. In conclusion, MT-I/II expression was increased in hippocampi from MTLE patients and our data suggest that it may be associated with different seizure spread patterns.

No sistema nervoso central, o zinco é liberado juntamente com o glutamato durante a neurotransmissão e, quando liberado em excesso, pode promover morte neuronal. Estudos indicam que as metalotioneínas I/II (MT-I/II), proteínas quelantes de zinco livre, podem afetar parâmetros relacionados às crises e reduzir a morte neuronal subsequente a um status epilepticus. Nosso objetivo foi avaliar a expressão de MT-I/II no hipocampo de pacientes com epilepsia do lobo temporal (ELT). Hipocampos de pacientes com ELT mesial (ELTM) resistente ao tratamento farmacológico foram avaliados para a expressão de MT-I/II e para as populações neuronal e astroglial. Quando comparadas com o grupo controle, pacientes com ELTM apresentaram aumento na expressão de MT-I/II, astrogliose e redução na densidade neuronal. Não foram observadas correlações entre os níveis de MT-I/II e as características clínicas dos pacientes, mas pacientes com crises secundariamente generalizadas apresentaram um aumento menor nos níveis de MT-I/II que os pacientes sem estas crises. Em resumo, um aumento na expressão de MT-I/II é observado em pacientes com ELTM e nossos dados sugerem que o aumento pode estar associado a diferentes padrões de crises epilépticas.

Metalotioneína: processos celulares e moleculares / Metallothionein: molecular and cellular processes

As metalotioneínas (MTs) são uma classe de proteínas de ocorrência ubíqua, baixo peso molecular e ricas em cisteínas e metais contendo clusters de metais baseados em enxofre. A conservação desses clusters na estrutura tridimensional de MTs de invertebrados, vertebrados e bactérias marca a importância deste motivo estrutural. Em uma era pós genômica, está se tornando, cada vez mais claro que as MTs realizam inúmeras funções. Embora o papel primário das MTs ainda não tenha sido identificado, funções adicionais continuam a ser descobertas. As isoformas mais expressas em mamíferos, MT-1 e MT-2, são rapidamente induzidas no fígado por uma larga variedade de metais, drogas e mediadores inflamatórios. Uma isoforma cerebral, a MT-3, tem uma atividade inibitória específica em crescimento neuronal, enquanto as MT-1 e MT-2 têm funções mais diversas ligadas com sua estrutura de cluster tiolatos. As funções incluem envolvimento em homeostase de zinco, proteção contra metais pesados e danos oxidativos, regulação metabólica via doação de zinco e controle e/ou seqüestro de grupamentos redox. Os destaques recentes das pesquisas com MTs e suas repercussões sobre a saúde pública são o assunto desta revisão.

Metallothioneins (MTs) are a class of ubiquitously ocurrence , low molecular weight, cysteine- and metal-rich proteins containing sulfur-based metal clusters. The conservation of these clusters in an increasing number of three-dimensional structures of invertebrate, vertebrate and bacterial MTs points out the importance of this structural motive. In the postgenomic era, it is becoming increasingly clear that MTs fulfill different functions. It´s primary role has not been identified, and remains elusive, as further functions continue to be discovered. The most widely expressed isoforms in mammals, MT-1 and MT-2, are rapidly induced in the liver by a wide range of metals, drugs and inflammatory mediators. A brain isoform, MT-3, has a specific neuronal growth inhibitory activity, while MT-1 and MT-2 have more diverse functions related to their thiolate cluster structure. These include involvement in Zn homeostasis, protection against heavy metal and oxidant damage, and metabolic regulation via Zn donation, sequestration and/or redox control. The recent highlights of MT research and its impact on public health are the subject of this review.