PLGA- corosolic acid implants for potential application in ocular neovascularization diseases

Angiogenesis is the formation of new blood vessels from preexisting vasculature. Uncontrolled angiogenesis is associated with progression of several ocular pathologies, such as diabetic retinopathy and macular degeneration. Thus, the inhibition of this process consists in an interesting therapeutic target. Corosolic acid (CA) is a natural derivative of ursolic acid, found in many medicinal herbs and exhibits numerous biological properties, including the antiangiogenic activity. The present study reports the production of CA-loaded poly d,l-lactidecoglycolide acid (PLGA) devices by melt technique. HPLC-UV method was developed and validated to evaluate the uniformity and the release profile of the developed systems. The devices were also characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, thermal analysis, and scanning electron morphology. It was studied the antiangiogenic activity of the CA-polymer system, using an in vivo model, the chorioallantoic membrane assay (CAM). CA was dispersed uniformly in the polymer matrix and no chemical interaction between the components of the formulation was verified. The implants presented a sustained release of the drug, which was confirmed by the morphological study and demonstrated an antiangiogenic activity. Therefore, the developed delivery system is a promising therapeutic tool for the treatment of ocular diseases associated with neovascularization or others related to the angiogenic process.

Oxidação de resíduos de triptofano em proteínas: formação de ligação cruzada ditriptofano e implicações patofisiológicas / Oxidation of tryptophan residues in proteins: formation of the ditryptophan cross-link and pathophysiological implications

Apesar de extensa investigação das modificações oxidativas irreversíveis sofridas pelas proteínas in vitro e in vivo, os produtos formados pela oxidação de resíduos de triptofano ainda permanecem apenas parcialmente conhecidos. Recentemente, nosso grupo caracterizou uma ligação cruzada de ditriptofano produzida pela recombinação de radicais hSOD1-triptofanila gerados pelo ataque do radical carbonato produzido durante a atividade peroxidásica da enzima superóxido dismutase humana (hSOD1). Neste trabalho, examinamos se a ligação ditriptofano pode ser formada em outras proteínas, além da hSOD1 e por outros oxidantes, além do radical carbonato. A lisozima da clara do ovo e a beta cristalino bovina foram utilizadas como alvos de oxidação. A lisozima foi utilizada por ser uma enzima pequena (129 aminoácidos) e de estrutura bem conhecida, contendo seis resíduos de Trp. Os resultados mostraram que o radical carbonato, gerado enzimatica ou fotoliticamente, promove a oxidação, dimerização e inativação da lisozima. Os principais produtos de oxidação caracterizados por análise de nano-ESI-Q-TOF-MS/MS foram hidroxi-triptofano e N-formilquinurenina juntamente com um dímero de lisozima (lisozima-Trp28-Trp28-lisozima) e um hetero dímero lisozima-hSOD1 (lisozima-Trp28-Trp32-hSOD1), ambos ligados por uma ligação ditriptofano. Também demonstramos que a irradiação da lisozima com luz UVC leva à formação do dímero lisozima-Trp28-Trp28-lisozima. Em consequência, resolvemos tratar a beta cristalino bovina com radical carbonato gerado fotoliticamente ou com luz UVC, e a proteína também sofreu oxidação, dimerização e agregação. Os principais produtos de oxidação caracterizados por nano-ESI-Q-TOF-MS/MS foram hidroxi-triptofano, N-formilquinurenina, DOPA e um dímero de beta cristalino (ßB2-Trp151-Trp151-ßB2). A irradiação com luz UVC também levou à formação de um dímero intra-cadeia, caracterizado como ßA2-Trp78-Trp81. Quando a beta cristalino foi irradiada com um simulador de luz solar (UVA e UVB) também foi possível observar um dímero, caracterizado como ßA2-Trp150-Trp150-ßA2. A presença de produtos de oxidação de resíduos de Trp, dentre eles a ligação cruzada ditritpofano, também foi avaliada in vivo, utilizando o cristalino de pacientes que foram submetidos a cirurgia para remoção de catarata. Beta, alfa e gama cristalino foram as principais proteínas identificadas nas frações solúvel e insolúvel do cristalino. A principal modificação pós-traducionais identificada foi deamidação. Um alto conteúdo de resíduos de metionina e triptofano oxidados foram identificados nas proteínas presentes na fração insolúvel. Os principais produtos de oxidação de Trp identificados por nano-ESI-Q-TOF-MS/MS foram quinurenina e N-formilquinurenina. A presença de dímeros covalentes no cristalino com catarata foi confirmada por análises de massas. A completa caracterização desses dímeros (ßB1-Trp127-Trp127-ßB1 e ßB1-Trp193-Trp193-ßB1) confirmou que as cadeias polipeptídicas foram ligadas por uma ligação ditriptofano. Em síntese, nossos dados demonstraram que o radical carbonato e a luz UV podem produzir dímeros de ditriptofano em diferentes proteínas. Também, a presença da ligação cruzada de ditriptofano in vivo (catarata humana) foi pela primeira vez detectada

Despite extensive investigation of irreversible oxidative modifications suffered by proteins in vitro and in vivo, the products formed by oxidation of tryptophan residues remain partially characterized. Our group recently described a ditryptophan cross-link produced by recombination of hSOD1-tryptophanyl radicals generated by attack of the carbonate radical produced during the peroxidase activity of the human superoxide dismutase (hSOD1) enzyme. Here, we examine whether the ditryptophan cross-link can be produced in others proteins besides the hSOD1 and by other oxidants, in addition to the carbonate radical. The egg white lysozyme and bovine beta crystalline were used as targets. Lysozyme was used because it is a small enzyme (129 amino acids) with a well-known structure, containing six Trp residues. The results showed that the carbonate radical, generated enzymatically or photolytically, promotes lysozyme oxidation, inactivation and dimerization. The major oxidation products characterized by nano-ESI-Q-TOF-MS/MS analysis were hydroxy-tryptophan and N-formylkynurenine together with a dimer of lysozyme (lysozyme-Trp28-Trp28-lysozyme) and a hetero dimer hSOD1-lysozyme (lysozyme-Trp28-Trp32-hSOD1), both bound by a ditryptophan cross-link. Also, it was demonstrated that lysozyme irradiation with UVC light leads to the formation of the dimer lysozyme-Trp28-Trp28-lysozyme. In view of these results, we decided to treat beta crystalline bovine with photolytically generated carbonate radical and UVC. Beta crystalline also suffered oxidation, dimerization and aggregation. The major oxidation products characterized were hydroxy-tryptophan, N-formylkynurenine, DOPA and a beta crystalline dimer (ßB2-Trp151-Trp151-ßB2) by nano-ESI-Q-TOF-MS/MS. Irradiation with UVC light also led to the formation of an intra-chain dimer, which was characterized as ßA2-Trp78-Trp81. When beta crystalline was irradiated with a solar simulator (UVA and UVB), it was also possible to observe a dimer which was characterized as ßA2-Trp150-Trp150-ßA2. The presence of oxidized tryptophan products, including the ditryptophan cross-link, was also evaluated in vivo in the lenses of patients submitted to cataract removal. Beta, alpha and gamma crystalline were the main proteins identified in soluble and insoluble fractions of the lenses. The main post translational modification identified was deamidation. A high content of oxidized methionine and tryptophan residues were identified in proteins present in the insoluble fraction. The main tryptophan oxidation products identified by nano-ESI-Q-TOF-MS/MS were kynurenine and N-formylkynurenine. The presence of covalent dimers in the lenses with cataract was demonstrated by mass analysis. Full MS/MS characterization of the dimers ßB1-Trp127-Trp127-ßB1 and ßB1-Trp193-Trp193-ßB1 confirmed that they were linked by a ditryptophan bond. In summary, our data demonstrate that the carbonate radical and UV light can produce ditryptophan dimers in different proteins. Also, the presence of the ditryptophan cross-link was first detected in vivo (human cataract)

Low-level red laser therapy alters effects of ultraviolet C radiation on Escherichia coli cells

Low-level lasers are used at low power densities and doses according to clinical protocols supplied with laser devices or based on professional practice. Although use of these lasers is increasing in many countries, the molecular mechanisms involved in effects of low-level lasers, mainly on DNA, are controversial. In this study, we evaluated the effects of low-level red lasers on survival, filamentation, and morphology of Escherichia colicells that were exposed to ultraviolet C (UVC) radiation. Exponential and stationary wild-type and uvrA-deficientE. coli cells were exposed to a low-level red laser and in sequence to UVC radiation. Bacterial survival was evaluated to determine the laser protection factor (ratio between the number of viable cells after exposure to the red laser and UVC and the number of viable cells after exposure to UVC). Bacterial filaments were counted to obtain the percentage of filamentation. Area-perimeter ratios were calculated for evaluation of cellular morphology. Experiments were carried out in duplicate and the results are reported as the means of three independent assays. Pre-exposure to a red laser protected wild-type and uvrA-deficient E. coli cells against the lethal effect of UVC radiation, and increased the percentage of filamentation and the area-perimeter ratio, depending on UVC fluence and physiological conditions in the cells. Therapeutic, low-level red laser radiation can induce DNA lesions at a sub-lethal level. Consequences to cells and tissues should be considered when clinical protocols based on this laser are carried out.

Avaliação do efeito fotoprotetor de compostos fenólicos sobre culturas de células da pele irradiadas por UVA e UVB / Photoprotective effect evaluation phenolic compounds on skin cell cultures irradiated with UVA and UVB

A exposição excessiva à radiação Ultravioleta (UV) resulta em manifestações clínicas à pele humana como queimaduras, fotoenvelhecimento e câncer. A radiação UVA, preferencialmente, induz à formação de espécies reativas de oxigênio, enquanto que a radiação UVB é absorvida diretamente pelo DNA. Apesar de mecanismos endógenos auxiliarem na prevenção/reparação dos danos causados pela radiação UV, quando o dano excede a capacidade de reparação celular, diversos efeitos lesivos ocorrem na pele como alterações da matriz dérmica, resposta inflamatória e desidratação do estrato córneo. O uso de compostos fenólicos com atividade antioxidante pode auxiliar na prevenção das consequências patológicas da exposição à radiação UV. O presente trabalho teve como objetivo estudar em cultura de células da pele (HaCaT -queratinócito humano imortalizado e FHPD - fibroblasto humano primário dermal) exposta às radiações UVA e UVB a atividade fotoprotetora de 3 compostos fenólicos, ácido cafeico (AC), clorogênico (ACG) e rosmarínico (AR). Inicialmente, células HaCaT e FHPD cultivadas em monocamada foram expostas às doses crescentes de radiação UVA ou UVB e, após 24 horas, foram analisadas quanto a viabilidade, marcadores de morte celular, mediadores inflamatórios, presença de aquaporina e lesões de DNA. HaCaT quando exposta às radiações UVA e UVB são conduzidas à morte por apoptose, com aumento de Caspases 3 e 9, p53 e redução de PARP. Após a exposição à radiação UVA, HaCaT responde com aumento na liberação de IL-6, TNF-α e COX-2, internalização/redução de AQP3 da membrana, redução na liberação de MMP-2 e 9, aumento na liberação de MMP-1 e na produção de ERO. Quando expostos à radiação UVB, HaCaT aumenta a liberação de IL-6 e COX-2, promove internalização/redução de AQP3 na membrana e redução na liberação de MMP-2 e 9. FHPD são menos sensíveis à exposição a ambas as radiações, mostrando redução de viabilidade com parada de ciclo apenas frente à radiação UVA. Além disto, FHPD exposto a radiação UVA responde com aumento na liberação de IL-6 e danos no DNA do tipo 8-oxo-dG. Dentre os compostos, o ACG apresentou melhor atividade fotoquimioprotetora perante ambas as radiações UVA e UVB, pois foi capaz de reverter em HaCaT a morte celular induzida por ambas as radiações e de reverter a parada de ciclo em FHPD expostos à radiação UVA. HaCaT tratado com ACG e exposto à radiação UVA responde com aumento na expressão de AQP3 e PARP, aumento na expressão gênica de AQP3, redução na expressão gênica de CDKN1A e na liberação de MMP-1, 2 e 9. Após a radiação UVB, o tratamento com ACG aumenta a expressão gênica de AQP3, reduz a expressão gênica de CDKN1A, reduz a produção de COX-2 e aumenta a liberação de MMP-2 e 9. O tratamento com o AR apresentou atividade fotoquimioprotetora frente à radiação UVA, com HaCaT respondendo a radiação com aumento na população de células viáveis, aumento na expressão de AQP3 e PARP e na expressão gênica de AQP3, redução na liberação de MMP-1 e 9 e redução na produção de COX-2. FHPD tratados com AR apresentaram aumento na população em fase G1, na expressão de p21, e redução de danos de DNA tipo 8-oxo-dG. O tratamento de HaCaT com AC foi capaz de reverter a morte celular, aumentar a expressão de p53 e aumentar a liberação de MMP-2 e 9 frente à radiação UVB e de reduzir a produção de ERO, a expressão de p21 e a liberação de MMP-1, 2 e 9 frente à radiação UVA. Para FHPD, o tratamento com AC foi capaz apenas de reduzir a formação de danos de DNA tipo 8-oxo-dG. Os resultados indicam que o modelo proposto foi capaz de discriminar a atividade fotoprotetora dos compostos frente à radiação UVA e UVB. Além disto, foi possível demonstrar que os compostos antioxidantes se comportam de maneira distinta enquanto fotoprotetores no modelo empregado

Excessive exposure to Ultraviolet radiation (UV) results in clinical manifestations in human skin such as burns, photo-aging and cancer. UVA radiation preferentially induces formation of reactive oxygen species, while UVB radiation is absorbed directly by the DNA. Although endogenous mechanisms are able to prevent/repair cellular damages caused by UV radiation, excess cellular damage retains cells repair capacity and also results on diverse harmful effects on skin, such as, changes in the dermal matrix, inflammatory response and dehydration of the stratum corneum. The use of phenolic compounds with antioxidant activity may help preventing pathological conditions caused by UV radiation. This work aimed to study the photoprotective activity of three phenolic compounds, caffeic (CA), chlorogenic (CGA) and rosmarinic acid (RA) in human skin cells (HaCaT - immortalized human keratinocytes and HDSF - human dermal skin fibroblast) exposed to UVA and UVB radiation. Initially, HDSF and HaCaT cells were exposed to increasing doses of UVA and UVB radiation. After 24 hours of exposure, we evaluated cell viability, cell death, inflammatory mediators, aquaporin and DNA damage. Exposure to UVA and UVB radiation in HaCaT cells results on apoptotic cell death, with an increase of caspases 3 and 9, p53 and reduction of PARP. HaCaT cells when exposed to UVA radiation resulted on increased levels of IL-6, TNF-α and COX-2, internalization of the membrane AQP3, reduction of MMP-2 and MMP-9 release, increase of MMP-1 and ROS production. After UVB radiation, HaCaT cells resulted on an increase of IL-6 and COX-2 production, it also promoted internalization of membrane AQP3 and reduced release of MMP-2 and 9. HDSF were less sensitive to both radiations. Moreover, HDSF resulted in cell viability decrease and cell cycle arrest only after UVA radiation. Furthermore, HDSF when exposed to UVA radiation resulted on an increase of IL-6 production and in DNA damage (8-oxo-dG). Among the studied compounds, CGA presented better photochemiprotective activity towards UVA and UVB radiation. Also, this compound was able to reverse cell death in HaCaT after exposure to both radiations and inhibited cell cycle arrest in HDSF after UVA radiation exposure. HaCaT cells treated with CGA and exposed to UVA radiation resulted on an increase in AQP3 and PARP expression, increased in AQP3 gene expression, reduction in CDKN1A gene expression and reduction in MMP-1, 2 and 9 release. After UVB radiation, GCA treatment increases AQP3 gene expression, reduces CDKN1A gene expression, reduces COX-2 production and increase MMP-2 and 9 releases. The AR treatment showed photochemiprotective activity towards the effects of UVA radiation, with HaCaT responding with an increase on cells viability, increased in PARP and AQP3 expression and in AQP3 gene expression, decreased MMP-1 and 9 releases and reduced COX-2c production. HDSF when treated with AR showed an increase in G1 phase population, in p21 expression and reduced DNA damage-type 8-oxo-dG. HaCaT cells treated with AC reversed cell death, increased p53 expression and increased MMP-2 and 9 releases after UVB radiation and reduced ROS production, p21 expression and MMP -1, 2, 9 release after UVA radiation. HDSF treated with AC was only able to reduce the formation of 8-oxodG DNA damage. These results indicated that the proposed model was able to discriminate the photochemiprotective activity of the studied compounds against the UVA and UVB radiation. In addition, it was demonstrated that the each studied antioxidant have different photoprotective mode of action

Participação da via Notch em lesões labiais fotoinduzidas / Participation of the Notch pathway in photoinduced lip lesions

A intensa exposição ao Sol sujeita o lábio, principalmente o inferior, aos danos provocados pela absorção de radiação ultravioleta (UV). O carcinoma epidermoide é a neoplasia maligna que se desenvolve nos lábios após exposição crônica prolongada aos raios UV e acredita-se que todos os casos sejam precedidos pela desordem potencialmente maligna denominada queilite actínica. Ambas as lesões são causados pelos efeitos nocivos da radiação UV agindo diretamente sobre o DNA, por meio do fenômeno da fotocarcinogênese. Nesse processo, a radiação provoca mutações que são capazes de causar a iniciação, progressão e a promoção de neoplasias. No entanto, é também importante considerar que outros eventos moleculares, além das mutações, estão envolvidos na iniciação e progressão do câncer. Alterações moleculares com ganho ou perda de função de componentes da via de sinalização Notch estão envolvidas em diferentes tipos de cânceres hematológicos e sólidos. Entretanto, a participação da sinalização Notch em câncer de lábio ainda é desconhecida.

Assim, o objetivo desse trabalho foi investigar se a via Notch está relacionada às lesões de queilite actínica e de carcinoma epidermoide de lábio e sua participação na fotocarcinogênese bucal. Para isso, foram utilizados 45 casos de queilite actínica, 15 casos de carcinoma epidermoide de lábio e 05 casos de lábio com aspecto de normalidade, nos quais foi analisada a expressão de Notch1 e Jagged1 por meio da técnica de imuno-histoquímica. Os resultados demonstraram que houve perda da expressão de Notch1 em 40% dos carcinomas epidermoides de lábio, sugerindo que a expressão reduzida de Notch1 pode converter os queratinócitos a um estado ativado e imaturo. Observou-se ainda, diferença nos padrões de marcação de Nocth1 e Jagged1 nas células epiteliais sugerindo que o sinal da via Notch seja transmitido a partir de uma célula apical para uma célula basal devido a localização das células que expressam o receptor e das que expressam o ligante. Concluiu-se, assim, que os resultados imuno-histoquímicos não apontam a uma regulação diferencial da expressão da proteína Notch1 e Jagged1 em lesões UV induzidas.

The intense exposure to the sun subject the lips, particularly the lower, the damage caused by the absorption of ultraviolet (UV) radiation. The squamous cell carcinoma is a malignant tumor that develops on the lips after prolonged chronic exposure to UV rays and it is believed that all cases are preceded by potentially malignant disorder called actinic cheilitis. Both lesions are caused by the harmful effects of UV radiation acting directly on the DNA, through the phenomenon of photocarcinogenesis. In this process, the radiation causes mutations that are capable of causing the initiation, progression and promotion of cancer. However, it is also important to consider that other molecular events, apart from the mutations are involved in the initiation and progression of cancer. Molecular abnormalities with gain or loss of Notch pathway components function are involved in several types of hematological and solid cancer. However,

the participation of Notch signaling in lip cancer is still unknown. The objective of this study was to investigate whether the Notch pathway is related to injuries actinic cheilitis and squamous cell carcinoma of the lip and participation in oral photocarcinogenesis. For this, were used 45 cases of actinic cheilitis, 15 cases of squamous cell carcinoma of the lip and lip 05 cases with normal aspect in which we analyzed the expression of Notch1 and Jagged1 by immunohistochemistry. The results showed loss of Notch1 expression in 40% of squamous cell carcinomas of the lip, suggesting that reduced expression of Notch1 can convert to an activated keratinocytes and immature state. There was also a difference in labeling patterns of Notch 1 and Jagged1 epithelial cells suggesting that the Notch pathway signal is transmitted from an apical cell to a basal cell due to localization of cells expressing the receptor and expressing the ligand. In summary, the immunohistochemical results do not show a differential regulation of Notch 1 and Jagged1 expression in UV induced lesions.

Fotoprotección en la infancia / Photoprotection in childhood

La radiación ultravioleta (UV) es sólo una parte de las radiaciones electromagnéticas emitidas por el sol y tiene un especial interés dermatológico por los diversos efectos que causa sobre la piel. En este trabajo analizamos los distintos tipos de radiaciones, su participación en los procesos de bronceado y de fotoenvejecimiento y carcinogénesis e intentamos recomendar sencillas medidas de protección solar para que puedan llevar a cabo padres y niños. Si bien hoy en día la exposición solar, el desarrollo de la vida al aire libre y el hecho de estar bronceado son aspectos saludables, creemos que como pediatras jugamos un rol importante en la educación para la fotoprotección