A map of neutrophil granules by proteomics / Mapa dos neutrófilos por proteômica (OU) Mapa dos grânulos do neutrófilo por proteômica

Neutrophils are polymorphonuclear leukocytes that play a key role in the organism defense. These cells enroll in a range of actions to ensure pathogen elimination and orchestrate both innate and adaptative immune responses. The main physiological structures of neutrophils are their storage organelles that are essential since the cells activation and participate in all their functions. The storage organelles are divided into 2 types: granules and secretory vesicles. The granules are subdivided into azurophilic, specific and gelatinase. The granules are distinguished by their protein content, and since they play an important role on the neutrophil function, the knowledge of the proteins stored in these organelles can help to better understand these cells. Some proteins are present in high abundance and are used as markers for each storage organelle. These proteins are myeloperoxidase (MPO) for azurophil granules, neutrophil gelatinase associated with lipocalin-2 (NGAL) and lactoferrin (LTF) for specific granules, matrix metalloproteinase-9 (MMP9) for gelatinase granules and alkaline phosphatase (AP) for secretory vesicles. The isolation of neutrophils granules, however, is challenging and the existing procedures rely on large sample volumes, about 400 mL of peripheral blood or 3 x 108 neutrophils, not allowing for multiple biological and technical replicates. Therefore, the aim of this study was to develop a miniaturized neutrophil granules isolation method and to use biochemical assays, mass spectrometry-based proteomics and a machine learning approach to investigate the protein content of the neutrophils storage organelles. With that in mind, 40 mL of the peripheral blood of three apparently healthy volunteers were collected. The neutrophils were isolated, disrupted using nitrogen cavitation and organelles were fractionated with a discontinuous 3-layer Percoll density gradient. The presence of granules markers in each fraction was assessed using western blot , gelatin zymography and enzymatic assays. The isolation was proven successful and allowed for a reasonable separation of all neutrophils storage organelles in a gradient of less than 1 mL, about 37 times smaller than the methodsdescribed in the literature. Moreover, mass spectrometry-based proteomics identified 369 proteins in at least 3 of the 5 samples, and using a machine learning strategy, the localization of 140 proteins was predicted with confidence. Furthermore, this study was the first to investigate the proteome of neutrophil granules using technical and biological replicates, creating a reliable database for further studies. In conclusion, the developed miniaturized method is reproducible, cheaper, and reliable. In addition, it provides a resource for further studies exploring neutrophil granules protein content and mobilization during activation with different stimuli

Neutrófilos são leucócitos polimorfonucleares que possuem papel fundamental na defesa do organismo. Essas células desempenham diversas ações a fim de assegurar a eliminação de um patógeno e, além disso, orquestram a resposta imune inata e adaptativa. O conjunto composto pelos grânulos de armazenamento e as vesículas secretórias compõe a principal estrutura fisiológica dos neutrófilos. Estes componentes são essenciais desde a ativação celular, participando de todas as funcionalidades desta célula. Os grânulos são subdivididos em azurófilos, específicos e gelatinase. Eles podem ser distinguidos por meio de seu conteúdo proteico e, como são importantes na funcionalidade dos neutrófilos, identificar quais proteínas são armazenadas nestas organelas é imprescindível para entender melhor essa célula como um todo. Algumas proteínas, estão presentes de forma abundante e, portanto, são utilizadas como marcadores dos grânulos. Tais proteínas são mieloperoxidase (MPO) para os grânulos azurófilos, gelatinase de neutrófilo associada a lipocalina (NGAL) e lactoferrina (LTF) para os específicos, metaloproteinase de matrix 9 (MMP9) para os grânulos de gelatinase e fosfatase alcalina (AP) para as vesículas secretórias. Isolar estas estruturas, no entanto, é desafiador visto que os protocolos existentes na literatura utilizam grandes volumes de amostra, cerca de 400 mL de sangue ou 3 x 108 neutrófilos, para apenas um isolamento, impedindo a realização de replicatas técnicas e biológicas. Desta forma, o objetivo do presente estudo foi desenvolver um protocolo miniaturizado de isolamento dos grânulos neutrofílicos e utilizar métodos bioquímicos, de proteômica e machine learning para investigar o conteúdo proteico destas estruturas celulares. Para isto, 40 mL de sangue periférico de três voluntários aparentemente saudáveis foi coletado. Os neutrófilos foram então isolados, lisados com cavitação de nitrogênio e o fracionamento subcelular foi realizado baseado em um gradiente descontínuo de 3 camadas de Percoll. O método de isolamento foi avaliado através da investigação dos marcadores utilizando western blotting (WB), zimografia de gelatina e ensaios enzimáticos em cada fração coletada. O isolamento demonstrou-se eficiente e permitiu uma ótima separação dos grânulosem um gradiente menor que 1 mL, cerca de 37 vezes menor que os métodos atualmente descritos na literatura. Além disso, a análise proteômica foi capaz de identificar 369 proteínas presentes em pelo menos 3 das 5 réplicas investigadas e, utilizando ferramentas de machine learning, 140 proteínas foram classificadas como pertencentes a um dos tipos de grânulos ou vesícula secretória com alto nível de confiabilidade. Por fim, o presente estudo foi o primeiro a investigar o proteoma dos grânulos utilizando replicatas técnicas e biológicas, criando e fornecendo uma base de dados robusta que poderá ser utilizada em estudos futuros. Conclui-se, portanto, que a metodologia miniaturizada desenvolvida é eficaz, reprodutível e mais barata, além de permitir estudos mais complexos e profundos sobre o proteoma dos grânulos dos neutrófilos em diferentes momentos celulares, tais como quando ativados via estímulos distintos

Efeitos das nanocápsulas de núcleo lipídico contendo acetileugenol em melanomas: estudos in vivo e in vitro / Effects of lipid-core nanocapsules with acetyleugenol in melanomas: in vivo and in vitro studies

O melanoma é uma neoplasia de pele invasivo, com maior taxa de morte, sem tratamento efetivo. Nanocápsulas poliméricas de núcleo lipídico (LNC) tem sido empregadas com sucesso como carreadores de fármacos hidrofóbicos. Como o eugenol é um composto hidrofóbico com atividades antiproliferativas e pró-apoptóticas em células cancerosas, visamos avaliar os efeitos dos tratamentos com acetileugenol (AC), LNC ou LNC contendo acetileugenol (LNC-AC) em modelo de melanoma in vivo em camundongos C57B6, e a citotoxicidade dos mesmos em células endoteliais (HUVEC) e de melanoma (SK-Mel-28) in vitro. Os resultados obtidos mostraram que: 1) tratamentos i.p. com as LNC ou com LNC-AC (50 mg/kg, 3-10 dia de indução do tumor) induziram toxicidade sistêmica e, somente o tratamento com LNC inibiu o desenvolvimento do melanoma. O tratamento com LNC, mas não com a mistura de triglicerídeos de cadeia média, por via oral, inibiu o desenvolvimento tumoral, sem toxicidade. Adicionalmente, os tratamentos com AC, LNC ou LNC-AC não foram eficazes quando administrados em fase tardia de evolução tumoral (50 mg/kg, 7-17 dia de indução do tumor, via oral); 2) os tratamentos agudos com AC, LNC ou LNC-AC (20 mg/kg, 200 µL, e.v.) não alteraram o número de leucócitos circulantes, mas os tratamentos com LNC ou com LNC-AC reduziram o comportamento de rolling dos leucócitos em vênulas póscapilares do músculo cremaster e causaram hemólise, sendo que este último efeito também foi observado após tratamento in vitro em hemácias murinas; 3) Os estudos in vitro mostraram que as LNC e LNC-AC foram captadas pelas células HUVEC e SK-Mel-28 após 1 hora de incubação; que a incubação com LNC-AC induziu apoptose tardia e necrose com maior eficácia em SK-Mel-28 do que em HUVEC; que as incubações com LNC ou LNC-AC exerceram efeitos antiproliferativos, induzindo parada na fase G2/M do ciclo celular das duas linhagens de células avaliadas; que somente a incubação com AC ou LNC-AC inibiu a adesão ao Matrigel® com maior eficácia na linhagem SK-Mel-28 do que HUVEC; que somente a incubação com as LNC reduziram a expressão de VCAM-1 em HUVEC e que as incubações com LNC ou LNC-AC reduziram a expressão de ß3 integrina em SK-Mel- 28; que nenhum dos tratamentos alterou a migração celular das HUVEC ou SK-Mel- 28; que somente a incubação com LNC-AC reduziu os níveis de espécies reativas de oxigênio em HUVEC e SK-Mel-28; que a incubação com LNC ou LNC-AC aumentou a produção de óxido nítrico (NO) pelas duas linhagens de células avaliadas; que o tratamento com L-NAME reverteu os níveis de NO e a inibição sobre a proliferação celular induzida pela incubação com LNC ou LNC-AC e; que o tratamento de células de melanoma murino com LNC ou LNC-AC parece alterar a polarizar os neutrófilos para o fenótipo N1. Associados, os resultados obtidos mostram o tratamento oral com LNC inibe o crescimento do melanoma sem induzir efeitos tóxicos, e que este efeito benéfico pode ser dependente, pelo menos em parte, da nanoencapsulação dos triglicerídios de cadeia média e da supraestrutura da formulação, com toxicidade direta sobre as células de melanoma e possível modulação do microambiente tumoral

Melanoma is the most invasive skin cancer, with high rates of death without effective treatment. Polymeric lipid-core nanocapsules (LNC) has been successfully used as carriers of hydrophobic drugs. As eugenol is an hydrophobic compound with antiproliferative and pro-apoptotic activity in cancer cells, here we aimed to evaluate the effects of treatments with acetyleugenol (AC), LNC or LNC containing acetyleugenol (LNC-AC) in an in vivo melanoma model in C57BL6 mice and the cytotoxicity of the treatments in vitro, using endothelial (HUVEC) and melanoma (SK-Mel- 28) cells. The results obtained showed that: 1) i.p. treatments with LNC or LNCAC (50 mg/kg, 3-10 days of tumor injection) induced systemic toxicity and, only the treatment with LNC inhibited the melanoma development. Treatment with LNC, but not with mix of triglycerides of medium chain, by oral route, inhibited the tumor development, without toxicity. In addition, the treatments with AC, LNC or LNC-AC were not effective when administered in the late stage of tumor evolution (50 mg/kg, 10-20 days of tumor induction, oral route); 2) the acute treatments with AC, LNC or LNC-AC (20 mg/kg, 200 µL, intravenous route) did not altered the number of circulating leukocytes, but the treatments with LNC or LNC-AC reduced the rolling behavior of leukocytes in postcapillary venules of the cremaster muscle and induced hemolysis. The latter effect was also observed after in vitro treatment using murine erythrocytes; 3) In vitro studies showed that the LNC and LNC-AC suffered uptake by HUVEC and SK-Mel-28 cells after 1 hour of incubation; that the incubation with LNC-AC induced late apoptosis and necrosis more effectively in SK-Mel-28 than in HUVEC cells; that the incubation with LNC or LNC-AC presented antiproliferative effects, by inducing G2M arrest in cell cycle in both cells lines evaluated; that only the incubation with AC or LNC-AC inhibited the adhesion in Matrigel® with more efficaccy in SK-Mel-28 than in HUVEC cells; that only incubtion with LNC reduced the VCAM-1 expression in HUVEC and the incubation with LNC or LNC-AC reduced the ß3 integrin expression in SK-Mel-28 cells; that any treatment affected the HUVEC or SK-Mel- 28 migration; that only the incubation with LNC-AC reduced the levels of reactive species of oxygen in HUVEC and SK-Mel-28 cells; that the incubation with LNC or LNC-AC increased the nitric oxide (NO) production by both cell lines used; that the treatment with L-NAME reversed the NO levels and the inhibition on cell proliferation induced by incubation with LNC or LNC-AC and; that the in vitro treatment of murine with LNC or LNC-AC altered the neutrophil polarization to N1 phenotype. Together, results obtained show that the oral treatment with LNC inhibit the melanoma growth without any toxic effect, and that the beneficial effect could be dependent, at least in part, of nanoencapsulation of medium chain triglycerides and the supraestrucuture of the formulation, with direct toxicity on melanoma cells and possible modulation of tumor microenvironment

Cytotoxicity and DNA damage in the neutrophils of patients with sickle cell anaemia treated with hydroxyurea

Hydroxyurea (HU) is the most important advance in the treatment of sickle cell anaemia (SCA) for preventing complications and improving quality of life for patients. However, some aspects of treatment with HU remain unclear, including their effect on and potential toxicity to other blood cells such as neutrophils. This study used the measurement of Lactate Dehydrogenase (LDH) and Methyl ThiazolTetrazolium (MTT) and the comet assay to investigate the cytotoxicity and damage index (DI) of the DNA in the neutrophils of patients with SCA using HU.In the LDH and MTT assays, a cytoprotective effect was observed in the group of patients treated, as well as an absence of toxicity. When compared to patients without the treatment, the SS group (n=20, 13 women and 07 men, aged 18-69 years), and the group of healthy individuals (AA) used as a control group (n=52, 28 women and 24 men, aged 19-60 years), The SSHU group (n=21, 11 women and 10 men, aged 19-63 years) showed a significant reduction (p<0.001) in LDH activity and an increase in the percentage of viable cells by the MTT (p<0.001). However, the SSHU group presented significantly higher DI values (49.57±6.0 U/A) when compared to the AA group (7.43 ± 0,94U/A) and the SS group (22.73 ±5.58 U/A) (p<0.0001), especially when treated for longer periods (>20 months), demonstrating that despite the cytoprotective effects in terms of cell viability, the use of HU can induce DNA damage in neutrophils.

A hidroxiuréia (HU) constitui o avanço mais importante no tratamento da anemia falciforme (AF) por prevenir complicações e aumentar a qualidade de vida dos pacientes. Entretanto, alguns aspectos do tratamento com HU permanecem obscuros, incluindo a sua ação e potencial toxicidade em outras células sanguíneas, tais como neutrófilos. Este estudo utilizou a mensuração da lactato desidrogenase (LDH) e do metil tiazoltetrazólio (MTT) e o ensaio do cometa para investigar a citotoxicidade e índice de dano (ID) ao DNA em neutrófilos de pacientes com AF em uso do medicamento. Nos ensaios de LDH e MTT, observou-se além de ausência de toxicidade, uma ação citoprotetora no grupo de pacientes tratados, Grupo SSHU (n=21, 11 mulheres e 10 homens, com idades entre 19-63 anos), quando comparados aos pacientes sem tratamento, Grupo SS (n=20, 13 mulheres e 07 homens, 18-69 anos), e grupo de indivíduos saudáveis (AA) usado como controle (n=52, 28 mulheres e 24 homens, 19-60 anos), com redução significativa (p<0,001) na atividade de LDH e aumento no percentual de células viáveis pelo MTT (p<0,001). Entretanto, o grupo SSHU apresentou valores de ID significativamente elevados (49,57±6,0 U/A), quando comparados ao grupo AA (7,43 ± 0,94U/A) e grupo SS (22,73 ±5,58 U/A) (p<0,0001), especialmente quando tratados por períodos mais longos (>20 meses), demonstrando que apesar dos efeitos citoprotetores quanto à viabilidade celular, o uso da HU pode induzir lesão ao DNA de neutrófilos.

Alteraciones leucocitarias en ratones portadores de sarcoma 180 / Leukocyte changes in mice bearing sarcoma 180

Se determinaron los valores avsolutos de la sdistintas poblaciones leucocitarias periféricas en ratones BALB/c normales y esplenectomizados (XB), desafiados con Sarcoma 180 sólido (S180s) y ascítico (S180a), inoculados por vías subcutánea e intraperitoneal, respectivamente. Las evaluaciones fueron realizadas al 8-, 15- y 25- día de crecimiento tumoral. Se observó: 1) leucocitosis en todos los grupos; 2) disminución del número de linfocitos al 15- y 25- día y disminución de monocitos al día 25-, en el grupo con S180s; 3) en el grupo XB, un incremento de todas las poblaciones leucocitarias, máximo entre el 8- y 15- día, valores que tendieron a normalizarse en el día 25-, en el grupo XB inoculado con S18s, neutrofilia, linfocitosis y monocitosis hasta el día 25-; 4) los valores máximos de neutrofilia correpsondieron al grupo S180a con 1905% de incremento en el día 15-, mientras que las cifras mayores de linfocitos y monocitos fueron observadas en el brupo XB inoculado con S180s en el día 15- con incrementos de 387% y 589% respectivamente, y 5) el aumento de neutrófilos fue constante en todos los grupos, observándose además altereaciones particulares en cada grupo