Novas formulações de Anexina A1 como estratégia terapêutica para a colite experimental / New formulations of Annexin A1 as a therapeutic strategy to experimental colitis

A Anexina A1 (AnxA1) é uma proteína de 37 kDa que controla o desenvolvimento da reação inflamatória inata, e favorece a eferocitose e o reparo tecidual. Em doenças inflamatórias intestinais (DIIs), tanto a AnxA1 endógena, como a sintética e o peptídeo sintético mimético ao N-terminal da proteína (Ac2-26) inibem o desenvolvimento de doença e induzem a cicatrização. O presente projeto teve o objetivo de obter novas formulações para carrear a AnxA1 recombinante (rAnxA1) ou o Ac2-26 e testar suas eficácias no modelo de colite experimental induzida pelo dextram sulfato de sódio (DSS, 0-6 dias) em camundongos C57Bl/6 machos. A rAnxA1 foi funcionalizada em nanocápsulas de núcleo lipídico de parede múltipla (MLNC) pela ligação Zn2+, com alta eficência de incorporação (92%) e adminsitrada pelas vias oral, intravenosa ou intraperitoneal durante a fase latente da doença (6º-9º dia). Somente o tratamento intraperitoneal com MLNC-AnxA1 (12,5 µg/mL) reduziu significativamente os sinais clínicos da doença, restaurou a integridade da estrutura colônica e a proliferação celular, bem como aumentou expressão de junções celulares da barreira intestinal. Ainda, MLNC-AnxA1 induziu a polarização de macrófagos para o fenótipo M2 in vivo no tecido inflamado e in vitro após estímulo com lipopolissacarídeos (LPS) bacteriano. Na tentativa de obter uma formulação terapêutica com atividade por vial oral, o peptídeo Ac2-26 foi incorporado em sílica mesoporosa ordenada SBA-15 e revestidos com Eudragit® L30-D55. A incorporação do peptídeo foi efetiva (88%) e a administração oral de Eudragit-SBA15-Ac2-26 (6º-9º dia; 200 µg/camundongo; 8 mg/kg) reduziu significativamente os sintomas clínicos e inflamação. De fato, ensaios de PET-SCAN mostraram que o SBA-15 permaneceu no intestino por até 16 horas após a administração e promoveu a liberação do peptídeo no intestino inflamado. Em cultura celular de epitélio (Caco-2), Eudragit-SBA15-Ac2-26 favoreceu a internalização de Ac2-26. Em conjunto, as duas estratégias expermentais de entrega do rAnxA1 ou Ac2-26 foram eficientes e os resultados obtidos sugerem que mais estudos devem ser realizados para a confirmação das estratégias de tratamento. Com o intuito de buscar ferramentas para ampliar estes estudos, durante estágio BEPE foram realizados estudos em cultura de células epiteliais baseado em células-tronco adultas diferenciadas in vitro. Os resultados mostraram que rAnxA1 ou Ac2-26 protegeram a integridade epitelial após desafio com LPS, pela regulação positiva da expressão das junções oclusivas e aderentes e redução da expressão de claudina-2, responsável pelo aumento da permeabilidade intercelular; pela modulação negativa decitocinas pró-inflamatórias CXCL-1 e MCP-1, e positiva de citocina antiinflamatória IL-10. Desta forma, padronizamos um novo modelo de cultura celular ainda não testada para a AnxA1 ou Ac2-26, que poderá ser empregada para desvendar os mecanismos da MLNC-AnxA1 e do Eudragit-SBA15-Ac2-26

Annexin Al (AnxA1) is a 37 kDa protein that controls the development of the innate inflammatory reaction, and favors efferocytosis and tissue repair. In inflammatory bowel diseases (IBDs), both endogenous and synthetic AnxA1 and the synthetic peptide mimetic to the N-terminal of the protein (Ac2-26) inhibit the development of disease and induce healing. The present project aimed to obtain new formulations to carry recombinant AnxA1 (rAnxA1) or Ac2-26 and test their efficacy in the experimental colitis model induced by dextram sodium sulfate (DSS, 0-6 days) in C57Bl/6 mice. rAnxA1 was functionalized into multiwall lipid core nanocapsules (MLNC) by Zn2+ binding, with high incorporation efficiency (92%) and administered orally, intravenously or intraperitoneally during the latent phase of the disease (6º-9º day). Only intraperitoneal treatment with MLNC-AnxA1 (12.5 µg/mL) significantly reduced the clinical signs of the disease, restored the integrity of the colonic structure and cell proliferation, as well as increased the expression of intestinal barrier cell junctions. Furthermore, MLNC-AnxA1 induced macrophage polarization to the M2 phenotype in vivo in inflamed tissue and in vitro after stimulation with bacterial lipopolysaccharides (LPS). In an attempt to obtain a therapeutic formulation with oral activity, the Ac2-26 peptide was incorporated into ordered mesoporous silica SBA-15 and coated with Eudragit® L30-D55. Peptide incorporation was effective (88%) and oral administration of Eudragit-SBA15-Ac2-26 (6º-9º day; 200 µg/mice; 8 mg/kg) significantly reduced clinical symptoms and inflammation. PET-SCAN assays showed SBA-15 remained in the intestine for up to 16 hours after administration and promoted the release of the peptide in the inflamed intestine. In epithelial cell culture (Caco-2), SBA15-Ac2-26 favored the internalization of Ac2-26. Taken together, the two experimental delivery strategies for rAnxA1 or Ac2-26 were efficient and the results obtained suggest that more studies should be carried out to confirm the treatment strategies. In order to seek tools to expand these studies, during the BEPE internship, studies were carried out in epithelial cell cultures based on adult stem cells differentiated in vitro. The results showed rAnxA1 or Ac2-26 protected epithelial integrity after challenge with LPS, by upregulating the expression of tight and adherens junctions and reducing the expression of claudin-2, responsible for increasing intercellular permeability; by negative modulation of pro-inflammatory cytokines CXCL-1 and MCP-1, and positive modulation of anti-inflammatory cytokine IL-10. In this way, we standardized a new cell culture model that has not yet been tested for AnxA1 or Ac2-26, which could be used to unravel the mechanisms of MLNC-AnxA1 and Eudragit-SBA15-Ac2-26

Mecanismos de ação da anexina A1 na doença intestinal inflamatória tratada com infliximabe / Annexin A1 pathways triggered in the inflammatory bowel disease treated with infliximab

As doenças inflamatórias intestinais (DIIs) são enfermidades crônicas desencadeadas por grave inflamação no trato gastrointestinal. Entre os mediadores imunes envolvidos na patogênese das DIIs, o fator de necrose tumoral alfa (TNF-α) e sugerido como citocina primordial. Assim, ferramentas de inativação da via do TNF-α, como o infliximabe (IFX), tem sido amplamente aplicadas no tratamento destas doenças. Embora o IFX seja eficaz na indução/manutenção de remissão das DIIs, ainda há relatos de efeitos adversos ou pacientes refratários a imunoterapia. Por esse motivo, e emergente a necessidade de identificar biomarcadores associados ao sucesso das terapias biológicas. Estudos prévios em pacientes com Doença de Crohn (DC) mostraram que a expressão da proteína anti-inflamatória anexina A1 (AnxA1) sistêmica e na mucosa intestinal e aumentada após IFX e correlacionada com a melhora da qualidade de vida. A AnxA1 e o seu peptídeo N-terminal, Ac2-26, desempenham suas funções na resolução da inflamação via receptores para peptídeo formilado (FPRs). No presente estudo, nós investigamos de que maneira os FPRs e a AnxA1 participam dos mecanismos do IFX. No modelo de colite experimental induzida por dextran sulfato de sódio (DSS) em camundongos selvagens (WT) e deficientes para AnxA1 endógena (AnxA1-/-), o IFX atenuou as manifestações clínicas da doença apenas em animais WT. O bloqueio dos FPRs com o antagonista Boc-2 reverteu a melhora observada nos animais tratados, enquanto a ausência da AnxA1 endógena revogou completamente a eficácia do tratamento. Ainda, a resposta inflamatória da colite foi exacerbada nos animais AnxA1-/- após IFX, que apresentaram redução de células T regulatórias e aumento da MMP9 no colon, encurtamento do intestino grosso, ausência de melhora histológica e mortalidade de 50%. Nos animais WT, por sua vez, o bloqueio dos FPRs impediu a melhora clínica e a regeneração das criptas mucosas, com desorganização da ß-actina e da borda em escova. Nas células epiteliais do intestino da linhagem Caco-2 estimuladas por TNF-α in vitro, confirmamos que os efeitos protetivos do IFX nas junções celulares são perdidos após bloqueio do FPR1 e do FPR2, comprometendo a integridade desta barreira. No colon, o IFX induziu a expressão e secreção da AnxA1 em células da lamina própria após colite, e essa secreção foi dose-dependente em células da lamina própria tratadas ex vivo, demonstrando que a secreção da AnxA1 por células do tecido conjuntivo pode constituir um dos mecanismos resolutivos desta terapia. Em humanos, o tratamento com IFX na DC não modificou as expressões de FPR1 e FPR2 nos leucócitos circulantes ou da AnxA1 plasmática, não permitindo a diferenciação de pacientes responsivos ou não. No entanto, a AnxA1 tecidual estava aumentada em pacientes que respondem ao IFX, e os níveis de AnxA1 e FPR1 foram negativamente correlacionados a remissão histológica. Por fim, análises de bioinformática revelaram expressões diferenciais dos mRNAs de FPR1, FPR2 e AnxA1 no colon entre pacientes remissivos ou refratários mesmo antes do início das infusões, mas esse mesmo padrão não foi observado nos PBMCs do sangue. Em conclusão, sugerimos que a indução da AnxA1 pode ser um dos mecanismos de resolução do IFX, e que é complementado pela ativação de FPRs. Ainda, estes marcadores podem apresentar valor preditivo da eficácia do IFX, contribuindo para o alcance da remissão da DC de maneira mais rápida e permanente

Inflammatory bowel diseases (IBDs) are chronic debilitating illnesses triggered by severe inflammation of the gastrointestinal tract. The tumor necrosis factor alpha (TNF-α) is pointed out as a primordial mediator of IBD pathogenesis; thus, inactivating tools targeting this cytokine have been widely used to treat these diseases. Although IFX is very efficient in inducing/maintaining remission in patients with IBD, side effects and unresponsiveness are still reported, emerging the need for the identification of biomarkers linked to therapeutical efficacy. In the Crohns disease (CD), systemic and tissue expressions of the anti-inflammatory protein, annexin A1 (AnxA1), are increased after IFX treatment and correlate with life quality improvement according to previous reports. AnxA1 and its N-terminal peptide, Ac2-26, act via formyl peptide receptors (FPRs); therefore, the present investigation aimed to understand how FPRs and AnxA1 participate in IFX mechanisms. In the experimental colitis model induced by dextran sulphate sodium (DSS) in wild-type (WT) and AnxA1-deficient mice (AnxA1-/-), IFX attenuated the clinical manifestations only in the WT group. FPRs blockade using the antagonist, Boc-2, impaired IFX effects in WT mice, while AnxA1 absence completely abrogated its efficacy. Furthermore, the inflammatory response was exacerbated after IFX in AnxA1-/- mice, with reduced T regulatory cells, increased tissue MMP9, large intestine shortening, lack of histological remission and 50% mortality. In WT mice, FPR blockade reverted the clinical recovery and mucosal crypts regeneration, with b-actina and brush border disorganization. Using the intestinal epithelial cell line Caco-2 stimulated with TNF-α in vitro, we confirmed that IFX protective effects on tight junctions are lost after FPR1 and FPR2 blockade, compromising the barrier integrity. In the colonic tissue, the expression and secretion of AnxA1 were induced by IFX after colitis. This secretion was shown to be dose-dependent in cells from the intestinal lamina propria treated ex vivo, demonstrating that secreted AnxA1 could constitute one of the resolutive mechanisms of that therapy. In humans with CD, IFX did not modify the expressions of FPR1 and FPR2 in circulating leukocytes or the plasma AnxA1 levels, not differentiating patients responsive or not. However, tissue AnxA1 expression was augmented in responsive patients, and AnxA1/FPR1 levels were negatively correlated with histological remission. Finally, bioinformatic analyses revealed differential expression of FPR1, FPR2 and AnxA1 mRNAs in the colon among remittent or refractory patients even before the beginning of infusions, which was not observed for samples of blood PBCM. In conclusion, we suggest that inducing tissue AnxA1 might be one of the resolution mechanisms of IFX, which is complemented by the activation of FPRs. Moreover, these markers could present predictive value of IFX efficacy, contributing to reaching an early and more permanent remission in IBD

Proteína anexina a1: alvo terapêutico nos processos inflamatórios / Annexin a1 protein: therapeutic target in inflammatory processes

Introdução: A inflamação é uma importante resposta do hospedeiro contra agentes invasores. Contudo, precisa ser regulada paranão causar danos nos tecidos e órgãos. Entre os mediadores anti-infl amatórios está a proteína Anexina A1, uma proteína de 37kDaque apresenta sítios de ligação ao cálcio e aos fosfolipídios de membrana e está envolvida na inibição das sínteses de eicosanoides efosfolipase A2, induzidas por glicocorticoides. A ANXA1 é amplamente distribuída no organismo, especialmente em células relacionadasaos processos de defesa. Esta proteína exerce diferentes funções e pode ser relacionada a várias condições patológicas, como câncer edoenças autoimunes, além dos processos infl amatórios. Por essa razão, termo “anexinopatias” tem sido usado para defi nir as doençashumanas nas quais os níveis anormais de anexina contribuem para a patogênese. Objetivo: Diante da importância da ANXA1, o objetivodeste trabalho foi realizar uma revisão sobre o papel da proteína em processos infl amatórios. Método: Pesquisa bibliográfi ca realizadaem sites especializados...

Introduction: Inflammation is an important host response against invading agents. However, it must be regulated to avoid causing damageto tissues and organs. Among the anti-infl ammatory mediators there is the protein A1 Annexin, a 37kDa protein which exhibits calcium andphospholipid membrane binding sites and is involved in inhibition of glucocorticoids induced synthesis of eicosanoid and phospholipaseA2. ANXA1 is widely distributed in the body, especially in defense processes related cells. This protein exerts different functions and maybe related to several pathological conditions such as cancer and autoimmune diseases, beyond infl ammatory processes. Therefore, theterm "annexinopathy" has been used to defi ne human disease in which abnormal levels of annexin contribute to pathogenesis. Objective:Given the importance of ANXA1, the aim of this work was to perform a review about the role of this protein in infl ammatory processes.Method: Bibliographic research carried out in specialized sites...

Introducción: Una inflamación es una importante respuesta del huésped contra los agentes invasores. Sin embargo, debe ajustarse parano dañar los tejidos y los órganos. Entre los mediadores anti-infl amatorios está una proteína Anexina A1, una proteína de 37kDa que sepresentan en el calcio y los fosfolípidos de la membrana y se encuentra en la inibición de las síntesis de eicosanoides y fosfolipasa A2,induzidas por glicocorticoides. A ANXA1 é amplamente distribuida en el organismo, especialmente en las células relacionadas con losprocesos de defensa. Esta proteína ejerce diferentes funciones y puede ser relacionada a varias condiciones patológicas, como cáncer yenfermedades autoinmunes, además de los procesos infl amatorios. Por esta razón, el término "anexinopatias" se ha utilizado para defi nirlas enfermedades humanas en las que los niveles anormales de anexina contribuyen a la patogénesis. Objetivo: Ante la importancia dela ANXA1, el objetivo de este...

Efeito do agonista PPAR LYSO-7 sobre a instalação e cicatrização de úlceras gástricas induzidas em camundongos / Effect of PPAR agonist LYSO-7 on installation and healing of gastric ulcers induced in mice

A úlcera gástrica é uma doença crônica, de alta prevalência, e a eficácia dos tratamentos farmacológicos disponíveis é limitada pela alta incidência de efeitos adversos. Neste trabalho é mostrado o mecanismo de ação terapêutica e os efeitos toxicológicos da molécula indol-tiazolidínica LYSO-7 em diferentes modelos experimentais de úlcera gástrica. Camundongos Swiss machos foram tratados com veículo, LYSO-7 (5, 25 ou 50 mg/kg, v.o.) ou bezafibrato (25 ou 50 mg/kg, v.o.) 1 hora antes da administração oral de Et/HCl (60%/0,03 M) ou indometacina (100 mg/kg). Em outro conjunto de ensaios, animais foram pré-tratados com GW9962, um antagonista PPARγ (2 mg/kg, i.p.); anticorpo anti-granulócito (50 µL, i.p.), ou L-NAME (70 mg/kg, i.p) 1 hora antes dos tratamentos com veículo ou LYSO-7. Uma hora após administração da solução de Et/HCl, os neutrófilos foram quantificados no sangue e medula óssea, a rede microcirculatória gástrica foi estudada em in situ, utilizando a técnica de microscopia intravital; o tecido gástrico foi utilizado para quantificar a percentagem de área lesada, atividade da MPO, a expressão gênica e proteica de PPARγ, expressão proteica de iNOS e eNOS, e a atividade das enzimas catalase, SOD, GPx, GR e GST. Uma hora após a administração de indometacina, o tecido gástrico foi removido para avaliar a eficácia do tratamento e a secreção de mediadores inflamatórios. Ensaio de úlcera crônica, induzida por ácido acético, foi realizado em camundongos Balb/c WT ou ANXA1-/-, aplicando-se 20µL de ácido acético na camada subserosa do estômago e 24 horas após a indução, os animais foram tratados, uma vez ao dia, durante sete dias com LYSO-7 (50 mg/kg), bezafibrato (50 mg/kg) ou veículo. Foram realizados ensaios com macrófagos recrutados para o peritônio pela ação do tioglicolato de sódio (3%, i.p.) e com neutrófilos recrutados pela ação do glicogênio de ostra (1%, i.p.). Ensaios de toxicologia aguda, crônica e mutagenicidade também foram realizados. Os resultados obtidos mostram que o tratamento com LYSO-7 reduz a área lesada, o influxo de neutrófilos e a estase da rede microcirculatória provocada pela administração de Et/HCl. Os efeitos protetores foram revertidos em animais pré-tratados com GW9962, indicando a participação do PPARγ no efeito. O influxo de neutrófilos é determinante para a lesão, uma vez que a depleção destas células reduziu a ulceração gástrica, e indica que o bloqueio da mobilização de neutrófilos da medula óssea para o sangue e destes para o tecido lesado pela LYSO-7 pode ser um mecanismo de ação gastroprotetora desta molécula. A reversão da estase vascular na microcirculação, mas não o influxo de neutrófilos, é mediado pelo NO, pois o pré-tratamento com L-NAME aboliu os efeitos da LYSO-7 no restabelecimento do fluxo sanguíneo da microcirculação. Este efeito pode ser dependente da maior e menor expressão proteica de eNOS e iNOS, respectivamente. A LYSO-7 foi capaz de alterar favoravelmente a atividade das enzimas antioxidantes no tecido gástrico. Ainda, a LYSO-7 diminuiu a área lesada e reduziu a concentração de TNFα e aumentou a de IL-10 no tecido gástrico lesado pela indometacina. Na resolução do processo inflamatório, o tratamento com LYSO-7 diminuiu a percentagem de área lesada, aumentou a apoptose de neutrófilos e a eferocitose de neutrófilos por macrófagos peritoneais, inibiu a secreção de TNFα e aumentou a secreção de IL-10, TFG-1ß e VEGF para o sobrenadante de macrófagos em fagocitose. A resolução de lesão gástrica, bem como a indução da fagocitose pela LYSO-7 foi reduzida em animais ANXA1-/-. As investigações destes últimos dados mostraram a relação da ANXA1 e PPARγ, já que a expressão do receptor é reduzida em macrófagos obtidos de animais depletados de ANXA1. Os estudos toxicológicos mostraram que a LYSO-7 apresenta baixa toxicidade aguda e crônica in vivo, além de não ocasionar mutagenicidade em eritrócitos da medula óssea. Os dados obtidos mostram que a molécula LYSO-7 atua como agonista PPARγ na modulação da úlcera gástrica e modula a migração de neutrófilos e o fluxo sanguíneo na microcirculação. A transativação e transrepressão de eNOS e iNOS, respectivamente, o bloqueio da migração de neutrófilos para a lesão e a inibição da atividade de enzimas oxidativa, ativação de enzimas antioxidantes no epitélio gástrico e a inibição da secreção de mediadores inflamatórios parecem ser os mecanismos de ação da LYSO-7 na citoproteção gástrica. Adicionalmente, a LYSO-7 atua na resolução do processo inflamatório promovendo downregulation na secreção de mediadores inflamatórios, aumento na apoptose de neutrófilos e eferocitose de neutrófilos apoptóticos

Gastric ulcer is a chronic disease that presents high prevalence, and effectiveness of pharmacological treatments available is limited by several adverse effects. In this study is shown the mechanism of action and toxicological effects of the molecule indole-thiazolidine LYSO-7 in different models of gastric ulcer. Male Swiss mice were treated with vehicle LYSO-7 (5, 25, or 50 mg/kg, p.o.) or bezafibrate (25 or 50 mg/kg, p.o.) 1 hour before the oral administration of Et/HCl (60%/0.03 M) or indomethacin (100 mg/kg). In another set of assays, animals were pre-treated with GW9962, a PPARγ antagonist (2 mg/kg, i.p.), anti-granulocyte antibody (50 µL, i.p.) or L-NAME (70 mg/kg, i.p.) 1 hour before the treatment with vehicle or LYSO-7. One hour after administration of the Et/HCl solution, neutrophils were quantified in the blood and bone marrow, the gastric microcirculatory network was studied in situ by intravital microscopy, in the gastric tissue were quantified the percentage of injured area, MPO activity, PPARγ gene and protein expression, iNOS and eNOS protein expression, and catalase, SOD, GPx, GR and GST activity. One hour after indomethacin administration, gastric tissue was removed to verify the efficacy of LYSO-7 on inflammatory mediator secretion. Chronic ulcer assay induced by acetic acid was carried out in Balb/c WT or ANXA1-/-, applying 20µL of acetic acid in the subserosal layer of the stomach and 24 hours after induction, animals were treated during seven days, once a day, with LYSO-7 (50 mg/kg), bezafibrate (50 mg/kg) or vehicle. Assays were performed with macrophages recruited to the peritoneum by sodium thioglycollate (3%, i.p.) and neutrophils by oyster glycogen (1%, i.p.). Acute and chronic toxicological and mutagenicity assays were also conducted. The results obtained show that LYSO-7 treatment decrease the injured area, neutrophil influx and microcirculatory stasis evoked by Et/HCl administration. Protective effects were reversed in animals pretreated with GW9962, indicating the involvement of PPARγ. Neutrophil influx is a determinant of the gastric lesion, once the depletion of these cells decreased the gastric damage, indicating that in the neutrophil mobilization blockade from the bone marrow to blood and to injured tissue may be a gastroprotective mechanism of LYSO-7. The vascular stasis reversion in the microcirculation is mediated by NO, but not the neutrophil influx, since the pretreatment with L-NAME abolished the effects of LYSO-7 on blood flow. This effect was dependent on increase and decrease of eNOS and iNOS protein expression, respectively. LYSO-7 positively altered the activity of antioxidant enzymes in the gastric tissue. Furthermore, LYSO-7 reduced the injured area and the concentration of TNFα and increased IL-10 in the gastric tissue in the indomethacin-induced ulcer model. In the resolution of inflammation, LYSO-7 treatment decreased the percentage of the injured area, increased the neutrophils apoptosis and the efferocytosis of apoptotic neutrophils by peritoneal macrophages, inhibited the TNFα release and increased the secretion of IL-10, IL-1ß and VEGF in the supernatant of phagocytosis assay. The resolution of gastric lesions, as well as, the induction of phagocytosis by LYSO-7 was reduced in animals ANXA1-/-. This data shown the relation of PPARγ and ANXA1, as PPARγ expression is reduced in macrophages obtained from ANXA1-/- animals. Toxicological studies showed that LYSO-7 has low acute and chronic toxicity in vivo, and did not cause mutagenicity in bone marrow erythrocytes. The data obtained show that LYSO-7 acts as PPARγ in the modulation of gastric ulcer and modulate neutrophil migration and blood flow in the microcirculation. The transactivation and transrepression of eNOS and iNOS, respectively, blocking the neutrophil influx into the injury, antioxidant enzymes activation in the gastric epithelium and inhibition of inflammatory mediators release seem to be the mechanisms action of LYSO-7 in gastric cytoprotection. Additionally, LYSO-7 operates in the resolution of inflammation promoting downregulation in the secretion of inflammatory mediators and increases the neutrophil apoptosis and efferocytosis of apoptotic neutrophils

Mecanismos moleculares da ação dos glicocorticóides endógenos e da anexina-A1 sobre o tráfego de neutrófilos: caracterização da ação sobre os eixos SDF-1α/CXCR4 e IL-17/IL-23/G-CSF / Molecular mechanisms of endogenous glucocorticoid and annexin-a1 actions on neutrophil traffic: characterization of this action on the SDF-1α/CXCR4 e IL-17/IL23/G-CSF axis

O tráfego de leucócitos é um processo complexo, dependente da ação de inúmeras substâncias químicas, além da perfeita interação celular. Desta forma, este estudo teve como objetivo avaliar a ação dos GCe e da ANXA1 sobre o eixo SDF-1α/CXCR4 e IL-17/IL-23/G-CSF e sobre a expressão de moléculas de adesão CD18, CD49d e CD62L. Foram utilizados camundongos machos Balb/C selvagens (WT) ou ANXA1-/-. As avaliações foram realizadas em condições basais, na presença de altas concentrações de GCe e na vigência de processo inflamatório, induzidos pela administração de ACTH (5 µg/animal, i.p.) ou pela injeção de LPS (100 µg/kg, i.p.), respectivamente, ou na ausência da ação dos GCe, pela ação do RU 38486 (RU, 10 mg/kg, i.p.). A participação da ANXA1 e do receptor FPR2 foi avaliada pelo pré-tratamento com Ac2-26 (1 mg/Kg, i.p.) ou com BOC2 (10 µg/animal, i.p.) durante 4 dias, 1 vez ao dia. A quantificação total e diferencial das células foi realizada em câmara de Neubauer e em esfregaços corados por May-Grunwald ou citometria de fluxo. As quantificações de CXCR2, CXCR4, FPR2, CD18, CD49d, CD62L e maturação granulocítica (CD11b/Ly6G) em células da medula e da circulação foram realizadas por citometria de fluxo. A expressão de ANXA1 nos tecidos do estomago e do baço foi realizada por western blotting e nas células da medula óssea e sangue circulante foi realizada por imunofluorescência. As quantificações de IL-17, IL-23, G-CSF, SDF-1α e corticosterona foram realizadas por ELISA. A quimiotaxia de neutrófilos da medula óssea e sangue periférico foi ensaiada na placa de quimiotaxia com filtro de poro de 8 µm. A fagocitose de neutrófilos apoptóticos por macrófagos da medula óssea foi avaliada por ensaio in vitro. Para verificar os efeitos do ACTH na migração de neutrófilos no processo inflamatório, foi empregado o modelo de bolsa de ar (100 µg/mL; LPS); e o comportamento dos leucócitos circulantes de animais tratados com ACTH foi avaliado pela técnica de microscopia intravital. Os resultados obtidos, que estão apresentados em quatro temáticas, mostraram que: 1) neutrófilos da medula óssea e sangue periférico expressam ANXA1 no citoplasma e membrana, bem como o receptor FPR2, constitutivamente, e a expressão de ambos é regulada pelos GCe. A ANXA1, via receptor FPR2 expresso em células da medula óssea, controlam a maturação neutrofílica e o tráfego destas células da medula óssea para o sangue. A ANXA1, via interação ao FPR2, controla o clearance de neutrófilos do sangue para a medula óssea, modulando o eixo SDF-1α/CXCR4; 2) A administração do ACTH causa neutrofilia e os neutrófilos circulantes são ANXA1+, CD18+, CD49d+, CD62L+, mostrando que injeção do ACTH in vivo altera o fenótipo destas células na circulação. Estas modificações alteram o comportamento dos neutrófilos na circulação, bem como a migração para a bolsa de ar na vigência de inflamação e para os tecidos de clearance. Estes efeitos podem ser dependentes, pelo menos em parte, da inibição de migração orientada, já que quimiotaxia frente ao fMLP ou ao SDF-1α estavam reduzidas. Ainda, o clearance de neutrófilos é reduzido em animais tratados com o ACTH pela menor atividade fagocítica e secretora dos macrófagos medulares; 3) Animais tratados com RU 38486 e ANXA1-/- mobilizam granulócitos da medula óssea para o sangue circulante e, deste compartimento para o foco de inflamação com maior intensidade que o observado em animais controles. O eixo IL-17/IL-23/G-CSF parece estar envolvido na granulopoiese e na mobilização de neutrófilos para o sangue durante a inflamação, mas não é alvo de ação da ANXA1 e o GCe nesta etapa do processo inflamatório. Adicionalmente, foi observado que na vigência de peritonite, as moléculas de adesão, CD49d e CD62L estão envolvidas no processo de migração de neutrófilos da medula óssea para o sangue. Os resultados aqui obtidos permitem concluir que os GCe e a ANXA1 são relevantes para granulopoiese e tráfego dos neutrófilos da medula óssea em condições fisiológicas e na vigência de processo inflamatório. Ainda, em conjunto com os dados da literatura, os nossos resultados podem sugerir a participação da ANXA1 dos GCe na plasticidade fenotípica dos neutrófilos de acordo com os estímulos a que são submetidos, e podem auxiliar na compreensão dos novos conceitos sobre a produção, tempo de vida, localização e funções de neutrófilos

The traffic leukocytes is a complex process dependent on the action of severals chemical mediators, in addition to perfect cell interaction. Therefore, this study aimed to evaluate the effect of GCe and ANXA1 on SDF-1α/CXCR4 and IL-17/IL-23/G-CSF and on the expression of adhesion molecules CD18, CD49d and CD62L. Balb/C wild type and ANXA1-/- male mice were employed. The analysis were performed at physiological conditions, in the presence of high concentrations of GCe and during of inflammatory process induced by ACTH administration (5 µg/animal, i.p.) or LPS injection (100 µg/kg, i.p.), respectively or in the absence of GCe action, by the action of RU 38486 (RU, 10 mg/kg , i.p.). The involvement of the receptor FPR2 and ANXA1 was assessed by pre-treatment with Ac2-26 (1 mg/kg, i.p.) or BOC2 (10 µg/animal, i.p.) for 4 days, once a day. The quantification of total and differential cell was performed in a Neubauer chamber and stained smears by May-Grunwald and flow cytometry. Quantification of expression of CXCR2, CXCR4, FPR2, CD18, CD49d, CD62L and granulocytic maturation (CD11b/Ly6G) in the bone marrow and circulation were performed by flow cytometry. The expression of ANXA1 on tissues was performed by western blotting and on cells from bone marrow and blood by immunocytochemistry. Quantification of IL-17, IL-23, G-CSF, SDF-1α and corticosterone were performed by ELISA. The chemotaxis of neutrophils from the bone marrow and blood was tested in the chemotaxis chamber with filter pore of 8 microns. The phagocytosis of apoptotic neutrophils by bone marrow macrophages was assessed by in vitro assay. To investigate the effects of ACTH in the migration of neutrophils in the inflammatory process, the model employed was air pouch (100 µg/ ml, LPS), and the behavior of circulating leukocytes from animals treated with ACTH were evaluated by intravital microscopy. The results obtained, which are presented in three sections, showed that: 1) neutrophils from the bone marrow and blood expressed ANXA1 in the cytoplasm and membrane, as well as FPR2, constitutively and the expression of both is regulated by GCe. The ANXA1 via FPR2 receptor expressed in bone marrow cells, controls the neutrophilic maturation and traffic of these cells from the bone marrow into the blood. The ANXA1 via interaction to FPR2 controls the clearance of neutrophils from the blood to the bone marrow by modulating the SDF-1α/CXCR4 axis; 2) the administration of ACTH induces neutrophilia and the circulating neutrophils are ANXA1+, CD18+, CD49d+ and CD62L+, showing that the injection of ACTH in vivo alters the phenotype of these cells in the blood. These modifications alter the behavior of neutrophils in the blood, as well as the migration to the air pouch in the presence of inflammation and to the tissue clearance, and these effects may be dependent, at least in part, on inhibition of migration oriented events, as chemotaxis in response to fMLP or SDF-1α were reduced. Further, the clearance of neutrophils is reduced in animals treated with ACTH due to the lower phagocytic and secretory activity of medullary macrophages; 3) Animals treated with RU 38486 and ANXA1-/- mobilize granulocytes from bone marrow into the blood, and from this compartment to the focus of inflammation with higher intensity than that observed in the control group. The axis IL-17/IL-23/G-CSF seems to be involved in granulopoiesis and mobilization of neutrophils into the blood during inflammation, but it is not the target of action of ANXA1 and GCe at this step of inflammatory process. Additionally, it was observed that in the presence of peritonitis, the adhesion molecules, CD49d and CD62L are involved in the migration of neutrophils from the bone marrow into the blood. The results obtained allow concluding that the GCe and ANXA1 are relevant to the granulopoiesis and the traffic of neutrophils from bone marrow under physiological conditions and in the presence of inflammation. Furthermore, together with literature data, the data presented here may suggest the involvement of ANXA1 the GCe in phenotypic plasticity of neutrophils according to the stimuli that are submitted, and may support to understand the new concepts of production, half-life, location and function of neutrophils

Expressão dos genes que codificam as proteínas anexina-1 e galectina-1 nos pólipos rinossinusais e sua modulação pelo glicocorticoide / Expression of genes that encode the annexin-1 and galectin-1 proteins in nasal polyposis and their modulation by glucocorticoid

A fisiopatologia da polipose rinossinusal não é totalmente compreendida, apesar de várias hipóteses em relação ao seu processo inflamatório. OBJETIVOS: Estudo prospectivo da expressão dos genes das proteínas, anexina-1 e a galectina-1, que têm ação anti-inflamatória, e sua modulação pelo glicocorticoide. MATERIAL E MÉTODOS: Onze pacientes portadores de polipose rinossinusal tiveram biopsiados seus pólipos em dois momentos: na ausência de glicocorticoide sistêmico, e na sua presença. Nas duas amostras, foi avaliada a expressão desses genes e comparada com a expressão na mucosa nasal normal do meato médio. RESULTADOS: Verificou-se que a média de expressão dos genes que codifica a anexina-1 e galectina-1 estava predominantemente aumentada, independente do uso do glicocorticoide em relação à mucosa nasal controle. Entretanto, nos pólipos sem uso de corticoide, a média de expressão do gene da anexina-1 foi significativamente maior do que nos pólipos que estavam sob uso de glicocorticoide. Com relação à galectina-1 não houve diferença significativa entre as médias de expressão antes e após o uso de glicocorticoide sistêmico. CONCLUSÃO: Os genes apresentaram um aumento da expressão na mucosa nasal polipoide, independente do uso do glicocorticoide, porém a relação destes dois genes das proteínas anti-inflamatórias com o glicocorticoide não ocorreu da mesma maneira.

Rhinosinusal polyps physiopathology is not fully understand, despite numerous hypotheses regarding its inflammatory process. AIMS: a prospective study regarding the gene expression of proteins: anexin-1 and galectin-1, which has an anti-inflammatory action and is modulated by steroids. MATERIALS AND METHODS: eleven patients with rhinosinusal polyps suffered a biopsy of their polyps at two moments: in the absence of systemic steroids and during its use. In the two samples we assessed the expression of these genes and compared it to the normal nasal mucosa in the middle meatus. RESULTS: We noticed that the mean expression of the genes which code anexin-1 and galectin-1 was predominantly increased, regardless of the use of steroids in relation to the control nasal mucosa. Notwithstanding, in polyps without the use of steroids, the mean gene expression of anexin-1 was significantly higher than in the polyps which were under the use of steroids. Regarding galectin-1, there was no significant difference between the expression mean values before and after the use of systemic steroids. CONCLUSION: The genes present an expression increase in the polyp mucosa, regardless of the use of steroids; nonetheless, the relationship of these two genes of anti-inflammatory proteins with steroids did not happen the same way.

Mecanismos celulares e moleculares de ação dos glicocorticóides endógenos sobre a mobilização de neutrófilos / Cellular and molecular mechanisms of action of endogenous glucocorticoids on the neutrophil mobilization

Temos mostrado que os glicocorticóides endógenos (GE) modulam o rolling e a aderência de neutrófilos in vivo, mediando a expressão de moléculas de adesão no leucócito e no endotélio. Adicionalmente, os GE controlam a maturação neutrofílica na medula e a sua mobilização para o sangue periférico. O presente trabalho visou investigar os mecanismos moleculares e celulares envolvidos na modulação exercida pelos GE neste processo. Utilizando ratos Wistar submetidos à adrenalectomia bilateral, tratados com RU 38486 ou controles (falso-operados, tratados com veículo ou não manipulados), foi demonstrado que: 1) os GE controlam, negativamente, a expressão de L-selectina em neutrófilos circulantes e ICAM-1, VCAM-1, PECAM-1, VAP-1 na célula endotelial e, positivamente, a expressão de L-selectina em granulócitos da medula óssea via seu receptor citosólico (GCR); 2) o mecanismo envolvido no controle dos GE sobre a expressão de L-selectina é independente de ação sobre sua expressão gênica ou da atividade de NFkB, mas dependente da expressão de anexina-A1, como verificado em camundongos knockouts (KO) para esta proteína 3) o controle da expressão de moléculas de adesão endotelial é dependente de ações sobre a expressão gênica, via translocação nuclear do NFkB; 4) a neutrofilia detectada em animais adrenalectomizados (ADR) é mediada pelo GCR, e dependente de anexina- A1; 5) a neutrofilia parece ser dependente da ação da anexina-A1 sobre a secreção de SDF-1 na medula óssea e expressão de CXCR-4 em neutrófilos circulantes e da medula; 6) concentrações circulantes elevadas de GE induzidas pela administração de ACTH confirmaram o controle dos GE, via anexina A-1, sobre o tráfego de neutrófilos da medula óssea para o sangue, mas sugerem um controle diferencial dos GE e anexina A-1 sobre a expressão de L-selectina em células da medula e do sangue circulante. Estes dados mostram mecanismos inéditos do controle dos GE sobre o tráfego de neutrófilos, que diferem em cada microambiente...

We have shown that endogenous glucocorticoids (GE) modulate the rolling and adhesion of neutrophils in vivo, mediating the expression of adhesion molecules on leukocytes and the endothelium. Additionally, the GE control neutrophil maturation in bone marrow and mobilization to peripheral blood. This work aimed to investigate the molecular and cellular mechanisms involved in the modulation exerted by GE in this process. Using male Wistar rats, submitted to bilateral adrenalectomy, treatment with RU 38 486 or controls (sham operated, vehicle or non manipulated), it was shown that: 1) GE control, negatively, L-selectin expression on circulating neutrophils and ICAM-1, VCAM-1, PECAM-1, VAP-1 on endothelial cell and, positively, L-selectin expression on bone marrow granulocytes via their cytosolic receptor (GCR); 2) the mechanism involved in the control of GE on the L-selectin expression is independent of its action on gene expression or NFkB activity, but dependent on the expression of anexina-A1, as observed in mice knockouts for this protein; 3) the control of endothelial adhesion molecules is dependent on gene expression, via NFkB translocation; 4) the neutrophilia detected in adrenalectomized animals (ADR) is mediated by GCR, and dependent on anexina-A1; 5) the neutrophilia seems to be dependent on the action of annexin A-1 on SDF-1á secretion in bone marrow and expression of CXCR-4 in peripheral blood and bone marrow; 6) high circulating concentrations of GE induced by administration of ACTH confirmed the control of GE, via the annexin-1, on the traffic of neutrophils from the bone marrow to the blood, but suggest a differential control of GE and annexin A-1 on the L-selectin expression in the bone marrow and circulating blood. These data indicate unpublished mechanisms of control of GE on the traffic of neutrophils, which differ in each microenvironment and cell type involved in this complex phenomenon.