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10 fevereiro, 2017 • 6:00 Enviado por PGBIOEXP

RESPOSTA DOS NEUTRÓFILOS HUMANOS FRENTE A AÇÃO DA LAAO

Por: Mauro Valentino Paloschi (Mestrando em Biologia Experimental), Adriana Silva Pontes (Doutora em Biologia Experimental), Juliana Pavan Zuliani (Docente do PPG em Biologia Experimental)

Os venenos de serpentes são constituídos principalmente por proteínas e peptídeos farmacológica e bioquimicamente ativos, de interesse para a pesquisa básica, compreendendo os mecanismos do envenenamento ofídico, assim como para a pesquisa aplicada, incluindo a indústria biotecnológica [1,2]. Dentre esses componentes proteicos, uma das classes de biomoléculas com potencial farmacológico, é a L-aminoácido oxidase (LAAO) [3].

As LAAOs são flavoenzimas presentes em diversos seres vivos, desde a peçonha de serpentes, insetos, microrganismos até plantas [4]. Inicialmente, os trabalhos realizados com as LAAOs eram mais focados na investigação de propriedades físico-químicas e enzimáticas da molécula. Mais recentemente, os estudos vêm sendo conduzidos no sentido de demonstrar as ações biológicas dessas enzimas com suas potenciais e promissoras atividades antitumorais e microbicidas como antivirais, bactericidas, fungicidas, leishmanicidas, assim como efeitos citotóxicos e indução de apoptose em diferentes linhagens celulares [3,4,5].

Recentemente, trabalhos publicados pelo Laboratório de Imunologia Celular Aplicada à Saúde e Centro de Estudos de Biomoléculas Aplicadas à Saúde da Fundação Oswaldo Cruz de Rondônia (FIOCRUZ-RO), demonstraram que a LAAO isolada de Calloselasma rhodostoma ativa neutrófilos humanos isolados e estimula a produção de espécies reativas do oxigênio (EROs), como o ânion superóxido (O2) e peróxido de hidrogênio (H2O2), além de induzir a liberação de mieloperoxidase (MPO) [6,7]. As EROs são moléculas que possuem um elétron não pareado na última camada eletrônica, tornando-as assim, potentes agentes oxidantes com a finalidade de degradar os agentes agressores do organismo, sendo um dos principais mecanismos de defesa executado pelos neutrófilos [8].

Essas células atuam por meio da fagocitose para a eliminação do agente lesivo e a remoção de células apoptóticas, sendo um mecanismo importante para a resolução da inflamação e manutenção da homeostase [9,10]. Nesse sentido, os autores também verificaram o importante papel da enzima em ativar os neutrófilos humanos para ativar o processo de fagocitose.

Outra informação importante descoberta sobre a função da LAAO em neutrófilos é a estimulação de quimiotaxia e a liberação de citocinas pró-inflamatórias, tais como interleucina – 8 (IL-8), interleucina – 6 (IL-6) e fator de necrose tumoral – α (TNF-α). A IL-8 medeia a quimiotaxia de neutrófilos, pois induz a migração celular ao local da inflamação, que associado a mediadores pró-inflamatórios, como TNF-α, regula a liberação de outras citocinas, como a IL-6, que favorece a resposta inflamatória no intuito de eliminar o agente lesivo [12]. Adicionalmente, foi verificada a participação da p38 MAPK e da PI3K na quimiotaxia de neutrófilos induzida pela LAAO, importantes vias de sinalização para os eventos de ativação celular  [7,13].

A LAAO também estimulou em neutrófilos humanos a liberação de mediadores lipídicos, como a prostaglandina E2 (PGE2) e o leucotrieno B4 (LTB4). Durante a inflamação, a PGE2 está envolvida no fenômeno da dor, promovendo vasodilatação e aumentando a permeabilidade vascular [14]. O LTB4, por sua vez, na reação inflamatória, está relacionado ao recrutamento de neutrófilos para o local inflamatório [15].

Outra ação descoberta dos neutrófilos estimulado com a LAAO é a formação de redes extracelular de neutrófilos (NETs), ou seja, “teias” compostas de cromatina e proteínas de grânulos, formadas quando o neutrófilo é ativado, proporcionando uma rede de contenção de patógenos no local de injúria [16].

 

 

A LAAO ao entrar em contato com o neutrófilo, ativa a quimiotaxia via p38 MAPK e PI3K, a fagocitose, a liberação de mediadores pró-inflamatórios como o fator de necrose tumoral – α (TNF-α), interleucina – 6 (IL-6), interleucina – 8 (IL-8), prostaglandina E2 (PGE2), leucotrieno B4 (LTB4) e mieloperoxidase (MPO), além de induzir a liberação de espécies reativas do oxigênio como o ânion superóxido (O2-) e o peróxido de hidrogênio (H2O2) e, induzir a formação de redes extracelulares de neutrófilos (NETs). Fonte: Autores, 2017.
Figura 1. Esquema representativo da ativação de neutrófilos estimulados pela LAAO isolada do veneno da serpente Calloselasma rhodostoma. A LAAO ao entrar em contato com o neutrófilo, ativa a quimiotaxia via p38 MAPK e PI3K, a fagocitose, a liberação de mediadores pró-inflamatórios como o fator de necrose tumoral – α (TNF-α), interleucina – 6 (IL-6), interleucina – 8 (IL-8), prostaglandina E2 (PGE2), leucotrieno B4 (LTB4) e mieloperoxidase (MPO), além de induzir a liberação de espécies reativas do oxigênio como o ânion superóxido (O2-) e o peróxido de hidrogênio (H2O2) e, induzir a formação de redes extracelulares de neutrófilos (NETs).
Fonte: Autores, 2017.

Os dados alcançados pelo grupo de pesquisa mostraram a capacidade da LAAO de Calloselasma rhodostoma em estimular a funcionalidade dos neutrófilos humanos. A LAAO induziu em neutrófilos a liberação de EROS e a de mediadores inflamatórios tais como TNF-α, IL-6, IL-8, PGE2, LTB4 e MPO. Além disso, induziu o aumento da fagocitose, estimulou a quimiotaxia de neutrófilos humanos isolados ativando a via da PI3K e da p38 MAPK e induziu a liberação de NETs. Estes estudos permitiram uma melhor compreensão do mecanismo de ação da LAAO sobre neutrófilos, possibilitando novas perspectivas para sua utilização como modelo molecular no estudo de processos fisiopatológicos e/ou para o desenvolvimento de novos fármacos com aplicações terapêuticas.

 

REFERÊNCIAS:

[1]       KING, G.F. Venoms as a platform for human drugs: translating toxins into therapeutics. Expert Opin Biol Ther., v. 11, p. 1469-1484, 2011.

[2]       BERTAZZI, D.T.; DE ASSIS-PANDOCHI, A.I.; TALHAFERRO, V.L. Activation of the complement system and leukocyte recruitment by Tityus serrulatus scorpion venom. Int Immunopharmacol., v. 5, p. 1077-1084, 2005.

[3]       ZULIANI, J.P.; KAYANO, A.M.; ZAQUEO, K.D.; NETO, A.C.; SAMPAIO, S.V.; SOARES, A.M.; STÁBELI, R.G. Snake venom L-amino acid oxidases: some consideration about their functional characterization. Protein Pept Lett., v. 16, p. 908-12, 2009.

[4]       IZIDORO, L.F.M.; SOBRINHO, J.C.; MENDES,M .M.; COSTA, T.R.; GRABNER, A.N.;  RODRIGUES,V..M.; SILVA, S.L.;  ZANCHI, F.B.;  ZULIANI, J.P.;  FERNANDES, C.F.C.;  CALDERON, L.A.;  STÁBELI, R.G.;  SOARES,  A.M. Snake Venom L-Amino Acid Oxidases: Trends in Pharmacology and Biochemistry. BioMed Research International, v. 280, p. 620-624, 2014.

[5]       GUO, C.; LIU, S.; YAO, Y.; ZHANG, Q.; SUN, M. Past decade study of snake venom L-amino acid oxidase. Toxicon, v. 60, p. 302–311, 2012.

[6]       PONTES, A.S.; SETÚBAL, S.S.; XAVIER, C.V.; LACOUTH-SILVA, F.; KAYANO, A.M.; PIRES, W.L.; NERY, N.M.; CASTRO, O.B.; SILVA, S.D.; CALDERON, L.A.; STÁBELI, R.G.; SOARES, A.M.; ZULIANI, J.P. Effect of L-amino acid oxidase from Calloselasma rhodosthoma snake venom on human neutrophils. Toxicon, v. 80, p. 27–37, 2014.

[7]       PONTES, A.S.; SETÚBAL, S.S.; NERY, N.M.; SILVA, F.S.; SILVA, S.D.; FERNANDES, C.F.C.; STÁABELI, R.G.; SOARES, A.M.; ZULIANI, J.P. p38 MAPK is involved in human neutrophil chemotaxis induced by L-amino acid oxidase from Calloselasma rhodosthoma. Toxicon, v. 119, p. 106-116, 2016.

[8]       ZYCHLINSKY, A.; WEINRAUCH, Y.; WEISS, J. Forum in immunology. Introduction: Forum in immunology on neutrophils. Microbes and Infection, v. 5, p.1289-1291, 2003.

[9]       ALLEN, L.A.; ADEREM, A. Mechanisms of phagocytosis. Current Opinion Imunology, v.8, p. 36-40, 1996.

[10]     WITKO-SARSAT, V.; PHILIPPE, R.; DESCAMPS-LATSCHA, B.; LESAVRE, P.;   HALBWACHS –MECARELLI, L. Neutrophils: Molecules, Functions and Pathophysiological Aspects. Biology of Diease, v. 80, p. 617-653, 2000.

[11]     HENKELS, K.M.; FRONDORF, K. GONZALEZ-MEJIA, M.E.; DOSEFF, A.L; GOMEZ-CAMBRONERO, J. IL-8-induced neutrophil chemotaxis is mediated by Janus kinase 3 (JAK3). Febs Letters., v. 585 p. 159-66, 2011.

[12]     NICK, J. A.; YOUNG, S.K.; BROWN, K.K.; AVDI, N.J.; ARNDT, P.G.; SURATT, B.T.; JANES, M.S.; HENSON, P.M.; WORTHEN, G.S. Role of p38 mitogenactivated protein kinase in a murine model of pulmonary inflammation. J. Immunol., v. 164, 2151-9, 2000.

[13]     CARA, D.C.; KAUR, J.; FORSTER, M.; McCAFFERTY, D.; KUBES, P. Role of p38 Mitogen-Activated Protein Kinase in Chemokine-Induced Emigration and Chemotaxis In Vivo. The Journal of Immunology, v. 167, p. 6552–6558, 2015.

[14]     BABA, H.; KOHNO, T.; MOORE, K.A.; Direct activation of rat spinal dorsal horn neurons by prostaglandina E2. J Neurosci., v. 21, p. 1750-6, 2001.

[15]     CHEN, M.; LAM, B.K.; KANAOKA, Y.; NIGROVIC, P.A.; AUDOLY, L.P.; AUSTEN, K.F.; LEE, D.M. Neutrophil-derived leukotriene B4 is required for inflammatory arthritis. J Exp Med., v. 203, p. 837–842, 2006.

[16]     BRINKMANN, V.; ZYCHLINSKY, A. Beneficial suicide: Why neutrophils die to make NETs. Nat Rev Microbiol., v. 5, p. 577–582, 2007.