Importância da galectina-3 na ação moduladora da crotoxina sobre função de monócito/macrófago
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Doctoral thesis
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Portuguese
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Abstract
Crotoxin (CTX) has biological effects both in experimental models and in clinical trials.
Our group showed that the antitumor activity of CTX is associated with the modulating
actions of the toxin on the secretory activity of inflammatory mediators and on the
energy metabolism of macrophages. Furthermore, we demonstrated that CTX, in vivo,
interferes with the phenotypic reprogramming of resident peritoneal macrophages and
the tumor microenvironment, suggesting a reprogramming or prevalence of the M1
phenotype of macrophages. Among the mechanisms involved with the phenotypic
reprogramming of monocytes/macrophages, galectin-3 has been described as an
immunoregulatory protein, which may favor the classic pro-inflammatory condition
(macrophage-M1) or alternative (macrophage-M2, anti-inflammatory), depending on
the pathophysiological condition, with involvement of the PI3K/Akt signaling pathway.
Therefore, the objective of this project was to investigate whether CTX is capable of
interfering with the expression and secretion of galectin-3 by monocytes and the
participation of this lectin in the modulating activity of CTX on the phenotypic condition
of these cells by different stimuli. For this purpose, in vitro assays were carried out
using cells of the human monocytic lineage (THP-1), pre-incubated in the absence
(control) or presence of CTX (0.3; 0.6 and 1.2 μg/mL), by 2 hours and maintained in
culture for 72 hours under different microenvironmental stimuli: a) only in fresh RPMI
1640 culture medium (to evaluate the per se activity of CTX on the investigated
proteins); b) with culture medium containing 800 μg/mL of LPS; or c) and conditioned
medium (CM) from MDA-MB-231 tumor cells. The Western Blotting assay was
performed to mark the proteins: PI3Kp110a, Akt (types 1 and 2) and galectin-3.
Functional/phenotypic parameters, such as H2O2 release, secretion of pro-(TNF-α) and
anti-inflammatory cytokines (IL-10/TGF-β1) and Gal-3, and phenotypic markers (M1-
CD80/CD86 and M2-CD163/CD206) was determined in order to associate possible
changes in the functional/phenotypic behavior (M1/M2) of these cells and with the
expression of signaling proteins involved in the reprogramming of
monocytes/macrophages, in the face of different stimuli. The results indicate that CTX
modulates the Akt signaling pathway and with the expression and secretion of Gal-3,
as well as with the release of H2O2 and against different signals in the
microenvironment. Furthermore, a pro-inflammatory and pro-tumor role is attributed to
Gal-3 in inflammatory and tumoral conditions and here, the results show the
participation of this lectin in the immunomodulatory effect of CTX, both in the action
per se of the toxin and in the inflammatory and tumoral microenvironments.
Furthermore, particularly the concentration of CTX 0.6 and 1.2 μg/ml seems to promote
a THP-1 mixed monocyte/macrophage profile or switch phenotype. This study
contributes to knowledge about the immunomodulatory actions of CTX, showing for
the first time the participation of Gal-3 in this process.
Abstract in Portuguese
A Crotoxina (CTX) apresenta efeitos biológicos tanto em modelos experimentais como
em estudos clínicos. Nosso grupo mostrou que a atividade antitumoral da CTX está
associada às ações moduladoras da toxina sobre a atividade secretora de mediadores
inflamatórios e sobre o metabolismo energético de macrófagos. Ainda, demonstramos
que a CTX, in vivo, interfere com a reprogramação fenotípica de macrófagos
peritoneais residentes e do microambiente tumoral, sugerindo uma reprogramação ou
prevalência do fenótipo M1 de macrófagos. Dentre os mecanismos envolvidos com a
reprogramação fenotípica de monócitos/macrófagos, a galectina-3 vem sendo
descrita como uma proteína imunorreguladora, podendo favorecer a condição pró-
inflamatória clássica (macrófago-M1) ou alternativa (macrófago-M2, anti-inflamatório),
conforme a condição fisiopatológica, com envolvimento da via de sinalização
PI3K/Akt. Portanto, o objetivo do presente projeto foi investigar se a CTX é capaz de
interferir com a expressão e secreção de galectina-3 por monócitos e a participação
desta lectina na atividade moduladora da CTX sobre a condição fenotípica dessas
células, frente a diferentes estímulos. Para tanto, ensaios in vitro foram realizados
utilizando células da linhagem monocítica humana (THP-1), pré-incubadas na
ausência (controle) ou presença de CTX (0,3; 0,6 e 1,2 μg/mL), por 2 horas e mantidas
em cultura por 72 horas em diferentes estímulos microambientais: a) apenas em meio
de cultura RPMI 1640 fresco (para avaliar a atividade per se da CTX sobre as
proteínas investigadas); b) com meio de cultura contendo 800 μg/mL de LPS; ou c) e
meio condicionado de células tumorais MDA-MB-231. O ensaio de Western Blotting
foi realizado para marcação das proteínas: PI3Kp110a, Akt (tipos 1 e 2) e galectina-3.
Parâmetros funcionais/fenotípicos, como a liberação de H2O2, secreção de citocinas
pró- (TNF-α) e anti-inflamatórias (IL-10/TGF-β1) e Gal-3 e marcadores fenotípicos
(M1-CD80/CD86 e M2-CD163/CD206) foi determinado visando associar possíveis
alterações sobre o comportamento funcional/fenotípico (M1/M2) dessas células e com
a expressão das proteínas sinalizadoras envolvidas com a reprogramação dos
monócitos/macrófagos, frente aos diferentes estímulos. Os resultados indicam que a
CTX modula a via de sinalização Akt e com a expressão e secreção de Gal-3, bem
como, com a liberação de H2O2 e frente a diferentes sinais no microambiente. Ainda,
é atribuída a Gal-3 papel pró-inflamatória e pró-tumoral em condições inflamatória e
tumoral e aqui, os resultados mostram a participação dessa lectina no efeito
imunomodulador da CTX, tanto na ação per se da toxina quanto nos microambientes
inflamatório e tumoral. Além disso, particularmente as concentrações de CTX 0,6 e
1,2 μg/mL parece promover um perfil misto de monócito/macrófago THP-1 ou fenótipo
switch. Este estudo contribui com o conhecimento sobre as ações imunomoduladoras
da CTX, evidenciando pela primeira vez a participação da Gal-3 nesse processo.
Link to cite this reference
https://repositorio.butantan.gov.br/handle/butantan/5206
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Issue Date
2023
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