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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Ângela Alice Amadeu Megale
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Silva, Wilmar Dias da (President)
Silva, Ana Maria Moura da
Steiner, Alexandre Alarcon
Vessoni, Sandra Coccuzzo Sampaio
Title in Portuguese
Propriedades inflamatórias do veneno da serpente Bitis arietans: contribuição dos mediadores lipídicos no envenenamento in vivo e ação de toxinas isoladas do veneno em macrófagos humanos
Keywords in Portuguese
Bitis arietans
Inflamação
Mediadores lipídicos
Toxinas purificadas
Veneno
Abstract in Portuguese
Bitis arietans é uma serpente de importância médica encontrada em toda a África subsaariana e em savanas e pastos do Marrocos e da Arábia ocidental. O envenenamento é caracterizado por reações locais e sistêmicas, incluindo inflamação e distúrbios hemostáticos e cardiovasculares, os quais podem levar a morte ou incapacidades permanentes. No entanto, o mecanismo subjacente ao envenenamento é pouco explorado, especialmente com relação ao envolvimento do processo inflamatório, tornando-se justificáveis a caracterização dos componentes e o modo de ação deste veneno. Portanto, o presente trabalho teve como um dos objetivos estudar as reações agudas promovidas pelo veneno da serpente B. arietans e a contribuição dos mediadores lipídicos para estes eventos. Em modelo de peritonite, o veneno induziu inflamação in vivo, caracterizada pelo aumento da permeabilidade vascular e do número de leucócitos PMNs na cavidade peritoneal, acompanhados pela produção dos eicosanoides LTB4, LTC4, TXB2 e PGE2, bem como pela produção local e sistêmica de IL-6 e MCP-1. Devido à hemorragia, é possível que outros componentes plasmáticos, como as plaquetas, tenham extravasado para a cavidade. A partir de intervenções farmacológicas e uso de camundongos knockout, este estudo mostrou que os mediadores lipídicos interferem de maneira significativa nestes eventos. A inibição da geração de leucotrienos não é suficiente para atenuar a inflamação aguda. Por outro lado, prostanoides metabolizados por COX-1, possivelmente o TXB2, contribuem para o aumento do número de leucócitos PMNs na cavidade peritoneal. Ao passo que animais deficientes do receptor do PAF (PAFR-/-) apresentaram redução tanto do número de leucócitos PMNs, quanto da produção local e sistêmica de IL-6 e MCP-1. Os fármacos utilizados para a inibição destes mediadores podem contribuir de maneira positiva e, sobretudo, complexa no controle das reações agudas provocadas pelo veneno. Além disso, os mediadores lipídicos parecem estar envolvidos com a modulação da hemorragia local. Paralelamente, foram purificadas e caracterizadas uma serino protease (SVSP), fibrinogenolítica e cininogenolítica, bem como uma metaloprotease (SVMP), fibrinogenolítica e capaz de hidrolisar a fibronectina, as quais podem estar envolvidas com a hemorragia e distúrbios cardiovasculares e com o dano tecidual provocado pelo veneno. Em macrófagos humanos, a SVSP induziu a produção de TNF, IL-6 e IL-1β, além das quimiocinas IL-8, IP-10, MCP-1 e RANTES, potentes mediadores inflamatórios. Por outro lado, a SVMP induziu a produção de IL-10, uma importante citocina anti-inflamatória, além de IL-1β, IL-8, MCP-1 e RANTES, embora em níveis significativamente menores que a SVSP. Nos macrófagos, o veneno induziu a produção de TNF, IL-1β e PGE2. Em conjunto, os dados indicam que: 1) o veneno de B. arietans é capaz de induzir inflamação e hemorragia in vivo, as quais são parcialmente moduladas pelos mediadores lipídicos; 2) a SVSP purificada do veneno é importante para a indução da resposta inflamatória; e 3) que os macrófagos são uma importante fonte dos mediadores inflamatórios induzidos tanto pelo veneno, quanto pela SVSP. Deste modo, os resultados obtidos auxiliam na compreensão dos mecanismos envolvidos no envenenamento e podem ser úteis para o estudo de novas terapias complementares ao antiveneno no tratamento dos acidentes por B. arietans, uma vez que a inflamação e a hemorragia desempenham um papel importante no envenenamento e contribuem para o agravamento dos sintomas.
Title in English
Inflammatory properties of the Bitis arietans snake venom: contribution of lipid mediators in vivo envenomation and the action of toxins purified from the venom upon human macrophages
Keywords in English
Bitis arietans
Inflammation
Lipid mediators
Purified toxin
Venom
Abstract in English
Bitis arietans is a medical importance snake found throughout sub-Saharan Africa and in savannas and pastures of Morocco and western Arabia. The envenomation is characterized by local and systemic reactions, including inflammation as well as hemostatic and cardiovascular disturbances, which can lead the victims to death or permanent disabilities. However, the mechanism underlying the envenomation is unclear, especially regarding to the involvement of the inflammatory process, justifying the characterization of components and the mode of action of this venom. Therefore, the present work had as one of the aim to study the acute reactions promoted by B. arietans snake venom and the contribution of lipid mediators for these events. In the peritonitis model, the venom induced in vivo inflammation, characterized by increased vascular permeability and the number of polymorphonuclear leukocytes (PMNs) in the peritoneal cavity, accompanied by the production of the eicosanoids LTB4, LTC4, TXB2 and PGE2, as well as the local and systemic production of IL -6 and MCP-1. Due to hemorrhage, it is possible that other plasma components, such as platelets, have leaked out into the cavity. By pharmacological interventions and use of knockout mice, this study showed that lipid mediators significantly interfere in these events. Inhibition of leukotriene generation is not sufficient to attenuate acute inflammation. On the other hand, prostanoids metabolized by COX-1, possibly TXB2, contribute to the increase of PMN leukocytes number in the peritoneal cavity. While PAF receptor deficient mice (PAFR-/-) showed a reduction in both the PMN leukocytes number and the local and systemic production of IL 6 and MCP-1. The drugs used for the inhibition of these mediators can contribute in a positive and, above all, complex way in the control of the acute reactions provoked by the venom. In addition, lipid mediators seem to be involved in the modulation of local hemorrhage. In parallel, a serine protease (SVSP), fibrinogenolytic and kininogenolytic, as well as a metalloproteinase (SVMP), fibrinogenolytic and capable of hydrolyzing fibronectin, were purified and characterized, which may be involved in the hemorrhage and cardiovascular disorders and tissue damage promoted by the venom. In human macrophages, SVSP induced the production of TNF, IL-6 and IL-1β, besides the chemokines IL-8, IP-10, MCP-1 and RANTES, potent inflammatory mediators. On the other hand, the SVMP induced the production of IL-10, an important anti-inflammatory cytokine, as well as IL-1β, IL-8, MCP-1 and RANTES, though at lower levels than SVSP. In macrophages, the venom induced the production of TNF, IL-1β and PGE2. Taken together, the data indicate that: 1) B. arietans venom promoted inflammation and local hemorrhage in vivo, which are partially modulated by lipid mediators; 2) the SVSP purified from the venom is important for the induction of this inflammatory response; and 3) macrophages are an important source of inflammatory mediators induced by both venom and SVSP. Therefore, the obtained results help in understanding of the mechanisms involved in the envenomation and can be useful for the study of new complementary therapies to the antivenom in the treatment of B. arietans accidents, since inflammation and hemorrhage play an important role in envenomation and contribute to the worsening of symptoms.
 
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Publishing Date
2019-11-27
 
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