Cutaneous melanoma an overview of physiological and therapeutic aspects and biotechnological use of serine protease inhibitors

Abstract: Background: Metastatic melanoma stands out as the most lethal form of skin cancer because of its high propensity to spread and its remarkable resistance to treatment methods. Methods: In this review article, we address the incidence of melanoma worldwide and its staging phases. We thoroughly investigate the different melanomas and their associated risk factors. In addition, we underscore the principal therapeutic goals and pharmacological methods that are currently used in the treatment of melanoma. Results: The implementation of targeted therapies has contributed to improving the approach to patients. However, because of the emergence of resistance early in treatment, overall survival and progression-free periods continue to be limited. Conclusions: We provide new insights into plant serine protease inhibitor therapeutics, supporting high-throughput drug screening soon, and seeking a complementary approach to explain crucial mechanisms associated with melanoma.

Proliferation and invasion of melanoma are suppressed by a plant protease inhibitor, leading to downregulation of survival/death-related proteins

Cell adhesion and migration are crucial for cancer progression and malignancy. Drugs available for the treatment of metastatic melanoma are expensive and unfit for certain patients. Therefore, there is still a need to identify new drugs that block tumor cell development. We investigated the effects of Enterolobium contortisiliquum trypsin inhibitor (EcTI), a protease inhibitor, on cell viability, cell migration, invasion, cell adhesion, and cell death (hallmarks of cancer) in vitro using human melanoma cells (SK-MEL-28 and CHL-1). Although EcTI did not affect non-tumor cells, it significantly inhibited the proliferation, migration, invasion, and adhesion of melanoma cells. Investigation of the underlying mechanisms revealed that EcTI triggered apoptosis and nuclear shrinkage, increased PI uptake, activated effector caspases-3/7, and produced reactive oxygen species (ROS). Furthermore, EcTI disrupted the mitochondrial membrane potential, altered calcium homeostasis, and modified proteins associated with survival and apoptosis/autophagy regulation. Acridine orange staining indicated acidic vesicular organelle formation upon EcTI treatment, demonstrating a cell death display. Electronic microscopy corroborated the apoptotic pattern by allowing the visualization of apoptotic bodies, mitochondrial cristae disorganization, and autophagic vesicles. Taken together, these results provide new insights into the anti-cancer properties of the natural EcTI protein, establishing it as a promising new therapeutic drug for use in melanoma treatment.

Plaquetas: papéis tradicionais e não tradicionais na hemostasia, na inflamação e no câncer / Platelets: traditional and nontraditional roles in hemostasis, inflammation and cancer

A principal e mais conhecida função plaquetária ainda está relacionada à parada de sangramento após um dano vascular. No entanto, plaquetas estão envolvidas em diversos processos, tais como iniciar e amplificar a inflamação, interagir com células da resposta imune, além de participar na progressão tumoral, angiogênese e metástase. Neste sentido, está claro que plaquetas apresentam funções no processo inflamatório e podem influenciar respostas imune, além de desordens plaquetárias autoimune erelacionadas a presença de auto-anticorpos após transfusões, comopor exemplo, na lesão pulmonar aguda associada à transfusão. Após muita especulação, recentes observações têm estabelecido novos paradigmas relacionando plaquetas à biologia molecular. Plaquetas humanas contêm fatores de spliceossomo, incluindo pequenos RNAs nucleares, proteínas de splicing e pre-mRNA endógenos. Outro ponto importante é o controle do número de plaquetas circulantes, resultado do equilíbrio entre a produção e destruição dessas células. Assim, é proposto um processo de morte programada da célula anucleada que determina seu tempo de vida. Esse processo é alvo de especulações desde a década de 60 e ainda permanece em discussão. A noção geral de que plaquetas funcionais são importantes para o sucesso de processos hematogênicos corroboram com inovações experimentais e também ligam a processos de interação plaquetas-células tumorais e seu microambiente que regula a progressão maligna. Plaquetas contribuem na sobrevivência e disseminação de células tumorais. Desta forma, discutimos aqui os mecanismos pelos quais as plaquetas atuam na imunidade, na inflamação e no câncer, uma vez que estas pequenas células são mais versáteis do que se pensava.

The principal and the most known function of platelets still remains stopping hemorrhage following vascular injury. However, platelets are involved in diverse processes such as triggering inflammation, participating in the immune response, besides tumor progression, angiogenesis, and metastasis. In this sense, it is becoming increasingly clear that platelets display inflammatory functions and can influence both innate and adaptive immune responses, such as autoimmune and alloimmune platelet disorders, and transfusion-related acute lung injury (TRALI). Despite much speculation recent observations have established new paradigms relevant to influence of platelets on molecular biology. Primary human platelets contain essential spliceosome factors including small nuclear RNAs, splicing proteins, and endogenous pre-mRNAs. Other point is, like all lineages of blood cells, the steady state number of mature platelets is the result of a balance between their production and destruction. Thus, it isproposed a programmed anuclear cell death delimits platelet lifespan is subject of speculation since the 1960s and has remainedelusive. The general notion that functional platelets are importantfor successful hematogenous tumor metastasis dates more than 4 decades and has been corroborated in numerous experimentalsettings. The dynamic crosstalk between tumors and their microenvironment is increasingly recognized as a key regulator ofmalignant progression. These contributions of platelets to tumorcell survival and spread suggest platelets as a new avenue forresearch. Here, we discuss the mechanisms by which plateletscontribute to immunity, inflammation, and cancer, since thesesmall cells are more versatile than we once thought.

What's the importance of peptidases in cancer?: [review] / Qual é a importância das peptidases em câncer?: [revisão]

A synonym for a successful tumor spread is a productive invasive cell migration, a process by which the extracellular matrix plays the role of substrate for cells to move and reach a secondary site. Peptidases participate actively in this process to degrade the extracellular matrix. The activity of these enzymes is regulated by inhibitors, activators and receptors. However, cancer occurs in a breach of the balance of proteolytic-antiproteolytic activity. The peptidases, enzymes that hydrolyze peptide bonds of proteins, can act directly by degrading the components of the extracellular matrix or indirectly by activating other peptidases, in a process that may also generate bioactive fragments, interact with cell surface receptors, and be involved in the angiogenic process. The modification and remodeling of the extracellular matrix caused by peptidases modify the anchoring mediated by integrins, focal adhesion and architecture of the cytoskeleton, and direct signaling molecules that can affect gene expression and influence some behavioral aspects, such as proliferation, survival, differentiation and mobility. Recently, some studies showed an inverse correlation between the low expression of peptidases and increased potential for tumor development. Thus, despite offering an excellent alternative of a more effective and targeted cancer treatment, protease inhibitors should be specific, administered at the correct time with the aid of biomarkers and act locally, and finally, their activity should not be prolonged to the point of interfering with the activity of peptidases when they are, for example, being used in a process of remodeling.

Um sinônimo para o sucesso da disseminação do tumor é uma produtiva migração celular invasiva, um processo pelo qual a matriz extracelular possui papel de substrato para as células se moverem e atingirem um sítio secundário. Para degradar a matriz extracelular, as peptidases participam ativamente deste processo. A atividade destas enzimas é regulada por inibidores, ativadores e receptores. Entretanto, no câncer ocorre uma quebra do balanço da atividade proteolítica-antiproteolítica. As peptidases, enzimas que clivam ligações peptídicas, podem atuar de forma direta ao degradar componentes da matriz extracelular ou de forma indireta, ao ativar outras peptidases a gerar fragmentos bioativos, interagir com receptores da superfície celular, e participar no processo angiogênico. A modificação e o remodelamento da matriz extracelular causadas por peptidases modificam a ancoragem mediada por integrinas, a adesão focal e a arquitetura do citoesqueleto direcionam moléculas de sinalização que podem afetar a expressão gênica e influenciar no comportamento como proliferação, sobrevivência, diferenciação, e mobilidade. Recentemente, alguns trabalhos demonstraram uma correlação inversa entre a baixa expressão de peptidases e o aumento do potencial do desenvolvimento do tumor. Desta forma, apesar de oferecerem uma excelente alternativa mais efetiva e direcionada para o tratamento do câncer, os inibidores de peptidases devem ser específicos, administrados no tempo correto com o auxílio de biomarcadores e atuar localizadamente.

Glycine reduces tissue lipid peroxidation in hypoxia-reoxygenation-induced necrotizing enterocolitis in rats

OBJETIVO: Avaliar o efeito protetor da glicina, num modelo experimental de ECN. MÉTODOS: Foram utilizados 50 ratos Wistar recém-nascidos, com peso variando de 4 a 6 gramas, provenientes da ninhada de seis ratas. Cinco animais foram canibalizados e, os 45 restantes, foram distribuídos em três grupos: controle G1(n=12); G2(n=16), animais que foram submetidos à hipóxia-reoxigenação; G3(n=17), animais submetidos à hipóxia-reoxigenação após uma infusão intraperitoneal de glicina 5%. Os animais foram submetidos à hipóxia em uma câmara de CO2 recebendo um fluxo de ar contendo 100% de CO2, durante 5 minutos e à reoxigenação recebendo um fluxo de O2 a 100% por 5 minutos. Segmentos de intestino delgado e cólon de 1 cm de extensão foram preparados para análise histológica. O restante do intestino foi removido em bloco e congelado a menos 80°C para homogeneização e dosagem de malondialdeído tecidual (MDA). Classificou-se as lesões teciduais de Grau 0 a Grau 5, de acordo com a extensão da lesão mucosa. RESULTADOS: Os animais do Grupo G1 apresentaram graus de lesão de intestino delgado e cólon significantemente menores do que os animais dos Grupos G2 e G3. O grupo G2 apresentou valores médios de MDA significantemente maiores do que os animais do grupo G1 (p = .015) e G3 (p=0.021). Os animais dos grupos G1 e G3 apresentaram valores de MDA que não diferiram de forma significante (p = 0.992). CONCLUSÃO: A glicina diminuiu os níveis de MDA intestinais (um marcador da peroxidação lipídica) em ratos neonatais submetidos à hipóxia-reoxigenação.

Avaliação de um modelo experimental de enterocolite necrosante neonatal em ratos / Evaluation of an experimental model of necrotizing enterocolitis in rats

OBJETIVO: Avaliar um modelo experimental de enterocolite necrosante em ratos proposto por Okur e colaboradores em 1995. MÉTODOS: Utilizou-se 28 ratos da raça EPM-Wistar no primeiro dia de vida, com peso entre 4 a 6 gramas. Os animais foram submetidos a hipóxia (H) colocando os filhotes em uma câmara de gás CO2 para sacrifício de roedores onde receberam um fluxo de ar contendo 100 por cento de CO2 durante 5 minutos. Após a hipóxia os animais foram reanimados (R) com fluxo de ar contendo O2 a 100 por cento, também durante 5 minutos. Os animais divididos em dois grupos: G1: controle (n=12): ratos não submetidos a H-R; G2: (n=16): ratos submetidos a H-R. Segmentos de intestino delgado e cólon foram preparados para análise histológica. O restante do intestino foi utilizado para dosagem de malondialdeído tecidual. RESULTADOS: Dosagem de malondialdeído do G1 foi em média 1,05 (0,44-2,03) e do G2 foi em média 2,60 (0,59- 6,4) nmol MDA/mg proteína. O G2 teve média significativamente maior do que a do grupo controle (p<0,002). Foi encontrada diferença estatisticamente significante entre os grupos de estudo quanto à distribuição do grau de lesão onde o grupo G1 apresentou graus significantemente menores do que o grupo G2. CONCLUSÕES: O modelo mostrou que a hipóxia neonatal em ratos provoca lesões na parede intestinal.. Apesar das lesões histológicas discretas é um bom método para avaliação da liberação de radicais livres teciduais.

A glicina reduz a peroxidação lipídica hepática na enterocolite necrotizanteneonatal induzida pela hipóxia-reoxigenação / Glycine reduces liver lipid peroxidation in neonatal hypoxia reoxygenation-induced necrotizing enterocolitis

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito protetor da glicina no fígado de ratos recém-nascidos com enterocolite necrotizante induzida por hipóxiareoxigenação. Quarenta e quatro ratos Wistar recémnascidos foram distribuídos em três grupos: G1: grupo controle; G2: animais submetidos à hipóxia-reoxigenação e G3: animaissubmetidos à hipóxia-reoxigenação após a infusão intraperitoneal de glicina 5%. Dentro dos grupos, os animais foram subdivididos em: A: eutanásia 12 horas após hipóxia-reoxigenação e B: eutanásia 72 horas após hipóxia-reoxigenação. O fígado foi removido em bloco para dosagem de malondialdeído tecidual. Os valores de malondialdeído não diferiram significantemente entre os subgrupos dos grupos G1 e G3. Osanimais do grupo G2A apresentaram valores médios de malondialdeído significantemente menores que os animais do grupo G2B. Os valores de malondialdeído não diferiram significantemente entre os animais do subgrupo A. No subgrupo B, os valores de malondialdeído não diferiram significantemente entre os animaisdo grupo G1 e G3; o G2 apresentou valores médios de malondialdeídosignificantemente maiores que os dos animais do G3. A glicina reduz a peroxidação lipídica hepática em modeloexperimental de enterocolite necrosante induzida pela hipóxiareoxigenação.

Conformational changes of Loxosceles venom sphingomyelinases monitored by circular dichroism

Envenomation by arachnids of the genus Loxosceles can induce a variety of biological effects, including dermonecrosis and hemolysis. We have previously identified in L. intermedia venom two highly homologous proteins with sphingomyelinase activity, termed P1 and P2, responsible for all these pathological events, and also an inactive isoform P3. The toxins P1 and P2 displayed 85% identity with each other at the amino acid level and showed a 57% identity with SMase I, an active toxin from L. laeta venom. Circular dichroism was used to determine and compare the solution structure of the active and inactive isoforms. Effects of pH and temperature change on the CD spectra of the toxins were investigated and correlated with the biological activities. This study sheds new light on the structure–function relationship of homologous proteins with distinct biological properties and represents the first report on the structure–function relationship of Loxosceles sphingomyelinases D.