Importância da galectina-3 na ação moduladora da crotoxina sobre função de monócito/macrófago

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.

RESUMO

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.