Effect of the gasotransmitter hydrogen sulfide (H2S) in the photodynamic treatment of cancer

La Terapia Fotodinámica (TFD) es un tratamiento utilizado en cáncer, infecciones bacterianas, enfermedades no malignas y otros usos no clínicos, que se basa en la activación de un fotosensibilizante (FS) con luz, y la consecuente generación de especies reactivas de oxígeno (EROs) que desencadenan daños fotoquímicos. El ácido 5-aminolevulínico (ALA) es un pro-FS, que al administrarse exógenamente aumenta la síntesis de porfirinas a través del camino biosintético del hemo. Las porfirinas son FSs y a esta terapia se la conoce como Terapia Fotodinámica basada en ALA (ALA-TFD). El sulfuro de hidrógeno (H2S) es un transmisor gaseoso, sintetizado endógenamente en los seres vivos, que en los mamíferos presenta diferencias tejido y contexto específicos. Se ha descubierto que interviene en una variedad de procesos fisiológicos como la regulación del estado redox celular, la función cardíaca, la presión arterial, la división celular, procesos cerebrales, etc. En especial, ha sido muy estudiado su efecto en la respuesta antioxidante. El objetivo de esta tesis es estudiar el efecto del H2S en el contexto de la TFD, utilizando como modelo principal dos líneas celulares de adenocarcinoma mamario murino, LM2 y LM3, y utilizando el dador inorgánico sulfuro ácido de sodio (NaHS), como fuente exógena de H2S. Se ha encontrado que el NaHS posee un efecto protector frente a la ALA-TFD en las células LM2. El NaHS tiene efecto sobre varios parámetros asociados a este resultado: aumento de niveles intracelulares de glutatión reducido (GSH), disminución de la síntesis de porfirinas a partir de ALA por inhibición de enzimas del camino biosintéticodel hemo, disminución de las EROs generadas post TFD y disminución en la oxidaciónde proteínas post TFD. El NaHS también mostró efecto protector frente a la TFD al utilizar otro FS (Clorina e6), y al ser evaluado en otras tres líneas celulares (SKOV3, IGROV1 y Raw 264.7) frente a la ALA-TFD. La línea celular LM3, en cambio, no presenta el mismo comportamiento. Si bien el NaHS aumenta los niveles intracelulares de GSH, el mismo no protege a las células frente al daño fotodinámico producido por la ALA-TFD, observándose que éste no es capaz de reducir la síntesis de porfirinas, ni la acumulación de EROs post TFD. Al analizar mediante RT-HPLC los intermediarios de porfirinas sintetizados, la línea LM2 produce exclusivamente protoporfirina IX (Pp IX) a partir de ALA, y en presencia de NaHS, no produce cantidades detectables de porfirinas. En cambio, la línea LM3 produce mayormente Pp IX, uroporfirina, y coproporifina, y en presencia de NaHS, cambia el patrón de los intermediarios producidos. A través del análisis bioinformático de bases de datos, no se pudo encontrar una correlación entre el número de copias o la actividad transcripcional de los genes de las enzimas que producen H2S y el cáncer, debido principalmente a la alta dispersión de los datos evaluados. Como conclusión, el NaHS tiene un efecto en la respuesta celular a la ALA-TFD en la mayoría de las líneas estudiadas, mediado por múltiples factores. Si bien estos resultados fueron observados en la mayoría de las líneas celulares estudiadas y con diferentes FS, una de las líneas celulares no presentó el mismo comportamiento. En la línea LM3 no se observó el efecto protector del NaHS, y esto podría deberse a que los niveles de porfirinas totales no se reducen, aunque el NaHS modifica los intermediarios sintetizados. Por primera vez, se reporta un estudio completo sobre el efecto del NaHS en la ALA- TFD, así como en la síntesis de porfirinas, y en la reacción directa con el oxígeno singlete, que es el principal agente oxidante generado durante la TFD. Estos resultados son de particular importancia en el tratamiento con ALA-TFD de tejidos que sinteticen altos niveles de H2S, o que debido a una patología aumenten su síntesis, como se ha observado en tumores de ovario y de colon. Además, podría ser objeto de estudio de otras terapias contra el cáncer que actúen a través de EROs.Photodynamic therapy (PDT) is a treatment used in cancer, bacterial infections, non- malignant diseases, and other non-clinical uses, which is based on the activation of a photosensitizer (PS) with light, and the subsequent generation of reactive oxygen species (ROS). 5-aminolevulinic acid (ALA) is a pro-PS, which once administered leads to the synthesis of porphyrins through the heme biosynthetic pathway. Porphyrins are photosensitizers and this therapy is known as ALA-based Photodynamic Therapy (ALA- PDT). Hydrogen sulfide (H2S) is a gasotransmitter, synthesized endogenously in almost all living forms, which in mammals presents specific tissue and context differences in its production. It has been known to participate in a variety of physiological processes such as redox state cell regulation, heart function, blood pressure, cell division, brain processes, etc. In particular, its effect on the antioxidant response has been extensively studied. The objective of this thesis is to study the effect of H2S in the context of PDT, using the murine mammary adenocarcinoma cell lines LM2 and LM3, and the inorganic donor sodium acid sulfide (NaHS) as an exogenous source of H2S. It was found that NaHS has a protective effect against ALA-PDT in LM2 cells. NaHS affects several parameters associated with this finding: increases intracellular levels of GSH, decreases porphyrin synthesis from ALA by the inhibition of enzymes of the heme biosynthetic pathway, decreases ROS generated post-PDT and decreases protein oxidation post-PDT. NaHS also protects cells against PDT based on other PS, such as Chlorin e6, and the protective effect against ALA-PDT is also observed in three other cell lines (SKOV3, IGROV1, and Raw 264.7). The LM3 line does not show the same behaviour. Although NaHS increases intracellular GSH levels, it does not protect cells against ALA-PDT, and it is not capable of reducing porphyrin synthesis or the accumulation of ROS after PDT. When the synthesized porphyrin intermediates were analyzed by RT-HPLC, the LM2 line exclusively produces protoporphyrin IX (Pp IX) from ALA, and in the presence of NaHS, it does not produce detectable amounts of porphyrins. In contrast, the LM3 cell line produces mostly Pp IX, uroporphyrin, and coproporphyrin, but in the presence of NaHS, this pattern of porphyrins is changed. Bioinformatics analysis from data bases showed no possible correlation between the number of copies and transciptional activity of the genes that codify for the enzymes involved in H2S synthesis and cancer, and this was mainly due to the high dispersion of the data available. In conclusion, NaHS affects the effectiveness of ALA-PDT in most of the lines studied, given by several factors. Although these results were observed in most of the cell lines studied and with different PS. However, in the LM3 line, the protective effect of NaHS was not observed, and this may be ascribed to the lack of reduction of porphyrin levels, although NaHS indeed modifies the pattern of porphyrins. For the first time, a complete study is reported on the effect of NaHS on ALA-PDT, as well as on the porphyrin synthesis and its direct reaction with singlet oxygen, which is the main oxidizing agent generated during PDT. These results are of particular importance in the treatment with ALA-PDT of tissues that synthesize high levels of H2S, or that show an increase in its synthesis due to pathological reasons, as it has been verified for ovarian and colon tumours. In addition, it could be the object of study of other cancer therapies that act through ROS.Fil: Calvo, Gustavo Hernán. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

Apoptotic cell death induced by dendritic derivatives of aminolevulinic acid in endothelial and foam cells co-cultures

Photodynamic therapy (PDT) is an effective procedure for the treatment of lesions diseases based on the selectivity of a photosensitising compound with the ability to accumulate in the target cell. Atherosclerotic plaque is a suitable target for PDT because of the preferential accumulation of photosensitisers in atherosclerotic plaques. Dendrimers are hyperbranched polymers conjugated to drugs. The dendrimers of ALA hold ester bonds that inside the cells are cleaved and release ALA, yielding PpIX production. The dendrimer 6m-ALA was chosen to perform this study since in previous studies it induced the highest porphyrin macrophage: endothelial cell ratio (Rodriguez et al. in Photochem Photobiol Sci 14:1617-1627, 2015). We transformed Raw 264.7 macrophages to foam cells by exposure to oxidised LDLs, and we employed a co-culture model of HMEC-1 endothelial cells and foam cells to study the affinity of ALA dendrimers for the foam cells. In this work it was proposed an in vitro model of atheromatous plaque, the aim was to study the selectivity of an ALA dendrimer for the foam cells as compared to the endothelial cells in a co-culture system and the type of cell death triggered by the photodynamic treatment. The ALA dendrimer 6m-ALA showed selectivity PDT response for foam cells against endothelial cells. A light dose of 1 J/cm2 eliminate foam cells, whereas less than 50% of HMEC-1 is killed, and apoptosis cell death is involved in this process, and no necrosis is present. We propose the use of ALA dendrimers as pro-photosensitisers to be employed in photoangioplasty to aid in the treatment of obstructive cardiovascular diseases, and these molecules can also be employed as a theranostic agent.Fil: Céspedes, Mariela Anahí. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Saenz, Daniel Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Calvo, Gustavo Hernán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Gonzalez, Marina Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata "Prof. Dr. Rodolfo R. Brenner"; ArgentinaFil: MacRobert, Alexander J.. University College London; Reino UnidoFil: Battah, Sinan. University Of Essex; Reino UnidoFil: Casas, Adriana Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Di Venosa, Gabriela Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; Argentin

Disaccharides obtained from carrageenans as potential antitumor agents

Carrageenans are sulfated galactans found in certain red seaweeds with proven biological activities. In this work, we have prepared purified native and degraded κ-, ι-; and λ-carrageenans, including the disaccharides (carrabioses) and disaccharide-alditols (carrabiitols) from seaweed extracts as potential antitumor compounds and identified the active principle of the cytotoxic and potential antitumor properties of these compounds. Both κ and ι-carrageenan, as well as carrageenan oligosaccharides showed cytotoxic effect over LM2 tumor cells. Characterized disaccharides (carrabioses) and the reduced product carrabiitols, were also tested. Only carrabioses were cytotoxic, and among them, κ-carrabiose was the most effective, showing high cytotoxic properties, killing the cells through an apoptotic pathway. In addition, the cells surviving treatment with κ-carrabiose, showed a decreased metastatic ability in vitro, together with a decreased cell-cell and cell-matrix interactions, thus suggesting possible antitumor potential. Overall, our results indicate that most cytotoxic compounds derived from carrageenans have lower molecular weights and sulfate content. Potential applications of the results emerging from the present work include the use of disaccharide units such as carrabioses coupled to antineoplasics in order to improve its cytotoxicity and antimetastatic properties, and the use of ι-carrageenan as adjuvant or carrier in anticancer treatments.Fil: Calvo, Gustavo Hernán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Cosenza, Vanina. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Subsede del Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Subsede del Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono; ArgentinaFil: Saenz, Daniel Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Navarro, Diego Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Subsede del Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Subsede del Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono; ArgentinaFil: Stortz, Carlos Arturo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Subsede del Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Subsede del Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono; ArgentinaFil: Céspedes, Mariela Anahí. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Mamone, Leandro Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Casas, Adriana Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Di Venosa, Gabriela Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; Argentin

Novel meso-substituted porphyrin derivatives and its potential use in photodynamic therapy of cancer

Background: Photodynamic therapy (PDT) is an anticancer treatment that utilizes the interaction of light and a photosensitiser (PS), promoting tumour cell death mediated by generation of reactive oxygen species. In this study, we evaluated the in vitro photoactivity of four meso-substituted porphyrins and a porphyrin coupled to a fullerene. Methods: The cell line employed was the LM3 mammary adenocarcinoma, and the PS with the best photokilling activity was administered to mice bearing the LM3 subcutaneously implanted adenocarcinoma. The TEMCP4+ porphyrin and its analogue TEMCC4+ chlorine contain four identical carbazoyl substituents at the meso positions of the tetrapyrrolic macrocycle and have A4 symmetry. The TAPP derivative also has A4 symmetry, and it is substituted at the meso positions by aminopropoxy groups. The DAPP molecule has ABAB symmetry with aminopropoxy and the trifluoromethyl substituents in trans positions. The TCP-C604+ dyad is formed by a porphyrin unit covalently attached to the fullerene C60. Results: The PSs are taken up by the cells with the following efficiency: TAPP> TEMCP4+ = TEMCC4+ > DAPP >TCP-C604+, and the amount of intracellular PS correlates fairly with the photodamage degree, but also the quantum yields of singlet oxygen influence the PDT outcome. TAPP, DAPP, TEMCC4+ and TEMCP4+ exhibit high photoactivity against LM3 mammary carcinoma cells, being TAPP the most active. After topical application of TAPP on the skin of mice bearing LM3 tumours, the molecule is localized mainly in the stratum corneum, and at a lower extent in hair follicles and sebaceous glands. Systemic administration of TAPP produces a tumour: normal skin ratio of 31.4, and high accumulation in intestine and lung. Conclusion: The results suggest a potential use of topical TAPP for the treatment of actinic keratosis and skin adnexal neoplasms. In addition, selectivity for tumour tissue after systemic administration highlights the selectivity of and potentiality of TAPP as a new PS.Fil: Vallecorsa, Pablo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Di Venosa, Gabriela Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Ballatore, María Belén. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; ArgentinaFil: Ferreyra, Darío David. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; ArgentinaFil: Mamone, Leandro Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Saenz, Daniel Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Calvo, Gustavo Hernán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Durantini, Edgardo Néstor. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud; ArgentinaFil: Casas, Adriana Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; Argentin

Photodynamic inactivation of planktonic and biofilm growing bacteria mediated by a meso-substituted porphyrin bearing four basic amino groups

Biofilm-associated diseases account for 80% of all infections in humans. Due to the emergence of antibiotic resistances, alternative therapies such as Photodynamic Inactivation (PDI) of microorganisms have emerged. Porphyrins with intrinsic positive charges have been proposed as successful photosensitizers (PSs) against microorganisms. We have recently designed the new synthetic porphyrin 5,10,15,20-tetrakis[4-(3-N,N-dimethylammoniumpropoxy)phenyl]porphyrin (TAPP) containing four basic amine groups in the periphery of the tetrapyrrolic macrocycle, which can acquire positive charges at physiological pH, thus favouring the interaction with biomembranes. Illumination of planktonic cultures of Staphylococcus aureus at 180 J/cm2 in the presence of 2.5 μM TAPP induced complete bacteria eradication. For the TAPP-PDI treatment of S. aureus biofilms, higher light fluences and PS concentrations were needed. Employing 20 μM TAPP and 180 J/cm2, around 3-log CFU reduction were obtained. In order to determine the efficacy of TAPP-PDI on Gram-negative bacteria, we performed planktonic and biofilm assays employing Pseudomonas aeruginosa. Much higher TAPP doses as compared to S. aureus were needed to achieve planktonic bacteria photosensitization (3-log CFU reduction at 20 μM TAPP and 180 J/cm2). On the other hand, high concentrations of TAPP were nontoxic to P. aeruginosa growing on biofilms, and employing 30 μM TAPP and 180 J/cm2 we obtained 3-log CFU reduction. The main conclusion of the present work is that TAPP is a promising and efficient PS capable of promoting photodynamic killing of both Gram-negative and -positive in planktonic bacteria, though more effectively in the latter. In addition, TAPP-PDI induces similar photoinactivation rates in both bacteria types growing on biofilms, with lower dark toxicity in the Gram-negative one.Fil: Mamone, Leandro Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Hospital de Clínicas General San Martín; ArgentinaFil: Ferreyra, Darío David. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Gándara, Lautaro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Hospital de Clínicas General San Martín; ArgentinaFil: Di Venosa, Gabriela Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Hospital de Clínicas General San Martín; ArgentinaFil: Vallecorsa, Pablo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Hospital de Clínicas General San Martín; ArgentinaFil: Saenz, Daniel Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Hospital de Clínicas General San Martín; ArgentinaFil: Calvo, Gustavo Hernán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Hospital de Clínicas General San Martín; ArgentinaFil: Batlle, Alcira María del C.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Hospital de Clínicas General San Martín; ArgentinaFil: Buzzola, Fernanda Roxana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones en Microbiología y Parasitología Médica. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones en Microbiología y Parasitología Médica; ArgentinaFil: Durantini, Edgardo Néstor. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Casas, Adriana Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Hospital de Clínicas General San Martín; Argentin

Photodynamic inactivation of planktonic and biofilm growing bacteria mediated by a meso-substituted porphyrin bearing four basic amino groups

Biofilm-associated diseases account for 80% of all infections in humans. Due to the emergence of antibiotic resistances, alternative therapies such as Photodynamic Inactivation (PDI) of microorganisms have emerged. Porphyrins with intrinsic positive charges have been proposed as successful photosensitizers (PSs) against microorganisms. We have recently designed the new synthetic porphyrin 5,10,15,20-tetrakis[4-(3-N,N-dimethylammoniumpropoxy)phenyl]porphyrin (TAPP) containing four basic amine groups in the periphery of the tetrapyrrolic macrocycle, which can acquire positive charges at physiological pH, thus favouring the interaction with biomembranes. Illumination of planktonic cultures of Staphylococcus aureus at 180 J/cm2 in the presence of 2.5 μM TAPP induced complete bacteria eradication. For the TAPP-PDI treatment of S. aureus biofilms, higher light fluences and PS concentrations were needed. Employing 20 μM TAPP and 180 J/cm2, around 3-log CFU reduction were obtained. In order to determine the efficacy of TAPP-PDI on Gram-negative bacteria, we performed planktonic and biofilm assays employing Pseudomonas aeruginosa. Much higher TAPP doses as compared to S. aureus were needed to achieve planktonic bacteria photosensitization (3-log CFU reduction at 20 μM TAPP and 180 J/cm2). On the other hand, high concentrations of TAPP were nontoxic to P. aeruginosa growing on biofilms, and employing 30 μM TAPP and 180 J/cm2 we obtained 3-log CFU reduction. The main conclusion of the present work is that TAPP is a promising and efficient PS capable of promoting photodynamic killing of both Gram-negative and -positive in planktonic bacteria, though more effectively in the latter. In addition, TAPP-PDI induces similar photoinactivation rates in both bacteria types growing on biofilms, with lower dark toxicity in the Gram-negative one.Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicada

Apoptotic cell death induced by dendritic derivatives of aminolevulinic acid in endothelial and foam cells co-cultures

Photodynamic therapy (PDT) is an effective procedure for the treatment of lesions diseases based on the selectivity of a photosensitising compound with the ability to accumulate in the target cell. Atherosclerotic plaque is a suitable target for PDT because of the preferential accumulation of photosensitisers in atherosclerotic plaques. Dendrimers are hyperbranched polymers conjugated to drugs. The dendrimers of ALA hold ester bonds that inside the cells are cleaved and release ALA, yielding PpIX production. The dendrimer 6m-ALA was chosen to perform this study since in previous studies it induced the highest porphyrin macrophage: endothelial cell ratio (Rodriguez et al. in Photochem Photobiol Sci 14:1617–1627, 2015). We transformed Raw 264.7 macrophages to foam cells by exposure to oxidised LDLs, and we employed a co-culture model of HMEC-1 endothelial cells and foam cells to study the affinity of ALA dendrimers for the foam cells. In this work it was proposed an in vitro model of atheromatous plaque, the aim was to study the selectivity of an ALA dendrimer for the foam cells as compared to the endothelial cells in a co-culture system and the type of cell death triggered by the photodynamic treatment. The ALA dendrimer 6m-ALA showed selectivity PDT response for foam cells against endothelial cells. A light dose of 1 J/cm² eliminate foam cells, whereas less than 50% of HMEC-1 is killed, and apoptosis cell death is involved in this process, and no necrosis is present. We propose the use of ALA dendrimers as pro-photosensitisers to be employed in photoangioplasty to aid in the treatment of obstructive cardiovascular diseases, and these molecules can also be employed as a theranostic agent.Facultad de Ciencias MédicasInstituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plat

Sobrevida, eficacia y seguridad de Golimumab en pacientes con Artritis Reumatoidea y Espondiloartritis: datos de una cohorte argentina

Objetivos: golimumab ha sido aprobado para el tratamiento de pacientes con artritis reumatoidea (AR), artritis psoriásica (APs) y espondiloartritis axial. Sin embargo, los datos provenientes de nuestra región son escasos. El objetivo de este estudio fue evaluar la eficacia, seguridad y sobrevida acumulada de golimumab en pacientes de la vida real con AR, APs y espondilitis anquilosante (EA) de diferentes centros de Argentina. Material y métodos: se llevó a cabo un estudio longitudinal, en el que se incluyeron pacientes consecutivos mayores de 18 años con diagnóstico de AR (criterios ACR/EULAR 2010), APs (critertios CASPAR) y Espax (criterios ASAS 2009), que hayan iniciado tratamiento con golimumab de acuerdo a la indicación médica. Se obtuvieron los datos por revisión de historias clínicas. Se consignaron características sociodemográficas, clínicas, comorbilidades y tratamientos previos. Con respecto al golimumab, se registraron fecha de inicio, vía de administración y tratamientos concomitantes. Se determinó la actividad de la enfermedad mediante DAS28 en el caso de la AR, por DAPSA y MDA para APs y por BASDAI en el caso de Espax. Se consignó la presencia de eventos adversos (EA). En el caso de suspensión del tratamiento, se identificaron la fecha y motivo del mismo. Los pacientes fueron seguidos hasta la suspensión del golimumab, pérdida de seguimiento, muerte, o finalización del estudio (30 de noviembre de 2020). Resultados: se incluyeron 182 pacientes, 116 con diagnóstico de AR, 30 con APs y 36 con Espax. La mayoría de ellos (70.9%) eran mujeres con una edad mediana (m) de 55 años (RIC 43.8-64) y una duración de la enfermedad m de 7 años (RIC 4-12.7) al inicio del tratamiento. El 34.6% de los mismos habían recibido al menos una droga modificadora de la enfermedad (DME) biológica (-b) o sintética dirigida (-sd) previamente. El seguimiento total fue de 318.1 pacientes/año. El tratamiento con golimumab mostró mejoría clínica en los tres grupos de pacientes. La incidencia de eventos adversos fue de 6.6 por 100 pacientes/año, siendo las infecciones las más frecuentes. Durante el seguimiento, 50 pacientes (27.5%) suspendieron golimumab, la causa más frecuente fue el fracaso del tratamiento (68%), seguida de la falta de cobertura (16%) y el desarrollo de eventos adversos (10%). La persistencia de golimumab fue del 76% y 68% a los 12 y 24 meses, respectivamente. Se registró una sobrevida de 50.2 meses (IC 95% 44.4-55.9). Los pacientes que habían recibido tratamiento previo con DME-b y/o -sd mostraron una menor sobrevida (HR 2.4, IC 95% 1.3-4.4). Conclusiones: el tratamiento con golimumab en pacientes de la vida real en Argentina ha demostrado una buena eficacia y seguridad. La sobrevida del fármaco fue de más de 4 años y casi el 80% seguía usando golimumab después de un año. El tratamiento previo con otros DME-b o -sd se asoció con una menor sobrevida al tratamiento

Effect of the gasotransmitter hydrogen sulfide (H2S) in the photodynamic treatment of cancer

La Terapia Fotodinámica (TFD) es un tratamiento utilizado en cáncer, infecciones bacterianas, enfermedades no malignas y otros usos no clínicos, que se basa en la activación de un fotosensibilizante (FS) con luz, y la consecuente generación de especies reactivas de oxígeno (EROs) que desencadenan daños fotoquímicos. El ácido 5-aminolevulínico (ALA) es un pro-FS, que al administrarse exógenamente aumenta la síntesis de porfirinas a través del camino biosintético del hemo. Las porfirinas son FSs y a esta terapia se la conoce como Terapia Fotodinámica basada en ALA (ALA-TFD). El sulfuro de hidrógeno (H2S) es un transmisor gaseoso, sintetizado endógenamente en los seres vivos, que en los mamíferos presenta diferencias tejido y contexto específicos. Se ha descubierto que interviene en una variedad de procesos fisiológicos como la regulación del estado redox celular, la función cardíaca, la presión arterial, la división celular, procesos cerebrales, etc. En especial, ha sido muy estudiado su efecto en la respuesta antioxidante. El objetivo de esta tesis es estudiar el efecto del H2S en el contexto de la TFD, utilizando como modelo principal dos líneas celulares de adenocarcinoma mamario murino, LM2 y LM3, y utilizando el dador inorgánico sulfuro ácido de sodio (NaHS), como fuente exógena de H2S. Se ha encontrado que el NaHS posee un efecto protector frente a la ALA-TFD en las células LM2. El NaHS tiene efecto sobre varios parámetros asociados a este resultado: aumento de niveles intracelulares de glutatión reducido (GSH), disminución de la síntesis de porfirinas a partir de ALA por inhibición de enzimas del camino biosintéticodel hemo, disminución de las EROs generadas post TFD y disminución en la oxidaciónde proteínas post TFD. El NaHS también mostró efecto protector frente a la TFD al utilizar otro FS (Clorina e6), y al ser evaluado en otras tres líneas celulares (SKOV3, IGROV1 y Raw 264.7) frente a la ALA-TFD. La línea celular LM3, en cambio, no presenta el mismo comportamiento. Si bien el NaHS aumenta los niveles intracelulares de GSH, el mismo no protege a las células frente al daño fotodinámico producido por la ALA-TFD, observándose que éste no es capaz de reducir la síntesis de porfirinas, ni la acumulación de EROs post TFD. Al analizar mediante RT-HPLC los intermediarios de porfirinas sintetizados, la línea LM2 produce exclusivamente protoporfirina IX (Pp IX) a partir de ALA, y en presencia de NaHS, no produce cantidades detectables de porfirinas. En cambio, la línea LM3 produce mayormente Pp IX, uroporfirina, y coproporifina, y en presencia de NaHS, cambia el patrón de los intermediarios producidos. A través del análisis bioinformático de bases de datos, no se pudo encontrar una correlación entre el número de copias o la actividad transcripcional de los genes de las enzimas que producen H2S y el cáncer, debido principalmente a la alta dispersión de los datos evaluados. Como conclusión, el NaHS tiene un efecto en la respuesta celular a la ALA-TFD en la mayoría de las líneas estudiadas, mediado por múltiples factores. Si bien estos resultados fueron observados en la mayoría de las líneas celulares estudiadas y con diferentes FS, una de las líneas celulares no presentó el mismo comportamiento. En la línea LM3 no se observó el efecto protector del NaHS, y esto podría deberse a que los niveles de porfirinas totales no se reducen, aunque el NaHS modifica los intermediarios sintetizados. Por primera vez, se reporta un estudio completo sobre el efecto del NaHS en la ALA- TFD, así como en la síntesis de porfirinas, y en la reacción directa con el oxígeno singlete, que es el principal agente oxidante generado durante la TFD. Estos resultados son de particular importancia en el tratamiento con ALA-TFD de tejidos que sinteticen altos niveles de H2S, o que debido a una patología aumenten su síntesis, como se ha observado en tumores de ovario y de colon. Además, podría ser objeto de estudio de otras terapias contra el cáncer que actúen a través de EROs.Photodynamic therapy (PDT) is a treatment used in cancer, bacterial infections, non- malignant diseases, and other non-clinical uses, which is based on the activation of a photosensitizer (PS) with light, and the subsequent generation of reactive oxygen species (ROS). 5-aminolevulinic acid (ALA) is a pro-PS, which once administered leads to the synthesis of porphyrins through the heme biosynthetic pathway. Porphyrins are photosensitizers and this therapy is known as ALA-based Photodynamic Therapy (ALA- PDT). Hydrogen sulfide (H2S) is a gasotransmitter, synthesized endogenously in almost all living forms, which in mammals presents specific tissue and context differences in its production. It has been known to participate in a variety of physiological processes such as redox state cell regulation, heart function, blood pressure, cell division, brain processes, etc. In particular, its effect on the antioxidant response has been extensively studied. The objective of this thesis is to study the effect of H2S in the context of PDT, using the murine mammary adenocarcinoma cell lines LM2 and LM3, and the inorganic donor sodium acid sulfide (NaHS) as an exogenous source of H2S. It was found that NaHS has a protective effect against ALA-PDT in LM2 cells. NaHS affects several parameters associated with this finding: increases intracellular levels of GSH, decreases porphyrin synthesis from ALA by the inhibition of enzymes of the heme biosynthetic pathway, decreases ROS generated post-PDT and decreases protein oxidation post-PDT. NaHS also protects cells against PDT based on other PS, such as Chlorin e6, and the protective effect against ALA-PDT is also observed in three other cell lines (SKOV3, IGROV1, and Raw 264.7). The LM3 line does not show the same behaviour. Although NaHS increases intracellular GSH levels, it does not protect cells against ALA-PDT, and it is not capable of reducing porphyrin synthesis or the accumulation of ROS after PDT. When the synthesized porphyrin intermediates were analyzed by RT-HPLC, the LM2 line exclusively produces protoporphyrin IX (Pp IX) from ALA, and in the presence of NaHS, it does not produce detectable amounts of porphyrins. In contrast, the LM3 cell line produces mostly Pp IX, uroporphyrin, and coproporphyrin, but in the presence of NaHS, this pattern of porphyrins is changed. Bioinformatics analysis from data bases showed no possible correlation between the number of copies and transciptional activity of the genes that codify for the enzymes involved in H2S synthesis and cancer, and this was mainly due to the high dispersion of the data available. In conclusion, NaHS affects the effectiveness of ALA-PDT in most of the lines studied, given by several factors. Although these results were observed in most of the cell lines studied and with different PS. However, in the LM3 line, the protective effect of NaHS was not observed, and this may be ascribed to the lack of reduction of porphyrin levels, although NaHS indeed modifies the pattern of porphyrins. For the first time, a complete study is reported on the effect of NaHS on ALA-PDT, as well as on the porphyrin synthesis and its direct reaction with singlet oxygen, which is the main oxidizing agent generated during PDT. These results are of particular importance in the treatment with ALA-PDT of tissues that synthesize high levels of H2S, or that show an increase in its synthesis due to pathological reasons, as it has been verified for ovarian and colon tumours. In addition, it could be the object of study of other cancer therapies that act through ROS.Fil: Calvo, Gustavo Hernán. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

Hydrogen sulfide decreases photodynamic therapy outcome through the modulation of the cellular redox state

Photodynamic therapy (PDT) is a non-surgical treatment that has been approved for its human medical use in many cancers. PDT involves the interaction of a photosensitizer (PS) with light. The amino acid 5- aminolevulinic acid (ALA) can be used as a pro-PS, leading to the synthesis of Protoporphyrin IX. Hydrogen sulfide (H2S) is an endogenously produced gas that belongs to the gasotransmitter family, which can diffuse through biological membranes and have relevant physiological effects such as cardiovascular functions, vasodilatation, inflammation, cell cycle and neuro-modulation. It was also proposed to have cytoprotective effects. We aimed to study the modulatory effects of H2S on ALAPDT in the mammary adenocarcinoma cell line LM2. Exposure of the cells to NaHS (donor of H2S) in concentrations up to 10 mM impaired the response to ALA-PDT in a dose-dependent manner. The addition of 3 doses of NaHS showed the highest effect. This decreased response to the photodynamic treatment was correlated to an increase in the GSH levels, catalase activity, a dose dependent reduction of PpIX and increased intracellular ALA, decreased levels of oxidized proteins and a decrease of PDT-induced ROS. NaHS also reduced the levels of singlet oxygen in an in vitro assay. H2S also protected other cells of different origins against PDT mediated by ALA and other PSs. These results suggest that H2S has a role in the modulation of the redox state of the cells, and thus impairs the response to ALA-PDT through multifactor pathways. These findings could contribute to developing new strategies to improve the effectiveness of PDT particularly mediated by ALA or other ROS-related treatments.Fil: Calvo, Gustavo Hernán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Céspedes, Mariela Anahí. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Casas, Adriana Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Di Venosa, Gabriela Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; ArgentinaFil: Saenz, Daniel Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias. Universidad de Buenos Aires. Centro de Investigaciones sobre Porfirinas y Porfirias; Argentin