Modulation of 5-Aminolevulinic acid mediated photodynamic therapy induced cell death in a human lung adenocarcinoma cell line

Photodynamic therapy (PDT) is a cancer treatment involving the administration of a photosensitising drug which selectively accumulates in tumor tissue, followed by irradiation with appropriate wavelength light. It triggers photochemical reactions inducing reactive oxygen species (ROS) production with the consequent cellular damage, which ultimately leads to cell death. Porphyrins are the only photosensitizers (PSs) endogenously synthesized by means of administration of the biological precursor, 5- aminolevulinic acid (ALA). Several antioxidants and ROS scavenger agents: reduced glutathione (GSH), mannitol (Man), l-tryptophan (Trp), ascorbate (Asc) and trolox (Trx), were assayed to determine their ability to modulate ALA-based PDT (ALA-PDT); it was performed on A549 human lung adenocarcinoma cells, by incubating with 1mM ALA for 3 hr and followed by irradiation with or without 1 hr pre-incubation with the modulators. They were previously tested for possible cytotoxicity/ photoactivity in concentrations ranging from 0.01 to 20 mM. The ratio between cell survival after ALA-PDT in the presence and in the absence of the scavenger agent (protection grade: PG) was determined, and the concentration showing no cytotoxicity/ photoactivity and providing the highest PG was used in the subsequent experiments. ALA-PDT alone induced a high percentage of apoptotic cell death (98.4 ± 3.5%) as revealed by acridine orange/ethidium bromide staining and AnnexinV-FITC/propidium iodide labelling. Pre-incubation with the modulators at their highest PG concentration significantly reduced apoptotic cells to 48.3 ± 2.7% (Asc), 58.8 ± 4.2 (Trx), 78.5 ± 3.1% (GSH), 64.3 ± 1.6% (Man), 74.6 ± 2.3% (Trp). ROS involvement in early cell death induction after ALA-PDT was tested by flow cytometry using the fluorescent probes dihydro-dichlorofluorescein diacetate (H2-DCFDA) and methoxyvinylpyrene (MVP) for detection of peroxides and singlet oxygen, respectively. ROS production increased after ALA-PDT (H2-DCFDA positive cells, control: 1.1 ± 0.1 %; 10 min-PDT: 69.3 ± 5.6%; MVP positive cells, control: 0.65 ± 0.35%; 10 min-PDT: 83.5 ± 1.9%). Asc prevented peroxide formation (H2-DCFDA positive cells: 50.7 ± 2.8%) and mostly prevented singlet oxygen increase (MVP positive cells: 25.4 ± 5.2%) whereas Trx limited peroxides formation (H2-DCFDA positive cells: 20.8 ± 0.5%), but did not significantly affected singlet oxygen production (MVP positive cells: 73.6 ± 3.4%). Selective scavenger mediated protection against PDT-induced cell death, and direct detection of specific pro-oxidative agents, entail the strong involvement of ROS in ALA-PDT-mediated tumor eradication, suggesting that undesired photodamage to normal tissue might be attenuated by administration of antioxidant agents.Fil: Teijo, Maria Julieta. 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 Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Diez, Berenice Andrea. 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 Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Battle, A.. 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: Fukuda, Haydee. 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 Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentin

Metabolismo do hemo: as duas faces dos efeitos da acumulação de precursores e porfirinas

Las Porfirias son enfermedades metabólicas consecuencia de fallas en la biosíntesis del Hemo, caracterizadas por un patrón específico de acumulación y excreción de intermediarios, responsables de su patofisiología. En las Porfirias Agudas el exceso de ácido -aminolevúlico (ALA) produce una sintomatología neuroabdominal asociada al daño oxidativo por formación de especies reactivas de oxígeno (ROS), originadas por autooxidaxión del ALA. En las Cutáneas la sintomatología es producto de la acumulación de porfirinas, que como el ALA, induce la formación de ROS. Su desencadenamiento se precipita por factores endógenos (ayuno, estrés, hormonas) y/o exógenos (fármacos), en particular algunos anestésicos.Se presenta una revisión de los estudios bioquímicos y genéticos en pacientes con diferentes Porfirias obtenidos en el CIPYP, durante los últimos 38 años, que permitieron ampliar nuestro conocimiento sobre las bases moleculares de estas patologías.Se describen los logros resultantes del empleo de modelos experimentales de Porfiria, inducida farmacológica o genéticamente, que contribuyeron a la clasificación de algunas drogas como prohibidas para pacientes con Porfiria. Finalmente, las porfirinas generadoras de ROS y por ende inductoras de muerte celular tienen su aplicación para combatir infecciones por organismos hemo-deficientes como Trypanosoma cruzi y también ser utilizadas como fotosensibilizadores en la terapia fotodinámica (TFD).Porphyrias comprise a group of metabolic disorders of the heme biosynthesis pathway resulting in a specific accumulation and excretion of intermediates which are responsible for their pathophysiology. Acute porphyrias are characterized by acute neurovisceral symptoms due to the overproduction and accumulation of d-aminolevulinic acid (ALA) which leads to an oxidative damage resulting from the formation of reactive oxygen species (ROS). In cutaneous porphyrias, the symptomatology is a result of porphyrin accumulation which also induces ROS moulding. In both cases, their clinical signs are precipitated by endogenous factors (stress, hormones, low calories intake) and/or exogenous drugs, in particular some anaesthetics. A review of the biochemical and genetic results obtained from patients with different porphyrias, diagnosed at the CIPYP during the last 38 years is presented here, aimed at obtaining additional evidence about the molecular nature of these disorders. The achievements obtained from experimental porphyria models –pharmacologically or genetically induced– are also described, which contributed to the classification of some drugs as prohibited for their use in porphyric patients. Finally, as porphyrins produce ROS and therefore cellular death, they can be used to treat infections by heme-deficient organisms like Trypanosoma cruzi and also as photosensitizers in photodynamic therapy (TFD).As Porfirias são doenças metabólicas decorrentes de falhas na biossíntese do Hemo, caracterizadas por um padrão específico de acumulação e excreção de intermediários responsáveis de sua patofisiologia. Nas Porfirias Agudas, o excesso de ácido δ-aminolevulínico (ALA) produz uma sintomatologia neuroabdominal associada ao dano oxidativo por formação de espécies reativas de oxigênio (ROS), decorrentes da auto-oxidação do ALA. Nas Cutâneas a sintomatologia é produto da acumulação de porfirinas, que como o ALA, induzem a formação de ROS. Seu desencadeamento precipita-se por fatores endógenos (jejum, estresse, hormônios) e/ou exógenos (fármacos), especialmente alguns anestésicos. Apresenta-se uma revisão dos estudos bioquímicos e genéticos em pacientes com diferentes Porfirias obtidos no Centro de Investigações de Porfirias e Porfirinas (CIPYP), durante os últimos 38 anos, que permitiram ampliar o conhecimento sobre as bases moleculares destas patologias. Descrevem-se as conquistas resultantes do uso de modelos experimentais de Porfiria, induzida farmacológica ou geneticamente, que contribuíram à classificação de algumas drogas como proibidas para pacientes com Porfiria. Afinal, as porfirinas geradoras de ROS e, por conseguinte, indutoras de morte celular têm sua aplicação para combater infecções por organismos hemo-deficientes como Trypanosoma cruzi e também ser utilizadas como fotossensibilizadores na terapia fotodinâmica (TFD).Fil: Rossetti, Maria Victoria. 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: Buzaleh, Ana Maria. 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: Parera, Victoria Estela. 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: Fukuda, Haydee. 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: Lombardo, Maria Elisa. 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: Lavandera, Jimena Veronica. 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: Gerez, Esther Noemi. 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: Melito, Viviana Alicia. 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: Zuccoli, Johanna Romina. Porphyrias Research Centre; EspañaFil: Ruspini, Silvina Fernanda. 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: Puente, Vanesa Rocío. 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: Diez, Berenice Andrea. 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: Teijo, Maria Julieta. 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: Cervino, Nadia 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: Varela, Laura Sabina. 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: Guolo, Marcelo Nestor. 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: 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; Argentin

The very first description of a patient with hepatoerythropoietic porphyria in Argentina: Biochemical and molecular studies

Hepatoerythropoietic Porphyria (HEP) is the rare homozygous form of Porphyria Cutanea Tarda (PCT). It is characterized clinically by the early onset of severe skin manifestations which can be confused with Congenital Erythropoietic Porphyria (CEP) or with PCT when the symptoms are mild. We describe the case of a 14 year-old child with skin manifestations similar to those observed in PCT. The biochemical assays ruled out a CEP as well as they suggested the development of a HEP. Although his symptoms were not severe enough to be HEP, the enzymatic activity was dramatically reduced to a 5% of normal values and the molecular analysis revealed the presence of two already known different mutations on the patient?s URO-D gene, c.703 C>T and IVS9-1. Each parent carry one of the mutations, but they were absent in the brother. This is the first Argentinean HEP case ever described which appeared in a compound heterozygous form and less residual URO-D activity but associated to a mild phenotype.Fil: Granata, Bárbara Xoana. 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: Parera, Victoria Estela. 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: Melito, Viviana Alicia. 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: Teijo, Maria Julieta. 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: 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; ArgentinaFil: Rossetti, Maria Victoria. 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

Combined chemotherapy and ALA-based photodynamic therapy in leukemic murine cells

The effects of combined administration of doxorubicin (DOX) and vincristine (VCR), with 5-aminolevulinic acid photodynamic treatment (ALA-PDT), were analyzed in sensitive murine leukemic cell lines (LBR-) and DOX and VCR chemoresistant LBR-D160 and LBR-V160 cell lines. Low doses of DOX and VCR increased anti-cancer effect of ALA-PDT in LBR-cells. Decrease in cell survival was higher when the combination VCR. +. ALA-PDT was used compared to DOX. +. ALA-PDT. Resistant cell lines LBR-D160 and LBR-V160 were sensitive to ALA-PDT; however, no changes occured when combining therapies. Thus, ALA-PDT can overcome drug resistance and is a good candidate for using treating multidrug resistant (MDR) cells. © 2012 Elsevier Ltd.Fil: Diez, Berenice Andrea. 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 Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Erntz, G.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni; ArgentinaFil: Teijo, Maria Julieta. 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 Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; 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; ArgentinaFil: Hajos, Silvia Elvira. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni; ArgentinaFil: Fukuda, Haydee. 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 Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentin

ROS production by endogenously generated Protoporphyrin IX in murine leukemia cells

Endogenous production of Protoporphyrin IX (Pp1X) is succesfully exploited for photodynamic therapy (PDT) on malignant cells, following 5-aminolevulinic acid (ALA) administration and light irradiation. This treatment kills cancer cells by damaging organelles and impairing metabolic pathways via cellular reactive oxygen species (ROS) generation. We studied the efficiency of Pp1X synthetized from ALA on ROS generation, in the vincristine resistant (LBR-V160), Doxorubicin resistant (LBR-D160) and sensitive (LBR-) murine leukemia cells. Cells were incubated 4hr with 1mM ALA and then irradiated during different times with flourescent light. One hour later, production of ROS was analyzed by flow cytometry using different flourescent probes: Hydroethidine (HE) for superoxide anion, 2,7 Dichlorodihydroflourescein diacetate (DCFH-DA) for hydrogen peroxide; mitochondrial damage was examined with 3,3 Dinexyloxacarbocyanine iodide (DIOC6). We found that superoxide anion production in the three cell lines increased with irradiation time whereas no peroxide hydrogen was detected. Mitochondrial damage also increased in an irradiation time dependent manner, being higher in the Vincristineresistant line. Previous studies have demonstrated that apoptotic cell death increased with irradiation time, which is consistent with these results, indicating that ROS are critical in ALA-PDT efficiency to kill malignant cells.  Fil: Diez, Berenice Andrea. 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 Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Cordo Russo, Rosalia Ines. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Inmunología; ArgentinaFil: Teijo, Maria Julieta. 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 Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Hajos, Silvia Elvira. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni; 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; ArgentinaFil: Fukuda, Haydee. 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 Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentin