Papel regulatório da proteína anexina-1 e de seu derivado Ac2-26 no modelo experimental de asma alérgica em camundongos

A asma é uma doença inflamatória crônica caracterizada por hiper-reatividade das vias aéreas, acúmulo de eosinófilos, secreção de muco e remodelamento. No decorrer do estabelecimento do processo inflamatório, há liberação de mediadores endógenos que atuam limitando a evolução do quadro patológico e garantindo a manutenção da homeostasia (COHN, ELIAS e CHUPP, 2004). Dentre estes recebem destaque os hormônios glicocorticóides, reconhecidos por sua atividade anti-inflamatória, dependente, em parte, da geração de fatores intermediários como a proteína anexina-1 (AnxA1) (KAMAL, FLOWER e PERRETTI, 2005; PERRETTI, 2003). Neste estudo investigou-se o papel regulatório da AnxA1 e do peptídeo derivado Ac2-26 (50 - 200 g/animal) no modelo experimental de asma alérgica murina. Camundongos BALB/c (AnxA1+/+) e depletados do gene codificante para AnxA1 (AnxA1-/-) foram sensibilizados com ovoalbumina (OVA 50 g) e hidróxido de alumínio (5 mg), por via subcutânea. Após 14 dias, foi feito reforço com OVA (25 g), por via intraperitoneal, e nos dias 19, 20 e 21 foram desafiados com OVA (25 g), por via intranasal. O tratamento consistiu na administração intranasal do peptídeo Ac2-26 (50 - 200 g), 1 h antes de cada desafio. As análises foram feitas 24 h após o último desafio e incluíram: i) função pulmonar (resistência e elastância) e hiper-reatividade das vias aéreas à metacolina (3 27 mg/ml) através de pletismografia invasiva; ii) alterações morfológicas através de histologia clássica; iii) quantificação de colágeno e iv) quantificação de mediadores inflamatórios através de ELISA. Verificou-se que camundongos AnxA1-/-, quando ativamente sensibilizados e desafiados com OVA apresentaram exacerbação do quadro de hiper-reatividade das vias aéreas, assim como do número de eosinófilos no lavado broncoalveolar e no infiltrado peribrônquico, deposição de colágeno e nos níveis de IL-13 em comparação aos controles AnxA1+/+. Em paralelo, observou-se que o peptídeo Ac2-26 levou a uma redução da hiper-reatividade das vias aéreas frente à estimulação com metacolina nos animais AnxA1+/+. O peptídeo Ac2-26 reduziu o infiltrado inflamatório no parênquima pulmonar e o número de eosinófilos peribronquiolares, além da produção de muco no tecido pulmonar e da geração IL-4, IL-13, eotaxina-1 e -2. Em conjunto, nossos achados mostram que os camundongos AnxA1-/- mostraram-se mais responsivos à estimulação antigênica, o que foi indicativo de que a AnxA1 parece exercer um papel regulatório importante sobre a resposta inflamatória alérgica murina. Além disso, o efeito inibitório do peptídeo Ac2-26 sobre a resposta alérgica pulmonar foi indicativo de que este se coloca como um composto anti-inflamatório e anti-alérgico promissor para utilização na terapia da asma.

Avaliação do papel do óxido nítrico no comprometimento da função pulmonar e hiper-reatividade das vias aéreas em camundongos estimulados com sílica

Silicose é uma doença pulmonar causada pela inalação de partículas de sílica, na qual vários são os mediadores inflamatórios implicados. Neste estudo investigamos o envolvimento do óxido nítrico (NO) nas alterações de função pulmonar e hiper-reatividade das vias aéreas, em camundongos estimulados com sílica por via intranasal. Foram analisados parâmetros como i) função pulmonar (resistência e elastância) e hiper-reatividade das vias aéreas ao aerossol com metacolina (3 27 mg/mL) através de sistema de pletismografia invasiva, e ii) alterações morfológicas, mediante técnicas clássicas de histologia e imuno-histoquímica. Verificamos que a instilação de partículas de sílica (10 mg) causou aumento nos níveis basais de resistência e elastância pulmonar, bem como de hiper-reatividade das vias aéreas à metacolina, em tempos que variaram de 2 a 28 dias. Observamos uma correlação temporal com as alterações morfológicas no tecido pulmonar, que refletiram presença de resposta inflamatória e infiltrado celular intenso, seguidos de progressiva fibrose e formação de granulomas. Os tempos de 7 e 28 dias pós-estimulação com sílica foram selecionados para os ensaios subsequentes, por corresponderem às fases aguda e crônica da silicose experimental, respectivamente. Foram detectados níveis elevados de óxido nítrico (NO), bem como de peroxinitrito/expressão da enzima iNOS no lavado broncoalveolar e no tecido pulmonar de camundongos estimulados com sílica, respectivamente. Em outro grupo de experimentos, observamos que camundongos depletados para o gene codificante para a enzima NOS induzida (iNOS) apresentaram abolidas as respostas de aumento nos níveis basais de resistência e elastância pulmonares, bem como da hiper-reatividade das vias aéreas à metacolina em comparação aos animais selvagens (C57BL/6). A inibição da resposta inflamatória e fibrótica granulomatosa foi também notada no caso dos animais nocautes para iNOS. O tratamento com 1400W, um inibidor da enzima iNOS, diminui de forma marcada as alterações de função pulmonar e fibrose tecidual verificadas nos camundongos silicóticos. Em conclusão, nossos resultados mostram que o comprometimento da função pulmonar, representado pelo aumento na resistência/elastância e hiper-reatividade das vias aéreas, mostraram-se correlacionados à maior geração de NO e de peroxinitrito, assim como da expressão da enzima iNOS. A depleção do gene codificante ou, ainda, o bloqueio da enzima iNOS aboliram a resposta de comprometimento da função pulmonar e fibrose tecidual na silicose experimental. Em conjunto estes achados indicam que o NO parece ser um mediador importante no contexto da silicose, colocando-se como um alvo terapêutico em potencial no tratamento de doenças de caráter fibrótico.

Avaliação do efeito anti-inflamatório e antiasmático da 15-deoxy-delta-12,14-prostaglandina J2 em modelos murinos de asma

A asma é um distúrbio crônico pulmonar caracterizado por inflamação, obstrução e remodelamento brônquico, levando a sintomas como sibilo, tosse e falta de ar. A terapia antiasmática consiste em corticosteroides inalados e agonistas β2 de curta ou longa duração. O tratamento é limitado por efeitos colaterais e refratariedade de alguns pacientes, justificando a necessidade de novas terapias. Estudos demonstram que a 15-deoxy-delta- 12,14-prostaglandina J2 (15d-PGJ2), um ligante endógeno de receptores ativados por proliferadores de peroxissomos do tipo gama (PPAR-γ), é capaz de reduzir a expressão de citocinas pró-inflamatórias, o que pode resultar em benefícios no tratamento de doenças com esse perfil. O objetivo deste estudo foi avaliar o potencial anti-inflamatório e antiasmático da 15d-PGJ2 em modelos experimentais de asma. Camundongos A/J machos foram sensibilizados nos dias 0 e 7 através de injeção subcutânea (s.c.), contendo ovoalbumina (OVA) e Al(OH)3, e desafiados com 4 instilações intranasais (i.n.) de OVA em intervalos semanais. O tratamento com 15d-PGJ2 (30 e 100 g/Kg, s.c.) foi realizado 30 min antes dos desafios a partir da terceira provocação antigênica. Em outro modelo, camundongos A/J foram desafiados intranasalmente com extrato de ácaro 3 vezes por semana durante 3 semanas. As administrações de 15d-PGJ2 (30, 70 e 100 g/Kg, s.c. e 0,65; 1,5 e 2,3 g/animal, i.n.) foram realizadas a partir da 3 semana, 30 min antes dos desafios. As análises ocorreram 24 h após o último desafio. Nossos resultados mostraram que, em camundongos previamente sensibilizados e desafiados com OVA, a administração de 15d-PGJ2 limitou significativamente o influxo peribrônquico de eosinófilos e neutrófilos, bem como a produção de muco por células caliciformes e fibrose sub-epitelial, além da hiperreatividade das vias aéreas e produção de IL-5. A redução do epitélio brônquico e das citocinas IL-13 e TNF-α foram observadas somente na maior dose administrada. No modelo HDM a inflamação e o remodelamento foram atenuados em todas as doses administradas do composto, enquanto que a hiperresponssividade brônquica foi inibida apenas nas doses de 70 e 100 μg/Kg (via sistêmica) e na dose intermediária dada topicamente (1,5 μg/animal, i.n.). Os níveis de citocinas foram atenuados pelo tratamento subcutâneo, porém somente os níveis de IL-17, eotaxina-1 e TNF-α foram inibidos com a dose intranasal de 0,65 g/animal. O aumento da expressão de NF-κB, induzido por provocação com HDM também foi reduzido significativamente pela administração de 15d-PGJ2. Em conjunto, nossos dados indicam que o tratamento com 15d-PGJ2 inibe alterações cruciais associadas à patogênese da asma, em modelos experimentais distintos da doença, demonstrando possuir grande potencial para controlar e reverter inflamação, hiperreatividade e remodelamento pulmonar desencadeados por provocação alérgica.

Streptococcus pneumoniae infection suppresses allergic airways disease by inducing regulatory T cells

An inverse association exists between some bacterial infections and the prevalence of asthma. We investigated whether Streptococcus pneumoniae infection protects against asthma using mouse models of ovalbumin (OVA)-induced allergic airway disease (AAD). Mice were intratracheally infected or treated with killed S. pneumoniae before, during or after OVA sensitisation and subsequent challenge. The effects of S. pneumoniae on AAD were assessed. Infection or treatment with killed S. pneumoniae suppressed hallmark features of AAD, including antigen-specific T-helper cell (Th) type 2 cytokine and antibody responses, peripheral and pulmonary eosinophil accumulation, goblet cell hyperplasia, and airway hyperresponsiveness. The effect of infection on the development of specific features of AAD depended on the timing of infection relative to allergic sensitisation and challenge. Infection induced significant increases in regulatory T-cell (Treg) numbers in lymph nodes, which correlated with the degree of suppression of AAD. Tregs reduced T-cell proliferation and Th2 cytokine release. The suppressive effects of infection were reversed by anti-CD25 treatment. Respiratory infection or treatment with S. pneumoniae attenuates allergic immune responses and suppresses AAD. These effects may be mediated by S. pneumoniae-induced Tregs. This identifies the potential for the development of therapeutic agents for asthma from S. pneumoniae.

The expression of HAT and HDAC enzymes in asthma airways

Asthma is chronic inflammatory disease of the lower airways that is both, genetically inherited and environmentally influenced. This project investigated how molecular mechanisms known to be influenced both genetically and environmentally, contribute to the onset of asthma.

Combination inhaled corticosteroids and long-acting beta2-agonists for children and adults with bronchiectasis

BACKGROUND Bronchiectasis is a major contributor to chronic respiratory morbidity and mortality worldwide. Wheeze and other asthma-like symptoms and bronchial hyperreactivity may occur in people with bronchiectasis. Physicians often use asthma treatments in patients with bronchiectasis. OBJECTIVES To assess the effects of inhaled long-acting beta2-agonists (LABA) combined with inhaled corticosteroids (ICS) in children and adults with bronchiectasis during (1) acute exacerbations and (2) stable state. SEARCH METHODS The Cochrane Airways Group searched the the Cochrane Airways Group Specialised Register of Trials, which includes records identified from the Cochrane Central Register of Controlled Trials (CENTRAL), MEDLINE, EMBASE and other databases. The Cochrane Airways Group performed the latest searches in October 2013. SELECTION CRITERIA All randomised controlled trials (RCTs) of combined ICS and LABA compared with a control (placebo, no treatment, ICS as monotherapy) in children and adults with bronchiectasis not related to cystic fibrosis (CF). DATA COLLECTION AND ANALYSIS Two review authors extracted data independently using standard methodological procedures as expected by The Cochrane Collaboration. MAIN RESULTS We found no RCTs comparing ICS and LABA combination with either placebo or usual care. We included one RCT that compared combined ICS and LABA with high-dose ICS in 40 adults with non-CF bronchiectasis without co-existent asthma. All participants received three months of high-dose budesonide dipropionate treatment (1600 micrograms). After three months, participants were randomly assigned to receive either high-dose budesonide dipropionate (1600 micrograms per day) or a combination of budesonide with formoterol (640 micrograms of budesonide and 18 micrograms of formoterol) for three months. The study was not blinded. We assessed it to be an RCT with overall high risk of bias. Data analysed in this review showed that those who received combined ICS-LABA (in stable state) had a significantly better transition dyspnoea index (mean difference (MD) 1.29, 95% confidence interval (CI) 0.40 to 2.18) and cough-free days (MD 12.30, 95% CI 2.38 to 22.2) compared with those receiving ICS after three months of treatment. No significant difference was noted between groups in quality of life (MD -4.57, 95% CI -12.38 to 3.24), number of hospitalisations (odds ratio (OR) 0.26, 95% CI 0.02 to 2.79) or lung function (forced expiratory volume in one second (FEV1) and forced vital capacity (FVC)). Investigators reported 37 adverse events in the ICS group versus 12 events in the ICS-LABA group but did not mention the number of individuals experiencing adverse events. Hence differences between groups were not included in the analyses. We assessed the overall evidence to be low quality. AUTHORS' CONCLUSIONS In adults with bronchiectasis without co-existent asthma, during stable state, a small single trial with a high risk of bias suggests that combined ICS-LABA may improve dyspnoea and increase cough-free days in comparison with high-dose ICS. No data are provided for or against, the use of combined ICS-LABA in adults with bronchiectasis during an acute exacerbation, or in children with bronchiectasis in a stable or acute state. The absence of high quality evidence means that decisions to use or discontinue combined ICS-LABA in people with bronchiectasis may need to take account of the presence or absence of co-existing airway hyper-responsiveness and consideration of adverse events associated with combined ICS-LABA.

Airway cellularity, lipid laden macrophages and microbiology of gastric juice and airways in children with reflux oesophagitis

Background: Gastroesophageal reflux disease (GORD) can cause respiratory disease in children from recurrent aspiration of gastric contents. GORD can be defined in several ways and one of the most common method is presence of reflux oesophagitis. In children with GORD and respiratory disease, airway neutrophilia has been described. However, there are no prospective studies that have examined airway cellularity in children with GORD but without respiratory disease. The aims of the study were to compare (1) BAL cellularity and lipid laden macrophage index (LLMI) and, (2) microbiology of BAL and gastric juices of children with GORD (G+) to those without (G-). Methods: In 150 children aged <14-years, gastric aspirates and bronchoscopic airway lavage (BAL) were obtained during elective flexible upper endoscopy. GORD was defined as presence of reflux oesophagitis on distal oesophageal biopsies. Results: BAL neutrophil% in G- group (n = 63) was marginally but significantly higher than that in the G+ group (n = 77), (median of 7.5 and 5 respectively, p = 0.002). Lipid laden macrophage index (LLMI), BAL percentages of lymphocyte, eosinophil and macrophage were similar between groups. Viral studies were negative in all, bacterial cultures positive in 20.7% of BALs and in 5.3% of gastric aspirates. BAL cultures did not reflect gastric aspirate cultures in all but one child. Conclusion: In children without respiratory disease, GORD defined by presence of reflux oesophagitis, is not associated with BAL cellular profile or LLMI abnormality. Abnormal microbiology of the airways, when present, is not related to reflux oesophagitis and does not reflect that of gastric juices. © 2005 Chang et al; licensee BioMed Central Ltd.

The role of inflammation and matrix proteins in airway remodelling

Asthma is a chronic inflammatory disorder of the airways. Remodelling in asthma is defined as the structural changes seen in the airways of asthmatics in comparison to healthy controls. Progressive loss of lung function also seen in asthma might be caused by remodelling. The research aims of this thesis were to investigate inflammation and remodelling in the airways of different types of asthmatics and smokers. The association between inflammation and remodelling was also examined in a mouse model of allergic airway inflammation. Healthy smokers showed increased numbers of macrophages in the BAL with no changes in the inflammatory cells in biopsies. Macrophages seemed to be quite quiescent, since mRNA expression for a wide variety of inflammatory mediators, especially chemokines CCL3, CCL4, CCL5 and CCL20, secreted by macrophages was significantly lower than in healthy non-smokers. Attenuated macrophage activity in the airway lumen may render smokers more susceptible to airway infections and have an impact on the development of other airway pathology. Patients with diisocyanate-induced asthma (DIA) on inhaled corticosteroids (ICS) who still had non-specific bronchial hyperreactivity (NSBHR) at the end of the follow-up showed increased expression of TNF-α, IL-6 and IL-15 mRNA in BAL cells compared to those without NSBHR. In addition to being markers for poor prognosis and possible slight glucocorticoid resistance, these cytokines might aid in guiding the treatment of DIA. The increase in the thickness of tenascin-C layer in the bronchial basement membrane (BM) was much less than usually seen in other types of asthma, which might not make tenascin-C a good marker for DIA. OVA-induced tenascin-C expression in the lung was attenuated in STAT4-/- mice with impaired Th1-type immunity compared to WT mice. Interestingly, STAT6-/- mice with impaired Th2-type immunity showed tenascin-C expression levels similar to those of WT mice. The clearest difference between these two knockout strains in response to OVA was that STAT4-/- mice exhibited no upregulation of IFN-γ and TNF-α mRNA expression. Thus, tenascin-C expression was unexpectedly more related to Th1 type reactions. In vitro studies confirmed the results. Human fibroblasts stimulated by TNF-α and IFN-γ showed increased expression of tenascin-C. Patients with newly diagnosed asthma showed increased expression of laminin α2 in the bronchial BM in comparison to patients with asthma symptoms only and healthy controls. Both patients with asthma and those with only asthma symptoms showed increased expression of the laminin β2 chain in comparison to controls. Thus, laminin α2 expression differentiated patients with clinical asthma from patients with symptoms only. Furthermore, the expression of laminin α2 and β2 was associated with NSBHR, linking very specific remodelling events to clinical findings.