Role of immunoglobulin E and mast cells in murine models of asthma

Immunoglobulin E (IgE) and mast cells are believed to play important roles in allergic inflammation. However, their contributions to the pathogenesis of human asthma have not been clearly established. Significant progress has been made recently in our understanding of airway inflammation and airway hyperresponsiveness through studies of murine models of asthma and genetically engineered mice. Some of the studies have provided significant insights into the role of IgE and mast cells in the allergic airway response. In these models mice are immunized systemically with soluble protein antigens and then receive an antigen challenge through the airways. Bronchoalveolar lavage fluid from mice with allergic airway inflammation contains significant amounts of IgE. The IgE can capture the antigen presented to the airways and the immune complexes so formed can augment allergic airway response in a high-affinity IgE receptor (FcepsilonRI)-dependent manner. Previously, there were conflicting reports regarding the role of mast cells in murine models of asthma, based on studies of mast cell-deficient mice. More recent studies have suggested that the extent to which mast cells contribute to murine models of asthma depends on the experimental conditions employed to generate the airway response. This conclusion was further supported by studies using FcepsilonRI-deficient mice. Therefore, IgE-dependent activation of mast cells plays an important role in the development of allergic airway inflammation and airway hyperresponsiveness in mice under specific conditions. The murine models used should be of value for testing inhibitors of IgE or mast cells for the development of therapeutic agents for human asthma.

Glucocorticoid and Estrogen Receptors Are Reduced in Mitochondria of Lung Epithelial Cells in Asthma

Mitochondrial glucocorticoid (mtGR) and estrogen (mtER) receptors participate in the coordination of the cell's energy requirement and in the mitochondrial oxidative phosphorylation enzyme (OXPHOS) biosynthesis, affecting reactive oxygen species (ROS) generation and induction of apoptosis. Although activation of mtGR and mtER is known to trigger anti-inflammatory signals, little information exists on the presence of these receptors in lung tissue and their role in respiratory physiology and disease. Using a mouse model of allergic airway inflammation disease and applying confocal microscopy, subcellular fractionation, and Western blot analysis we showed mitochondrial localization of GR alpha and ER beta in lung tissue. Allergic airway inflammation caused reduction in mtGR alpha, mtER beta, and OXPHOS enzyme biosynthesis in lung cells mitochondria and particularly in bronchial epithelial cells mitochondria, which was accompanied by decrease in lung mitochondrial mass and induction of apoptosis. Confirmation and validation of the reduction of the mitochondrial receptors in lung epithelial cells in human asthma was achieved by analyzing autopsies from fatal asthma cases. The presence of the mitochondrial GR alpha and ER beta in lung tissue cells and especially their reduction in bronchial epithelial cells during allergic airway inflammation suggests a crucial role of these receptors in the regulation of mitochondrial function in asthma, implicating their involvement in the pathophysiology of the disease.

Die Rolle der Mastzelle bei der Entstehung einer allergischen Atemwegserkrankung

In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle der Mastzelle und deren Mediatoren für die Entstehung einer allergischen Atemwegsentzündung untersucht. Anhand von zwei mastzelldefizienten Mausstämmen (C57BL/6-KitWsh/Wsh und WBB6FI-KitW/Wv), konnte gezeigt werden, dass Mastzellen an der Entstehung einer allergischen Entzündung und Atemwegsüberempfindlichkeit beteiligt sind. Durch die Rekonstitution von mastzelldefizienten Tieren mit aus Knochenmark gewonnenen Mastzellen (BMMC) von Wildtyp-Spendern konnte die wichtige Funktion der Mastzelle in diesem Model bestätigt werden. Überdies konnte durch die Rekonstitution mit TNF-defizienten BMMC eine wichtige Rolle für diesen mastzellproduzierten Mediator im allergischen Modell demonstriert werden. Weiterhin konnte die Arbeit zeigen, dass Mastzellen wichtig für die Migration von antigenbeladenen Dendritischen Zellen aus der Lunge in die regionalen Lymphknoten sind. Dieses stellt einen wichtigen Schritt für die Ausbildung einer lokalen allergischen Antwort dar. Im Gegensatz dazu war die Entstehung einer allergischen Atemwegserkrankung nach Transfer von in vitro generierten DC und Allergenprovokation nicht mastzellabhängig. Diese Ergebnisse zeigen, dass es auf die Wahl des Sensibilisierungs- und Provokationsmodels ankommt, um mastzellspezifische Effekte zu demonstrieren. Die vorliegende Arbeit zeigt die wichtige Rolle der Mastzelle und von mastzellproduziertem TNF bei der Ausbildung einer allergischen Entzündung der Atemwege. Die Mastzelle und deren Mediatoren stellen somit mögliche Ziele für die therapeutische Behandlung der allergischen Entzündung der Atemwege dar.

Die Rolle von Interleukin-22 bei Asthma bronchiale

Interleukin (IL)-22 ist ein Effektorzytokin, das von Zellen des Immunsystems produziert wird und auf Epithelzellen wirkt. Es nimmt eine duale Rolle ein, indem es abhängig vom Gewebe und Zytokinmilieu entweder entzündungsfördernden oder entzündungshemmenden Einfluss ausübt. Über seine Wirkung bei Asthma bronchiale ist bislang noch wenig bekannt. In der vorliegenden Arbeit konnten in einem murinen Modell der allergischen Atemwegsentzündung lymphoide Zellen des angeborenen Immunsystems als Hauptproduzenten für IL-22 detektiert werden, die bislang noch nicht im Zusammenhang mit Asthma bronchiale beschrieben wurden. Es konnte gezeigt werden, dass IL-22- defiziente Mäuse eine verstärkte Atemwegsentzündung entwickelten und sich die IL-22-Defizienz in diesem Modell entzündungsfördernd auf die induzierte Atemwegsentzündung auswirkte. Mit Hilfe einer murinen bronchialen Epithelzelllinie wurden die Mechanismen des IL-22 und die Expression Asthma-relevanter Mediatoren untersucht. Der beobachtete inhibierende IL-22-Effekt ließ sich mit Hilfe seines natürlichen Antagonisten IL-22BP neutralisieren. Diese entzündungshemmende Wirkung des IL-22 konnte ebenfalls in Wildtyp-Mäusen, denen rekombinantes IL-22 intratracheal verabreicht worden war, bestätigt werden.

Evaluation eines humanisierten Mausmodells der allergischen Atemwegsentzündung

Aus der zunehmenden Prävalenz allergischer Erkrankungen vor allem in den Industrienationen ergibt sich ein erhöhter Bedarf an Grundlagenforschung im Bereich von Allergie und Asthma sowie der Entwicklung innovativer Therapiestrategien. In der vorliegenden Dissertation wurden die immundefizienten Mausstämme NOD-Scid und NOD-Scid gc als vielversprechender translationaler Schritt zwischen dem reinen Tiermodell und der Erprobung neuer Therapieansätze an Probanden in klinischen Studien beleuchtet. Im experimentellen Verlauf der Arbeit wurde ein humanisiertes Mausmodell der allergischen Atemwegsentzündung zunächst in immundefizienten NOD-Scid und darauffolgend in NOD-Scid gc Mäusen etabliert. Diese Mausstämme zeichnen sich durch das Nichtvorhandensein von B- und T-Zellen aus. Im NOD-Scid gc Stamm resultiert aus einer zusätzlichen Mutation des Gens für die gamma-Kette des IL-2 Rezeptors der Verlust von natürlichen Killerzellen (NK-Zellen), was die Immunität in diesem Stamm weiter herabsetzt und eine Humanisierung erleichtert. Die Humanisierung der Mäuse erfolgte durch die intraperitoneale Injektion von mononukleären Zellen des peripheren Blutes (PBMCs), die unter Anwendung der Ficoll-Dichtezentrifugation aus dem Blut von Probanden isoliert wurden. Für die Gewinnung der PBMCs wurden zum einen Asthma-Patienten mit einer hochgradigen Sensibilisierung gegen Birkenpollen herangezogen. Zum anderen wurden in Kontrollexperimenten PBMCs nicht-allergischer Probanden verwendet. Während sich für den NOD-Scid Stamm 80 Millionen PBMCs als angemessene Transferzahl erwiesen, reichten für die Rekonstitution des NOD-Scid gc Stammes 5 Millionen PBMCs aus. Eine Analyse der Tiere erfolgte 24 Tage nach Injektion der humanen Zellen. Der Transfer der PBMCs allergischer Asthmatiker führte besonders nach additiver Applikation des Birkenallergens sowie des humanen rekombinanten Zytokins IL-4 und darauffolgender nasaler allergener Provokation zu einer starken pulmonalen Entzündung in den Mäusen. Die nasale Allergenprovokation an den Tagen 20-22 nach PBMC-Transfer erwies sich für das Aufkommen der Inflammation als unbedingt erforderlich. Die nasale Provokation mit Phosphat-gepufferter Salzlösung (PBS) mündete in einer herabgesetzten Inflammation ohne Ausprägung einer Atemwegsüberempfindlichkeit (AHR), reduzierten Zellzahlen in der bronchoalveolären Lavage (BAL) sowie verminderten Frequenzen humaner Zellen in den Lungen von Versuchstieren, die mit atopischen PBMCs supplementiert mit Birkenallergen und IL-4 rekonstituiert wurden. Die Allergenabhängigkeit des etablierten Modells wurde anhand von Experimenten untermauert, die verdeutlichten, dass ein Transfer von PBMCs nicht-allergischer Probanden trotz Zugabe des Allergens und humanem IL-4 keine Atemwegsinflammation auslöste. Bei den humanen Zellen, die an Tag 24 nach Rekonstitution in den Mäusen detektiert werden konnten, handelte es sich hauptsächlich um T-Zellen. Innerhalb dieser CD3+ T-Zellen konnten CD4+ und CD8+ T-Zellen differenziert werden. Depletionsexperimente, in denen nach Gewinnung der PBMCs aus dem Blut der Probanden verschiedene T-Zellsubpopulationen (CD3+, CD4+, CD8+) eliminiert wurden, führten zu dem Befund, dass die allergische Atemwegsentzündung in dem System von humanen CD4+ T-Zellen abhängig war. Nach der Etablierung des humanisierten Mausmodells der allergischen Atemwegsentzündung wurde das System zur Analyse des suppressionsfördernden Potentials des HIV-1 - Hüllproteins gp120 genutzt. Die Applikation von gp120 führte zu einer Reduktion der Atemwegsinflammation. Dies äußerte sich in einer Aufhebung der AHR, verminderten Zellzahlen in der BAL sowie dem reduzierten Einstrom humaner T-Zellen in die Lungen der rekonstituierten Tiere. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die anti-inflammatorische Wirkung des gp120 strikt von der Anwesenheit regulatorischer T-Zellen (Tregs) innerhalb der für die Humanisierung genutzten PBMCs abhängig war. Eine Depletion der Tregs vor Transfer in die Mäuse führte zum Verlust der anti-inflammatorischen Effekte des gp120. Diese Ergebnisse sprechen für die Modulation regulatorischer T-Zellen als hoffnungsvolle Maßnahme in der Behandlung allergischer Erkrankungen. Die im Rahmen dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse eröffnen innovative Ansätze zur Analyse neuer Therapiestrategien in einem Testsystem, dass die Erforschung humaner Zellinteraktionen sowie die Wirkung potentieller Arzneistoffe auf humane Zellen unter in vivo Bedingungen erlaubt.

Zur Rolle der Antigendosis in IgE-vermittelten Immunantworten und der allergischen Atemwegsentzündung

Die Verabreichung von hohen Antigendosen im Rahmen der allergenspezifischen Immuntherapie (SIT) resultiert in der Induktion einer allergenspezifischen Toleranz in sensibilisierten Patienten. Vorangegangene Studien der Klinischen Forschergruppe Allergie identifizierten CD4-CD8- doppelt-negative T-Zellen (dnTZ), welche nach wiederholter intraperitonealer Injektion von hohen Dosen (HD) des an das Adjuvans Aluminiumhydroxid adsorbierten Antigens Keyhole Limpet Hemocyanin in Mäusen induziert wurden, als potente Suppressorzellen für die IgE-Produktion. Mäuse, die hingegen mit niedrigen Dosen (LD) desselben Antigens behandelt wurden, entwickelten eine starke, persistierende IgE-Immunantwort. rnIm Fokus meiner Doktorarbeit stand die phänotypische Charakterisierung der dnTZ aus HD-Mäusen sowie die Aufklärung möglicher inhibitorischer Wirkmechanismen. In Erweiterung der bisherigen Arbeiten und in Anlehnung an die klinische Praxis bei der Durchführung der SIT habe ich bei meinen Untersuchungen die subkutane Injektion ohne Adjuvans als alternative Applikationsroute verwendet. In meinen Studien konnte ich durch die zusätzliche Verwendung des klinisch relevanten Allergens Ovalbumin die Allgemeingültigkeit des Konzepts der antigendosisabhängigen Regulation der IgE- Produktion durch dnTZ verifizieren. Die Vakzinierung mit hohen Antigendosen verhinderte die Ausbildung einer IgE-Produktion in antigenspezifischer Weise. HD- Mäuse wiesen in vitro eine geringere Aktivierung von TH2-Zellen als LD-Mäuse auf. Im Mausmodell der allergischen Atemwegsentzündung wiesen HD-Mäuse eine reduzierte Atemwegsreaktivität sowie eine geringere pulmonale TH2-Zytokin- produktion auf. rnIch konnte zudem tendenziell eine leicht erhöhte Anzahl von dnTZ in HD-Mäusen messen. Die in HD-Mäusen induzierten dnTZ habe ich durchflusszytometrisch charakterisiert, konnte jedoch keinen eindeutigen Marker für suppressive dnTZ identifizieren. In einem adoptiven Transferexperiment war eine T-Zellpopulation von HD-Mäusen aus der γδ-T-Zell-Rezeptor-tragende T-Zellen depletiert worden waren, ähnlich wie die Ausgangs-T-Zellpopulation in der Lage die IgE-Produktion in den Rezipienten zu inhibieren, was darauf schließen lässt, dass die untersuchten regulatorischen dnTZ einen αβ-T-Zell-Rezeptor exprimieren. rn

Effect of natural seasonal pollen exposure and repeated nasal allergen provocations on elevation of exhaled nitric oxide

BACKGROUND: Exhaled nitric oxide (FENO) is a marker for allergic airway inflammation. We wondered whether in patients with intermittent allergic rhinitis only (i) natural pollen exposure and (ii) artificial pollen exposure by repeated nasal allergen provocations may lead to an elevation of FENO. METHODS: In two prospective studies, we compared the FENO of nonatopic controls with the FENO of nonasthmatic individuals with mild intermittent rhinitis to tree and/or grass pollen. Study I: 13 atopic individuals and seven controls had measurements of FENO, blood eosinophils and eosinophilic cationic protein (ECP) before, during and after pollen season. Study II: 16 atopic individuals and 12 controls had nasal allergen provocations on four following days out of pollen season, with daily measurements of FENO before, 2 and 6 h after provocation, and determination of blood eosinophils, ECP and FEV1 at baseline, on days 5 and 10-12. RESULTS: Natural pollen exposure (study I) caused a significant elevation of FENO in allergic individuals. Nasal allergen provocations (study II) did not elicit a statistically significant rise neither of FENO nor of blood eosinophils between baseline and day 5. However, a subgroup of four individuals with a rise of blood eosinophils during nasal allergen provocations showed also a rise of FENO. CONCLUSIONS: We suppose that in allergic rhinitis a concomitant reaction of the bronchial system is dependent on a strong local inflammation leading to a generalized immune stimulation.

Protease-activated receptor 2 mediates eosinophil infiltration and hyperreactivity in allergic inflammation of the airway

Trypsin and mast cell tryptase can signal to epithelial cells, myocytes, and nerve fibers of the respiratory tract by cleaving proteinase-activated receptor 2 (PAR2). Since tryptase inhibitors are under development to treat asthma, a precise understanding of the contribution of PAR2 to airway inflammation is required. We examined the role of PAR2 in allergic inflammation of the airway by comparing OVA-sensitized and -challenged mice lacking or overexpressing PAR2. In wild-type mice, immunoreactive PAR2 was detected in airway epithelial cells and myocytes, and intranasal administration of a PAR2 agonist stimulated macrophage infiltration into bronchoalveolar lavage fluid. OVA challenge of immunized wild-type mice stimulated infiltration of leukocytes into bronchoalveolar lavage and induced airway hyperreactivity to inhaled methacholine. Compared with wild-type animals, eosinophil infiltration was inhibited by 73% in mice lacking PAR2 and increased by 88% in mice overexpressing PAR2. Similarly, compared with wild-type animals, airway hyperreactivity to inhaled methacholine (40 micro g/ml) was diminished 38% in mice lacking PAR2 and increased by 52% in mice overexpressing PAR2. PAR2 deletion also reduced IgE levels to OVA sensitization by 4-fold compared with those of wild-type animals. Thus, PAR2 contributes to the development of immunity and to allergic inflammation of the airway. Our results support the proposal that tryptase inhibitors and PAR2 antagonists may be useful therapies for inflammatory airway disease.

Oral tolerance attenuates changes in in vitro lung tissue mechanics and extracellular matrix remodeling induced by chronic allergic inflammation in guinea pigs

Oral tolerance attenuates changes in in vitro lung tissue mechanics and extracellular matrix remodeling induced by chronic allergic inflammation in guinea pigs. J Appl Physiol 104: 1778-1785, 2008. First published April 3, 2008; doi:10.1152/japplphysiol.00830.2007.-Recent studies emphasize the presence of alveolar tissue inflammation in asthma. Immunotherapy has been considered a possible therapeutic strategy for asthma, and its effect on lung tissue had not been previously investigated. Measurements of lung tissue resistance and elastance were obtained before and after both ovalbumin and acetylcholine challenges. Using morphometry, we assessed eosinophil and smooth muscle cell density, as well as collagen and elastic fiber content, in lung tissue from guinea pigs with chronic pulmonary allergic inflammation. Animals received seven inhalations of ovalbumin (1-5 mg/ml; OVA group) or saline (SAL group) during 4 wk. Oral tolerance (OT) was induced by offering ad libitum ovalbumin 2% in sterile drinking water starting with the 1st inhalation (OT1 group) or after the 4th (OT2 group). The ovalbumin-exposed animals presented an increase in baseline and in postchallenge resistance and elastance related to baseline, eosinophil density, and collagen and elastic fiber content in lung tissue compared with controls. Baseline and post-ovalbumin and acetylcholine elastance and resistance, eosinophil density, and collagen and elastic fiber content were attenuated in OT1 and OT2 groups compared with the OVA group. Our results show that inducing oral tolerance attenuates lung tissue mechanics, as well as eosinophilic inflammation and extracellular matrix remodeling induced by chronic inflammation.

Impact of lung remodelling on respiratory mechanics in a model of severe allergic inflammation

We developed a model of severe allergic inflammation and investigated the impact of airway and lung parenchyma remodelling on in vivo and in vitro respiratory mechanics. BALB/c mice were sensitized and challenged with ovalbumin in severe allergic inflammation (SA) group. The control group (C) received saline using the same protocol. Light and electron microscopy showed eosinophil and neutrophil infiltration and fibrosis in airway and lung parenchyma, mucus gland hyperplasia, and airway smooth muscle hypertrophy and hyperplasia in SA group. These morphological changes led to in vivo (resistive and viscoelastic pressures, and static elastance) and in vitro (tissue elastance and resistance) lung mechanical alterations. Airway responsiveness to methacholine was markedly enhanced in SA as compared with C group. Additionally, IL-4, IL-5, and IL-13 levels in the bronchoalveolar lavage fluid were higher in SA group. In conclusion, this model of severe allergic lung inflammation enabled us to directly assess the role of airway and lung parenchyma inflammation and remodelling on respiratory mechanics. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effect of salbutamol on pulmonary responsiveness in chronic pulmonary allergic inflammation in guinea pigs

Beta-2-agonists have been widely used by asthmatic subjects to relieve their obstructive symptoms. However, there are reports that continuous use could lead to loss of bronchial protection and exacerbation of asthma symptoms. We evaluated the effect of two regimens of salbutamol administration (twice and five times a week) in a model of chronic airway inflammation in male Hartley guinea pigs (protocol starting weight: 286 ± 30 g) induced by repeated exposures to aerosols of ovalbumin (OVA). After sensitization, guinea pigs were exposed to aerosols of 0.1 mg/ml salbutamol solution twice a week (OVA + S2x, N = 7) or five times a week (OVA + S5x, N = 8). We studied allergen-specific (OVA inhalation time) and -nonspecific (response to methacholine) respiratory system responsiveness. Seventy-two hours after the last OVA challenge, guinea pigs were anesthetized and tracheostomized, respiratory system resistance and elastance were measured and a dose-response curve to inhaled methacholine chloride was obtained. Specific IgG1 was also quantified by the passive cutaneous anaphylactic technique. OVA-sensitized guinea pigs (N = 8) showed reduction of the time of OVA exposure before the onset of respiratory distress, at the 5th, 6th and 7th exposures (P < 0.001). The OVA + S2x group (but not the OVA + S5x group) showed a significant increase in OVA inhalation time. There were no significant differences in pulmonary responsiveness to methacholine among the experimental groups. OVA + S2x (but not OVA + S5x) animals showed a decrease in the levels of IgG1-specific anaphylactic antibodies compared to the OVA group (P < 0.05). Our results suggest that, in this experimental model, frequent administration of ß2-agonists results in a loss of some of their protective effects against the allergen.

Obesity enhances eosinophilic inflammation in a murine model of allergic asthma

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Rho-kinase inhibition attenuates airway responsiveness, inflammation, matrix remodeling, and oxidative stress activation induced by chronic inflammation

Possa SS, Charafeddine HT, Righetti RF, da Silva PA, Almeida-Reis R, Saraiva-Romanholo BM, Perini A, Prado CM, Leick-Maldonado EA, Martins MA, Tiberio ID. Rho-kinase inhibition attenuates airway responsiveness, inflammation, matrix remodeling, and oxidative stress activation induced by chronic inflammation. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 303: L939-L952, 2012. First published September 21, 2012; doi:10.1152/ajplung.00034.2012.-Several studies have demonstrated the importance of Rho-kinase in the modulation of smooth muscle contraction, airway hyperresponsiveness, and inflammation. However, the effects of repeated treatment with a specific inhibitor of this pathway have not been previously investigated. We evaluated the effects of repeated treatment with Y-27632, a highly selective Rho-kinase inhibitor, on airway hyperresponsiveness, oxidative stress activation, extracellular matrix remodeling, eosinophilic inflammation, and cytokine expression in an animal model of chronic airway inflammation. Guinea pigs were subjected to seven ovalbumin or saline exposures. The treatment with Y-27632 (1 mM) started at the fifth inhalation. Seventy-two hours after the seventh inhalation, the animals' pulmonary mechanics were evaluated, and exhaled nitric oxide (E-NO) was collected. The lungs were removed, and histological analysis was performed using morphometry. Treatment with Y-27632 in sensitized animals reduced E-NO concentrations, maximal responses of resistance, elastance of the respiratory system, eosinophil counts, collagen and elastic fiber contents, the numbers of cells positive for IL-2, IL-4, IL-5, IL-13, inducible nitric oxide synthase, matrix metalloproteinase-9, tissue inhibitor of metalloproteinase-1, transforming growth factor-beta, NF-kappa B, IFN-gamma, and 8-iso-prostaglandin F2 alpha contents compared with the untreated group (P < 0.05). We observed positive correlations among the functional responses and inflammation, remodeling, and oxidative stress pathway activation markers evaluated. In conclusion, Rho-kinase pathway activation contributes to the potentiation of the hyperresponsiveness, inflammation, the extracellular matrix remodeling process, and oxidative stress activation. These results suggest that Rho-kinase inhibitors represent potential pharmacological tools for the control of asthma.

Intrauterine Undernourishment Alters TH1/TH2 Cytokine Balance and Attenuates Lung Allergic Inflammation in Wistar Rats

IL-4 produced by Th2 cells can block cytokine production by Th1 cells, and Th1 IFN-gamma is known to counterregulate Th2 immune response, inhibiting allergic eosinophilia. As intrauterine undernutrition can attenuate lung inflammation, we investigated the influence of intrauterine undernourishment on the Th1/Th2 cytokine balance and allergic lung inflammation. Intrauterine undernourished offspring were obtained from dams fed 50% of the nourished diet of their counterparts and were immunized at 9 weeks of age. We evaluated the cell counts and cytokine protein expression in the bronchoalveolar lavage, mucus production and collagen deposition, and cytokine gene expression and transcription factors in lung tissue 21 days after ovalbumin immunization. Intrauterine undernourishment significantly reduced inflammatory cell airway infiltration, mucus secretion and collagen deposition, in rats immunized and challenged. Intrauterine undernourished rats also exhibited an altered cytokine expression profile, including higher TNF-alpha and IL-1 beta expression and lower IL-6 expression than well-nourished rats following immunization and challenge. Furthermore, the intrauterine undernourished group showed reduced ratios of the IL-4/IFN-gamma and the transcription factors GATA-3/T-Bet after immunization and challenge. We suggest that the attenuated allergic lung inflammation observed in intrauterine undernourished rats is related to an altered Th1/Th2 cytokine balance resulting from a reduced GATA-3/T-bet ratio. Copyright (C) 2012 S. Karger AG, Basel

Long-term amphetamine treatment exacerbates inflammatory lung reaction while decreases airway hyper-responsiveness after allergic stimulus in rats

Asthma is an allergic lung disease can be modulated by drugs that modify the activity of central nervous system (CNS) such as amphetamine (AMPH). AMPH is a highly abused drug that exerts potent effects on behavior and immunity. In this study we investigated the mechanism involved in the effects of long-term AMPH treatment on the increased magnitude of allergic lung response. We evaluated mast cells degranulation, cytokines release, airways responsiveness and, expression of adhesion molecules. Male Wistar rats were treated with AMPH or vehicle (PBS) for 21 days and sensitized with ovalbumin (OVA) one week after the first injection of vehicle or AMPH. Fourteen days after the sensitization, the rats were challenged with an OVA aerosol, and 24 h later their parameters were analyzed. In allergic rats, the treatment with AMPH exacerbated the lung cell recruitment due increased expression of ICAM-1, PECAM-1 and Mac-1 in granulocytes and macrophages recovered from bronchoalveolar lavage. Elevated levels of IL-4, but decreased levels of IL-10 were also found in samples of lung explants after AMPH treatment. Conversely, the ex-vivo tracheal hyper-responsiveness to methacholine (MCh) was reduced by AMPH treatment, whereas the force contraction of tracheal segments due to in vitro antigen challenge remained unaltered. Our findings suggest that lung inflammation and airway hyper-responsiveness due to OVA challenge are under the distinct control of AMPH during long-term treatment. Our data strongly indicate that AMPH positively modulates allergic lung inflammation via the increase of ICAM-1, PECAM-1, Mac-1 and IL-4. AMPH also abrogates the release of the anti-inflammatory cytokine IL-10. (c) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.