Evaluation of lung function and histopathology in an experimental model of chronic allergic pulmonary inflammation: effects of reduced cholinergic function in genetically modified mice

INTRODUÇÃO: A Asma Brônquica é caracterizada por obstrução ao fluxo aéreo, reversível ou não, e processo inflamatório pulmonar, caracterizado principalmente por eosinofilia. A persistência da inflamação pode induzir processo de reparo pulmonar associado à redução progressiva da função pulmonar. A recente descrição do sistema colinérgico anti-inflamatório, um mecanismo neural que suprime a resposta imune inata e controla a inflamação por inibição de citocinas proinflammatórias, e a detecção de alguns de seus componentes em células de vias aéreas sugerem uma importante participação deste sistema na fisiopatologia de doenças pulmonares. O principal mediador deste sistema é a acetilcolina (ACh), que é estocada em vesículas sinápticas pelo transportador vesicular de ACh (VAChT), proteína essencial para sua liberação. OBJETIVOS: Avaliar os efeitos da deficiência colinérgica por redução da VAChT nas alterações pulmonares observadas em modelo experimental de inflamação pulmonar induzida pela exposição crônica a ovoalbumina. METODOLOGIA: A redução colinérgica foi induzida pela modificação genética nos níveis de VAChT. Camundongos machos selvagens e mutantes foram submetidos ao protocolo de sensibilização subcutânea com ovoalbumina ou salina nos dias 0, 7 e 14. Após, foram submetidos a desafios inalatórios com ovalbumina a 1% ou inalações de salina por 20 minutos nos dias 26, 27 e 28. No dia 29, foi realizada a avaliação da mecânica pulmonar, da inflamação no lavado broncoalveolar e no tecido e análise histológica de remodelamento e expressão de MMP-9 e TIMP-1 por imunohistoquímica. Também foi quantificado por ELISA níveis de IL-4, IL-10 e de TNF-a no homogenato pulmonar. A análise estatística considerou um p<0,05 como significativo. RESULTADOS: Animais sensibilizados apresentaram hyperresponsividade brônquica, inflamação e edema peribrônquico e deposição de fibras colágenas e elásticas ao redor das vias aéreas comparado ao grupo salina (p<0,05). Além disso houve aumento de IL-4 no homogenato pulmonar e da expressão de MMP-9 e TIMP-1 nas células inflamatórias. Os animais mutantes, independente de serem ou não sensibilizados, apresentaram aumento de TNF-a no pulmão. Os animais mutantes que foram submetidos ao protocolo de sensibilização mostraram aumento da hiperresponsividade brônquica, do eosinófilos, do edema e da deposição de colágeno comparado aos animais selvagens que também foram sensibilizados com ovoalbumina. Estas alterações podem ser atribuídas ao aumento de IL-4 e de MMP-9/TIMP-1 que foi observado nos animais mutantes e sensibilizada em comparação com o os selvagens sensibilizados. Não houve diferença nos níveis de IL-10 nos grupos experimentais. Conclusão: A deficiência colinérgica piora a hiperresponsividade brônquica, a inflamação eosinofílica e o remodelamento, principalmente por interferir com a citocina pró-inflamatória IL-4 e na proporção de MMP-9 e TIMP-1. Estes dados sugerem que a via colinérgica antiinflamatória está envolvida na fisiopatogenia da asma e necessita ser mais investigadaBACKGROUND: Bronchial asthma is characterized by reversible or not airflow obstruction and pulmonary inflammation, mainly characterized by eosinophilia. The persistence of inflammation can induce lung repair process associated with progressive reduction in lung function. Recent evidence of the cholinergic anti-inflammatory system, a neural mechanism that suppresses the innate immune response and control inflammation by proinflammatory cytokines inhibition, and the detection of some of its components in airway cells suggest an important role of this system in pulmonary physiopathology. The main mediator of this system is acetylcholine (ACh), which is stored in synaptic vesicles by vesicular acetylcholine transporter (VAChT), an essential protein for ACh release. AIMS: To evaluate the effects of cholinergic deficiency by VAChT reduction on pulmonary alterations observed in an experimental model of pulmonary inflammation induced by chronic exposure to ovalbumin. METHODS: The cholinergic deficiency was induced by genetic modification on VAChT levels. Wild-type and mutant male mice were submitted to subcutaneous ovalbumin sensitization or saline protocol on days 0, 7 and 14. After, animals were submitted to inhalation challenge with ovalbumin 1% or saline for 20 minutes on days 26, 27 and 28. On day 29, we evaluated the pulmonary mechanics, inflammation in bronchoalveolar lavage and in airways, histological analysis of airway remodeling and the expression of MMP-9 and TIMP-1 by immunohistochemistry. It was also quantified by the levels of IL-4, IL-10 and TNF-a in lung homogenate. The statistical analysis were performed and a p<0.05 was considered significant. RESULTS: Sensitized animals presented bronchial hyperresponsividade, airway inflammation and edema and collagen and elastic fibers deposition of collagen and elastic fibers around the airways compared to saline group (p