L-alanyl-glutamina in experimental model of acute lung injury induced by skeletal muscle trauma

In this study we aimed to validate a model of acute lung injury (ALI) induced by surgical muscle trauma, which attempts to reproduce the conditions of a skeletal muscle trauma that occurs in humans and, therefore, to provide a better understanding of this disease and its treatments’ alternatives. In the first step we evaluated the effect of the experimental model. Thirty-six male Wistar rats with average weight of 250g, were divided into 6 groups. In the first step we evaluated the effect of the experimental model. Saline Group (n = 6): animals received 2 ml of saline (i.v) at the same times of the Saline and trauma group; Saline and Trauma Group (n = 6): animals received saline 30 minutes before the induction of muscle trauma and again at 6 and 12 hours after the trauma; Dexamethasone Group (n = 6): animals received 2 doses of dexamethasone 2 mg / kg (i.p) at the same times of Dexamethasone and Trauma Group; Dexamethasone and Trauma Group (n = 6): animals received 2 doses, 2 hours before the occurrence of trauma and 10 hours after the trauma - this group was used as positive control. Surgical procedures were performed under anesthesia of tribromethanol 2.5% (1 ml/100g body weight). The induced trauma surgery was performed in the thigh of the animal and every muscle was detached from the knee to the hip joint. After 24 h of injury, the lungs were retreated to evaluate myeloperoxidase (MPO), glutathione (GSH), neutrophil infiltration, congestion, edema, necrosis and hemorrhage. In plasma only GSH was measured. It was observed that the muscle trauma was shown to induce ALI by promoting a significant reduction in GSH (8.53 ± 1.22 versus 18.87 ± 7.35 p <0.01) and a significant increasing activity of MPO (23.96 ± 4.86 versus 24.50 ± 7.45 p <0.001), neutrophil infiltration (71.00 versus 19.64 ± 28.50 ± 7.63 p <0.001), degree of congestion, edema, necrosis and hemorrhage (p <0.01), when compared with Saline Group without trauma. In Dexamethasone and Trauma Group, when compared to Saline and Trauma Group, Dexamethasone, by being an inhibitor of inflammatory gene, was able to modulate the inflammatory response in almost all parameters. Subsequently we evaluated the effect of L-alanyl-glutamine (L-Ala-Gln) on acute lung injury induced by muscle trauma surgery. 24 h after trauma it was made a comparison between the group treated with L-Ala-Gln and trauma (n = 6) and the saline and trauma group, and it was found that L-Ala-Gln promoted a statistically significant reduction in neutrophil infiltration ( 19.64 ± 71.00 versus 28.50 ± 7.63 p <0.001), in MPO activity (23.96 ± 4.86 versus 12.90 ± 2.01, p <0.001) and a significant increase in concentration of GSH (36.79 ± 7.31 versus 8.53 ± 1.22 p <0.001) in the lung. In histopathological evaluation it was also observed a significant decrease (p <0.01) in the degree of edema, hemorrhage and necrosis in lung tissue of the evaluated groups above. The possible mechanism to justify the observed effects could be that glutamine enhanced glutathione levels, the energy substrate for immune cells, and, additionally, increased the expression of heat shock proteins (HSP) and, as such, prevented the infiltration of neutrophils in tissues. These results suggest that the Ala-Gln treatment has the potential to reduce the inflammatory reaction that was installed in lungs after skeletal muscle trauma.Nesse estudo procurou-se validar um modelo de lesão aguda pulmonar (LAP) induzida por um trauma muscular cirúrgico que tenta reproduzir as condições de um trauma muscular esquelético que ocorre em seres humanos e com isso proporcionar um melhor entendimento da doença e das suas alternativas de tratamento. Na primeira etapa foi avaliado o efeito do modelo experimental. Trinta e seis ratos machos Wistar, com peso médio de 250g, foram distribuídos em 6 grupos. Grupo Salina (n=6): os animais receberam apenas 2 ml de salina (i.v.) nos mesmos tempos do grupo salina e trauma; Grupo Salina e trauma (n=6): os animais receberam salina 30 minutos antes do trauma muscular e novamente às 6 e 12 horas depois do trauma. Grupo Dexametasona (n=6): os animais receberam 2 doses de Dexametasona 2mg/kg i.p. nos mesmos tempos do grupo Dexametasona e trauma; Grupo Dexametasona e trauma (n=6): os animais receberam 2 doses, 2 horas antes da ocorrência do trauma e 10 horas depois do trauma, esse grupo foi utilizado como controle positivo. Os procedimentos cirúrgicos foram realizados sob anestesia tribromethanol 2,5% (1 ml/100g de peso do animal). A operação de indução do trauma foi realizada na coxa do animal e toda musculatura foi descolada desde o joelho até a articulação do quadril. Após 24 h do trauma, retiraram-se os pulmões para avaliar mieloperoxidase (MPO), glutationa (GSH), infiltração neutrofílica, congestão, edema, necrose e hemorragia. No plasma foi dosado apenas GSH. Observou-se que o trauma muscular mostrou ser capaz de induzir LAP por promover uma redução significante GSH (8,53 ± 1,22 versus 18,87 ± 7,35 p <0,01), aumento significante na atividade de MPO (23,96 ± 4,86 versus 24,50 ± 7,45 p<0,001), do infiltrado neutrofílico (71,00 versus 19,64 ± 28,50 ± 7,63 p <0.001), no grau de congestão, edema, necrose, hemorragia (p<0,01), quando comparamos com grupo salina sem trauma. No grupo Dexametasona e trauma quando comparado ao grupo salina e trauma, a Dexametasona um inibidor do gene inflamatório, foi capaz de modular a resposta inflamatória em quase todos os parâmetros avaliados. Posteriormente avaliou-se o efeito da L-alanil-glutamina (L-Ala-Gln) sobre a lesão aguda pulmonar induzida por trauma muscular cirúrgico. 24 h após o trauma comparou-se o grupo tratado com L-Ala-Gln e trauma (n=6) com o grupo salina e trauma e verificou-se que a L-Ala-Gln promoveu uma redução estatisticamente significante na infiltração neutrofílica (71,00 versus 19,64 ± 28,50 ± 7,63 p <0.001), na atividade de MPO (23,96 ± 4,86 versus 12,90 ± 2,01, p <0,001), e um aumento significante na concentração de GSH (36,79 ± 7,31 versus 8,53 ± 1,22 p <0,001) no pulmão. Na avaliação histopatológica também foi observada uma redução significante (p< 0,01) no grau de edema, hemorragia e necrose no tecido pulmonar nos grupos acima avaliados. Os possíveis mecanismos para justificar os efeitos da L-Ala-Gln em modular a resposta inflamatória no pulmão deve-se ao fato da glutamina ser precursora de glutationa, funciona como substrato energético para células do sistema imune, aumenta as expressões de proteínas de choque térmico (HSP) e impede a infiltração neutrofílica. Esses resultados sugerem que o tratamento com L-Ala-Gln tem potencial para reduzir o processo inflamatório agudo no pulmão induzido por trauma muscular esquelético cirúrgico