Prostaglandina E2 en la activación osmótica inducida por manitol en el mastocito

El mastocito es una célula importante en el asma y otras enfermedades inflamatorias. En asmáticos se ha encontrado un incremento en el número de mastocitos en las vías aéreas del músculo liso y esto se ha relacionado con hipersensibilidad de las vías aéreas. Un estímulo lesivo podría generar broncoconstricción en sujetos con asma y el ejercicio es uno de estos estímulos. El mecanismo por el cual el ejercicio induce broncoconstricción (EIB) se explica por el aumento en la osmolaridad del fluido de las vías respiratorias. Esto puede activar el mastocito y por lo tanto liberar mediadores que actúan en el músculo liso bronquial y la periferia; entre los mediadores además de los preformados, también los sintetizados de novo y activar una serie de eventos intracelulares que generarían mayores cambios y producir una respuesta más seria que la broncoconstricción per se. Entre los mediadores sintetizados de novo de mayor relevancia para nuestra estudio, está la prostaglandina E2 (PGE2), metabolito del ácido araquidónico (AA) que tiene efectos antiinflamatorios en las vías respiratoria, que depende de su interacción con sus respectivos receptores. El objetivo de esta tesis era estudiar como la PGE2 modula los efectos mediados en la activación osmótica en el mastocito, como modelo in vitro de asma inducida por ejercicio. Para esto se utilizó como agente osmótico el manitol y tanto líneas celulares como cultivos primarios de mastocitos, estudiando los aspectos más relevantes que envuelven la maquinaria de activación mastocitaria, desde la evaluación del proceso de desgranulación, el flujo de calcio, morfología del mastocito y en mecanismos de señalización como las vías de las proteínas quinasas activadas por mitógenos o MAP quinasas (mediadores importantes en los procesos inflamatorios involucrados en la inmunidad innata y adaptativa). También se caracterizó mediante que receptores la PGE2 ejerce sus efectos beneficiosos en una situación concreta como la activación osmótica, al igual que la intervención en el metabolismo del AA con el uso de antagonistas de las ciclooxigenasas (COXs), enzimas responsables de la producción de eicosanoides, entre ellos la PGE2 en particular importante para este trabajo. En conclusión, encontramos que en la activación del mastocito por parte del manitol, este genera liberación de mediadores y producción de citocinas y de PGE2, además de producir cambios en la dinámica del citoesqueleto, y activación de las MAP quinasas que inducen cambios a largo plazo en la síntesis de quimiocinas que producen la migración de células inflamatorias, proliferación de las mismas, y pérdida de la homeostasis del mastocito; pero que estos cambios pueden ser prevenidos con el uso de PGE2, que actuando en los receptores EP2 y EP4, reducen la reactividad del mastocito ante el estimulo osmótico, reducen la movilización de calcio, posiblemente por el efecto de aumento del AMPc propio de la activación a través de la Proteína Gs, de estos receptores, además de reducir la dinámica de reorganización del citoesqueleto estabilizando la polimerización de la actina, cómo efectos más relevantes. El hecho de que una sustancia que normalmente es producida por el mismo organismo pueda modular estas acciones frente a una estímulo inespecífico como el osmótico, hacen de la PGE2 una opción terapéutica a contemplar en procesos alérgicos e inflamatorios de estados patológicos como el asma.Mast cells are important cells in asthma and other inflammatory diseases. In asthma patients it has been found an increase in the number of mast cells in the airways smooth muscle which has been related to airway hypersensitivity. Damaging stimuli could generate bronchoconstriction in asthma patients and exercise could be such stimulus. The mechanism by which exercise induces bronchioconstriction (EIB) is explained by an increase fluid osmolarity within the respiratory airways. This could activate mast cells and induce the release of mediators that in turn would act on the bronchial smooth muscle as well as in the periphery. In addition to the preformed mediators, de novo synthesized mediators can activate intracellular events that could generate further changes and induce a more serious response than the bronchioconstriction per se. From the many relevant de novo synthesized mediators is of particular importance for our study prostaglandin E2 (PGE2), which is a metabolite of arachidonic acid (AA) that has anti-inflammatory effects in respiratory airways depending on its interaction with specific receptors. The main goal of the present thesis was analyze how PGE2 modulates the effects mediated by osmotic mast cells activation as in vitro model of exercise-induced asthma. To this end, we used manitol as an osmotic agent in both mast cell lines and cultured human primary mast cells. We studied the most relevant aspects in mast cells activation, covering from the degranulation process , to the calcium flux, cell morphology and signal transduction mechanisms including the mithogen activated protein kinases (MAPK) pathways (which are important mediators in the inflammatory processes that participate in innate and adaptive immune responses). We also characterized the PGE2 receptors that in a protective way under osmotic challenge, as well as the intervention of the AA metabolism using cyclooxygenase enzymes (COXs) antagonists. These enzymes are responsible for the eicosanoid production, that include PGE2 itself. In conclusion, we found that manitol mediated mast cell activation triggers mediators release, as well as cytokines and PGE2 production. In addition, it alters cytoskeleton rearrangements, and activates MAPKs pathways inducing long term changes in the chemokines synthesis process. These changes could affect migration of inflammatory cells, proliferation and loss of mast cell homeostasis. Manitol induced changes can be prevented by PGE2, that acting on the EP2 and EP4 receptors regulates mast cell reactivity to the osmotic challenge, dampens calcium mobilization possibly by an increase in cAMP production by the G protein coupled to these receptors, and downregulates actin cytoskeleton rearrangements as the main effects. The fact that a substance normally produced by the body, is able to modulate the previously mentioned responses towards an unspecific challenge such as osmotic change, suggest that PGE2 could be a therapeutic option in inflammatory and allergic pathologic process such as those occurred in asthma