Efeito do exercício físico aeróbio em modelo experimental de enfisema pulmonar: participação do sistema colinérgico antiinflamatório

Abstract

Introdução: O enfisema pulmonar é uma doença que tem alta incidência, morbidade e mortalidade e está associada à exposição a fumaça de cigarro. É caracterizada por inflamação pulmonar e perda de função. A acetilcolina (ACh), cuja liberação está relacionada aos níveis de transportador vesicular de ACh (VAChT), é o principal mediador do sistema colinérgico anti-inflamatório, e controla a inflamação pulmonar. O exercício físico aeróbio tem um importante efeito anti-inflamatório e melhora a qualidade de vida dos pacientes com enfisema pulmonar. Objetivos: 1. Elucidar se a redução de VAChT e da liberação de ACh interfere no desenvolvimento do enfisema; 2. Elucidar se a redução de VAChT interfere nos efeitos benéficos do exercício físico aeróbio neste modelo. Métodos: Camundongos transgênicos com redução parcial de VAChT (KD) e selvagens (WT) machos (6-8 semanas) foram submetidos ao protocolo de exposição à fumaça de cigarro (2x/dia5x/semana/12semanas). Os grupos expostos à fumaça de cigarro foram subdivididos e submetidos ou não ao protocolo de treinamento físico aeróbio na esteira 5x/semana/60minutos/sessão/12 semanas. Após este período, foi avaliada a função pulmonar e após a eutanásia foi coletado o fluido do lavado broncoalveolar (BALF) para contagem total e diferencial de células. Os pulmões foram submetidos às técnicas habituais histológicas com parafina e coloração Hematoxilina e Eosina, para avaliação do diâmetro alveolar (Lm). Foram analisadas as citocinas IL-17 e IFN- γ no BALF. Resultados: O tempo do teste de grade e a massa corpórea foram menores nos animais KD (p<0,01) em relação aos WT. A exposição à fumaça de cigarro reduziu a massa corpórea nos WT (p<0,05) e nos KD (p<0,001). Animais WT e KD expostos ao cigarro apresentaram aumento do diâmetro alveolar (p<0,001) e do número de células totais (p<0,05) e de macrófagos (p<0,05) em relação aos respectivos controles. Os animais KD expostos ao cigarro apresentaram aumento de neutrófilos (p<0,01) e linfócitos (p<0,01) e redução de elastância tecidual (p<0,01). Os animais KD apresentaram redução dos níveis de IFNγ no BALF (p<0,05) em relação aos grupos WT. Os animais KD expostos à fumaça de cigarro e submetidos ao treinamento físico apresentaram menor velocidade, tempo e distância percorrida em relação aos WT (p<0,001), entretanto ambos os grupos (KD e WT) aumentaram estes parâmetros quando comparado os valores finais com iniciais (p<0,01). Nos animais expostos ao fumo, o treinamento físico reduziu o diâmetro alveolar nos animais WT (p<0,05), não tendo efeito nos animais KD. Em relação às células inflamatórias, o treinamento físico aumentou o número de células totais e de macrófagos somente nos animais WT (p<0,01), não tendo efeito nos KD. Ainda o treinamento físico em animais KD aumentou o número de neutrófilos (p<0,05). O treinamento físico aumentou a elastância tecidual tanto nos animais WT quanto KD expostos ao cigarro (p<0,05). Conclusão: Em conjunto, nossos dados sugerem que o sistema colinérgico anti-inflamatório está envolvido no controle da resposta inflamatória pulmonar em modelo de doença pulmonar obstrutiva crônica induzida por exposição à fumaça de cigarro, e os efeitos benéficos do treinamento físico, pelo menos em parte, dependem do sistema colinérgico íntegro

Rationale: Pulmonar emphysema is a disease with high incidence, morbidity and mortality and is associated with exposure to cigarette smoke. It is characterized by lung inflammation and loss of function. Acetylcholine (ACh), whose release is related to ACh vesicular transporter levels (VAChT), is the main mediator of the antiinflammatory cholinergic system, and modulates pulmonary inflammation. Aerobic physical exercise has an important anti-inflammatory effect and improves the quality of life of patients with pulmonary emphysema. Aims: 1. Elucidate if the reduction of VAChT interferes in the development of emphysema; 2. Elucidate whether VAChT reduction interferes with the beneficial effects of aerobic exercise in this model. Methods: Male transgenic mice with partial reduction of VAChT (KD) and wild-type (WT) (6-8 weeks) were submitted to the exposure protocol of cigarette smoke (2x/day5x/week/12weeks). The groups exposed to cigarette smoke were subdivided and submitted or not to the aerobic physical training protocol on the treadmill 5x/week/60minutes/session/12 weeks. After that, lung function was evaluated and, after euthanasia, bronchoalveolar lavage fluid (BALF) was collected for total and differential cell counts. The lungs were submitted to the usual histological techniques with paraffin and Hematoxylin and Eosin staining, to evaluate the alveolar diameter (Lm). IL-17 and IFN-γ cytokines were analyzed in BALF. Results: The time of wirehang test and the body mass were lower in KD (p<0.01). Cigarette smoke reduced body mass in both WT (p<0.05) and KD (p<0.001), increased alveolar diameter (p<0.001) and the number of macrophages (p<0.05) compared with their respective controls. Cigarette smoke in KD mice increased neutrophils and lymphocytes (p<0.01) in bronchoalveolar lavage fluid (BALF) and reduced the tissue elastance (p<0.01). KD mice showed reduced levels of IFN-γ in BALF (p<0.05) compared with WT mice. At the end of protocol, both trained groups had a better performance in final physical test (final x initial,p<0.01). In WT exposed to cigarette smoke, the exercise training reduced emphysema (p<0.05), however this effect was not observed in KD mice also exposed to cigarette smoke. The exercise training increased macrophages in WT mice (p<0.01) however it increased neutrophils (p<0.05) in KD animals. Exercise training increased tissue elastance in both WT and KD animals exposed to cigarette smoke (p<0.05). Conclusion: Our data suggest that the anti-inflammatory cholinergic system is involved in the control of lung inflammation in mice with emphysema. The beneficial effects of exercise training on emphysema are, at least in part, dependent on the levels of VAChT