Les voies aériennes humaines sont bordées d'un épithélium pseudostratifié composé principalement de cellules basales et de cellules pyramidales parmi lesquelles figurent les cellules sécrétrices de mucus et les cellules multiciliées. Toutes ces cellules contribuent à la clairance mucociliaire des voies respiratoires. Cet épithélium se régénère lentement dans des conditions homéostatiques, mais il est capable de se régénérer rapidement après agression grâce à des processus de prolifération, de migration, de polarisation et de différenciation. Chez les patients atteints de maladies respiratoires chroniques telles que la broncho-pneumopathie chronique obstructive, l'asthme ou la mucoviscidose, la réparation tissulaire est souvent défectueuse, caractérisée par une perte de cellules multiciliées et une hyperplasie des cellules sécrétrices, ayant pour conséquence une clairance mucociliaire affectée. La séquence des événements cellulaires conduisant à un tissu fonctionnel ou remodelé est encore mal décrite. Notre principal objectif a été d’identifier les types cellulaires successifs mis en jeu lors de la régénération tissulaire et les événements moléculaires responsables d'une régénération saine ou pathologique. Nous avons analysé la composition cellulaire de l’épithélium des voies respiratoires à plusieurs stades de différenciation en utilisant un modèle de culture 3D in vitro qui reproduit la composition cellulaire in vivo. En appliquant une méthode de transcriptomique sur cellule unique couplée à des méthodes bioinformatiques, nous avons établi les hiérarchies cellulaires permettant de reconstruire les différentes trajectoires cellulaires mises en jeu lors de la régénération de l’épithélium des voies respiratoires humaines. Après avoir confirmé les lignages cellulaires qui ont été précédemment décrits, nous avons découvert une nouvelle trajectoire reliant les cellules sécrétrices de mucus aux cellules multiciliées. Nous avons également caractérisé de nouvelles populations cellulaires et de nouveaux acteurs moléculaires impliqués dans le processus de régénération de l'épithélium des voies respiratoires humaines. Enfin, grâce à ces approches, nous avons mis en évidence des réponses spécifiques de chaque type cellulaire survenant dans des situations pathologiques d’hyperplasie sécrétoire. Ainsi, nos données, en apportant d'importantes contributions à la compréhension de la dynamique de différenciation de l’épithélium des voies respiratoires humaines, ouvrent de nouvelles voies vers l’identification de cibles thérapeutiques. / Human airways are lined by a pseudostratified epithelium mainly composed of basal and columnar cells, among these cells we can find multiciliated, secretory cells and goblet cells. All these cells work together in the mucociliary clearance of the airways. This epithelium regenerates slowly under homeostatic conditions but is able to recover quickly after aggressions through proliferation, migration, polarization and differentiation processes. However, in patients with chronic pulmonary diseases such as chronic obstructive pulmonary disease, asthma or cystic fibrosis, epithelial repair is defective, tissue remodeling occurs, leading to loss of multiciliated cells and goblet cell hyperplasia, impairing correct mucociliary clearance. The sequence of cellular events leading to a functional or remodelled tissue are still poorly described. Hence, we aim at identifying the successive cell types appearing during tissue regeneration and the molecular events that are responsible for healthy or pathological regeneration. We have analysed airway epithelial cell composition at several stages of differentiation using an in vitro 3D culture model which reproduces in vivo epithelial cell composition. Applying single cell transcriptomics and computational methods, we have identified cell lineage hierarchies and thus constructed a comprehensive cell trajectory roadmap in human airways. We have confirmed the cell lineages that have been previously described and have discovered a novel trajectory linking goblet cells to multiciliated cells. We have also discovered novel cell populations and molecular interactors involved in the process of healthy human airway epithelium regeneration. Using these approaches, we have finally shed light on cell-type specific responses involved in pathological goblet cell hyperplasia. Our data, by bringing significant contributions to the understanding of differentiation’s dynamics in the context of healthy and pathological human airway epithelium, may lead to the identification of novel therapeutic targets.

INTRODUÇÃO: Embora os corticosteróides sejam considerados tratamento padrão-ouro na asma, pacientes com asma grave não são totalmente controlados com este tratamento. Estudos prévios com inibidores da Rho quinase sugeriram uma influência benéfica destas drogas na asma, atuando como uma possível alternativa anti-inflamatória. No entanto, não há estudos anteriores avaliando os efeitos destes inibidores, associados ou não com corticosteróides, na modulação da mecânica do sistema respiratório e oscilatória do tecido pulmonar distal, assim como nas alterações histopatológicas, em modelo animal de inflamação pulmonar crônica. OBJETIVOS: Avaliar se o tratamento com o inibidor específico da Rho (Y- 27632), associado ou não com a dexametasona modula a resposta de mecânica pulmonar, inflamatória, de remodelamento da matriz extracelular e ativação do estresse oxidativo em cobaias com inflamação alérgica crônica. MÉTODOS: As cobaias receberam sete inalações de ovoalbumina (1-5mg/ml; grupo OVA) durante 4 semanas. A partir da quinta inalação, os animais do grupo da Rho quinase receberam inalação de Y-27632 (1mM) (grupo OVA-RHO) e ou dexametasona (2 mg.kg-1) associada ou não a Y-27632 (grupos OVA-C ou grupos ORC), 10 minutos antes de cada inalação com OVA. Setenta e duas horas depois da sétima inalação, os animais foram anestesiados, exsanguinados, o óxido nítrico exalado foi coletado e a mecânica do sistema respiratório (Ers e Rrs) e oscilatória do tecido pulmonar distal (Et e Rt) foram realizadas em condições basais e após desafio com OVA (0,1%). Após, as fatias de pulmão foram removidas e submetidas à avaliação histopatológica. RESULTADOS: Houve um aumento no óxido nítrico exalado, nas respostas máximas de Ers, Rrs, Rt e Et após desafio antigênico, nos eosinófilos, nas células positivas para IL-2, IL-4, IL-5, IL-13, IFN-?, iNOS, MMP-9, TIMP-1,TGF- ß, NF?B e no conteúdo do 8-iso-PGF2?, no conteúdo de fibras elásticas, colágenas e de actina em vias aéreas e no parênquima pulmonar distal do grupo OVA comparado ao controle (P<0,05). Nos grupos OVA-RHO, OVA-C e ORC houve uma diminuição em todos os parâmetros comparados ao grupo OVA (P<0,05). A associação do Y-27632 com o tratamento com corticosteróide (grupo ORC) potencializou a atenuação do conteúdo de colágeno e IFN-? na parede das vias aéreas e IL-2, IFN-?, 8-iso-PGF2? e NF-?B no parênquima distal comparado aos grupos OVA-RHO e OVA-C (P<0,05). No grupo ORC houve uma redução nas células positivas para TIMP-1 e eosinófilos no septo alveolar comparado ao grupo OVA-C (P<0,05). CONCLUSÕES: A inibição da Rho quinase ou o tratamento com corticosteróides contribuíram para o controle da resposta de mecânica pulmonar, da resposta eosinofílica e linfocitária Th1 e Th2, do remodelamento da matriz extracelular e da ativação do estresse oxidativo nas vias aéreas e parênquima distal neste modelo animal. A associação do inibidor da Rho quinase com o corticosteróide potencializou o controle de parte da resposta de remodelamento e de inflamação nas vias aéreas e parênquima. A inibição da Rho quinase associada ou não a corticosteróides pode ser considerada uma ferramenta farmacológica futura para o tratamento de doenças pulmonares crônicas / INTRODUCTION: Although corticosteroids are considered gold standard of asthma treatment, patients with serious asthma are not totally controlled with this treatment. Previous studies with Rho-kinase inhibitors suggested a beneficial influence of these drugs on asthma, being a possible anti-inflammatory alternative. However, there are no previous studies evaluating in an animal model of chronic pulmonary inflammation the effects of such inhibitors, combined or not with corticosteroids, on the mechanics modulation of the respiratory system and oscillation of distal pulmonary tissue, as well as on histopathological alterations. OBJECTIVES: To evaluate whether treatment with the specific Rho inhibitor (Y-27632), combined or not with dexamethasone, modulates the responses of pulmonary mechanics, inflammation, extracellular matrix remodeling, and oxidative stress activation in guinea pigs with chronic allergic inflammation. METHODS: Guinea pigs received seven ovalbumin inhalations (1-5mg/ml; OVA group) during 4 weeks. After the fifth inhalation, the animals of the Rho-kinase group received inhalation of Y-27632 (1mM) (OVA-RHO group) and/or dexamethasone (2 mg.kg-1), combined or not with Y-27632 (OVA-C groups or ORC groups), 10 minutes before each inhalation with OVA. Seventy-two hours following the seventh inhalation, the animals were anesthetized, exsanguinated, the exhaled nitric oxide was collected, and mechanics of the respiratory system (Ers and Rrs) and oscillation of the distal lung tissue (Et e Rt) were performed in basal conditions and after challenge with OVA (0.1%). Afterwards, lung slices were removed and submitted to histopathological evaluation. RESULTS: There was an increase of exhaled nitric oxide, maximum responses of Ers, Rrs, Et and Rt after antigen challenge, eosinophil counts, cells positive for IL-2, IL-4, IL-5, IL-13, IFN-?, iNOS, MMP-9, TIMP-1,TGF-ß, NF?B, and in the content of 8-iso-PGF2?, elastic fibers, collagen fibers and actin in the airways in distal lung parenchyma of the OVA group, compared to the control (P<0.05). In the OVA-RHO, OVA-C and ORC groups there was a decrease in all parameters, when compared to the OVA group (P<0.05). The treatment combining Y-27632 with corticosteroid (ORC group) maximized the attenuation of the content of collagen and IFN-y in the airways walls, and of IL-2, IFN-?, 8-iso-PGF2? and NF-?B in distal parenchyma, when compared to the OVA-RHO and OVA-C groups (P<0.05). In the ORC group, there was a reduction of cells positive for TIMP-1 and eosinophils in the alveolar septum, compared to the OVA-C group (P<0.05). CONCLUSIONS: Rho kinase or treatment with corticosteroids contributed to the control of the pulmonary mechanics response, Th1 and Th2 lymphocyte and eosinophil responses, extracellular matrix remodeling, and activation of the oxidative stress in the airways and distal parenchyma of this animal model. The combined treatment with Rho kinase and corticosteroid maximized the control of part of the remodeling response and inflammation of the airways and parenchyma. Rho-kinase inhibition combined or not with corticosteroids can be considered a future pharmacological tool for treatment of chronic pulmonary diseases

A remodelação do epitélio e do mesênquima subjacente tem um papel crucial na patogênese da fibrose pulmonar experimental. A iniciação, gravidade e distribuição de fibrose varia entre os diferentes agentes químicos. Estudos recentes indicaram que o envolvimento epitelial, a expressão de proteínas reguladoras do epitélio, ativação endotelial, estresse do retículo endoplasmático, a ativação de fibroblastos e acumulação de diferentes tipos de colágeno, pode ser específica em lesão causadas por diferentes agentes químicos. Neste estudo, comparou-se a fibrose pulmonar induzida por bleomicina (BLM) e hidroxitolueno butilado (BHT). Envolvimento epitelial, proteínas reguladoras, ativação endotelial e de fibroblastos foram quantitativamente avaliados pela densidade de células alveolares, expressão de telomerase, endotelina-1 (ET-1), fator de crescimento vascular (VEGF), fator de transformação do crescimento beta (TGF-beta) e do fator de crescimento de fibroblastos básico (bFGF). Estresse celular em células epiteliais alveolares do tipo 2 (AEC II) e fibroblastos, eventualmente, responsáveis pela gênese da fibrose pulmonar, foram investigados por microscopia eletrônica. Os colágenos do tipo I (Col I), III (Col III) e V (Col V) foram caracterizados e quantificados por imunofluorescência. A quantidade de colágeno pulmonar e alterações histológicas fibróticas foram significativamente aumentadas nos grupos BLM e BHT em relação aos controles, com diferença significativa entre a resposta fibrótica precoce e tardia. A densidade AEC II, a expressão da telomerase, ET-1, VEGF, TGF-beta e bFGF foram significativamente maiores nos grupos BLM e BHT do que em pulmões dos grupos controles, com diferença significativa entre a fase precoce e tardia da resposta fibrótica. Mitocôndrias anormais e estresse do retículo endoplasmático em AEC II e fibroblastos foram encontrados em ambos os grupos fibróticos. Aumento no acumulo de fibras de Col I, III e V, foram encontradas no interstício pulmonar após instilação de BLM e BHT. A expressão gênica de TGF-beta1 e alfa actina de músculo liso (alfa-SMA) foi significativamente maior em ambos modelos de fibrose pulmonar. Ativação de Smad3 (Mothers against decapentaplegic homolog 3) associada à expressão de IL-beta1 (Interleucina-1 beta), Lox (lisil-oxidase) e o fator de transcrição Sp1 (Specificity protein 1) foi associada com a ativação do gene alfa-SMA. Em conclusão, os nossos resultados tornam-se relevantes pois demonstram que, independentemente do insulto inicial, há uma convergência no perfil de sinalização, onde fica evidente que a lesão epitélio/endotelial está envolvida num amplo e contínuo processo de reparação com consequente final fibrótico. Um elemento chave no reparo e remodelamento tecidual ou fibrose é a resposta mesenquimal que fornece componentes essenciais de MEC necessários para a infraestrutura da cura e por outro lado para a fibrose progressiva crônica / Epithelial and underlying mesenchyme remodeling have a critical role in the pathogenesis of experimental pulmonary fibrosis. The initiation, distribution and severity of fibrosis varies among different chemical agents. Recent studies have indicated that epithelial involvement, expression of epithelial regulatory proteins, endothelium activation, endoplasmic reticulum stress, fibroblast activation and accumulation of different types of collagen may be specific in various chemical agents of injury. In this study, bleomycin (BLM) and Butylated hydroxytoluene (BHT)-induced pulmonary fibrosis in mice were compared. Epithelial involvement, regulatory proteins, endothelium and fibroblast activation were quantitatively evaluated by alveolar cells density, telomerase, endothelin-1 (ET-1), Vascular endothelial growth factor (VEGF), Transforming growth factor beta (TGF-beta) and basic fibroblast growth factor (bFGF) expression. Cellular stress in type 2 alveolar epithelial cells (AEC II) and fibroblasts, eventually responsible by generating lung fibrosis, were investigated by electron microscopy. We characterized and quantified collagen type I (Col I), III (Col III) and V (Col V) by immunofluorescence. Lung collagen content and fibrotic histological changes were significantly increased in BLM and BHT models compared to control with significant difference between early and late fibrotic response. AEC II density, telomerase expression, ET-1, VEGF, TGF-beta and bFGF were significantly higher than control lungs with significant difference between early and late BLM and BHT fibrotic response. Abnormal mitochondria and endoplasmic reticulum in AEC II and fibroblasts was found in both groups of chemical agents. Increased of Col I, Col III and V fibers accumulation was found in the lung interstitium after BLM and BHT instillation. The expression of TGF-beta1 and alfa smooth muscle actin (alfa-SMA) gene was significantly increased in both model of pulmonary fibrosis. Activated Smad3 (Mothers against decapentaplegic homolog 3) associated to the IL-beta1 (Interleukin-1 beta), Lox (Lysyl oxidase) and the transcription factor Sp1 (Specificity protein 1) was associated to the activation of alfa-SMA gene. In conclusion, our results become relevant because they demonstrate that, regardless of the initial insult, there is a convergence in the signaling profile, where it is clear that the epithelial/endothelial injury is involved in a broad and continuous repair process with consequent fibrotic end. A key component in tissue repair and remodeling, or fibrosis is the mesenchymal response which provides essential components of extracellular matrix infrastructure needed to cure and secondly for chronic progressive fibrosis

O treinamento aeróbico (TA) traz benefícios para os asmáticos, porém os mecanismos antiinflamatórios não são conhecidos. Estudos experimentais de asma têm mostrado que o TA reduz a inflamação pulmonar alérgica crônica (IPAC) e a reposta Th2, no entanto, nenhum estudo explicou quando os efeitos protetores são iniciados e qual é a principal via anti-inflamatória desencadeada. Objetivo: Avaliar o efeito do TA ao longo do tempo em um modelo murino de asma visando identificar quando são iniciados os efeitos anti-inflamatórios e a reversão do remodelamento brônquico (RB). Métodos: BALB/c (160 animais) foram divididos em 4 grupos: Controle (CT): não induzidos à IPAC e não treinados; Treinamento Aeróbico (TA): não induzidos à IPAC e treinados; OVA: induzidos à IPAC e não treinados; OVA+TA: induzidos à IPAC e treinados. Em seguida foram criados outros subgrupos 1, 3, 7, 15 e 30 dias de TA, ou seja, cada grupo foi repetidos 5 vezes para investigação do efeito do TA ao longo do tempo. Os grupos OVA foram sensibilizados com i.p. (OVA+HidroxAlum), após foram induzidos à IPAC com aerosol de OVA (1-3%) iniciado no dia 21 (3 x semana; 30 min./sessão). A adaptação ao TA foi realizada entre os dias 21 a 23, no dia 25 foi realizado o teste físico, no dia 28 o TA foi iniciado (50% intensidade, frequência 5 x, por 4 semanas). Vinte quatro horas da ultima sessão de TA (1, 3, 7, 15 e 30 dias) os animas foram anestesiados, eutanizados e coletados o lavado broncoalveolar (LBA) (contagem celular total e diferencial), sangue para quantificação das imunoglobulinas (IgE e IgG1) por técnica de reação de anafilaxia cutânea passiva (PCA), o tecido pulmonar para avaliação dos mediadores: IL-4, IL-5, eotaxina, RANTES, ICAM-1, VCAM-1, TGF-b, VEGF, Osteopontina (OPN), NF-kB, FOXP3, receptor de glicocorticóide (RG) e anti-inflamatórias IL-10 e IL-1ra (imunohistoquímica e quantificação por morfometria) e foi coletado também o músculo quadríceps para avaliação da produção das miocinas (IL-10, IL-1ra e IL-6) (imunohistoquímica e quantificado por análise de imagem). O RB (músculo liso, epitélio, deposições das fibras de colágeno e elástica e produção de muco) também foi avaliado por análise de imagem. Resultados: Não foi observada produção das miocinas (p>0,05). Os níveis de IgE, IgG1, migração celular, produção dos mediadores inflamatórios e o RB foram aumentados nos grupos OVA (p<0,05), que ainda mostraram redução da produção do RG (p<0,05). O TA aumentou o RG no músculo liso das vias aéreas, as produções de IL-10 e IL- 1ra aumentaram a partir do 7º dia por células peribrônquicas, ao mesmo tempo que foram reduzidos o NF-kB, IL-4, IL-5, eotaxina, RANTES, ICAM-1, VCAM-1, VEGF, eosinófilos no LBA e foram revertidos o espessamento do músculo liso, do epitélio e as deposições de fibras de colágeno (p<0,05). Curiosamente, a diminuição de TFG-b ocorreu após o 3º dia, enquanto OPN, elástica e muco ocorreram após 15 dias de TA, enquanto IgE, IgG1 e neutrófilos apenas foram reduzidas ao final de 30 dias (p<0,05). Conclusão: A partir do 3º dia do TA foi iniciado o mecanismo anti-inflamatório pelo aumento do RG no músculo liso das vias aéreas, seguido pelo aumento de IL-10 e IL-1ra e pela redução de NF-kB a partir do 7º dia do TA, efeitos que reverteram a inflamação alérgica crônica e o RB / The aerobic training (AT) promotes benefits for asthmatics, but the anti-inflammatory mechanisms are not known. Experimental studies of asthma have shown that AT reduces the pulmonary allergic chronic inflammation (PACI) and response Th2, however no study has ever explained when the protective effects are initiated and which is the main anti-inflammatory pathway triggered. Aim: To evaluate the effect of AT over time in a murine model of asthma to identify when the anti-inflammatory effects is started and reverse bronchial remodeling (BR). Methods: BALB/c (160 mice) were divided into 4 groups: Control (CT): not induced to PACI and untrained; Aerobic Training (TA): not induced to PACI and trained; OVA: induced to PACI and untrained; OVA + TA: induced to PACI and trained. After that were created others subgroups 1, 3, 7, 15 and 30 days AT, that is, each group was repeated 5 times to investigate the effect of AT over time. The OVA groups were sensitized with i.p. OVA (OVA+AlumHidrox), and then the mice were induced after the PACI with aerosol of OVA (1-3%) started on the 21st day (3 x week, 30 min./Session). Adaptation to TA was held between 21-23, on the 25th day the physical test was performed, and on day 28 AT was begun (50% intensity, frequency x 5 for 4 weeks). Twenty four hours of the after last session of AT (1, 3, 7, 15 and 30 days) the mice were anesthetized, euthanized and the bronchoalveolar lavage fluid was collected (BALF) (Total and differential cell count) and blood was used to quantify immunoglobulins (IgE and IgG1) by passive cutaneous anaphylaxis reaction (PCA) technique, the pulmonary tissue was removed and used to evaluate the mediators IL-4, IL-5, eotaxin, RANTES, ICAM-1, VCAM-1, TGF-b, VEGF, osteopontin (OPN), NF-kB, FOXP3, glucocorticoid receptor (GR), and antiinflammatory IL-10 and IL-1ra (immunohistochemistry and quantified by morphometry), was also the quadriceps muscle to assess the expression of myokines (IL-10, IL-1ra and IL-6) (by immunohistochemistry and image analyses). The BR (smooth muscle, epithelium, collagen and elastic fibers deposition, and mucus production) was also evaluated by image analysis. Results: It was not observed any production of myokines (p>0.05). The levels of IgE and IgG1, cell migration, production of inflammatory mediators, and the BR were increased in the OVA groups (p<0.05); that still showed a decreased production of the GR (p<0.05). The AT promoted an increase of GR in the airway smooth muscle from the 3rd day, the production of IL-10 and IL- 1ra were increased from day 7 for cells peribronchial, while NF-kB, IL-4, IL-5, eotaxin, RANTES, ICAM-1, VCAM-1, VEGF, eosinophil counting in BALF were reduced, and reversed the smooth muscle thickening, epithelium and deposition of collagen fibers too (p<0.05). Interestingly, the decreasing of TGF-b occurred in the 3rd day, and OPN, elastic fibers, mucus occurred after 15 days of AT, while IgE and IgG1, and neutrophils were reduced only after 30 days (p<0.05). Conclusion: The anti-inflammatory mechanism by increasing the GR on the smooth muscle of the airways was initiated from the 3rd day of the AT, followed by an increase of IL-10 and IL-1ra and a reduction of NF-kB from the 7th day of the AT, reversed the effects of chronic allergic inflammation and bronchial remodeling

INTRODUÇÃO: Embora os corticosteróides sejam considerados tratamento padrão-ouro na asma, pacientes com asma grave não são totalmente controlados com este tratamento. Estudos prévios com inibidores da Rho quinase sugeriram uma influência benéfica destas drogas na asma, atuando como uma possível alternativa anti-inflamatória. No entanto, não há estudos anteriores avaliando os efeitos destes inibidores, associados ou não com corticosteróides, na modulação da mecânica do sistema respiratório e oscilatória do tecido pulmonar distal, assim como nas alterações histopatológicas, em modelo animal de inflamação pulmonar crônica. OBJETIVOS: Avaliar se o tratamento com o inibidor específico da Rho (Y- 27632), associado ou não com a dexametasona modula a resposta de mecânica pulmonar, inflamatória, de remodelamento da matriz extracelular e ativação do estresse oxidativo em cobaias com inflamação alérgica crônica. MÉTODOS: As cobaias receberam sete inalações de ovoalbumina (1-5mg/ml; grupo OVA) durante 4 semanas. A partir da quinta inalação, os animais do grupo da Rho quinase receberam inalação de Y-27632 (1mM) (grupo OVA-RHO) e ou dexametasona (2 mg.kg-1) associada ou não a Y-27632 (grupos OVA-C ou grupos ORC), 10 minutos antes de cada inalação com OVA. Setenta e duas horas depois da sétima inalação, os animais foram anestesiados, exsanguinados, o óxido nítrico exalado foi coletado e a mecânica do sistema respiratório (Ers e Rrs) e oscilatória do tecido pulmonar distal (Et e Rt) foram realizadas em condições basais e após desafio com OVA (0,1%). Após, as fatias de pulmão foram removidas e submetidas à avaliação histopatológica. RESULTADOS: Houve um aumento no óxido nítrico exalado, nas respostas máximas de Ers, Rrs, Rt e Et após desafio antigênico, nos eosinófilos, nas células positivas para IL-2, IL-4, IL-5, IL-13, IFN-?, iNOS, MMP-9, TIMP-1,TGF- ß, NF?B e no conteúdo do 8-iso-PGF2?, no conteúdo de fibras elásticas, colágenas e de actina em vias aéreas e no parênquima pulmonar distal do grupo OVA comparado ao controle (P<0,05). Nos grupos OVA-RHO, OVA-C e ORC houve uma diminuição em todos os parâmetros comparados ao grupo OVA (P<0,05). A associação do Y-27632 com o tratamento com corticosteróide (grupo ORC) potencializou a atenuação do conteúdo de colágeno e IFN-? na parede das vias aéreas e IL-2, IFN-?, 8-iso-PGF2? e NF-?B no parênquima distal comparado aos grupos OVA-RHO e OVA-C (P<0,05). No grupo ORC houve uma redução nas células positivas para TIMP-1 e eosinófilos no septo alveolar comparado ao grupo OVA-C (P<0,05). CONCLUSÕES: A inibição da Rho quinase ou o tratamento com corticosteróides contribuíram para o controle da resposta de mecânica pulmonar, da resposta eosinofílica e linfocitária Th1 e Th2, do remodelamento da matriz extracelular e da ativação do estresse oxidativo nas vias aéreas e parênquima distal neste modelo animal. A associação do inibidor da Rho quinase com o corticosteróide potencializou o controle de parte da resposta de remodelamento e de inflamação nas vias aéreas e parênquima. A inibição da Rho quinase associada ou não a corticosteróides pode ser considerada uma ferramenta farmacológica futura para o tratamento de doenças pulmonares crônicas / INTRODUCTION: Although corticosteroids are considered gold standard of asthma treatment, patients with serious asthma are not totally controlled with this treatment. Previous studies with Rho-kinase inhibitors suggested a beneficial influence of these drugs on asthma, being a possible anti-inflammatory alternative. However, there are no previous studies evaluating in an animal model of chronic pulmonary inflammation the effects of such inhibitors, combined or not with corticosteroids, on the mechanics modulation of the respiratory system and oscillation of distal pulmonary tissue, as well as on histopathological alterations. OBJECTIVES: To evaluate whether treatment with the specific Rho inhibitor (Y-27632), combined or not with dexamethasone, modulates the responses of pulmonary mechanics, inflammation, extracellular matrix remodeling, and oxidative stress activation in guinea pigs with chronic allergic inflammation. METHODS: Guinea pigs received seven ovalbumin inhalations (1-5mg/ml; OVA group) during 4 weeks. After the fifth inhalation, the animals of the Rho-kinase group received inhalation of Y-27632 (1mM) (OVA-RHO group) and/or dexamethasone (2 mg.kg-1), combined or not with Y-27632 (OVA-C groups or ORC groups), 10 minutes before each inhalation with OVA. Seventy-two hours following the seventh inhalation, the animals were anesthetized, exsanguinated, the exhaled nitric oxide was collected, and mechanics of the respiratory system (Ers and Rrs) and oscillation of the distal lung tissue (Et e Rt) were performed in basal conditions and after challenge with OVA (0.1%). Afterwards, lung slices were removed and submitted to histopathological evaluation. RESULTS: There was an increase of exhaled nitric oxide, maximum responses of Ers, Rrs, Et and Rt after antigen challenge, eosinophil counts, cells positive for IL-2, IL-4, IL-5, IL-13, IFN-?, iNOS, MMP-9, TIMP-1,TGF-ß, NF?B, and in the content of 8-iso-PGF2?, elastic fibers, collagen fibers and actin in the airways in distal lung parenchyma of the OVA group, compared to the control (P<0.05). In the OVA-RHO, OVA-C and ORC groups there was a decrease in all parameters, when compared to the OVA group (P<0.05). The treatment combining Y-27632 with corticosteroid (ORC group) maximized the attenuation of the content of collagen and IFN-y in the airways walls, and of IL-2, IFN-?, 8-iso-PGF2? and NF-?B in distal parenchyma, when compared to the OVA-RHO and OVA-C groups (P<0.05). In the ORC group, there was a reduction of cells positive for TIMP-1 and eosinophils in the alveolar septum, compared to the OVA-C group (P<0.05). CONCLUSIONS: Rho kinase or treatment with corticosteroids contributed to the control of the pulmonary mechanics response, Th1 and Th2 lymphocyte and eosinophil responses, extracellular matrix remodeling, and activation of the oxidative stress in the airways and distal parenchyma of this animal model. The combined treatment with Rho kinase and corticosteroid maximized the control of part of the remodeling response and inflammation of the airways and parenchyma. Rho-kinase inhibition combined or not with corticosteroids can be considered a future pharmacological tool for treatment of chronic pulmonary diseases

A remodelação do epitélio e do mesênquima subjacente tem um papel crucial na patogênese da fibrose pulmonar experimental. A iniciação, gravidade e distribuição de fibrose varia entre os diferentes agentes químicos. Estudos recentes indicaram que o envolvimento epitelial, a expressão de proteínas reguladoras do epitélio, ativação endotelial, estresse do retículo endoplasmático, a ativação de fibroblastos e acumulação de diferentes tipos de colágeno, pode ser específica em lesão causadas por diferentes agentes químicos. Neste estudo, comparou-se a fibrose pulmonar induzida por bleomicina (BLM) e hidroxitolueno butilado (BHT). Envolvimento epitelial, proteínas reguladoras, ativação endotelial e de fibroblastos foram quantitativamente avaliados pela densidade de células alveolares, expressão de telomerase, endotelina-1 (ET-1), fator de crescimento vascular (VEGF), fator de transformação do crescimento beta (TGF-beta) e do fator de crescimento de fibroblastos básico (bFGF). Estresse celular em células epiteliais alveolares do tipo 2 (AEC II) e fibroblastos, eventualmente, responsáveis pela gênese da fibrose pulmonar, foram investigados por microscopia eletrônica. Os colágenos do tipo I (Col I), III (Col III) e V (Col V) foram caracterizados e quantificados por imunofluorescência. A quantidade de colágeno pulmonar e alterações histológicas fibróticas foram significativamente aumentadas nos grupos BLM e BHT em relação aos controles, com diferença significativa entre a resposta fibrótica precoce e tardia. A densidade AEC II, a expressão da telomerase, ET-1, VEGF, TGF-beta e bFGF foram significativamente maiores nos grupos BLM e BHT do que em pulmões dos grupos controles, com diferença significativa entre a fase precoce e tardia da resposta fibrótica. Mitocôndrias anormais e estresse do retículo endoplasmático em AEC II e fibroblastos foram encontrados em ambos os grupos fibróticos. Aumento no acumulo de fibras de Col I, III e V, foram encontradas no interstício pulmonar após instilação de BLM e BHT. A expressão gênica de TGF-beta1 e alfa actina de músculo liso (alfa-SMA) foi significativamente maior em ambos modelos de fibrose pulmonar. Ativação de Smad3 (Mothers against decapentaplegic homolog 3) associada à expressão de IL-beta1 (Interleucina-1 beta), Lox (lisil-oxidase) e o fator de transcrição Sp1 (Specificity protein 1) foi associada com a ativação do gene alfa-SMA. Em conclusão, os nossos resultados tornam-se relevantes pois demonstram que, independentemente do insulto inicial, há uma convergência no perfil de sinalização, onde fica evidente que a lesão epitélio/endotelial está envolvida num amplo e contínuo processo de reparação com consequente final fibrótico. Um elemento chave no reparo e remodelamento tecidual ou fibrose é a resposta mesenquimal que fornece componentes essenciais de MEC necessários para a infraestrutura da cura e por outro lado para a fibrose progressiva crônica / Epithelial and underlying mesenchyme remodeling have a critical role in the pathogenesis of experimental pulmonary fibrosis. The initiation, distribution and severity of fibrosis varies among different chemical agents. Recent studies have indicated that epithelial involvement, expression of epithelial regulatory proteins, endothelium activation, endoplasmic reticulum stress, fibroblast activation and accumulation of different types of collagen may be specific in various chemical agents of injury. In this study, bleomycin (BLM) and Butylated hydroxytoluene (BHT)-induced pulmonary fibrosis in mice were compared. Epithelial involvement, regulatory proteins, endothelium and fibroblast activation were quantitatively evaluated by alveolar cells density, telomerase, endothelin-1 (ET-1), Vascular endothelial growth factor (VEGF), Transforming growth factor beta (TGF-beta) and basic fibroblast growth factor (bFGF) expression. Cellular stress in type 2 alveolar epithelial cells (AEC II) and fibroblasts, eventually responsible by generating lung fibrosis, were investigated by electron microscopy. We characterized and quantified collagen type I (Col I), III (Col III) and V (Col V) by immunofluorescence. Lung collagen content and fibrotic histological changes were significantly increased in BLM and BHT models compared to control with significant difference between early and late fibrotic response. AEC II density, telomerase expression, ET-1, VEGF, TGF-beta and bFGF were significantly higher than control lungs with significant difference between early and late BLM and BHT fibrotic response. Abnormal mitochondria and endoplasmic reticulum in AEC II and fibroblasts was found in both groups of chemical agents. Increased of Col I, Col III and V fibers accumulation was found in the lung interstitium after BLM and BHT instillation. The expression of TGF-beta1 and alfa smooth muscle actin (alfa-SMA) gene was significantly increased in both model of pulmonary fibrosis. Activated Smad3 (Mothers against decapentaplegic homolog 3) associated to the IL-beta1 (Interleukin-1 beta), Lox (Lysyl oxidase) and the transcription factor Sp1 (Specificity protein 1) was associated to the activation of alfa-SMA gene. In conclusion, our results become relevant because they demonstrate that, regardless of the initial insult, there is a convergence in the signaling profile, where it is clear that the epithelial/endothelial injury is involved in a broad and continuous repair process with consequent fibrotic end. A key component in tissue repair and remodeling, or fibrosis is the mesenchymal response which provides essential components of extracellular matrix infrastructure needed to cure and secondly for chronic progressive fibrosis

O treinamento aeróbico (TA) traz benefícios para os asmáticos, porém os mecanismos antiinflamatórios não são conhecidos. Estudos experimentais de asma têm mostrado que o TA reduz a inflamação pulmonar alérgica crônica (IPAC) e a reposta Th2, no entanto, nenhum estudo explicou quando os efeitos protetores são iniciados e qual é a principal via anti-inflamatória desencadeada. Objetivo: Avaliar o efeito do TA ao longo do tempo em um modelo murino de asma visando identificar quando são iniciados os efeitos anti-inflamatórios e a reversão do remodelamento brônquico (RB). Métodos: BALB/c (160 animais) foram divididos em 4 grupos: Controle (CT): não induzidos à IPAC e não treinados; Treinamento Aeróbico (TA): não induzidos à IPAC e treinados; OVA: induzidos à IPAC e não treinados; OVA+TA: induzidos à IPAC e treinados. Em seguida foram criados outros subgrupos 1, 3, 7, 15 e 30 dias de TA, ou seja, cada grupo foi repetidos 5 vezes para investigação do efeito do TA ao longo do tempo. Os grupos OVA foram sensibilizados com i.p. (OVA+HidroxAlum), após foram induzidos à IPAC com aerosol de OVA (1-3%) iniciado no dia 21 (3 x semana; 30 min./sessão). A adaptação ao TA foi realizada entre os dias 21 a 23, no dia 25 foi realizado o teste físico, no dia 28 o TA foi iniciado (50% intensidade, frequência 5 x, por 4 semanas). Vinte quatro horas da ultima sessão de TA (1, 3, 7, 15 e 30 dias) os animas foram anestesiados, eutanizados e coletados o lavado broncoalveolar (LBA) (contagem celular total e diferencial), sangue para quantificação das imunoglobulinas (IgE e IgG1) por técnica de reação de anafilaxia cutânea passiva (PCA), o tecido pulmonar para avaliação dos mediadores: IL-4, IL-5, eotaxina, RANTES, ICAM-1, VCAM-1, TGF-b, VEGF, Osteopontina (OPN), NF-kB, FOXP3, receptor de glicocorticóide (RG) e anti-inflamatórias IL-10 e IL-1ra (imunohistoquímica e quantificação por morfometria) e foi coletado também o músculo quadríceps para avaliação da produção das miocinas (IL-10, IL-1ra e IL-6) (imunohistoquímica e quantificado por análise de imagem). O RB (músculo liso, epitélio, deposições das fibras de colágeno e elástica e produção de muco) também foi avaliado por análise de imagem. Resultados: Não foi observada produção das miocinas (p>0,05). Os níveis de IgE, IgG1, migração celular, produção dos mediadores inflamatórios e o RB foram aumentados nos grupos OVA (p<0,05), que ainda mostraram redução da produção do RG (p<0,05). O TA aumentou o RG no músculo liso das vias aéreas, as produções de IL-10 e IL- 1ra aumentaram a partir do 7º dia por células peribrônquicas, ao mesmo tempo que foram reduzidos o NF-kB, IL-4, IL-5, eotaxina, RANTES, ICAM-1, VCAM-1, VEGF, eosinófilos no LBA e foram revertidos o espessamento do músculo liso, do epitélio e as deposições de fibras de colágeno (p<0,05). Curiosamente, a diminuição de TFG-b ocorreu após o 3º dia, enquanto OPN, elástica e muco ocorreram após 15 dias de TA, enquanto IgE, IgG1 e neutrófilos apenas foram reduzidas ao final de 30 dias (p<0,05). Conclusão: A partir do 3º dia do TA foi iniciado o mecanismo anti-inflamatório pelo aumento do RG no músculo liso das vias aéreas, seguido pelo aumento de IL-10 e IL-1ra e pela redução de NF-kB a partir do 7º dia do TA, efeitos que reverteram a inflamação alérgica crônica e o RB / The aerobic training (AT) promotes benefits for asthmatics, but the anti-inflammatory mechanisms are not known. Experimental studies of asthma have shown that AT reduces the pulmonary allergic chronic inflammation (PACI) and response Th2, however no study has ever explained when the protective effects are initiated and which is the main anti-inflammatory pathway triggered. Aim: To evaluate the effect of AT over time in a murine model of asthma to identify when the anti-inflammatory effects is started and reverse bronchial remodeling (BR). Methods: BALB/c (160 mice) were divided into 4 groups: Control (CT): not induced to PACI and untrained; Aerobic Training (TA): not induced to PACI and trained; OVA: induced to PACI and untrained; OVA + TA: induced to PACI and trained. After that were created others subgroups 1, 3, 7, 15 and 30 days AT, that is, each group was repeated 5 times to investigate the effect of AT over time. The OVA groups were sensitized with i.p. OVA (OVA+AlumHidrox), and then the mice were induced after the PACI with aerosol of OVA (1-3%) started on the 21st day (3 x week, 30 min./Session). Adaptation to TA was held between 21-23, on the 25th day the physical test was performed, and on day 28 AT was begun (50% intensity, frequency x 5 for 4 weeks). Twenty four hours of the after last session of AT (1, 3, 7, 15 and 30 days) the mice were anesthetized, euthanized and the bronchoalveolar lavage fluid was collected (BALF) (Total and differential cell count) and blood was used to quantify immunoglobulins (IgE and IgG1) by passive cutaneous anaphylaxis reaction (PCA) technique, the pulmonary tissue was removed and used to evaluate the mediators IL-4, IL-5, eotaxin, RANTES, ICAM-1, VCAM-1, TGF-b, VEGF, osteopontin (OPN), NF-kB, FOXP3, glucocorticoid receptor (GR), and antiinflammatory IL-10 and IL-1ra (immunohistochemistry and quantified by morphometry), was also the quadriceps muscle to assess the expression of myokines (IL-10, IL-1ra and IL-6) (by immunohistochemistry and image analyses). The BR (smooth muscle, epithelium, collagen and elastic fibers deposition, and mucus production) was also evaluated by image analysis. Results: It was not observed any production of myokines (p>0.05). The levels of IgE and IgG1, cell migration, production of inflammatory mediators, and the BR were increased in the OVA groups (p<0.05); that still showed a decreased production of the GR (p<0.05). The AT promoted an increase of GR in the airway smooth muscle from the 3rd day, the production of IL-10 and IL- 1ra were increased from day 7 for cells peribronchial, while NF-kB, IL-4, IL-5, eotaxin, RANTES, ICAM-1, VCAM-1, VEGF, eosinophil counting in BALF were reduced, and reversed the smooth muscle thickening, epithelium and deposition of collagen fibers too (p<0.05). Interestingly, the decreasing of TGF-b occurred in the 3rd day, and OPN, elastic fibers, mucus occurred after 15 days of AT, while IgE and IgG1, and neutrophils were reduced only after 30 days (p<0.05). Conclusion: The anti-inflammatory mechanism by increasing the GR on the smooth muscle of the airways was initiated from the 3rd day of the AT, followed by an increase of IL-10 and IL-1ra and a reduction of NF-kB from the 7th day of the AT, reversed the effects of chronic allergic inflammation and bronchial remodeling