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 investigada / BACKGROUND: 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 <0.05). Furthermore, there was an increase of IL-4 in lung homogenate and the expression of MMP-9 and TIMP-1 in inflammatory cells. The mutant animals, regardless the sensitization, showed an increase in lung content of TNF-a. The mutant and sensitized animals showed an increase in bronchial hyperresponsiveness, in eosinophils, edema and collagen deposition in airways compared to the wild type and sensitized animals. These changes can be attributed to increased IL-4 and MMP-9/TIMP-1 that were observed in mutant and sensitized animals. There was no difference in levels of IL-10 in the experimental groups. Conclusion: The cholinergic deficiency worsens bronchial hyperresponsiveness, eosinophilic inflammation, and airway remodeling mainly by interfering with the pro-inflammatory cytokine IL-4 and in MMP-9/TIMP-1 ratio. These data suggest that anti-inflammatory cholinergic pathway is involved in the asthma pathogenesis deserves further investigation

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 investigada / BACKGROUND: 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 <0.05). Furthermore, there was an increase of IL-4 in lung homogenate and the expression of MMP-9 and TIMP-1 in inflammatory cells. The mutant animals, regardless the sensitization, showed an increase in lung content of TNF-a. The mutant and sensitized animals showed an increase in bronchial hyperresponsiveness, in eosinophils, edema and collagen deposition in airways compared to the wild type and sensitized animals. These changes can be attributed to increased IL-4 and MMP-9/TIMP-1 that were observed in mutant and sensitized animals. There was no difference in levels of IL-10 in the experimental groups. Conclusion: The cholinergic deficiency worsens bronchial hyperresponsiveness, eosinophilic inflammation, and airway remodeling mainly by interfering with the pro-inflammatory cytokine IL-4 and in MMP-9/TIMP-1 ratio. These data suggest that anti-inflammatory cholinergic pathway is involved in the asthma pathogenesis deserves further investigation

Os motores a diesel são bastante utilizados nos centros urbanos e sua queima é considerada um grande poluidor ambiental e tóxico para a saúde humana. Devido suas características químicas, as partículas de diesel atingem as vias aéreas mais distais, o que pode induzir inflamação pulmonar e piorar doenças como asma brônquica e enfisema pulmonar. Recentemente foi demonstrado por nosso grupo que o sistema colinérgico anti-inflamatório é um importante modulador da inflamação pulmonar. Assim, nosso objetivo no presente estudo foi avaliar se a deficiência colinérgica induzida por alteração genética para redução da expressão da proteína vesicular transportadora de acetilcolina (VAChT) interfere nas alterações funcionais e histopatológicas pulmonares em modelo experimental de instilação repetida de partículas de exaustão de diesel (DEP). Para tanto, camundongos machos geneticamente modificados para redução de VAChT foram utilizados, divididos de acordo com a genotipagem em selvagem (WT) e knock-down para VAChT (KD) e submetidos ao protocolo de exposição de DEP, que consistiu em instilação intranasal de 10uL de DEP na concentração de 3mg/mL por 30 dias (5x por semana). Animais dos grupos controle receberam salina seguindo mesmo protocolo. Foram avaliados: alterações de mecânica do sistema respiratório, resposta inflamatória no lavado broncoalvelar (LBA), imunohistoquimica e Elisa para detecção de citocinas, remodelamento da matriz extracelular pulmonar e presença de muco no epitélio brônquico e nasal. Nossos resultados mostraram que animais selvagens submetidos à DEP apresentaram aumento de macrófagos no LBA e células mononucleares no sangue, da expressão de TNF-alfa, IL-4, IL-6 e IL-13 no tecido pulmonar, de remodelamento de fibras colágenas no tecido e aumento na produção de muco neutro nas vias aéreas quando comparado ao controle exposto à salina. Estas alterações foram associadas a uma piora da função pulmonar. A deficiência colinérgica nos animais que foram submetidos à instilação de DEP induziu um aumento de neutrófilos e linfócitos no LBA e granulócitos no sangue, da expressão de IL-4 e TNF-alfa no pulmão e do conteúdo de fibras elásticas na parede do septo alveolar. Além disso, induziu um aumento de muco ácido no epitélio nasal. Estes dados sugerem que, pelo menos em parte, o sistema colinérgico interfere na inflamação pulmonar induzida por exposição à DEP, uma vez que animais com deficiência colinérgica apresentam piora de alguns parâmetros inflamatórios não observados ou observados em menor escala nos animais selvagens / Diesel automotive engines are widely used in urban centers and its exhausts is considered a major environmental and toxic pollutant to human health. Because of their chemical characteristics, diesel particulate reaches more distal airways, which can induce and worsen pulmonary inflammation diseases such as bronchial asthma and pulmonary emphysema. It has recently been demonstrated by our group that the cholinergic anti-inflammatory system is an important modulator of lung inflammation. Thus, the aim of this study was to evaluate whether the cholinergic deficiency induced by reduced expression of the vesicular acetylcholine transporter protein (VAChT) interferes in pulmonary function and histopathological changes in an experimental model of repeated diesel exhaust particles (DEP) instillation. To this end, male mice with reduction in VAChT were used, divided according to genotyping for wild-type (WT) and knock-down for VAChT (KD), and submitted to DEP exposure protocol, which consisted in intranasal instillation of 10 ?L of DEP in a concentration of 3 mg/mL for 30 days (5x per week). Control groups received saline following the same protocol. We evaluated: respiratory mechanics, inflammation in broncoalveolar lavage (BAL), immunohistochemistry and ELISA for cytokine detection, pulmonary extracellular matrix remodeling and bronchial and nasal epithelium mucus. Our results showed that WT animals submitted to DEP protocol showed increased macrophages in BAL and mononuclear cells in peripheral blood, increased expression of TNF-alfa, IL-4, IL-6 and IL-13 in lung tissue, collagen fibers remodeling in lung parenchyma and increase in neutral mucus production in the airways when compared to the saline exposed animals. These changes were associated with worse lung function. The cholinergic deficiency in the animals instilled with DEP induced an increase in BAL neutrophils and lymphocytes and granulocytes in the peripheral blood, in the expression of IL-4 and TNF-alfa and in lung elastic fibers content in alveolar septa. In addition, there was an increase in acid mucus in nasal epithelium. These data suggest that, at least in part, cholinergic system interferes with pulmonary inflammation induced by DEP exposures, since animals with cholinergic deficiency exhibit some inflammatory alterations which are not observed or observed on a smaller scale in wild-type animals

Os motores a diesel são bastante utilizados nos centros urbanos e sua queima é considerada um grande poluidor ambiental e tóxico para a saúde humana. Devido suas características químicas, as partículas de diesel atingem as vias aéreas mais distais, o que pode induzir inflamação pulmonar e piorar doenças como asma brônquica e enfisema pulmonar. Recentemente foi demonstrado por nosso grupo que o sistema colinérgico anti-inflamatório é um importante modulador da inflamação pulmonar. Assim, nosso objetivo no presente estudo foi avaliar se a deficiência colinérgica induzida por alteração genética para redução da expressão da proteína vesicular transportadora de acetilcolina (VAChT) interfere nas alterações funcionais e histopatológicas pulmonares em modelo experimental de instilação repetida de partículas de exaustão de diesel (DEP). Para tanto, camundongos machos geneticamente modificados para redução de VAChT foram utilizados, divididos de acordo com a genotipagem em selvagem (WT) e knock-down para VAChT (KD) e submetidos ao protocolo de exposição de DEP, que consistiu em instilação intranasal de 10uL de DEP na concentração de 3mg/mL por 30 dias (5x por semana). Animais dos grupos controle receberam salina seguindo mesmo protocolo. Foram avaliados: alterações de mecânica do sistema respiratório, resposta inflamatória no lavado broncoalvelar (LBA), imunohistoquimica e Elisa para detecção de citocinas, remodelamento da matriz extracelular pulmonar e presença de muco no epitélio brônquico e nasal. Nossos resultados mostraram que animais selvagens submetidos à DEP apresentaram aumento de macrófagos no LBA e células mononucleares no sangue, da expressão de TNF-alfa, IL-4, IL-6 e IL-13 no tecido pulmonar, de remodelamento de fibras colágenas no tecido e aumento na produção de muco neutro nas vias aéreas quando comparado ao controle exposto à salina. Estas alterações foram associadas a uma piora da função pulmonar. A deficiência colinérgica nos animais que foram submetidos à instilação de DEP induziu um aumento de neutrófilos e linfócitos no LBA e granulócitos no sangue, da expressão de IL-4 e TNF-alfa no pulmão e do conteúdo de fibras elásticas na parede do septo alveolar. Além disso, induziu um aumento de muco ácido no epitélio nasal. Estes dados sugerem que, pelo menos em parte, o sistema colinérgico interfere na inflamação pulmonar induzida por exposição à DEP, uma vez que animais com deficiência colinérgica apresentam piora de alguns parâmetros inflamatórios não observados ou observados em menor escala nos animais selvagens / Diesel automotive engines are widely used in urban centers and its exhausts is considered a major environmental and toxic pollutant to human health. Because of their chemical characteristics, diesel particulate reaches more distal airways, which can induce and worsen pulmonary inflammation diseases such as bronchial asthma and pulmonary emphysema. It has recently been demonstrated by our group that the cholinergic anti-inflammatory system is an important modulator of lung inflammation. Thus, the aim of this study was to evaluate whether the cholinergic deficiency induced by reduced expression of the vesicular acetylcholine transporter protein (VAChT) interferes in pulmonary function and histopathological changes in an experimental model of repeated diesel exhaust particles (DEP) instillation. To this end, male mice with reduction in VAChT were used, divided according to genotyping for wild-type (WT) and knock-down for VAChT (KD), and submitted to DEP exposure protocol, which consisted in intranasal instillation of 10 ?L of DEP in a concentration of 3 mg/mL for 30 days (5x per week). Control groups received saline following the same protocol. We evaluated: respiratory mechanics, inflammation in broncoalveolar lavage (BAL), immunohistochemistry and ELISA for cytokine detection, pulmonary extracellular matrix remodeling and bronchial and nasal epithelium mucus. Our results showed that WT animals submitted to DEP protocol showed increased macrophages in BAL and mononuclear cells in peripheral blood, increased expression of TNF-alfa, IL-4, IL-6 and IL-13 in lung tissue, collagen fibers remodeling in lung parenchyma and increase in neutral mucus production in the airways when compared to the saline exposed animals. These changes were associated with worse lung function. The cholinergic deficiency in the animals instilled with DEP induced an increase in BAL neutrophils and lymphocytes and granulocytes in the peripheral blood, in the expression of IL-4 and TNF-alfa and in lung elastic fibers content in alveolar septa. In addition, there was an increase in acid mucus in nasal epithelium. These data suggest that, at least in part, cholinergic system interferes with pulmonary inflammation induced by DEP exposures, since animals with cholinergic deficiency exhibit some inflammatory alterations which are not observed or observed on a smaller scale in wild-type animals