UNIVERSIDADE DO VALE DO PARAÍBA INSTITUTO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO ERIKA FONSECA FERRARI AÇÃO DA SUPLEMENTAÇÃO CRÔNICA COM CREATINA NA HIPERREATIVIDADE PULMONAR INDUZIDA POR LPS EM CAMUNDONGOS São José dos Campos, SP 2009 ERIKA FONSECA FERRARI AÇÃO DA SUPLEMENTAÇÃO CRÔNICA COM CREATINA NA HIPERREATIVIDADE PULMONAR INDUZIDA POR LPS EM CAMUNDONGOS Dissertação de mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas da Universidade do Vale do Paraíba, como complementação dos créditos necessários para a obtenção do título de Mestre em Ciências Biológicas. Orientadores: Prof. Dr. Wellington Ribeiro Profa. Dra. Stella Regina Zamuner São José dos Campos, SP 2009 Agradecimentos A Deus, acima de tudo. Reconhecendo e sendo grata a todas as oportunidades dadas, as bênçãos concedidas durante todo o tempo, aos caminhos trilhados, aos obstáculos transpostos e ao aprendizado, não somente acadêmico, mas pessoal e espiritual. À minha família (minha base!). Ao amor e apoio incondicional da minha Mãe, ao meu Pai, pelo incentivo e apoio e meu Pai de coração, por estar sempre ao meu lado. Ao meu esposo (meu Amor!), que me deu mais um ânimo e um objetivo nessa reta final. Aos meus professores, sempre dispostos a ajudar e me fizeram crescer e amadurecer cientificamente, Prof. Dr. José Carlos Cogo, Profa. Dra. Stella Regina Zamuner, Prof. Msc. Antonio Carlos Guimarães Prianti Junior e, em especial, ao meu Orientador Prof. Dr. Wellington Ribeiro. Aos professores que disponibilizaram seu tempo e seus recursos, Profa. Dra. Maria Angélica Gargione Cardoso, Prof. Dr. Milton Beltrame Junior e Prof. Dr. Airton Abrahao Martin. Ao reitor da Univap, Prof. Dr. Baptista Gargione, à diretora do IP&D, Profa. Dra. Sandra Maria da Costa, às professoras Dra. Renata Amadei, coordenadora do programa CAPES/PROSUP e Dra. Cristina Pacheco Soares, coordenadora do curso de mestrado em Ciências Biológicas. À Univap e à Instituição de fomento CAPES. Às funcionárias, sempre dispostas a ajudar (e ajudaram muito!), dona Ivone, Valéria, Vanessa, dona Neusa, Rúbia e Juliana. Às minhas amigas, mais que especiais (minhas irmãs!), Natália Mazini Ribeiro, Roberta Silva Carreiro da Costa, e Kátia Cristiane de Brito Domingues. Aos meus queridos amigos e colegas, Marcelo de Souza Araújo, Helio Andrade Gouvêa, Ana Maria Barbosa, Ludmila Guimarães Souza e Ane Carolina Basso Cabral. Ao Márcio, motorista do transporte, e ao André, porteiro. A todos meu imenso agradecimento e carinho! Um pouco de ciência nos afasta de Deus. Muito nos aproxima. (Luis Pasteur) AÇÃO DA SUPLEMENTAÇÃO CRÔNICA COM CREATINA NA HIPERREATIVIDADE PULMONAR INDUZIDA POR LPS EM CAMUNDONGOS Resumo A Creatina é um constituinte nutricional e comumente utilizado como suplemento ergonênico. A relevância clínica da suplementação com creatina vem sendo estudada quanto a sua possível utilização terapêutica, como prova disto podemos observar os diversos trabalhos realizados em pacientes portadores de diversos processos fisiopatológicos. Alguns estudos sugerem um papel benéfico da suplementação com creatina em doenças pulmonares crônicas, mas há evidências que demonstram que a creatina aumenta a hiperresponsividade pulmonar, promovendo inflamação local, aumento de fibras colágenas, elastina e espessamento da musculatura lisa. Um modelo clássico para se estudar a inflamação pulmonar aguda induzida é através da instilação nasal ou traqueal de LPS em camundongos. Este trabalho teve como objetivo relacionar a ação da suplementação crônica creatina nas doses de 0,5 e 2 g/kg e seu efeito sobre o processo inflamatório agudo em camundongos sensibilizados por LPS. Foi utilizando como modelo experimental a hiperreatividade pulmonar em camundongos com análise sobre a migração leucocitária e produção de óxido nítrico no lavado broncoalveolar e análise histopatológica pulmonar. Os dados demonstram que a suplementação oral de creatina causou um aumento da hiperreatividade pulmonar, com aumento da migração de células para o lavado broncoalveolar em relação aos demais grupos; aumento de neutrofilia em relação ao grupo controle e LPS. A produção de óxido nítrico não apresentou alteração estatisticamente significativa em relação aos grupos analisados. A análise histopatológica apresentou expressivas alterações anatomopatológicas e lesão tecidual pulmonar intensa com denso agregado celular peribronquial e perivascular, composto, primariamente, por neutrófilos; hemácias em no interior dos vasos sanguíneos e depositadas nos alvéolos pulmonares; dano ao epitélio respiratório do bronquíolo terminal; infiltração e acúmulo de neutrófilos na região do lúmen bronquial e nos espaços alveolares. Após a indução com LPS observou-se acréscimo nas alterações patológicas apresentadas além de atelectasia proeminente, diminuição da camada muscular dos bronquíolos e presença de fibrose na parede arterial. Com bases nesses dados podemos concluir a administração crônica de creatina nas doses de 0,5 g/kg e 2 g/kg podem desencadear uma lesão pulmonar mais intensa do que a hiperreatividade induzida pela instilação intranasal de LPS e que não houve potencialização quando administrados em conjunto, sugerindo um forte efeito tóxico na administração crônica de creatina. Palavras-chave: Creatina, Suplemento Alimentar, Hiperreatividade Pulmonar, Histologia, LPS. ACTION OF CREATINE SUPPLEMENTATION ON LUNG HYPERREACTIVITY LPS INDUCED IN MICE Abstract Creatine is a nutritional constituent and usually used as ergogenic supplement. The clinical relevance of the supplement with creatine comes being studied as a possible therapeutical use, to prove this, we can observe the many works made in patients with diverse physiopathologyc processes. Some studies suggest a beneficial role of the supplementation with creatine in chronic pulmonary disease, but it has evidences that demonstrate the creatine increases the pulmonary hyperresponsivity, promoting inflammation, collagen increase, elastin and local smooth muscle thickness. A classic model to study the induced acute pulmonary inflammation is through the nasal or tracheal instillation of LPS in mice. This work had as objective to relate the action of the creatine chronic supplementation in the 0,5 g/kg and 2 g/kg doses and its effect on the acute inflammatory process in mice sensitized for LPS. It was using as experimental model the pulmonary hyperreactivity in mice with analysis on the leukocyte migration and nitric oxide production in the bronchoalveolar lavage and pulmonary histopathologic analysis. The data demonstrate that the oral supplementation with creatine caused an increase of the pulmonary hyperreactivity, with increase of the cells migration to bronchoalveolar lavage in relation to the other groups; increase of neutrophils in relation to the control and LPS groups. The nitric oxide production did not present statistical significant alteration in relation to the analyzed groups. The histopathological analysis presented expressive anatomopathological alterations and intense pulmonary tissue injury with dense peribronchial cellular aggregate and to perivascular, composition, primarily, for neutrophils; red blood cells in the interior of the sanguineous vessels and deposited in the pulmonary alveoli; damage to the respiratory epithelia of the terminal bronchiole; infiltration and accumulation of neutrophils in the region of the bronchial lumen and in the alveolar spaces. After the induction with LPS we observed addition in the presented pathological alterations beyond prominent atelectasis, reduction of the bronchioles muscle layer and presence of fibrosis in the arterial wall. With bases in these data we can conclude the chronic administration of creatine in 0,5 g/kg and 2 g/kg doses can unchain more intense pulmonary injury than the induced hyperreactivity with LPS intranasal instillation and that it did not have potentialization when managed in set, suggesting a strong toxic effect in the chronic administration of creatine. Key-words: Creatine, Food Supplement, Lung hyperreactivity, Histology, LPS. Lista de Ilustrações Figura 1: Resposta patológica provável e local predominante da resposta inflamatória da via aérea a diferentes estímulos. ............................................................. 19 Figura 2: Síntese da creatina............................................................................................... 24 Figura 3: Estrutura química da creatina, creatinina e fosfocreatina. ............................. 25 Figura 4: Reação de catalisação da enzima creatina quinase na transferência reversível do grupo fosfato do ATP para o grupo guanidino da creatina produzindo ADP e fosfocreatina. ............................................................................................................. 26 Figura 5: Esquema do metabolismo de creatina/creatinina produzindo formaldeído.28 Figura 6: Contagem total de células presentes no lavado broncoalveolar. ................. 39 Figura 7: Contagem de neutrófilos presentes no lavado broncoalveolar. .................... 40 Figura 8: Curva padrão da absorbância em 540 nm em relação a concentrações conhecidas de nitrito. ............................................................................................................ 41 Figura 9: Concentração de nitrito presente no lavado broncoalveolar. ........................ 42 Figura 10: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Controle.................................... 43 Figura 11: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Controle.................................... 44 Figura 12: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Controle.................................... 44 Figura 13: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 0,5 g/kg. ................... 45 Figura 14: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 0,5 g/kg. ................... 46 Figura 15: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 0,5 g/kg. ................... 46 Figura 16: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 2 g/kg........................ 47 Figura 17: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 2 g/kg........................ 48 Figura 18: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 2 g/kg........................ 48 Figura 19: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 2 g/kg........................ 49 Figura 20: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo LPS. .......................................... 50 Figura 21: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo LPS. .......................................... 50 Figura 22: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo LPS. .......................................... 51 Figura 23: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 0,5 g/kg + LPS. ....... 52 Figura 24: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 0,5 g/kg + LPS. ....... 52 Figura 25: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 0,5 g/kg + LPS. ....... 53 Figura 26: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 2 g/kg + LPS. .......... 54 Figura 27: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 2 g/kg + LPS. .......... 54 Figura 28: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 2 g/kg + LPS. .......... 55 Lista de tabelas Tabela 1: Critério de classificação histológica...........................................................37 Tabela 2: Classificação histológica para determinação da lesão pulmonar. .............56 Lista de Abreviaturas e Siglas ANVISA Agência Nacional de Vigilância Sanitária cNOS Óxido Nítrico Sintase Constitutiva COBEA Colégio Brasileiro de Experimentação Animal DPOC Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica eNOS Óxido Nítrico Sintase Endotelial ERO Espécies Reativas de Oxigênio FDA Food and Drug Administration FER Fluído Epitelial de Revestimento H.E. Hematoxilina e Eosina IL-1β Interleucina 1-β IL-4 Interleucina 4 IL-5 Interleucina 5 IGF-1 Fator de crescimento tipo insulina 1 iNOS Óxido Nítrico Sintase Induzida LBA Lavado Broncoalveolar LPA Lesão Pulmonar Aguda LPS Lipopolissacarídeo MBS Membrana Basal Subepitelial MLVA Musculatura Lisa das Vias Aéreas MMN Monomorfonucleares NF-κB Fator nuclear κB nNOS Óxido Nítrico Sintase Neuronal NOS Óxido Nítrico Sintase NOS1 Óxido Nítrico Sintase Neuronal NOS2 Óxido Nítrico Sintase Induzida NOS3 Óxido Nítrico Sintase Endotelial OVA Ovoalbumina PMN Polimorfonucleares SDRA Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo SODS Superóxido Dismutase TNF-α Fator de Necrose Tumoral α Sumário 1 INTRODUÇÃO..................................................................................................................... 13 1.1 Objetivo Geral .......................................................................................................... 14 1.2 Objetivos Específicos ..................................................................................................... 14 2 REVISÃO DE LITERATURA ............................................................................................. 15 2 REVISÃO DE LITERATURA ............................................................................................. 15 2.1 Fisiologia Pulmonar........................................................................................................ 15 2.2 Alterações e Patologias do Sistema Respiratório ...........................................................16 2.3 Epidemiologia................................................................................................................. 19 2.4 Imunidade inata .............................................................................................................. 20 2.5 Lipopolissacarídeo.......................................................................................................... 22 2.6 Creatina........................................................................................................................... 23 2.7 Suplementação com creatina .......................................................................................... 25 2.8 Óxido nítrico e estresse oxidativo .................................................................................. 28 2.9 Sinalização celular e migração leucocitária.................................................................... 30 3 MATERIAL E MÉTODOS................................................................................................... 32 3.1 Animais........................................................................................................................... 32 3.2 Grupos Experimentais .................................................................................................... 32 3.3 Tratamento e Suplementação da Creatina ......................................................................33 3.4 Indução da Inflamação Pulmonar Aguda por LPS .........................................................33 3.5 Protocolo de Anestesia e Eutanásia ................................................................................ 33 3.6 Coleta do Lavado Broncoalveolar .................................................................................. 34 3.7 Coleta e contagem de leucócitos ....................................................................................34 3.8 Determinação da produção de óxido nítrico...................................................................35 3.9 Análise Histológica ........................................................................................................36 3.10 Análise Estatística ........................................................................................................ 37 4 RESULTADOS ..................................................................................................................... 38 4.1 Contagem de leucócitos no LBA.................................................................................... 38 4.2 Determinação da produção de óxido nítrico...................................................................40 4.3 Análise Histológica ........................................................................................................42 5 DISCUSSÃO ......................................................................................................................... 57 6 CONCLUSÃO....................................................................................................................... 63 REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 65 Anexo: Carta de Aprovação do Comitê de Ética em Pesquisa................................................. 79 13 1 INTRODUÇÃO A função primária do sistema respiratório é a troca de oxigênio e dióxido de carbono entre o ambiente e as células do organismo. O sistema respiratório inclui pulmões e uma série de vias aéreas que os conectam ao ambiente externo. As alterações ou patologias do sistema respiratório podem ocorrer pela ação de diversos fatores, tanto intrínsecos, por exemplo, devido a alterações genéticas do sistema imune, quanto por alterações extrínsecas como o contato com poluição, tabagismo e contato com microorganismos. A hiperreatividade das vias aéreas induzida, através da instilação nasal ou traqueal de lipopolissacarídeo, em camundongos é um modelo clássico para se estudar a inflamação pulmonar. Esses modelos experimentais são utilizados com o intuito de se reproduzir algumas patologias pulmonares, como por exemplo, síndrome do desconforto respiratório agudo e asma. Geralmente esses modelos caracterizam-se pelo aumento da permeabilidade vascular, acúmulo e ativação de neutrófilos e macrófagos, levando-os a liberarem inúmeras citocinas, enzimas proteolíticas, espécies reativas de oxigênio e nitrogênio e metabólitos do ácido araquidônico. Vários desses produtos liberados por neutrófilos e macrófagos ativados atuam como sinalizadores para as células que constituem as vias aéreas (músculo liso e células epiteliais) e para o parênquima pulmonar (pneumócitos tipo II). Desta forma estes mediadores promovem a liberação de citocinas e fatores de crescimento, contribuindo para a manutenção da resposta inflamatória, o que cronicamente ocasiona o remodelamento das vias aéreas e do parênquima pulmonar, causando alterações estruturais e funcionais dos pulmões. A Creatina é um constituinte nutricional encontrado naturalmente em alimentos de origem animal e sintetizado pelo próprio organismo humano a partir dos aminoácidos glicina, arginina e metionina. Após a administração, a creatina pode ser armazenada por uma variedade de células, incluindo células sangüíneas, cérebro e tecido nervoso, pulmões, músculo cardíaco e retina; entretanto o local de maior absorção é a musculatura esquelética. Embora a maioria dos estudos com creatina tenha enfoque no desempenho do exercício físico, evidências recentes indicam que a suplementação com creatina pode ser útil no tratamento de determinadas doenças, como distrofia muscular de Duchenne e miastenia gravis. Outras pesquisas têm se focado nos marcadores clínicos (como uréia, creatinina, fosfatase alcalina, albumina, bilirrubina, entre outras) para avaliar os possíveis riscos e danos teciduais causados pela suplementação com creatina, associando a sua suplementação condições às patológicas, tais como cãibras musculares, desidratações, disfunções renais e hepáticas e hiperresponsividade pulmonar. 1.1 Objetivo Geral Analisar o efeito da suplementação crônica de creatina na hiperreatividade pulmonar em camundongos imunossuprimidos da linhagem Balb/C induzidos com lipopolissacarídeo (LPS) de Escherichia coli. 1.2 Objetivos Específicos • Analisar o efeito suplementação crônica de duas doses de creatina na resposta inflamatória em um modelo de hiperreatividade pulmonar induzida por LPS. • Observar a presença de alterações anatomopatológicas no tecido pulmonar e no número de células inflamatórias do lavado broncoalveolar no tratamento crônico com creatina e na indução com LPS. • Mensurar a produção de óxido nítrico através da determinação de nitrito no lavado broncoalveolar. 2 REVISÃO DE LITERATURA 2.1 Fisiologia Pulmonar A função primária do sistema respiratório é a troca de oxigênio e dióxido de carbono entre o ambiente e as células do organismo. O sistema respiratório inclui pulmões e uma série de vias aéreas que os conectam ao ambiente externo (CONSTANZO, 2004). Do ponto de vista funcional, o pulmão pode ser dividido em duas zonas principais: zona de condução e zona de trocas gasosas. A zona de condução compreende as vias aéreas extratorácicas (nariz, faringe e laringe) e as intratorácicas (traquéia, os brônquios, e bronquíolos terminais). A transição entre as vias de condução e a zona de trocas gasosas caracteriza-se pelo aparecimento de evaginações alveolares na parede bronquial: esses são os bronquíolos respiratórios que, em seguida, continuam com os ductos alveolares e os sacos alveolares (GONZÁLEZ, 2004). O nariz é a primeira porção das vias aéreas extratorácicas que apresenta diversas funções, tais como no condicionamento da temperatura e umidade; a camada mucosa funciona filtrando partículas e impedindo que as mesmas alcancem as vias aéreas mais distais. O fluxo de muco depura as passagens nasais e as secreções contêm algumas imunoglobulinas importantes, células inflamatórias e interferon, que constituem a primeira etapa na defesa do hospedeiro contra patógenos (LEFF; SCHUMACKER, 1996). Os brônquios principais possuem grande parte do tecido cartilaginoso com uma membrana posterior. Entretanto, à medida que os brônquios se ramificam progressivamente, a distribuição cartilaginosa torna-se descontínua e em placas ao longo da circunferência do brônquio. Com o prosseguir da arborização, o conteúdo cartilaginoso dos brônquios diminui e as vias aéreas adotam progressivamente o arranjo sacular microscópio dos alvéolos. A musculatura lisa envolve toda a via aérea (GUYTON; HALL, 2006). A membrana alveolocapilar compreende o epitélio alveolar, o espaço intersticial e o endotélio capilar. O endotélio alveolar compreende os pneumócitos do tipo I, que são células grandes e pobres em organelas; os pneumócitos do tipo II, que se caracterizam por suas estruturas lamelares, e os macrófagos. A membrana capilar consta de uma membrana basal de fibras de colágeno sobre a qual se estende o endotélio (GONZÁLEZ, 2004). A integridade do sistema respiratório é um fator primordial para a sobrevivência humana, uma vez que as alterações das trocas gasosas ou da contratilidade muscular afetam diretamente o equilíbrio deste sistema (GERN, 2000). 2.2 Alterações e Patologias do Sistema Respiratório As alterações ou patologias do sistema respiratório podem ocorrer pela ação de diversos fatores, tanto intrínsecos, por exemplo, devido a alterações genéticas do sistema imune, quanto por alterações extrínsecas como o contato com poluição, tabagismo e contato com microorganismos (HOFFMANN, 2003). A invasão de um tecido por um microorganismo promove uma infecção ou lesão tecidual que pode ocorrer por ação direta às células, pela liberação de toxinas que degradam os componentes teciduais, ou pela indução de mecanismos imunes do hospedeiro, sendo esta uma resposta do organismo à agressão, podendo esta lesão ser local ou sistêmica (KUMAR; ABBAS; FASTO, 2005). Quando o tecido pulmonar apresenta um processo inflamatório intenso ocorre lesão endotelial com aumento da permeabilidade capilar e edema, desencadeando a oclusão capilar e isquemia do tecido (D’ACAMPORA et al., 2004). Admiti-se atualmente que a infecção respiratória modula a inflamação alérgica das vias aéreas (GERN, 2000). Alterações na fisiologia do sistema respiratório, quando induzidos por poluentes ambientais incluindo endotoxinas como lipopolissacarídeos (LPS), podem provocar o fenômeno de hiperreatividade das vias aéreas (MICHEL et al., 1996), promovendo, desta forma, lesões pulmonares agudas que são caracterizadas por um intenso influxo de neutrófilos nos pulmões, aumento da expressão de mediadores inflamatórios com conseqüente dano ao epitélio e endotélio pulmonar, os quais resultam em edema pulmonar e deterioração da troca gasosa (WARE; MATTHAY, 2000; NAGASE et al., 2000). A acumulação e a ativação de células inflamatórias nos locais de deposição antigênica exigem a mobilização, a aderência, passagem transendotelial, ativação e proliferação de linfócitos T (VARGAFTIG, 1997). A resposta à inflamação pulmonar como ocorre em pulmões saudáveis é um mecanismo altamente coordenado e eficiente para a reversão deste processo fisiopatológico (HALLER et al., 2008). A inflamação das vias aéreas é uma característica comum de doenças pulmonares infecciosas. Embora esta resposta contribua claramente para a redução do número de patógenos obtidos a partir do local da infecção, uma resposta prolongada pode colaborar ainda mais para o dano pulmonar (LEIVA, RUIZ-BRAVO, JIMENEZ-VALERA, 2008). A regulação insatisfatória desta resposta pode ser devido a uma inflamação pulmonar tão intensa quanto a doença pulmonar crônica, em particular a síndrome do desconforto respiratório agudo (SDRA), doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) e asma (JONES, 2005; QUINT; WEDZICHA, 2007). A asma é uma doença crônica das vias aéreas caracterizada por eosinofilia e hiperresponsividade das vias aéreas (AKDIS et al., 2006; EDER et al., 2006; UMETSU; DEKRUYFF, 2006) e envolve interações complexas entre fatores exógenos (exposições primárias e secundárias à alérgenos, infecções intercorrentes, estímulos ambientais nocivos) a fatores endógenos determinados geneticamente (VARGAFTIG, 1997). É caracterizada pelo acúmulo de muco no lúmen das vias aéreas, edema na mucosa bronquial, aumento da responsividade dos brônquios e produção aumentada de espécies reativas de oxigênio, resultando em um desbalanço entre as forças oxidativas e o sistema de defesa antioxidante (DATTI; DATTI; ANTUNES, 2008; DWORSKI et al., 2000; LEE et al., 2006; KIRKHAM; RAHMAN, 2006; RAHMAN; MACNEE, 1999; 2000). Os principais fatores desencadeantes da crise asmática, identificados na prática clínica, são: alérgenos inalatórios, infecção viral das vias aéreas, poluentes atmosféricos, exercício físico, mudanças climáticas, alimentos, aditivos, drogas e estresse emocional. Menos freqüentemente, outros fatores podem contribuir como desencadeante: rinite alérgica, sinusite bacteriana, polipose nasal, menstruação, refluxo gastroesofágico e gestação (RODRIGO; RODRIGO; HALL, 2004). A asma é classicamente definida como uma obstrução reversível ao fluxo de ar, que se manifesta clinicamente por episódios recorrentes de dispnéia, sibilância, constrição torácica e tosse. O estreitamento variável das vias aéreas, em decorrência da inflamação brônquica e do aumento do tônus brônquico, é responsável pelo aumento da resistência ao fluxo aéreo, hiperinflação pulmonar e desuniformidade na ventilação/perfusão. Com a progressão da obstrução ao fluxo aéreo na crise asmática grave, a insuficiência respiratória é conseqüência do aumento do trabalho respiratório, da troca gasosa ineficaz e da exaustão dos músculos respiratório. A hiperresponsividade brônquica e obstrução variável do fluxo aéreo podem ser reversíveis espontaneamente ou com o tratamento (RODRIGO; RODRIGO; HALL, 2004). A asma pode ser clinicamente classificada em leve, moderada ou grave e acometer indivíduos de todas as idades (asma da infância e adolescente, adulto e idoso), onde até mesmo o biotipo pode ser importante, como a asma do obeso (CAMPOS, 2009); freqüentemente se apresenta de forma mais suave em pacientes mais jovens. Entretanto, os vários graus de obstrução do fluxo de ar podem persistir, a longo prazo, o que resultaria na evolução de um processo moderado a inteiramente irreversível (REED, 1999; BACKMAN; GREENBERGER; PATTERSON, 1997). Já a fisiopatologia da asma refratária possui características em comum com a DPOC. A hipótese de que os estímulos inflamatórios múltiplos são importantes na patogênese da asma refratária e DPOC está suportado pela observação freqüente que, quando este ocorre, muitas das características clínicas e patológicas comuns destacadas previamente tendem a ocorrer. O princípio geral é que a coexistência de estímulos inflamatórios múltiplos produz uma resposta inflamatória mais severa que pode igualmente aplicar-se aos estímulos inflamatórios agudos. Este mecanismo pode ser particularmente importante no desenvolvimento das exacerbações da asma e de DPOC (PAVORD et al., 2006). Os efeitos de estímulos inflamatórios múltiplos podem ser apenas aditivos. O resultado líquido de estímulos inflamatórios diferentes dependerá então sobre: se é um estímulo inflamatório agudo ou crônico; variações na resposta do hospedeiro aos estímulos; a extensão a que o estímulo provoca uma resposta inflamatória dominada por neutrófilos ou eosinófilos; e o local onde a resposta inflamatória predomina (figura 1). Assim, a hipótese “ataque múltiplo” para a origem da doença severa da via aérea fornece uma base para a heterogeneidade das características clínicas e patológicas consideradas na asma refratária e em DPOC (HEANEY; ROBINSON, 2005; KRAFT et al., 1996; BARNES, 2000). Figura 1: Resposta patológica provável e local predominante da resposta inflamatória da via aérea a diferentes estímulos. (PAVORD et al., 2006). Os possíveis resultados aos múltiplos estímulos inflamatórios dependerão das variações na resposta do hospedeiro a estes estímulos, do local de maior intensidade desta resposta inflamatória, da extensão que os estímulos provocam e da resposta inflamatória com prevalência de eosinófilos ou neutrófilos. Por exemplo, um mineiro fumante com infecção crônica pela bactéria Helicobacter pylori tenderia a desenvolver uma doença de pulmão longe do ponto de origem completamente resistente a corticosteróides, com neutrofilia predominante e com enfisema extensivo; ao contrário, um mineiro fumante que desenvolvesse a inflamação eosinofílica da via aérea em resposta a uma sensibilização ocupacional, teria mais características combinadas (PAVORD et al., 2006). 2.3 Epidemiologia A asma é uma patologia comum e afeta cerca de 5 a 10 % da população de adultos; é progressiva e pode evoluir para uma obstrução irreversível em 80 % dos pacientes idosos; é complexa e, freqüentemente, se agrava devido à coexistência com outras patologias pulmonares (RODRIGO; RODRIGO; HALL, 2004). Este prejuízo na função pulmonar resulta em 4 condições patogênicas independentes: 1remodelamento das vias aéreas, especialmente nas pequenas vias, devido à inflamação linfocítica-eosinofílica que caracterizam a asma; 2- bronquiectasia; 3fibrose pulmonar pós-infecção; e 4- enfisema e bronquite crônica em fumantes (REED, 1999). No Brasil, ocorrem anualmente cerca de 350.000 internações por asma, constituindo-se na quarta causa de hospitalização pelo Sistema Único de Saúde (SUS), o que corresponde a 2,3 % do total de internações (BRASIL, 2005). Em muitos países, a mortalidade por asma aumentou a partir de 1960, com dois picos na incidência: década de 60 e de 80. Atingiu um platô e diminuiu a partir da década de 90. Essa tendência de declínio parece refletir um melhor manejo da doença (COMINO, 2004). No Brasil, a mortalidade por asma em adultos jovens variou de 0,276 a 1,034 / 100.000 ao ano. Houve aumento no período de 1970 a 1992 em crianças e adultos jovens, seguida de estabilização e tendência de diminuição a partir da metade da década de 90 (CHATKIN et al., 2007). Estes pacientes representam um importante problema clínico e farmacoeconômico, enquanto estes contribuem à maioria de custos da asma com a hospitalização, as visitas de emergência, a ausência ao trabalho ou a escola e o uso de medicamentos (CHUNG; GODARD, 1999). 2.4 Imunidade inata A reação inflamatória é um mecanismo fisiopatológico que ocorre em resposta a diversas doenças, tais como, traumas, infecções, reações imunitárias a agentes externos e processos auto-imunes. É representada por um conjunto de reações locais e sistêmicas, composta por uma série de fenômenos complexos que se associam e complementam-se, formando uma reação em cadeia, na qual fazem parte células inflamatórias, como neutrófilos, linfócitos, monócitos/macrófagos, e os agentes agressores (TEDGUI; MALLAT, 2001). Os leucócitos polimorfonucleares (PMNs) são as células brancas mais abundantes nos seres humanos e um componente essencial do sistema imunitário inato. Os PMNs são tipicamente o primeiro tipo de leucócito recrutado aos locais da infecção ou áreas da inflamação (KENNEDY; DELEO, 2009). Os neutrófilos desempenham papéis importantes na patogênese da lesão pulmonar aguda, são células de vida curta que invadem os tecidos em resposta a uma variedade de estímulos como, por exemplo, infecções virais e bacterianas. A ingestão desses microorganismos provoca a produção de espécies reativas de oxigênio e a fusão de grânulos citoplasmáticos com formação de fagossomos, conduzindo à morte eficaz dos patógenos ingeridos. A fagocitose desses patógenos acelera a apoptose do neutrófilo, que promove finalmente a resolução da infecção. Entretanto, alguns micróbios bacterianos patogênicos (como, por exemplo, Anaplasma phagocytophilum, Chlamydia pneumoniae, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Mycobacterium tuberculosis, Pseudomonas aeruginosa) alteram a apoptose de PMNs para sobreviver e causar desse modo à doença (DELEO, 2004; RABINOVITCH, 1995; WARE; MATTHAY, 2000). A inflamação crônica das vias aéreas por eosinófilos, mastócitos e linfócitos é o principal componente que define a síndrome denominada asma, porém do ponto de vista patológico existem fenótipos diferentes, podendo ser diferenciada asma eosinofílica e não eosinofílica (ou neutrofílica) (DOUWES et al., 2002; GIBSON; SIMPSON; SALTOS, 2001; HALDAR; PAVORD, 2007). Atualmente o processo inflamatório das vias aéreas apresentando eosinófilos tem sido aceito como uma característica fundamental da asma. Entretanto, está aumentando o reconhecimento de formas não-eosinofílicas da asma, particularmente nos indivíduos com a asma severa (DOUWES et al., 2002; WENZEL et al., 1999). A asma não-eosinofílica foi relatada nos pacientes com asma severa e refratária, dependentes da ingestão de corticosteróides e pode estar associada a episódios mais freqüentes de intubação e colapsos expiratórios das vias aéreas (TURNER et al., 1995). Os mecanismos da asma não-eosinofílica e o papel da inflamação mucosal ainda não é bem compreendido. Os neutrófilos não são reconhecidos geralmente como parte do processo inflamatório na asma estável; entretanto, elevados níveis de neutrófilos são vistos na asma refratária severa, e em exacerbações severas (DOUWES et al., 2002; WENZEL et al., 1997). 2.5 Lipopolissacarídeo A consciência da complexidade das interações entre o ambiente modificado pelo homem e os fatores individuais (que incluem a constituição genética, mas não se restringem a estes) está aumentando rapidamente. Assim, as interações dos microorganismos e dos alérgenos são de particular interesse (MICHEL et al., 1996). O LPS é um componente da parede de células bacterianas gram-negativas que pode ser encontrada no ambiente (como na poeira doméstica) capaz de ativar a imunidade inata e modificar a expressão da alergia respiratória induzindo efeitos inflamatórios intensos nas vias aéreas assim como hiperreatividade brônquica (CHABY et al., 2005; EMPEY et al., 1976; HOLTZMAN et al., 1979; LEFORT et al., 1998; MICHEL et al., 1996; SIRAGANIAN et al., 1979). Nos últimos anos a severidade da asma tem sido correlacionada com o índice de LPS na poeira doméstica (MICHEL et al., 1996). As endotoxinas causam múltiplas disfunções nos órgãos, incluindo a LPA ou a sua forma severa, como também a SDRA (WARE; MATTHAY, 2000). Em modelo de animais experimentais a exposição aguda ao LPS, administrado através da instilação intranasal ou intratraqueal, foi associada com o desenvolvimento e/ou a progressão da LPA (VALENCA et al., 2008). O mecanismo de ação do LPS envolve desde a seqüência oxidativa em algumas doenças, tais como a sepse, relacionadas à lesão pulmonar (SUNTRES; SHEK, 1996), como também a estimulação da liberação de mediadores pró-inflamatórios por vários tipos celulares, causando deste modo uma resposta inflamatória sistêmica, choque, coagulação intravascular disseminada e falência múltipla de órgãos (BEUTLER, 2002; YAMAMOTO; AKIRA, 2005). Além disso, a administração intranasal de LPS em camundongos é seguida por outros efeitos relevantes, incluindo um aumento da resistência basal da via aérea, provavelmente devido ao aumento do índice de proteínas no lavado broncoalveolar (LBA), indicando o aumento da permeabilidade vascular (VARGAFTIG, 1997). Estudos anteriores sugerem que as desordens do metabolismo oxidante-antioxidante exercem um papel importante no desenvolvimento da LPA por LPS em animais ou nos seres humanos (GONZALEZ et al., 1996; THIMMULAPPA et al., 2006). Entretanto, tem-se admitido que, em humanos, o LPS é um fator de risco para a asma (SCHNARE et al., 2001; RIZZO et al., 1997). A instilação intranasal ou aerosolização de LPS em camundongos é seguida pela produção de fator de necrose tumoral (TNF)-α e por um intenso recrutamento de neutrófilos para o LBA (GONÇALVES DE MORAES et al., 1996). Durante uma inflamação induzida no pulmão por LPS, ocorre uma acumulação maciça de neutrófilos que, quando erradicada pela fagocitose do macrófago, é seguida da apoptose deste. Entretanto, nos casos de extensa apoptose o sistema normal de remoção dessas partículas pode falhar, resultando em necrose secundária extensa causada pelo neutrófilo (RYDELL-TÖRMÄNEN; ULLER; ERJEFÄLT, 2006b). 2.6 Creatina A creatina foi identificada em 1835, pelo cientista francês Michel Chevreu, o qual relatou ter encontrado um novo constituinte orgânico nas carnes, denominando de creatina. Em 1847, Justus Liebig foi capaz de confirmar a presença de creatina como um constituinte regular das carnes e, na mesma época, os pesquisadores Heitz e Pettenkoffer descobriram uma nova substância presente na urina, mais tarde identificada como creatinina, um subproduto da creatina (DEMANT; RHODES, 1999). A Creatina (ácido acético α-metilguanidina), uma amina nitrogenada, é um nutriente naturalmente encontrado em alimentos de origem animal e também é sintetizada pelo próprio organismo humano a partir dos aminoácidos glicina, arginina e metionina (BEMBEN; LAMONT, 2005; KREIDER, 2003; WALKER, 1979). Esse processo de síntese ocorre através da transferência de um grupo amino da arginina para a glicina, formando guanidinoacetato e ornitina, através de uma reação mediada pela enzima glicina amidinotransferase; em seguida, o guanidinoacetato é metilado pela s-adenosil-metionina, através da ação da enzima guanidinoacetato metiltransferase, derivando a creatina (figura 2) (FELDMAN, 1999). Figura 2: Síntese da creatina (PERSKY; BRAZEAU; HOCHHAUS, 2003) A creatina pode ser obtida através de uma dieta rica em carne (aproximadamente 5 g de creatina em 1 kg de carne animal) sendo sintetizada no fígado, rins e pâncreas. Um total de aproximadamente 2 g de creatina é produzido/ou consumido por dia, com igual contribuição fornecida pela síntese e pela dieta (PERSKY; BRAZEAU; HOCHHAUS, 2003). Na ingestão de creatina por via oral, a absorção será determinada pelas propriedades físico-químicas da molécula. Devido à semelhança estrutural da creatina com os aminoácidos glicina, arginina e metionina, a absorção da creatina é dependente de transportadores especializados para estes aminoácidos (KARLSSON et al., 1999). Após a absorção, a creatina plasmática é distribuída para diferentes tecidos, com aproximadamente 95 % da creatina total encontrada na musculatura esquelética e os 5 % restantes são armazenados em outros órgãos como coração, cérebro, pulmões, testículos, fígado e rins (GREEN et al., 1996; IPSIROGLU et al., 2001). A creatina e a fosfocreatina (figura 3) são degradadas de forma não enzimática à creatinina. A creatinina e a creatina são ambas eliminadas do corpo por via renal (WALKER, 1979). Figura 3: Estrutura química da creatina, creatinina e fosfocreatina. (PERSKY; BRAZEAU; HOCHHAUS, 2003; WYSS; KADDURAH-DAOUK, 2000). 2.7 Suplementação com creatina A creatina quando suplementada na dieta, demonstra vários benefícios fisiológicos tanto em atletas quanto em animais (como modelos experimentais de doenças) (PERSKY; BRAZEAU; HOCHHAUS, 2003). Atualmente os suplementos a base de creatina são comercializados sob diversas formas como pó, tabletes, gel, líquido, goma de mascar e barras (SOUZA, 2006). De acordo com a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) na Resolução RE nº 109, de 19 de julho de 2002, foi proibida a comercialização de suplementos a base de creatina no Brasil por estarem em desacordo com o DecretoLei 986 e seus regulamentos (ANVISA, 2006). Porém seu comércio no exterior ainda é autorizado pela Food and Drug Administration (regulamentação 21 CFR seção 190.6) com restrição apenas para a recomendação de uso para maiores de 18 anos (FDA, 2006). A relevância clínica da suplementação com creatina é baseada primariamente no papel de geração de ATP (PERSKY; BRAZEAU; HOCHAUS, 2003), sendo esta precursora molecular da adenosina trifosfato, a qual é substrato básico para geração de energia intracelular (WYSS; KADDURAH-DAOUK, 2000). A disponibilidade da creatina para as células se dá através da corrente sangüínea e estas a armazenam como creatina livre e sua forma fosforilada, a creatina fosfato (PUCAR et al., 2001). Através do aumento da fosfocreatina possibilita-se às células a capacidade de obter uma melhor e mais rápida conversão de energia diante da demanda (PERSKY; BRAZEAU; HOCHHAUS, 2003). A fosfocreatina auxilia na manutenção da homeostase de nucleotídeos de adenina nos tecidos, produzindo/regenerando ATP (figura 4). O ATP pode ser derivado da oxidação de ácidos graxos, da oxidação de carboidratos, da glicólise e da fosfocreatina. A oxidação dos ácidos graxos rende quantidades maiores de ATP, mas em uma taxa mais lenta. Inversamente, a fosfocreatina pode produzir ATP muito rapidamente, mas apresenta uma menor capacidade de gerar concentrações maiores de ATP quando comparado com o metabolismo da gordura e de carboidratos (SAHLIN; TONKONOGI; SÖDERLUND, 1998). Figura 4: Reação de catalisação da enzima creatina quinase na transferência reversível do grupo fosfato do ATP para o grupo guanidino da creatina produzindo ADP e fosfocreatina. (WYSS; KADDURAH-DAOUK, 2000). Quando uma célula é energeticamente “carregada” através de estímulos ambientais (por exemplo, exercício ou isquemia), a fosfocreatina é o primeiro sistema a ser recrutado. Entretanto, devido a sua pequena capacidade, este sistema é esgotado rapidamente de sua capacidade de geração. A fim de aumentar a capacidade de geração deste sistema, a suplementação com creatina tem sido implementada e tem mostrado um aumento das concentrações totais da creatina (creatina e fosfocreatina) no músculo esquelético e no tecido nervoso. Aumentar a capacidade de geração permite que uma célula melhore seu controle energético, assim prevenindo um dano celular ou a morte e melhorando o funcionamento celular (CASEY et al., 1996; DECHENT et al, 1999; HULTMAN et al., 1996; IPSIROGLU et al., 2001). A creatina desempenha um papel importante no metabolismo das proteínas. Conseqüentemente, parece aumentar a massa magra do corpo e a força nos seres humanos. Recentemente, houve um grande interesse entre consumidores e pesquisadores a respeito da aplicação terapêutica da creatina e os benefícios da utilização da creatina como um suplemento dietético. Em estudos relatou-se que o uso da suplementação com creatina pode reduzir a fadiga, acelerar a recuperação de energia, aumentar a força e o crescimento muscular além de regenerar a capacidade energética produzida pelo ATP para aumentar a quantidade de tempo e funcionamento do músculo, isto sem afetar o metabolismo de gordura do corpo (EARNEST et al., 1995; GREENHAFF et al., 1993). Outra possível abordagem terapêutica é aplicada no tratamento de doenças musculares, neurológicas e neuromusculares, como falência coronária congestiva, atrofia muscular, doenças mitocondriais, distrofias musculares, artrite, doença de Huntington, esclerose lateral amiotrófica, neuropatias hereditárias e na neuroproteção (ANDREASSEN et al., 2001; ANDREWS et al., 1998; DOHERTY et al., 2001; FELBER et al., 2000; HESPEL et al., 2001; KLIVENYI et al., 1999; KLOPSTOCK et al., 2000; MALCON; KADDURAH-DAOUK; BEAL, 2000; WILLER et al., 2000). Fuld e colaboradores (2005) verificaram que a creatina se mostrou capaz de melhorar o quadro clínico de pacientes com obstrução pulmonar crônica principalmente pelo fortalecimento da musculatura periférica. Embora os efeitos farmacológicos da creatina tenham sido investigados, o comportamento da creatina em outros tecidos ainda não está bem esclarecido. Algumas pesquisas têm se focado nos marcadores clínicos para avaliar os possíveis riscos e danos teciduais causados pela suplementação com creatina (BIZZARINI; DE ANGELIS, 2004; ROBINSON et al., 2000; TAES et al., 2003). Outros têm associado a suplementação de creatina à condições patológicas, como cãibras musculares, desidratações, disfunções renais e hepáticas (PRITCHARD; KAIRA, 1998; TARNOPOLSKY et al., 2003; ZIEGENFUSS et al., 1998). Vieira e colaboradores (2007) demonstram que a creatina aumenta a hiperresponsividade pulmonar, promovendo inflamação local, aumento de fibras colágenas, elastina e espessamento da musculatura lisa em camundongos imunossuprimidos (Balb/C). Estudos realizados por Yu e Deng (2000) propuseram um modelo elucidatório para a possibilidade da toxicidade tecidual causada pela creatina, sendo devido à conversão química da molécula de creatina em uma molécula de formaldeído, ocasionando então a lesão tecidual (figura 5). Figura 5: Esquema do metabolismo de creatina/creatinina produzindo formaldeído. (YU; DENG, 2000). 2.8 Óxido nítrico e estresse oxidativo O óxido nítrico (NO) tem sido reconhecido como um modulador essencial da biologia pulmonar, assim como um mediador importante na inflamação aguda (NATHAN, 1997). O NO é sintetizado pela chamada óxido nítrico sintase (NOS), da qual existem duas formas, a formas constitutiva (cNOS), dividindo-se em NOS1, neuronal (nNOS) e NOS3, endotelial (eNOS); e a induzida (iNOS) ou NOS2. Enquanto a isoforma cNOS normalmente está presente nas funções de regulação fisiológica, a isoforma iNOS é expressa diante de um estímulo inflamatório apropriado, como por exemplo, LPS e citocinas (KLEINERT; SCHWARZ; FORSTERMANN, 2003). A iNOS é expressa no parênquima pulmonar sendo intensamente regulada pelo estímulo inflamatório (NATHAN, 1997). O NO sintetizado pela iNOS é uma espécie de oxigênio reativo envolvida na regulação da resposta imune, e participa de diversos tipos de respostas inflamatórias agudas e crônicas, incluindo a asma brônquica (RICCIARDOLO et al., 2004). Entre muitos mediadores possíveis para a LPA, o NO, as espécies reativas do oxigênio (ERO), e as citocinas pró-inflamatórias foram relacionadas à patogênese da lesão pulmonar associada à sepse e a SDRA (NUMATA et al., 1998). Algumas evidências indicam que grandes quantidades de NO produzido pela iNOS reagem rapidamente com o radical do superóxido para formar peroxinitrito (ONOO-) (SITTIPUNT et al., 2001), que é encontrado nas fases iniciais do choque causado por endotoxinas bacterianas, demonstrando ser um importante sinalizador de moléculas envolvidas na resposta induzida pelo LPS (BHATTACHARYYA; BISWAS; DATTA, 2004). O aumento da expressão de iNOS foi demonstrada in vitro em macrófagos alveolares de pacientes com SDRA (SITTIPUNT et al., 2001; KOBAYASHI et al., 1998) e em células epiteliais de pulmão humano expostas à citocinas inflamatórias (MARKS-KONCZALIK; CHU; MUSGO, 1998). Nos modelos animais, camundongos com deficiência na produção de iNOS apresentaram parâmetros menos severos de lesão pulmonar na endotoxemia sistêmica, quando comparados com animais controle do tipo selvagem (KRISTOF et al., 1998). Além disso, as células epiteliais das vias aéreas são outra fonte de ERO, entre estes tipos celulares poderíamos citar as células epiteliais alveolares do tipo II que possuem a capacidade de liberar peróxido de hidrogênio (H2O2) e ânion superóxido (O2-) (RAHMAN, 2005). O processo inflamatório associado ao recrutamento e ativação de tipos celulares fagocitários (neutrófilos) e células mononucleares também podem desempenhar uma papel na liberação de ERO, expondo a célula a um rompimento oxidativo ocasionado, desta forma, lesão das vias aéreas (LAGENTE et al., 2008). Este excesso de perturbações no equilíbrio entre oxidantes e antioxidantes resulta no estresse oxidativo (VALENCA et al., 2008). Os oxidantes são conhecidos por interferir no balanço protease/antiprotease induzindo a remodelamento das vias aéreas e enfisema (RAHMAN; MACNEE, 1996; BARNES; SHAPIRO; PAUWELS, 2003). De fato, componentes da matriz pulmonar, como a elastina e colágeno, podem ser diretamente degrada por oxidantes (CANTIN; CRYSTAL, 1985), os quais também interferem na síntese de elastina e reparo tecidual (LAURENT; JANOFF; KAGAN, 1983). O balanço fisiológico de ERO ultimamente é determinado pela proporção de produção de O2, do metabolismo de O2 pela superóxido dismutase (SODs) endógena e a retirada da produção de H2O2 via enzimas antioxidantes (catalase ou glutationa peroxidase) (ADLER et al., 1999; HADDAD, 2002; MILLER; DRUMMOND; SOBEY, 2006). O estresse oxidativo ocorre quando o fluxo de ERO ou da geração de radicais livres excede a defesa antioxidante disponível. As células fagocitárias são provavelmente as que desempenham um papel mais importante na resposta inflamatória da COPD produzindo ERO (HOIDAL, et al. 1981; MORRISON, et al. 1999). As ERO são capazes de obter uma variedade de mudanças patológicas, incluindo peroxidação de lipídeos, proteínas e DNA e a produção de quimioatrativos, aumentando a hiperreatividade, secreção e permeabilidade vascular em vias aéreas asmáticas (BARNES, 1990; HENRICKS; NIJKAMP, 2001; ANDREADIS et al., 2003). Essas alterações acabam por resultar em um aumento da liberação de mediadores pelo epitélio, os quais são potentes no recrutamento de células do sistema imune (KIM et al., 2008). 2.9 Sinalização celular e migração leucocitária Os macrófagos alveolares são a primeira linha de defesa da imunidade inata no trato respiratório (BERG et al., 1993; STRIETER, BELPERIO, KEANE, 2002). A ativação direta da transcrição de fator nuclear (NF)-κB, causa uma liberação de macrófagos por mediadores como fator de necrose tumoral (TNF)-α, quimiocinas, e a expressão de iNOS (PALSSON-MCDERMOTT, O’NEILL, 2004; VERSTAK, HERTZOG, MANSELL, 2007; BLACKWELL, CHRISTMAN, 1997). Embora os macrófagos alveolares sejam considerados responsáveis pelo início da cascata inflamatória no pulmão, a ativação do NF-κB do epitélio das vias aéreas é suficiente para promover uma inflamação neutrofílica nas vias aéreas (POYNTER, IRVIN, JANSSEN-HEININGER, 2003; PARK, CHRISTMAN, 2006). Células inflamatórias como macrófagos, linfócitos, mastócitos, células B e eosinófilos têm sido propostos como capazes de desempenhar de forma crítica o início, desenvolvimento e cronicidade de doenças no trato respiratório. A correlação entre o número de eosinófilos e a severidade da asma brônquica também tem sido reportada (WILLIAMS; GALLI, 2000; ELIAS et al., 2003; AKDIS et al., 2006; EDER et al., 2006; UMETSU; DEKRUYFF, 2006). Evidencias sugerem que o recrutamento de eosinófilos até o local da inflamação é um processo multifatorial, envolvendo interação entre os eosinófilos e o endotélio através da interação de moléculas de adesão e agentes quimiotáticos gerados no local que direcionou a migração das células até a área inflamada (GONLUGUR; EFEOGLU, 2004). 3 MATERIAL E MÉTODOS 3.1 Animais O presente projeto foi submetido e aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade do Vale do Paraíba, estando em conformidade com as normas estabelecidas pelo Colégio Brasileiro de Experimentação Animal (COBEA), sob protocolo n° A088/CEP/2007 (Anexo). Foram utilizados 30 (trinta) camundongos Balb-C machos, pesando 20 ± 5 g, obtidos do biotério do Centro Multidisciplinar para Investigação Biológica da Universidade de Campinas (CEMIB-UNICAMP) e mantidos no biotério do Laboratório de Fisiologia e Farmacodinâmica do Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento da Universidade do Vale do Paraíba (IP&D-UNIVAP), em condições de ciclo 12h/12h claro/escuro, ração e água ad libitum. 3.2 Grupos Experimentais O trabalho constou de 6 (seis) grupos experimentais, divididos da seguinte maneira: Grupo Controle Salina – Controle (n = 5) Grupo LPS – LPS (n = 5) Grupo tratado com Creatina na dose de 0,5 g/kg – Cr 0,5 g/kg (n = 5) Grupo tratado com Creatina na dose de 2 g/kg – Cr 2 g/kg (n = 5) Grupo tratado com Creatina na dose de 0,5 g/kg e instilado com LPS – Cr 0,5 g/kg + LPS (n = 5) Grupo tratado com Creatina na dose de 2 g/kg e instilado com LPS – Cr 2 g/kg + LPS (n = 5) 3.3 Tratamento e Suplementação da Creatina Os tratamentos foram realizados através da administração oral com auxílio de uma agulha de gavagem. Nos grupos tratados com creatina monohidratada a suplementação foi realizada diariamente durante um período de 30 dias (VIEIRA et al., 2007) e as doses adotadas (0,5 g/kg e 2,0 g/kg) foram baseadas nos trabalhos de Vieira e colaboradores (2007) e Ipsiroglu e colaboradores (2001), sendo dissolvidas em 0,5 e 1 ml de solução salina 0,9 % (FIOCRUZ, 2005), respectivamente. Os grupos Controle e LPS foram tratados diariamente, com mesmo volume de salina durante o período de 30 dias. 3.4 Indução da Inflamação Pulmonar Aguda por LPS Os grupos induzidos com LPS (sorotipo 055:B55, Sigma Chemical Co.), receberam a endotoxina via intranasal, com o auxílio de uma micropipeta automática de 100 µl, na dose de 10 µg, diluído em 60 µl de salina 0,9 % apirogênica (DELEUZE et al., 2004). A instilação ocorreu vinte e quatro horas antes da eutanásia. Estudos anteriores indicam que a inflamação pulmonar e hiperreatividade brônquica se iniciam em, aproximadamente, 4 horas após a exposição ao LPS, alcançam concentração máxima em 24 horas com declínio após 48 horas decorridas da administração (GONÇALVES DE MORAES et al., 1996; SZARKA et al., 1997). 3.5 Protocolo de Anestesia e Eutanásia Após 24 horas após a indução de LPS nos grupos induzidos e/ou ao término do período de 30 dias de tratamento, os animais foram previamente analgesiados com xilazina (40 mg/kg) por via intraperitoneal (i.p.) e em seguida anestesiados com ketamina (50 mg/kg, i.p.), traqueostomizados e canulados para a coleta do LBA. Após a coleta do LBA os animais foram eutanasiados com solução de KCl (10 %) administrado por via intracardíaca para posterior retirada dos pulmões. 3.6 Coleta do Lavado Broncoalveolar Após sedação, os animais foram traqueostomizados e canulados com uma cânula de polietileno. Em seguida realizou-se 3 lavagens sucessivas com 0,5 ml de solução tampão fosfato (PBS) cada, totalizando um volume de 1,5 ml (HOFFMAN, 2008). Parte do volume recuperado do LBA foi utilizada para contagem de células inflamatórias e o restante foi centrifugado 1000 rpm por 10 min a 4 °C. O sobrenadante foi utilizado para determinação de nitrito e nitrato e o precipitado de células foi ressuspendido para a contagem diferencial de leucócitos (SZARKA, et al., 1997). 3.7 Coleta e contagem de leucócitos Para a contagem do número total de células presentes no LBA utilizou-se 20 µl do LBA coletado e diluído em 380 µl de solução de Turk (0,2 % de cristal de violeta em 30 % de ácido acético). Logo após, alíquotas desta diluição foram utilizadas para determinar o número total de leucócitos em câmara de Neubauer, através do emprego de um microscópio óptico Nikon® OLYMPUS CH30 sob aumento de 400 vezes. Os resultados foram expressos como número total de leucócitos por cavidade. Para o valor final da contagem total de leucócitos utilizou-se o seguinte Fator de Correção: Valor da contagem x 50 x 105 (Resultado desta multiplicação corresponde ao valor real). Onde: • 50 é o valor da diluição (líquido de Turkey) • 105 é o fator da lavagem da cavidade. Para a contagem diferencial dos leucócitos do LBA o precipitado de células obtido após a centrifugação foi ressuspendido em mesmo volume de solução isotônica de cloreto de sódio (NaCl 0,9 %), uma alíquota de 100 µl da suspensão celular foi utilizada para preparações de lâminas do citoesfregaço realizadas em citocentrífuga (FANAEM – Citospim®) a uma velocidade de 800 rpm durante 10 minutos e, posteriormente, coradas com corante hematológico Instant Prov®. A contagem diferencial das células foi realizada com auxílio de um microscópio óptico com objetiva de imersão em óleo sob aumento de 1000x, onde foram contadas pelo menos 100 células, classificadas, com base em critérios morfocitológicos convencionais, como células monomorfonucleares (MMN) ou polimorfonucleares (PMN), sendo destacada a presença de neutrofilia (BOZINOVSKI et al., 2004; CARRICK, et al., 1997; JIN et al., 2007; REUTERSHAN et al., 2005). 3.8 Determinação da produção de óxido nítrico Os níveis de NO no pulmão foram estimados a partir da determinação de nitrito e nitrato baseado no método de reação de Griess (GREEN et al., 1982). Em uma placa de 96 poços uma alíquota de 100 µl da amostra foi adicionada a 100 µl de reagente de Griess (1 % sulfanilamida em ácido fosfórico 5 % e 0,1 % de diidrocloreto de naftiletilenodiamina em água; 1:1) e incubado à temperatura ambiente por 10 minutos seguida da medição da absorbância pela leitura das placas no comprimento de onda de 540 nm em leitor de Elisa (Biotec®). Os resultados obtidos em µM foram determinados a partir de uma curva padrão realizada com nitrito de sódio em concentração de 200 a 0,195 µM. As dosagens e a curva padrão foram realizadas em duplicata (LI; DONALDSON; MACNEE, 1998). 3.9 Análise Histológica Após a coleta os pulmões foram pré-fixados através de perfusão de 0,3 ml de formol 10 %. Imediatamente após a pré-fixação os pulmões foram armazenados, permanecendo por período mínimo de 24 horas e máximo de 48 horas num recipiente contendo formol 10 %. Após esse período os pulmões foram submetidos à rotina histológica comum para emblocamento (TOLOSA et al., 2003). Os pulmões foram emblocados inteiros e utilizados para a confecção das lâminas histológicas. Os cortes foram realizados em micrótomo Spencer 820 com 5 µm de espessura e posteriormente montados sob lâmina para microscopia. A coloração foi realizada com Hematoxilina-Eosina (H.E.). Os cortes foram observados e fotografados em microscópio óptico (Nikon Eclipse E200) sistema Cool Pix 5400, e a ampliação seguiu os padrões comerciais de 40, 100, 400 e 1000x. A análise anatomopatológica foi realizada com o objetivo de determinar o índice de lesão no tecido pulmonar. O índice de lesão foi realizado segundo os critérios descritos por Curtis e colaboradores (1990), como segue: Seis categorias foram classificadas separadamente em cada corte: I) a região perivenosa; II) a região broncoarterial; III) mudanças no endotélio venoso; IV) mudanças no endotélio arterial; V) inflamação na parede arterial; e VI) as paredes alveolares longe das vasos principais. A classificação foi baseada na região mais severamente inflamada em cada corte. Depois que os cortes foram examinados para identificar a resposta máxima para cada categoria, que foi designada 3+, outro corte representado classes leves e moderadas da inflamação foram selecionadas e designaram 1+ e 2+, respectivamente. Os critérios descritivos específicos para o sistema de classificação são dados na tabela 1; achados normais foram classificados como zero. Os cortes designados foram usados como uma referência de classificação para os demais cortes. Tabela 1: Critério de classificação histológica (CURTIS et al., 1990) Regiões Perivenosas 1+ Algumas veias obstruídas por células inflamatórias 2+ A maioria de veias cercadas por uma camada fina (1-5 camadas de células) de células inflamatórias 3+ A maioria de veias cercadas por uma camada grossa (> 5 camadas de células) de células inflamatórias Regiões Periarterial e peribronquial Mesmos critérios de pontuação adotados para as regiões perivenosas Mudanças no endotélio venoso 1+ Dispersas células inflamatórias aderentes ao endotélio; células endoteliais lisas 2+ Células endoteliais apresentando hipertrofia; 1-3 veias por seção apresentando sobreposição e/ou amontoamento de células inflamatórias ao longo do endotélio 3+ Células endoteliais apresentando hipertrofia; >3 veias por seção apresentando sobreposição e/ou amontoamento de células inflamatórias Mudanças no endotélio arterial Mesmos critérios de pontuação adotados para as mudanças no endotélio venoso Inflamação na parede arterial 0 Ausência de inflamação e fibrose na parede arterial 1+ Presença de inflamação e/ou fibrose na parede arterial Inflamação da parede alveolar 1+ Aumento do número de células inflamatórias nas paredes alveolares 2+ Como descrito acima acrescido de 1-3 regiões por a corte apresentando exsudado alveolar e atelectasia Como acima acrescido >3 regiões por a corte apresentando o exsudado alveolar e 3+ atelectasia 3.10 Análise Estatística Para todos os dados obtidos foram realizados cálculos de média e erro padrão da média. As diferenças entre grupos controle e tratados foram analisadas pelo teste de variança (ANOVA) seguida de teste de Tukey-Kramer para comparação múltipla onde foram considerados valores significativos para p < 0,05. 4 RESULTADOS 4.1 Contagem de leucócitos no LBA Através do estímulo dado pelo LPS é possível produzir uma reposta inflamatória aguda com presença de células PMN e MMN presentes no LBA. A migração leucocitária foi avaliada após 30 dias de tratamento nos grupos controle (salina); induzido com LPS (salina + LPS); suplementados com creatina (nas doses de 0,5 g/kg e 2 g/kg) e suplementados com creatina e induzidos com LPS (0,5 g/kg + LPS e 2 g/kg + LPS). A contagem do número total de leucócitos que migraram para o LBA foi feita após o intervalo de 24 horas do último tratamento (grupos controle e creatina nas doses de 0,5 g/kg e 2 g/kg) ou após a instilação intranasal de LPS (nos grupos LPS e Creatina nas doses de 0,5 g/kg e 2 g/kg + LPS). Na figura 6 estão expressos os resultados do experimento, podendo-se verificar a ação do LPS e/ou administração crônica de creatina sobre a migração leucocitária no LBA de camundongos (contagem total). Nos grupos tratados com creatina em ambas as doses com ou sem induzido com LPS e no grupo LPS houve um aumento estatisticamente significativo da migração em relação ao grupo controle. Também se pode verificar um aumento estatisticamente significativo nos grupos tratados com creatina na dose de 2 g/kg com ou sem indução com LPS em relação aos grupos LPS e suplementados com creatina na dose de 0,5 g/kg com ou sem indução por LPS. 3000 *# *# 2000 1000 * * * LP S C r2 g + ,5 g C r0 + LP S g C r2 ,5 g C r0 ol tr on C LP S 0 e Número de células do LBA (x106 ) Leucócitos Totais Grupos Figura 6: Contagem total de células presentes no lavado broncoalveolar. Contagem total de células presentes no lavado broncoalveolar após 30 dias de tratamento com salina (grupos controle e LPS) ou creatina (grupos Cr 0,5g/kg; Cr 2g/kg; Cr 0,5g/kg + LPS e Cr 2g/kg + LPS) e após 24 horas da instilação intranasal com LPS (grupos LPS; Cr 0,5g/kg + LPS e Cr 2g/kg + LPS). Os dados representam a média ± EPM de 5 experimentos. * p< 0, 01 quando comparados aos grupos controle; # p< 0, 001 quando comparados aos grupos LPS e tratados com creatina na dose de 0,5 g/kg com ou sem indução com LPS. A contagem diferencial dos leucócitos, presentes no LBA, mostrou uma diminuição de células MMN e, como característica da indução por LPS, intensa neutrofilia (dentre as células PMN), conforme classicamente descrito na literatura. Na figura 7 nota-se um aumento estatisticamente significativo na migração de neutrófilos para o LBA nos grupos LPS e suplementados com creatina nas doses de 0,5 g/kg e induzidos com LPS e 2 g/kg com ou sem indução com LPS em relação ao grupo controle. Embora o grupo induzido por LPS sem suplementação tenha apresentado maior proporção de neutrófilos (90 %), em relação ao volume de células recrutadas para o LBA este apresentou um menor número quando comparado aos grupos suplementados com creatina nas doses de 2 g/kg com ou sem indução com LPS e no grupo creatina na dose de 0,5 g/kg e induzidos com LPS. 2000 # * # 1500 * 1000 * * 500 + g C r2 + ,5 g C r0 LP S LP S g C r2 ,5 g C r0 on C LP S ol e 0 tr Número de neutrófilos no LBA (x106 ) Neutrófilos Grupos Figura 7: Contagem de neutrófilos presentes no lavado broncoalveolar. Contagem de neutrófilos presentes no lavado broncoalveolar após 30 dias de tratamento com salina (grupos controle e LPS) ou creatina (grupos Cr 0,5g/kg; Cr 2g/kg; Cr 0,5g/kg + LPS e Cr 2g/kg + LPS) e após 24 horas da instilação intranasal com LPS (grupos LPS; Cr 0,5g/kg + LPS e Cr 2g/kg + LPS). Os dados representam a média ± EPM de 5 experimentos. * p< 0, 001 quando comparados ao grupo controle; # p< 0,001 quando comparados aos grupos LPS e tratados com creatina na dose de 0,5 g/kg com ou sem indução com LPS. 4.2 Determinação da produção de óxido nítrico A partir dos valores de conhecidos determinados na curva padrão e da leitura da absorbância em 540 nm foi construída uma reta padrão, representada na figura 8. absorbância em 540 nm y = 0,01 . x + 0,0813 2 R = 0,9971 2,0 Absorbância 1,5 1,0 0,5 0,0 0 50 100 150 200 Concentração (µM) Figura 8: Curva padrão da absorbância em 540 nm em relação a concentrações conhecidas de nitrito. Curva padrão realizada com nitrito de sódio em concentrações de 200 a 0,195 µM. As amostras foram analisadas em duplicata e a leitura do espectro de absorção foi realizada com auxílio de leitor de Elisa a 540 nm. R2 = correlação entre os pontos disponíveis da reta de regressão. A determinação da concentração de nitrito foi calculada pela relação entre concentração e absorbância estabelecida na equação da reta padrão. A concentração de nitrito se mostrou diminuída nos grupos LPS, Cr 0,5g/kg, Cr 2 g/kg e 0,5g/kg + LPS e aumentada no grupo Cr 2g/kg, entretanto a variação entre os grupos não foi estatisticamente significativa (figura 9). Dosagem de NO Concentração de NO (µM) 15 10 5 LP S g/ kg r2 C C r0 ,5 C g/ kg r2 + + LP S g/ kg g/ kg C r0 ,5 LP S C on tr ol e 0 Grupos Figura 9: Concentração de nitrito presente no lavado broncoalveolar. Dosagem de óxido nítrico presente no LBA após 30 dias de tratamento com salina (grupos controle e LPS) ou creatina (grupos Cr 0,5g/kg; Cr 2g/kg; Cr 0,5g/kg + LPS e Cr 2g/kg + LPS) e 24 horas da instilação intranasal de LPS (grupos LPS; Cr 0,5g/kg + LPS e Cr 2g/kg + LPS). As amostras foram incubadas por 10 minutos com reagente de Griess à temperatura ambiente, analisadas em duplicata e a leitura do espectro de absorção foi realizada com auxílio de leitor de Elisa a 540 nm. Os dados representam a média ± EPM de 5 experimentos. 4.3 Análise Histológica O tecido pulmonar do grupo controle se mostrou íntegro e com suas características morfológicas preservadas. A figura 10 mostra uma fotomicrografia ótica do tecido pulmonar onde se identifica: o bronquíolo segmentar; bronquíolos propriamente ditos; bronquíolo terminal dividindo-se em bronquíolos respiratórios (ramos curtos de paredes delgadas), e sua ramificação em ductos alveolares de onde emergem os sacos alveolares; e arteríolas. Em um maior aumento (figuras 11 e 12) podemos visualizar que permanecem preservadas as estruturas do epitélio respiratório simples, com células ciliadas do bronquíolo terminal; alvéolos e paredes alveolares; e arteríolas com células endoteliais lisas. Figura 10: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Controle. Observam-se: bronquíolo segmentar (BS); bronquíolo propriamente dito (BL); bronquíolo terminal (BT); bronquíolo respiratório (BR); ducto alveolar (DA); arteríolas (AL); e sacos alveolares (SA). (H.E. 100x; Foto: FERRARI, E.F.). Figura 11: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Controle. Observam-se: bronquíolo terminal (BT); bronquíolo respiratório (BR); epitélio respiratório (ER); ductos alveolares (DA); sacos alveolares (SA); alvéolos (AV) e arteríolas (AL). (H.E. 400x; Foto: Ferrari, E.F.). Figura 12: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Controle. Observam-se: bronquíolo propriamente dito (BL); epitélio respiratório (ER); e alvéolos (AV). (H.E. 1000x; Foto: FERRARI, E.F.). Nos animais suplementados cronicamente com creatina na dose de 0,5 g/kg o tecido pulmonar não apresentou alterações morfológicas. Na figura 13 podem ser identificadas as estruturas: bronquíolos segmentar, bronquíolo terminal e bronquíolo respiratório; ductos e sacos alveolares; epitélio respiratório ciliado; presença de cartilagem hialina nas proximidades do brônquio segmentar; vênulas, artérias e arteríolas. Em maior aumento (figura 14) visualizam-se os bronquíolos propriamente ditos com seu epitélio respiratório íntegro e células ciliadas; e os sacos alveolares e alvéolos sem alterações. Há presença de cartilagem nas proximidades dos bronquíolos e arteríolas com presença de hemácias em seu interior, mas sem mudanças no endotélio arterial. Também pode ser observado um pequeno acúmulo de neutrófilos depositados na região peribroncovascular. Na figura 15 nota-se também presença de pequena fibrose na região peribroncovascular, através do acúmulo de colágeno, sendo característica preliminar de inflamação da parede arterial. Figura 13: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 0,5 g/kg. Observam-se: bronquíolo segmentar (BS); bronquíolo terminal (BT); bronquíolo respiratório (BR); ductos alveolares (DA); sacos alveolares (SA); epitélio respiratório (ER); cartilagem (CA); vênula (VE); artérias (AP) e arteríolas (AL). (H.E. 100x; Foto: FERRARI, E.F.). Figura 14: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 0,5 g/kg. Observam-se: bronquíolo propriamente dito (BL); epitélio respiratório (ER); cartilagem (CA); sacos alveolares (SA); alvéolos (AV); arteríolas (AL); hemácias ( ) e acúmulo de neutrófilos ( ). (H.E. 400x; Foto: FERRARI, E.F.). Figura 15: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 0,5 g/kg. Observam-se: bronquíolo propriamente dito (BL); epitélio respiratório (ER); arteríola (AL), hemácias ( ) e colágeno (cabeça de seta). (H.E. 1000x; Foto: FERRARI, E.F.). Nos animais suplementados cronicamente com creatina na dose de 2 g/kg identificamos expressivas alterações anatomopatológicas no tecido pulmonar. Na figura 16 observamos um denso agregado celular peribronquial e perivascular, composto, primariamente, por células inflamatórias PMN; as arteríolas e vênulas possuem hemácias em seu interior sendo, algumas, ocluídas por completo. Na figura 17 visualizamos o epitélio respiratório do bronquíolo terminal com células danificas sem as ciliações características, e a presença de hemácias depositadas nos alvéolos pulmonares. Na figura 18 e 19 podemos identificar a infiltração e acúmulo de neutrófilos na região do lúmen bronquial e nos espaços alveolares. Figura 16: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 2 g/kg. Observam-se: bronquíolo propriamente dito (BL); artéria (AP); arteríolas (AL); vênula (VE); septo (SE) sacos alveolares (SA), acúmulo de neutrófilos ( ) e hemácias ( ). (H.E. 100x; Foto: FERRARI, E.F.). Figura 17: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 2 g/kg. Observam-se: bronquíolo terminal (BT); bronquíolo respiratório (BR); epitélio respiratório (ER); sacos alveolares (SA); alvéolos (AV); arteríolas (AL); acúmulo de neutrófilos ( ) e hemácias ( ). (H.E. 400x; Foto: FERRARI, E.F.). Figura 18: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 2 g/kg. Observam-se: bronquíolo propriamente dito (BL); epitélio respiratório (ER) e acúmulo de neutrófilos ( ). (H.E. 1000x; Foto: FERRARI, E.F.). Figura 19: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 2 g/kg. Observam-se: acúmulo de neutrófilos dispersos na região alveolar ( ). (H.E. 1000x; Foto: FERRARI, E.F.). No grupo onde a hiperreatividade pulmonar aguda foi induzida com LPS, o tecido pulmonar apresentou poucas alterações morfológicas, porém há presença de hemorragia intensa e consistente nos vasos sanguíneos (figura 20) e também hemácias nos alvéolos pulmonares (figura 21). Na figura 20 observam-se os bronquíolos segmentar, terminal, respiratório e bronquíolo propriamente dito; também podemos identificar claramente os ductos e sacos alveolares; vênulas, artéria e; arteríolas. Já nas figuras 21 e 22 verificamos, em maior aumento, que a estrutura das células do epitélio respiratório bem como dos alvéolos permanece íntegra, porém há presença de fibrose na região peribroncovascular. Figura 20: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo LPS. Observam-se: bronquíolo segmentar (BS); bronquíolo terminal (BT); bronquíolo respiratório (BR); bronquíolo propriamente dito (BL); ductos alveolares (DA); sacos alveolares (SA); vênula (VE); artéria (AP); arteríolas (AL) e hemácias ( ). (H.E. 100x; Foto: FERRARI, E.F.). Figura 21: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo LPS. Observam-se: bronquíolo propriamente dito (BL); epitélio respiratório (ER); sacos alveolares (SA); alvéolos (AV); arteríolas (AL); hemácias ( ) e acúmulo de neutrófilos ( ). (H.E. 400x; Foto: FERRARI, E.F.). Figura 22: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo LPS. Observam-se: bronquíolo propriamente dito (BL); epitélio respiratório (ER); alvéolos (AV); hemácias ( ) e colágeno (cabeça de seta). (H.E. 1000x; Foto: FERRARI, E.F.). Nos animais suplementados cronicamente com creatina na dose de 0,5 g/kg e expostos ao LPS nota-se uma perda da arquitetura morfofuncional, com degeneração dos sacos alveolares (figura 23) e epitélio respiratório (figuras 24 e 25). Na figura 23 podem-se observar os bronquíolos terminal, respiratório e propriamente dito, os ductos e sacos alveolares, artéria e arteríolas com presença hemácias nas proximidades e lúmen arterial. Na figuras 24 e 25 podemos verificar um acúmulo de neutrófilos nas paredes alveolares da região peribronquial, diminuição da camada muscular dos bronquíolos, desarranjo alveolar e acúmulo de hemácias e neutrófilos nos alvéolos e lúmen arterial. Figura 23: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 0,5 g/kg + LPS. Observam-se: bronquíolo terminal (BT); bronquíolo respiratório (BR); ductos alveolares (DA); bronquíolo propriamente dito (BL); artéria (AP); arteríola (AL); sacos alveolares (SA) e hemácias ( ). (H.E. 100x; Foto: FERRARI, E.F.). Figura 24: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 0,5 g/kg + LPS. Observam-se: bronquíolo segmentar (BS); bronquíolo propriamente dito (BL); artéria (AP); alvéolos (AV); hemácias ( ) e neutrófilos ( ). (H.E. 400x; Foto: FERRARI, E.F.). Figura 25: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 0,5 g/kg + LPS. Observam-se: bronquíolo propriamente dito (BL); alvéolos (AV) e acúmulo de neutrófilos ( 1000x; Foto: FERRARI, E.F.). ). (H.E. No grupo tratado cronicamente com creatina na dose de 2 g/kg e induzidos a hiperreatividade pulmonar aguda com LPS verificamos intensa desestruturação da arquitetura morfofuncional pulmonar, um desarranjo dos sacos alveolares, intenso acúmulo de neutrófilos na região peribroncovascular e atelectasia proeminente (figura 26). Entretanto, não pode ser visualizado neste aumento presença de hemácias nos vasos sanguíneos ou alvéolos. Podemos identificar os bronquíolos segmentar, propriamente dito, terminal e respiratório; ductos e sacos alveolares, vênula e arteríolas. Na figura 27 nota-se a diminuição da camada muscular dos bronquíolos e perda da ciliação do epitélio respiratório; há intenso acúmulo de neutrófilos na região peribrônquica e presença de fibrose na parede arterial. Apesar da intensidade da reação foi observada apenas uma pequena quantidade de hemácias nos alvéolos, sem hemorragia ou obstrução vascular. Figura 26: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 2 g/kg + LPS. Observam-se: bronquíolo segmentar (BS); bronquíolo propriamente dito (BL); bronquíolo terminal (BT); bronquíolo respiratório (BR); ductos alveolares (DA); sacos alveolares (SA); vênula (VE); arteríolas (AL) e acúmulo de neutrófilos ( ). (H.E. 100x; Foto: FERRARI, E.F.). Figura 27: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 2 g/kg + LPS. Observam-se: bronquíolo propriamente dito (BL); epitélio respiratório (ER); arteríola (AL); alvéolos (AV); hemácias ( ); acúmulo de neutrófilos ( ) e colágeno (cabeça de seta). (H.E. 400x; Foto: FERRARI, E.F.). Figura 28: Fotomicrografia do tecido pulmonar Grupo Creatina 2 g/kg + LPS. Observam-se: bronquíolo propriamente dito (BL); epitélio respiratório (ER); alvéolo (AV) e acúmulo de neutrófilos ( ). (H.E. 1000x; Foto: FERRARI, E.F.). Na tabela 2 estão apresentados os critérios analisados na determinação da lesão tecidual seguindo os parâmetros de classificação histológica descritos por Curtis e colaboradores (1990) e a respectiva pontuação alcançada pelo grupo experimental. Pode-se constatar que, exceto o grupo Cr 0,5 g/kg, todos os grupos analisados apresentaram diferenças significativas em relação ao grupo controle. Os grupos suplementados com creatina na dose de 2 g/kg com ou sem indução da hiperreatividade com LPS apresentaram resultados similares de lesão tecidual pulmonar, alcançando a pontuação máxima dos critérios analisados e diferenças significativas em relação aos grupos suplementados com 0,5 g/kg com ou sem indução com LPS e o grupo LPS sem suplementação. O grupo suplementado com 0,5 g/kg de creatina e instilados com LPS exibiu maiores danos teciduais quando comparados ao grupo suplementado sem indução da hiperreatividade e ao grupo somente induzido por LPS, sendo estatisticamente significativos. No grupo induzido com LPS sem suplementação, os danos teciduais encontrados tiveram classificação intermediária de lesão tecidual, apresentando diferença significativa também em relação ao grupo suplementado com creatina na dose de 0,5 g/kg. Tabela 2: Classificação histológica para determinação da lesão pulmonar. Classificação qualitativa das alterações histológicas encontradas no pulmão após o tratamento durante 30 dias com salina (controle e LPS) ou creatina nas doses de 0,5 g/kg e 2 g/kg e após 24 horas da indução com LPS (grupos LPS e creatina nas doses de 0,5 g/kg e 2 g/kg + LPS). A pontuação e descrição dos critérios analisados estão descritos na tabela 1. Os dados representam a média ± E.P.M. de 3 experimentos. p<0,01 * quando comparados ao grupo controle; # quando comparados ao grupo Cr 0,5 g/kg; ● quando comparados ao grupo LPS; α quando comparados ao grupo Cr 2 g/kg; β quando comparados ao grupo Cr 0,5 g/kg + LPS. Inflamação na parede alveolar Controle 0 0 0 0 0 0 0 Cr 0,5 g/kg 0 0 0 0 1* 0 1 Cr 2 g/kg 3*#● 3*#● 3*#● 3*#● 1* 3*#● 16 LPS 1*# 2*# 1*# 1*# 1* 1*# 7 Região perivenosa Grupos experimentais Cr 0,5 g/kg + LPS 1* Cr 2 g/kg + LPS Região periarterial e peribronquial Inflamação na parede arterial Mudanças no endotélio arterial Mudanças no endotélio venoso Critérios analisados 3* #α #●β 2* #α 3* #● β 1* #α 3* #● β 2* #α 3* #● β 1* 1* Pontuação total da lesão 2* #● α 10 3* #● β 16 5 DISCUSSÃO O pulmão é o principal órgão que funciona como porta de entrada no corpo para poluentes inalados. A interação dos poluentes com as células do trato respiratório podem fornecer informações a respeito da toxicidade e da natureza do poluente capaz de induzir uma resposta inflamatória (HENDERSON, 2005). A resposta inflamatória endógena do organismo após exposição às endotoxinas promove alterações diretas e indiretas sobre as células, causando lesões, alterando suas funções, deflagrando a síntese, liberando ou ativando a cascata de mediadores inflamatórios (D’ACAMPORA et al., 2004). As células afetadas liberam mediadores no fluído epitelial de revestimento, que podem ser detectados através de lavagens com salina no trato respiratório. O fluído do LBA conterá indicadores bioquímicos e citológicos (biomarcadores) da resposta celular ao poluente inalado. O fato de que estes indicadores podem ser determinados fornece meios de desenvolver uma curva dose-resposta para a toxicidade de inalação do agente de interesse, fornecendo assim um nível de exposição sem efeitos tóxicos para finalidades regulatórias (HOFFMAN, 2008). A contagem de células totais e diferenciais no LBA é um indicativo padrão de resposta inflamatória no trato respiratório, sendo os macrófagos pulmonares as células predominantes (> 90 %) em animais saudáveis. Já os neutrófilos, raramente encontrados, são indicativos de uma resposta inflamatória aguda e intensa (HENDERSON, 2005). Um aumento da permeabilidade capilar e edema, também pode ser verificado, levando a oclusão capilar e isquemia (D’ACAMPORA et al., 2004). Atualmente a creatina monohidrato é um dos suplementos dietéticos orais mais utilizados. A ingestão de creatina em doses suprafisiológicas tornou-se difundida e está sendo utilizada não somente por atletas profissionais ou por atletas escolares da elite, mas também por crianças, adolescentes e idosos (BEMBEN; LAMONT, 2005). A suplementação com creatina também é utilizada em várias situações clínicas, tais como a falência coronária congestiva, aterosclerose, doenças neurodegenerativas e doenças neuromusculares (ANDREASSEN et al., 2001; ANDREWS et al., 1998; HESPEL et al., 2001). Neste estudo observou-se uma intensa migração celular para o LBA nos grupos induzidos com LPS e também nos suplementados com creatina nas doses de 0,5 g/kg e 2 g/kg. Vários estudos têm demonstrado que o LPS induz um influxo de leucócitos para os espaços aéreos com pico de neutrofilia variando entre 8 e 36 horas após a indução (CORTELING; WYSS; TRIFILIEFF, 2002; LI; DONALDSON; MACNEE, 1998; RYDELL-TÖRMÄNEN; ULLER; ERJEFÄLT, 2006a,b). Estes achados são descritos também no processo de inflamação crônica, conforme relatado por Douwes e colaboradores (2002), os quais observaram um padrão de hiperresponsividade das vias aéreas caracterizado por neutrofilia e não somente por eosinófilos. Corroborando desta forma com os resultados observados neste trabalho, os quais apresentaram um padrão de resposta característico de uma exacerbação severa, devido ao elevado nível de neutrófilos encontrados, tais quais são vistos na asma refratária severa (WENZEL et al., 1997). Uma vez que a hipótese dos estímulos inflamatórios múltiplos são importantes na patogênese da inflamação pulmonar crônica (PAVORD et al., 2006) podemos presumir que a constatação do estado inflamatório promovida através da migração total de células para o LBA e acúmulo de neutrófilos nas vias aéreas em nossos experimentos atuaram de forma significativa nos animais suplementados com creatina e induzidos com LPS. Desta forma, notou-se uma intensa inflamação no tecido pulmonar não somente na administração conjunta ao LPS, mas também na administração isolada do suplemento. Atualmente a enzima iNOS tem sido relacionada à mediação e regulação de processos inflamatórios na sepse, conduzindo uma excessiva liberação de óxido nítrico (NO). Os níveis aumentados de NO no soro de pacientes com sepse levam a crer que há uma correlação entre estes níveis e a severidade da doença. Esses resultados sugerem que a expressão da iNOS em espaços alveolares possa estar relacionada à patogênese da SDRA, especialmente seguida pela sepse e mortalidade elevada (KOBAYASHI et al., 1998). A quantificação de NO no sistema biológico é dificultada devido à sua curta meia vida no organismo. O NO do tecido pulmonar é rapidamente oxidado a nitrito e/ou nitrato pelo oxigênio. Desta forma, muitos trabalhos utilizam a reação de Griess para a determinação dos níveis de óxido nítrico presentes no sobrenadante do LBA (DUGUET et al., 2001; GREEN et al., 1982; KOARAI et al., 2002; KOBAYASHI et al., 1998; TORRE et al., 1999). Este sistema permite a redução quantitativa do nitrato e elimina automaticamente a interferência de outros compostos normalmente encontrados no soro e no LBA. Em nosso trabalho observamos que houve uma diminuição da concentração de NO no LBA obtido e ausência de diferenças significativas entre os grupos controle, suplementados com creatina e/ou induzidos com LPS. Possivelmente esses resultados possam ter sido influenciados devido à interação com outras espécies reativas de oxigênio, ou ao excesso de lavagens para a coleta do LBA, informações que corroboram com os achados por Valença e colaboradores (2008) e Hoffman (2008). Estes mesmos autores também evidenciaram uma diminuição da concentração de NO ao compararem camundongos expostos a fumaça de cigarro e LPS em relação ao grupo controle, sugerindo que a disponibilidade biológica do NO endógeno ou exógeno possa ter sido influenciada por outras EROs presentes na fumaça (RAIJ; DEMASTER; JAIMES, 2001). Outra técnica comumente utilizada na determinação de NO é através da cultura in vitro de macrófagos alveolares obtidos no LBA, onde podem ser requeridas numerosas lavagens e a realização de massagens no pulmão entre a instilação do líquido da lavagem e sua retirada (HENDERSON, 2005). Li, Donaldson e MacNee (1998) realizaram comparações de determinação de óxido nítrico in vivo e in vitro e verificaram que os níveis de nitrito aumentaram no LBA após a instilação com LPS. O potencial dos leucócitos em cultura para produzir NO também foi aumentado pela instilação com LPS, apresentando níveis elevados no sobrenadante de células obtidas no LBA e mantidas em cultura por 24 horas, mostrando-se uma técnica mais apurada na determinação de menores variações na quantidade de nitrito da amostra. Há também a possibilidade de empregar técnicas que verificam a expressão da enzima iNOS, como imunohistoquímica, imunofluorescência e Western blott (BARON et al., 2004; KOARAI et al., 2002; NUMATA et al., 1998; XIA et al., 2007). Podemos sugerir, portanto, que o emprego de uma técnica de determinação de NO mais refinada e com um limite de detecção mais baixo seja indicada, nos levando a crer na possibilidade de obtenção de valores significativos nos grupos experimentais, bem como a confirmação dos dados através de técnicas complementares de base molecular. Em condições normais, os leucócitos alveolares desempenham um papel importante na defesa do pulmão contra uma possível lesão ou infecção, porém em certas situações podem contribuir para a lesão pulmonar. A fagocitose de partículas tóxicas/patógenos pode ocasionar a morte do neutrófilo com conseqüente liberação de fatores quimiotáticos que induzem a migração de fibroblastos para essa região, estimulando nova síntese de colágeno (LEFF; SCHUMACKER, 1996). Na avaliação histológica realizada em nosso estudo, observamos que a creatina promoveu, mesmo isoladamente sem indução com LPS, alterações morfológicas características e patologias severas com descaracterização da arquitetura pulmonar. Observamos, também, presença intensa de neutrófilos nas regiões peribronquial e alveolares. Esses achados são comuns aos processos inflamatórios apresentados na asma e em pacientes com DPOC, promovendo alterações na morfologia do órgão, envolvendo as vias aéreas periféricas. Deste modo, nestas condições inflamatórias do pulmão, os leucócitos PMN migram para dentro das vias aéreas, sendo possível observar anomalias brônquicas do tecido pulmonar, como aumento da metaplasia epitelial e aumento do número de neutrófilos (mas não no número do eosinófilos) na mucosa brônquica (BARNES, 2000, BOUSQUET et al., 2000; JEFFERY, 2001; SAETTA et al., 1998). É comum na exposição ao LPS o desenvolvimento de uma massiva inflamação pulmonar, com infiltração celular, dano endotelial e aumento da permeabilidade alveolar, hemorragia, alveolite, bronquiolite, podendo em estágios crônicos induzir à necrose (LI; DONALDSON; MACNEE, 1998; KNAPP et al., 2006; RYDELLTÖRMÄNEN; ULLER; ERJEFÄLT, 2006a; SZARKA et al., 1997; VERNOOY et al., 2002). Al-Banna e colaboradores (2008), utilizando infecção bacteriana com instilação intranasal de Campylobacter jejuni em camundongos Balb/C, verificaram alterações histopatológicas com hemorragia intensa e consistente, inflamação intersticial com infiltração de neutrófilos para os espaços alveolares seguida de macrófagos, edema e broncopneumonia caracterizada pela presença de macrófagos nos bronquíolos e espaços alveolares. Esses dados estão de acordo com os encontrados em nosso trabalho, mas pudemos observar que a inflamação produzida foi inferior a observada nos animais que receberam suplementação com creatina e que os efeitos tóxicos desta não foram potencializados quando na administração conjunta com o LPS. Vieira e colaboradores (2007), em estudos prévios, analisaram o efeito da suplementação via oral de creatina na resposta inflamatória pulmonar em modelo de inflamação pulmonar crônica em camundongos previamente sensibilizados com ovoalbumina (OVA), via intraperitoneal e aerosolizada. Os autores iniciaram a suplementação apenas após 20 dias de sensibilização com OVA, na dose de 0,5 g/kg 5 vezes por semana e verificaram que a administração de creatina induz inflamação das vias aéreas, remodelamento e hiperresponsividade em camundongos não sensibilizados e também aumenta os efeitos da sensibilização com OVA. Observaram um aumento significativo na densidade de eosinófilos no LBA e nas paredes das vias aéreas, na hiperresponsividade e também na proporção do volume de elastina e fibras colágenas e espessamento da musculatura lisa, sugerindo que essas alterações sejam mediadas pelo aumento observado na liberação de IL-4, IL-5 e IGF-1. O IGF-1 atua na ativação de fibroblastos em modelos experimentais de inflamação pulmonar alérgica in vivo e em fibroblastos in vitro (CHETTY; CAO; NIELSEN, 2006; YAMASHITA et al., 2005). Esses dados apóiam os achados em nosso estudo. Embora não tenha sido realizada coloração específica para quantificação de fibras colágenas, pudemos observar que a suplementação com creatina desencadeou uma inflamação nas paredes das vias aéreas com presença de áreas de fibrose e colágeno, sugerindo análises posteriores para quantificação deste. Em um estudo semelhante, realizado com suplementação com arginina (aminoácido precursor na síntese de creatina) foi demonstrado que este pode ser relacionado à patologia da asma. Elevados níveis de arginase I e II foram encontrados no tecido pulmonar em modelos experimentais de asma em roedores e em células do lavado broncoalveolar de pacientes asmáticos, levando a um aumento do tônus das vias aéreas, produção de muco, remodelamento e aumento da produção de colágeno (COMAN, YAPLITO-LEEA; BONEH, 2008; ZIMMERMAN et al., 2003; MAARSINGH et al., 2006; VERCELLI, 2003; KING; ROTHENBERG; ZIMMERMANN, 2004). Vários trabalhos têm sugerido uma explicação para a toxicidade apresentada na suplementação com creatina. Yu e Deng (2000) propuseram uma via de conversão química da molécula de creatina em uma molécula de formaldeído. Também é possível que a suplementação com creatina promova um aumento do armazenamento de creatina fosfato pelas células inflamatórias, resultando em um período mais prolongado de ativação ou retardando o processo de apoptose, perpetuando o estado inflamatório (PUCAR et al., 2001). Vieira e colaboradores (2007) sugerem que a toxicidade possa estar parcialmente relacionada com o aumento da disponibilidade de L-arginina. Outro fator de grande importância na patogênese da DPOC, não somente devido aos efeitos prejudiciais diretos, mas também pela participação dos mecanismos celulares e moleculares que controlam a inflamação pulmonar é o estresse oxidativo (RAHMAN; ADCOCK, 2006). Este estresse resulta em um desequilíbrio oxidanteantioxidante (um excesso de oxidantes e/ou uma redução dos antioxidantes) que incluem a inativação oxidativa de antiproteinases, lesão epitelial dos espaços aéreos e aumentado do número de células inflamatórias, tais como macrófagos e neutrófilos (VAN DER VAART et al., 2004). Com o estresse oxidativo, os produtos da peroxidação lipídica podem ativar mecanismos da sinalização, aumentando desta forma o processo inflamatório nas vias aéreas (RAHMAN; ADCOCK, 2006). De acordo com os dados histológicos do nosso trabalho, onde se observou a degeneração de componentes de membranas celulares, podemos sugerir que estes apontam para uma relação entre a lesão celular e a suplementação com creatina possivelmente desencadeada pelo stress oxidativo e relacionada com a ativação da iNOS. Este estudo demonstrou que a suplementação crônica de creatina em camundongos Balb/C desencadeou uma alveolite aguda e consolidação da inflamação peribronquial caracterizada pelo recrutamento de leucócitos inflamatórios, com predominância de neutrofilia mesmo em camundongos não sensibilizados. Os dados obtidos mostraram que a administração crônica de creatina na dose de 2 g/kg pode desencadear uma lesão pulmonar mais intensa do que a hiperreatividade induzida pela instilação intranasal de LPS e que não houve potencialização quando administrados em conjunto, sugerindo um forte efeito tóxico na administração crônica de creatina. 6 CONCLUSÃO Com base nesses dados podemos concluir que a administração crônica com creatina na dose de 0,5 g/kg promoveu: • aumento da migração leucocitária para o LBA com predominância de neutrófilos, sendo estes também encontrados depositados no tecido pulmonar da região peribroncovascular e • pequeno índice de fibrose na região peribroncovascular. Quando induzida hiperreatividade pulmonar aguda com LPS, após a suplementação de 0,5g/kg de creatina, promoveu: • aumento significativo da migração em relação ao grupo LPS com predominância de neutrofilia; • acúmulo de neutrófilos nas paredes alveolares da região peribronquial; • perda da arquitetura morfofuncional do tecido pulmonar com degeneração dos sacos alveolares e epitélio respiratório; • diminuição da camada muscular dos bronquíolos, • desarranjo alveolar e • acúmulo de hemácias e neutrófilos nos alvéolos e lúmen arterial. Quando na administração crônica da dose de 2 g/kg de creatina verificou-se que houve: • aumento significativo da migração com predominância de neutrofilia; • expressivas alterações anatomopatológicas e lesão tecidual pulmonar intensa com denso agregado celular peribronquial e perivascular, composto, primariamente, por neutrófilos; • hemácias no interior dos vasos sanguíneos e depositadas nos alvéolos pulmonares; • dano ao epitélio respiratório do bronquíolo terminal; • infiltração e acúmulo de neutrófilos na região do lúmen bronquial e nos espaços alveolares e • lesão tecidual pulmonar intensa, alcançando a pontuação máxima dos critérios analisados. Após a indução com LPS observou-se acréscimo nas alterações patológicas apresentadas pelo grupo suplementado com 2g/kg de creatina sem indução da hiperreatividade, além de: • atelectasia proeminente; • diminuição da camada muscular dos bronquíolos e • presença de fibrose na parede arterial. Outros experimentos são sugeridos para a confirmação da correlação dosedependente da concentração de creatina e a toxicidade apresentada. Em relação aos níveis produção de óxido nítrico, a suplementação crônica com creatina e a indução com LPS não alterou os valores significativamente através método de análise escolhido, sugerindo a utilização de técnicas mais apuradas e a avaliação da expressão da enzima sintetizadora, iNOS, para comprovação dos dados obtidos. REFERÊNCIAS ADLER, V., et al. Role of redox potential and reactive oxygen species in stress signalling. Oncogene, v. 18, n. 45, p. 6104-6111, 1999. AKDIS, C. A. Allergy and hypersensitivity: mechanisms of allergic disease. Curr. Opin. Immunol., v. 18, n. 6, p. 718-726, 2006. AL-BANNA, N. A. Histopathological and ultrastructural studies of a mouse lung model of Campylobacter jejuni infection. J. Med. Microbiol., v. 57, n. 2, p. 210-217, 2008. ANDREADIS, A. A., et al. Oxidative and nitrosative events in asthma. Free Radic. Biol. 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