ABSTRACT
O Sistema Nervoso Central (SNC) humano é formado por cerca de 86,1 bilhões de neurônios entre o encéfalo e a medula espinhal. O desenvolvimento pré-natal humano (tempo da concepção ao nascimento) possui cerca de 38 semanas, e é dividido na fase embrionária que corresponde ao período das 8 semanas iniciais da gestação, seguido pela fase fetal. A fase embrionária é o período mais vulnerável à ocorrência de anormalidades congênitas. Por ser um órgão com grande período de desenvolvimento, o SNC está sujeito às alterações genéticas, epigenéticas e ambientais. Durante a fase de implantação do embrião, o DNA é mais vulnerável às influências externas, como à fumaça do cigarro, aumentando o risco de retardo do desenvolvimento fetal, o risco de morte súbita pós-natal e de anormalidades do sistema imune. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é avaliar os efeitos da exposição à fumaça do cigarro sobre o processo de neuroinflamação da prole de camundongos C57BL/6 expostos à fumaça do cigarro durante a gestação e desafiados ou não com LPS. Para tanto, camundongos C57BL/6 fêmeas prenhes foram expostas à fumaça do cigarro desde o plug vaginal até o nascimento da prole. No 3º dia de vida, os filhotes foram separados para três linhas de trabalho: 1) in vivo: os animais foram desafiados com LPS pelo período de 4h, seguidos de eutanasia e análises de PCR Array do SNC. 2) in vitro: os encéfalos dissecados foram utilizados para a preparação de cultura mista de glia e da cultura enriquecida com neurônio. Após a maturação celular, as células foram estimuladas com LPS 100 ng/mL e, após 24h, foram realizados ensaios de CBA, citometria de fluxo, PCR, dosagem de NO, avaliação de morte celular e metilação global. 3) Encefalomielite Autoimune Experimental (EAE): após o desmame, os animais foram mantidos em suas caixas moradia por 8 semanas sem nenhum estímulo externo, e então foram imunizados com MOG35-55 para o desenvolvimento da EAE. Nos experimentos in vivo observamos o aumento da transcrição de genes relacionados ao processo inflamatório, como interleucinas e quimiocinas. Em relação aos experimentos in vitro observamos maior crescimento de células astrocitárias (astrogliose), e células da microglia com aumento de moléculas co-estimuladoras (CD80 e CD86) bem como da transcrição e concentração de citocinas pró-inflamatórias e produção de NO. Em cultura enriquecida de neurônio, foi observado aumento na porcentagem de células em apoptose no grupo exposto à fumaça do cigarro desafiados ou não com LPS. O bloqueio da atividade da microglia pela minociclina reverteu a apoptose e diminuiu a produção de NO minimizando a morte celular. Em relação aos experimentos de EAE, os animais expostos à fumaça do cigarro no período gestacional, quando imunizados na vida adulta apresentam aumento no grau da doença bem como maior persistência da mesma quando observado escore clínico, além de acompanhados de um grau maior de infiltrado celular e desmielinização. Desta forma podemos concluir que a exposição à fumaça do cigarro durante o período gestacional leva a uma programação fetal com aumento da resposta neuroinflamatória frente a um estimulo sistêmico, trazendo consequências na vida adulta
The human central nervous system (CNS) is made up of about 86.1 billion neurons between the brain and the spinal cord. The human prenatal development (time from conception to birth) is about 38 weeks, and is divided into the embryonic phase that corresponds to the period of the initial 8 weeks of gestation, followed by the fetal phase. The embryonic stage is the period most vulnerable to the occurrence of congenital abnormalities. Because it is an organ with a long period of development, the CNS is subject to genetic, epigenetic and environmental changes. During the embryo implantation phase, DNA is more vulnerable to external influences such as cigarette smoke, increasing the risk of delay on fetal development, risk of sudden postnatal death, and abnormalities of the immune system. In this context, the aim of this work is to evaluate the effects of exposure to cigarette smoke on the neuroinflammation process of offspring of C57BL/6 mice exposed to cigarette smoke during gestation and challenged or not with LPS. For this, pregnant female C57BL/6 mice were exposed to cigarette smoke from vaginal plug to offspring birth. On the 3rd day of life the offspring were separated into three lines of work: 1) in vivo: the animals were challenged with 1mg/Kg LPS and after 4h they followed to euthanasia; PCR analysis of the CNS was made in this period. 2) in vitro: dissected encephalons were used for the preparation of mixed culture of glia and the culture enriched with neuron. After cell maturation, the cells were stimulated with 100 ng/mL LPS and, after 24 hours, CBA, flow cytometry, PCR, NO assay, cell death and global methylation assays were performed. 3) Experimental Autoimmune Encephalomyelitis (EAE): After weaning, the animals were kept in their housing for 8 weeks without any external stimulus, and then were immunized with MOG35-55 for the development of EAE. In the in vivo experiments we observed increased transcription of genes related to the inflammatory process, such as interleukins and chemokines. In vitro experiments showed higher growth of astrocytes (astrogliosis) and microglia cells with increased stimulatory molecules (CD80 and CD86) as well as the transcription and concentration of proinflammatory cytokines and NO production. In the enriched neuron culture, an increase in the percentage of cells in apoptosis was observed in the group exposed to cigarette smoke challenged or not with LPS. Blocking microglial activity by minocycline reversed apoptosis and decreased NO production by minimizing cell death. The EAE experiments shows that the animals exposed to cigarette smoke in the gestational period, when immunized in adulthood, present an increase in the degree of the disease as well as a greater persistence of the disease; The higher as the clinical score higher is the degree of cellular infiltration and demyelination. In this way we can conclude that the exposure to cigarette smoke during the gestational period leads to a fetal programming with increased neuroinflammatory response to a systemic stimulus and that this is able to last until the adult stage
Subject(s)
Animals , Female , Mice , Tobacco Smoke Pollution/adverse effects , Tobacco Use Disorder/complications , Encephalomyelitis, Autoimmune, Experimental/complications , Prenatal Care/classification , Congenital Abnormalities , In Vitro Techniques , Central Nervous SystemABSTRACT
ABSTRACT: Cigarette smoke in large centers is one of the most important causes of chronic inflammatory diseases in public health and is associated with a decrease in bone mass, consolidation process, and bone remodeling. Due to their ability to improve intestinal absorption and compete with pathogenic microorganisms, dietary supplementation with functional foods may contribute to improvement in bone quality. Therefore, the objective of this study was to evaluate the effects of functional, probiotic, prebiotic, or symbiotic food supplementation on mineral composition, histomorphometry, and bone biomechanical properties of rats in the growth phase, chronically exposed to cigarette smoke (T).Sixty-four young male rats were randomly assigned to eight groups (n=8): control (C) [standard diet (SD)]; probiotic (Pro) [SD + probiotic (Lactobacillus acidophilus, Enterococcus faecium, Bifidobacterium thermophilum and Bifidobacterium longum) (2-5 109 UFC each)]; prebiotic (Pre) [SD+ prebiotic (mannan oligosaccharide)]; symbiotic (Sym) (SD + probiotic + prebiotic); control smoking (SC) [(SD + exposure protocol to passive smoking (PS)]; probiotic smoking (ProS) (SD + probiotic + PS); prebiotic smoking (PreS) (SD + prebiotic + PS), and symbiotic smoking (SymS)(SD + prebiotic + probiotic + PS). The animals were euthanized after 189 days of the experimental protocol. Results showed that supplementation with probiotics, prebiotics, and symbiotics significantly improved (P<0.05) the parameters: P, Ca, Mg, BMD, BMC, strength, resilience, and size of area of the femoral diaphysis of the animals chronically exposed or not cigarette smoke. We concluded that functional food supplementation improved the bone health of rats chronically exposed or not to cigarette smoke.
RESUMO: A fumaça de cigarro em grandes centros é uma das causas mais importantes de doenças inflamatórias crônicas em saúde pública e esta associada à diminuição de massa óssea, processo de consolidação e remodelação óssea. Os alimentos funcionais suplementados na dieta, devido sua capacidade de melhorar a absorção intestinal e competir com microrganismos patógenos, podem contribuir para a melhora da qualidade óssea. Portanto, o objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos da suplementação de alimentos funcionais, probiótico, prebiótico ou simbiótico, na composição mineral, histomorfometria e nas propriedades biomecânicas ósseas de ratos em fase de crescimento expostos cronicamente a fumaça do cigarro (T). Sessenta e quatro ratos machos jovens foram randomicamente distribuídos em oito grupos (n=8): controle (C) [dieta basal (DB)]; probiótico (Pro) [DB + probiótico (Lactobacillus acidophilus, Enterecoccusfaecium, Bifidobacterium thermophilumandBifidobacterium longum (2-5 109 UFC cada)]; prebiótico (Pre) [DB + prebiótico (mananoligossacarídeo)]; simbiótico (Sym) (DB + probiótico + prebiótico); controle fumante (CS) [(DB + protocolo de exposição ao tabagismo passivo(PT)]; probiótico fumante (ProS) (DB + probiótico + PT); prebiótico fumante (PreS) (DB + prebiótico + PT); e simbiótico fumante (SymS) (DB + prebiótico + probiótico + PT). Os animais foram mortos após 189 dias de período experimental.Os resultados revelaram que a suplementação com probióticos, prebióticos e simbióticos melhoraram significativamente (P<0,05) os parâmetros: P, Ca, Mg, DMO, CMO, resistência, resiliência e tamanho da área das diáfises dos fêmures dos animais expostos, cronicamente ou não, a fumaça do cigarro. Os resultados permitem concluir que a suplementação dos alimentos funcionais melhorou a saúde óssea de ratos expostos cronicamente ou não a fumaça do cigarro.
ABSTRACT
A gripe é causada pelo vírus Influenza e é um problema de saúde pública mundial, que pode levar a problemas sérios em idosos e crianças. O Brasil implantou a vacinação anual contra influenza a partir de 1999, como ação preventiva contra a doença. A vacina é produzida pelo Instituto Butantan e contém três cepas diferentes do vírus Influenza fragmentado para induzir resposta imune adaptativa, com produção de anticorpos específicos e neutralizantes. A literatura tem mostrado que a exposição à xenobióticos com potencial imunossupressor pode comprometer a eficácia de imunizações ativas, como a imunização contra a gripe. Nosso grupo de pesquisa tem mostrado que a exposição à hidroquinona (HQ), um composto tóxico presente em altas concentrações na fumaça do cigarro, prejudica a resposta imune inata e adquirida. Assim, este trabalho avaliou o efeito da exposição à HQ sobre a resposta imune à vacinação contra influenza. Camundongos machos da linhagem C57BL/6 foram diariamente expostos à HQ (2500 ppm) ou PBS, por 1 hora, por nebulização, por um período de 8 semanas. Durante este período, foram imunizados nas semanas 6 e 8 do início das exposições, pela injeção i.m. de 100µL da vacina. Os parâmetros tóxicos e imunológicos foram avaliados 7, 35 e 70 dias após a segunda dose da vacina. A exposição à HQ não alterou o peso corpóreo dos animais e nem causou alterações morfológicas no pulmão, fígado e rins (histologia por H&E); reduziu a frequência de hemácias (11%), hematócrito (14%), hemoglobina (14%) e volume celular (4%); causou estresse oxidativo no baço (citometria de fluxo); aumentou a área dos folículos de células B no baço e linfonodomegalia (histologia por H&E). Em conjunto, os dados aqui obtidos mostram que a exposição à HQ afetou mecanismos envolvidos na gênese da imunidade ativa contra influenza. Assim, os dados deste trabalho mostram mecanismos tóxicos ainda não descritos para a HQ, e ressalta a HQ como um poluente ambiental que deve ser considerado nas avaliações de risco
The flu is a health problem worldwide which is caused by the Influenza virus and may result in severe illness in infants and the elderly. The annually vaccination against influenza was implemented in Brazil in 1999 as a preventive measure. The vaccine is produced by Butantan Institute and contains three different strains of the inactivated Influenza virus which induce the adaptive immune response along with production of specific and neutralizing antibodies. The literature has shown that exposure to immunosuppressive xenobiotics may compromise the efficacy of active immunizations, such as influenza. Our research group has shown that exposure to hydroquinone (HQ), a toxic constituent of cigarette smoke, impairs both innate and adaptive immune response. Thus, the aim of this work was to evaluate the effects of HQ on the immune response induced by the influenza vaccine. Male C57BL/6 mice were daily exposed to HQ (2500 ppm) or PBS by nebulization, for 1 hour, for 8 weeks. During the exposure period, the animals were vaccinated on weeks 6 and 8 with 100µL of the vaccine. Toxicologic and immunological parameters were assessed 7, 35 and 70 days after boost administration. HQ exposure did not alter body weight and did not cause morphological alterations in the lungs, liver and kidneys (H&E staining); reduced the frequency of erythrocytes (11%), hematocrit (14%), hemoglobin (14%) and cellular volume (4%) and caused oxidative stress on the spleen (Flow Cytometry); increased the area of B cell follicles in the spleen and increased the size of draining lymph nodes (H&E staining). Altogether, these data show that HQ exposure affected mechanisms involved in the genesis of the adaptive immune response. Thus, the data presented in this work show toxic mechanisms of HQ that have not yet been described, and it also points out HQ as an environmental pollutant which should be considered on risk assessments
Subject(s)
Animals , Male , Mice , Influenza, Human/pathology , Hydroquinones/adverse effects , Vaccination/classification , Immunity, ActiveABSTRACT
Artrite reumatoide (AR) é uma doença autoimune, que causa inflamação crônica nas membranas sinoviais de diversas articulações. O modelo experimenal de artrite induzida pelo colágeno (AIC) é empregado para investigar os mecanismos da AR e para identificar potenciais agentes terapêuticos. Embora a etiologia da AR ainda seja desconhecida, há evidências que a AR se desenvolve em indivíduos predispostos geneticamente, após exposição a fatores ambientais, como o tabagismo, que se destaca como maior fator de risco para indução da AR e para o agravamento em pacientes com AR já estabelecida. Porém, o mecanismo efetivo da ação dos diversos componentes do cigarros ainda precisa ser elucidado. A Hidroquinona (HQ) é um composto fenólico, encontrada em concentração elevada no cigarro, com maior ativade pró-oxidativa, além de ser produto da biotransformação do benzeno, também encontrado no cigarro. Neste caso, a HQ é responsável pela imunotoxicidade e mielotoxicidade do benzeno. Devido a alta exposição de fumantes à HQ e a associação do tabagismo com a AR, investigamos se a exposição à HQ teria participação no desenvolvimento da AIC em ratos Wistar. Para tanto, animais foram expostos à HQ em diferentes protocolos experimentais, a saber: A - por 35 dias consecutivos, durante fase de indução e desenvolvimento da artrite; B - por 14 dias consecutivos, até a segunda injeção de colágeno, na fase de sensibilização e indução da AIC; C - por 7 dias consecutivos, do 29º ao 35º dia, na fase posterior ao desenvolvimento da AIC. Os resultados obtidos mostraram que a HQ agravou a AR nos 3 grupos experimentais, aumentando os parâmetros clínicos, o número de células no líquido sinovial, a inflamação nas sinóvias, caracterizada por maior influxo de neutrófilos, proliferação de sinoviócitos (histologia por HE e imunohistoquímica), aumento nos níveis de IL-6 e IL-1ß (ELISA) no líquido sinovial e rearranjo do colágeno na sinóvia (microscopia por segundo harmônico). No entanto, os efeitos mais acentuados foram observados em animais dos grupos A e C, que também tiveram perda de peso significativa. Ademais, exposição à HQ, nos 3 grupos experimentais, causou expressão aumentada do receptor aril hidrocarboneto (AhR), um receptor ativado por xenobióticos durante a AR, e aumento nos níveis do fator de transcrição ROR e de IL-17 na sinóvia. Como AhR/ROR/IL-17 em linfócitos e neutrófilos é uma via importante na gênese da AR, ensaios in vitro foram realizados para elucidar o papel da HQ nesta via. A incubação com HQ in vitro de esplenócitos de animais naive elevou a expressão de AhR e de secreção de IL-17 (por citometria de fluxo), as quais foram bloqueadas pelo antagonista de AhR (α-naftoflavona). Em conjunto, os resultados obtidos nos permitem concluir que a HQ, como um importante componente do cigarro agrava a CIA em ratos, e a ativação via AhR/IL-17 é um possível mecanismo da patogênese da artrite
Rheumatoid arthritis (RA) is an autoimmune disease that causes chronic inflammation in the joint synovial membranes. The experimental model of collagen-induced arthritis (CIA) is used to investigate the involved mechanisms in RA and to identify novel therapeutic agents. The genesis of RA is multifactorial, involving interplay of genetic and environmental factors and smoking is the trigger factor in the development or RA and worsens the pre-existing RA but the mechanisms undlerlying are yet to be elucidated. Hydroquinone (HQ) is a phenolic compound, found in high concentrations in cigarette, where HQ is the major oxidative component. Moreover, HQ is benzene metabolite, which is also found in cigarette smoke, being responsible for the myelotoxicity and immunotoxicity detected during benzene exposure. Due to this association, we aimed to investigate the role of HQ exposure on CIA development in Wistar rats and the involved mechanisms. Animals were exposed to HQ according to different protocols: A - during 35 consecutive days, during the sensitization and devolpment phases of the disease; B - during 14 consecutive days, until the second injection of collagen, during the sensitization phase; C - during 7 consecutive days, from day 29 to 35, after the development phase of CIA. The results showed that HQ worsened the RA in the 3 experimental protocols, HQ elevated the clinical parameters of CIA development, increased inflammation in the synovial membrane, characterized by increased influx of neutrophis, synoviocytes proliferation (visualized by Immunohistochemistry and Histology analysis), augmented the levels of IL-6 and IL-1ß in the synovial fluid (ELISA assay) and led to intense collagen deposition on the synovia. The most pronounced effects where observed in animals from groups A and C, which also had weight body loss. In addition, in the 3 protocols, HQ exposure also increased the expression of AhR receptor, a receptor activated by xenobiotics during RA, and increased the expression of ROR and levels of IL-17 secretion in the synovial membranes. As AhR/ROR/IL-17 in lymphocytes and neutrophils is an important pathway involved in the genesis of RA, in vitro studies have been performed to elucidate the role of HQ exposure in this pathway. The HQ in vitro treatment augmented the expression of AhR and secretion of IL-17 by splenocytes (FACS assay) and the administration of an AhR antagonist (α-naphtoflavone) blocked these effects. Taken together, the results obtained here allow us to conclude that HQ, as an important cigarette component, aggravates CIA in rats, and the activation of AhR/IL-17 pathway is a possible mechanism involved in the RA pathogenesis
Subject(s)
Animals , Male , Arthritis, Experimental/classification , Synovial Membrane , Hydroquinones/pharmacokinetics , beta-Naphthoflavone , Environmental Pollutants , Tobacco Products/analysisABSTRACT
Diversos estudos relatam os efeitos da exposição à nicotina nos períodos pré e pós-natal, contudo, pouco se sabe a respeito dos efeitos da fumaça do cigarro na cascata de eventos que caracteriza o desenvolvimento do sistema nervoso central (SNC). Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi esclarecer se a exposição à fumaça do cigarro no início do período pós-natal induz prejuízo ao desenvolvimento do SNC na infância, e as possíveis consequências na adolescência e na fase adulta. Camundongos BALB/c foram expostos a uma mistura de fumaça central e lateral do cigarro referência 3R4F (Universidade de Kentucky, EUA), desde o 3° dia de vida pós-natal (P) até P14 por duas horas diárias. Nossos resultados indicam que a exposição à fumaça do cigarro no início do período pós-natal induz prejuízo ao processo de aprendizado e memória e aumento na ansiedade em todas as idades avaliadas, além de induzir diminuição da atividade locomotora na infância e na adolescência. Ainda, observamos diminuição dos níveis de BDNF e das proteínas sinápticas sinapsina e sinaptofisina no hipocampo, cerebelo, córtex pré-frontal e estriado. A fumaça do cigarro também induz diminuição na porcentagem de fibras mielinizadas no nervo óptico e aumento da proteína básica de mielina (PBM) no cerebelo na infância, além de diminuição da PBM no telencéfalo e tronco encefálico na adolescência e no cerebelo na fase adulta. Nossos resultados sugerem que a exposição à fumaça do cigarro no início do período pós-natal causa prejuízo ao desenvolvimento do SNC, sendo que não há reversão dos efeitos observados no aprendizado e memória ou mesmo nos níveis de proteína pré-sináptica na adolescência e na fase adulta
Several studies show the effects of nicotine exposure during pre- and postnatal period. However, little is known about the effects of environmental tobacco smoke (ETS) in the cascade of events that characterizes the brain development. Thus, the aim of this study was to evaluate the effects of ETS in early brain development. BALB/c mice were exposed to a mixture of mainstream and sidestream of tobacco smoke of reference cigarettes 3R4F (University of Kentucky, EUA) from the 3rd (P3) to the 14th (P14) day of life, during 2h/day. Our results showed that ETS induced impairment in learning and memory and increased anxiety in all the ages evaluated. In addition, there was a decrease in locomotor activity during childhood and adolescence. ETS also induced impairment in synaptic transmission, by a decrease in synapsin, synaptophysin and BDNF in hippocampus, cerebellum and prefrontal cortex as compared to the control group. The percentage of myelinated fibers in the optic nerve in childhood and in myelin basic protein (MBP) in the telencephalon and brainstem were lower in adolescents mice exposed to ETS when compared to the control group. In cerebellum, there was an increase in MBP in infants and a decrease in adults compared to the control group. Taken all together, our results suggest that the exposure to ETS in the early postnatal period induces impairment to the brain development. It is noteworthy that the effects on learning and memory or even in the presynaptic protein levels were not reversed in adolescence and adulthood