Cyclosporin A reduces airway mucus secretion and mucociliary clearance in rats

ABSTRACT

PURPOSE: To assay the effects of cyclosporin A on mucus secretion from goblet cells and on mucociliary transport in situ in rats. METHODS: Twenty-one male Wistar rats were assigned to 3 groups control (n = 5), saline (n = 8), and cyclosporin A (n = 8). After 30 days of drug therapy, the rats were killed, and the lungs were removed from the thoracic cavity. Mucus samples were collected, and the transport rate was evaluated in vitro using a bullfrog palate model. Mucociliary transport was timed in situ by direct view of particles trapped on the mucus moving across the respiratory tract. Finally, the amount of stored mucins in the goblet cells of the respiratory epithelium was measured. RESULTS: Drug dosage measurements showed that cyclosporine blood concentration at the moment the rats were killed was 1246.57 ± 563.88 ng/mL. The in vitro transport rate was significantly lower (P < .001) in the cyclosporin A-treated group. Also, the in-situ mucociliary transport rate was decreased in all cyclosporin A-treated animals when compared to the saline group (P = .02). Mucus quantity measurements showed a significant decrease on both acid (P = .01) and neutral (P = .02) mucus production from goblet cells in the animals submitted to cyclosporin A therapy. The correlation between the percentage of total mucus and in vitro transport rate was positive and significant (r = 0.706, P < .001), as was the correlation between the percentage of total mucus and the in situ mucociliary transport rate (r = 0.688, P = .001). CONCLUSION: This study shows that cyclosporin A plays an important role in the impairment of the mucociliary clearance in rats by reducing both acid and neutral mucus production from goblet cells and causing a decrease in the mucociliary transport velocity.

RESUMO

OBJETIVO: Avaliar os efeitos da ciclosporina A sobre a produção de muco das células caliciformes e sobre o transporte mucociliar in situ de ratos. MÉTODOS: Vinte e um ratos machos Wistar foram distribuídos em três grupos Controle (n=5), Salina (n=8) e Ciclosporina A (n=8). Após 30 dias de terapia, os ratos foram mortos e os pulmões removidos da cavidade torácica. Amostras de muco foram coletadas e a medida da transportabilidade in vitro foi realizada através de um modelo de palato de rã. A velocidade do transporte mucociliar foi medida através da observação direta do deslocamento de partículas aderidas ao muco do epitélio ciliado brônquico. Por fim, efetuamos a quantificação das mucinas estocadas nas células caliciformes do epitélio respiratório. RESULTADOS: O valor médio da concentração sangüínea da ciclosporina no momento do sacrifício dos ratos foi de 1.246,57 ± 563,88 ng/ml. A transportabilidade do muco in vitro foi estatisticamente menor (p < 0.001) no grupo tratado com ciclosporina. Da mesma forma, houve um decréscimo na velocidade de transporte mucociliar nos animais imunossuprimidos em relação aos que receberam o placebo (p = 0.02). Houve diminuição significativa na quantidade de muco ácido (p = 0,01) e neutro (p = 0,02) produzidos pelas células caliciformes nos animais tratados com ciclosporina. A correlação entre a porcentagem de muco e a transportabilidade in vitro foi positiva e significante (r = 0.706, p < 0.001), assim como entre a porcentagem do muco e o transporte mucociliar in situ (r = 0.688, p = 0.001). CONCLUSÃO: O presente estudo mostra que a ciclosporina A age no sistema mucociliar causando um sério prejuízo através da redução na produção de muco ácido e neutro pelas células caliciformes como também a diminuição da velocidade de transporte mucociliar in situ e a transportabilidade do muco in vitro.