Elastase-induced pulmonary emphysema: insights from experimental models

ABSTRACT

Several distinct stimuli can be used to reproduce histological and functional features of human emphysema, a leading cause of disability and death. Since cigarette smoke is the main cause of emphysema in humans, experimental researches have attempted to reproduce this situation. However, this is an expensive and cumbersome method of emphysema induction, and simpler, more efficacious alternatives have been sought. Among these approaches, elastolytic enzymes have been widely used to reproduce some characteristics of human cigarette smoke-induced disease, such as augmentation of airspaces, inflammatory cell influx into the lungs, and systemic inflammation. Nevertheless, the use of elastase-induced emphysema models is still controversial, since the disease pathways involved in elastase induction may differ from those occurring in smoke-induced emphysema. This indicates that the choice of an emphysema model may impact the results of new therapies or drugs being tested. The aim of this review is to compare the mechanisms of disease induction in smoke and elastase emphysema models, to describe the differences among various elastase models, and to establish the advantages and disadvantages of elastase-induced emphysema models. More studies are required to shed light on the mechanisms of elastase-induced emphysema.

RESUMO

Diversos estímulos podem ser utilizados para reproduzir características histológicas e funcionais do enfisema humano, uma das principais causas de incapacidade e morte. Uma vez que a fumaça de cigarro é a principal causa de enfisema em humanos, estudos experimentais têm tentado reproduzir esta situação. No entanto, esse é um método dispendioso e complicado para a indução do enfisema e, alternativas mais simples e eficazes, têm sido pesquisadas. Entre essas abordagens, enzimas elastolíticas vêm sendo amplamente utilizadas para reproduzir algumas das características do enfisema humano, tais como aumento dos espaços aéreos, influxo de células inflamatórias nos pulmões e inflamação sistêmica. Entretanto, o uso de modelos de enfisema induzido por elastase permanece controverso, uma vez que as vias de ação da doença envolvidas na indução com elastase podem diferir das que ocorrem no enfisema induzido pelo fumo. Isso indica que a escolha de um modelo de enfisema pode influenciar os resultados de novas terapias ou drogas a serem testadas. O objetivo desta revisão é comparar os mecanismos da indução da doença em modelos de enfisema por fumaça e elastase, descrever as diferenças entre os vários modelos de elastase e, estabelecer as vantagens e desvantagens dos modelos de enfisema por elastase. Mais estudos são necessários para elucidar os mecanismos relacionados ao enfisema induzido por elastase.