Estimulação elétrica da via anti-inflamatória colinérgica protege da doença do enxerto-versus-hospedeiro (GVHD)
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Electrical stimulation of the cholinergic anti-inflammatory pathway protects from graft-versus-host disease (GVHD)
Primeiro orientador
Membros da banca
Flávio Almeida Amaral
Alexandre Kanashiro
Alexandre Kanashiro
Resumo
A doença do enxerto-versus-hospedeiro (GVHD) é uma síndrome inflamatória
sistêmica que ocorre após o transplante alogênico de células-tronco hematopoiéticas. Esta
doença afeta diversos órgãos, principalmente o fígado, intestino e baço, denominados órgãos
alvo da GVHD. A via anti-inflamatória colinérgica (CAIP), um mecanismo neurológico capaz
de controlar a inflamação periférica por meio do nervo vago, tem se mostrado importante na
modulação do sistema imunológico e redução da inflamação em diversos modelos de doenças
inflamatórias, tais como colite, sepse e artrite reumatoide. Entretanto, ainda não há estudos
explorando essa regulação neuroimune na GVHD. Diante disso, o objetivo desse trabalho foi
avaliar o papel da via anti-inflamatória colinérgica na modulação da resposta inflamatória
associada à GVHD. A GVHD aguda foi induzida pelo transplante de células alogênicas da
medula óssea e esplenócitos de camundongos BALB/c para C57BL/6J, nos grupos GVHD e
GVHD+VNS. Camundongos que receberam células da medula óssea e esplenócitos de
camundongos singênicos (C57BL/6J) não desenvolveram a doença e constituíram o grupo
controle. Para análise da estimulação da CAIP, os camundongos do grupo GVHD+VNS foram
submetidos à estimulação elétrica do nervo vago (VNS) e 6 horas depois receberam o
transplante alogênico. O fígado e o intestino foram submetidos à análise histopatológica e os
animais estimulados apresentaram lesão intestinal e hepática reduzidas, enquanto os animais
doentes (grupo GVHD) apresentaram lesões intestinais graves que resultaram na perda da
arquitetura desse órgão, além de considerável infiltrado inflamatório no fígado. Ensaios de
ELISA para as principais citocinas e quimiocinas inflamatórias também foram realizados e no
grupo GVHD+VNS observamos aumento dos níveis intestinais de IL-10, TNF-α e CCL2 e
diminuição nos níveis de CCL2, CCL5 e TNF-α hepáticos. Nos animais estimulados
observamos também redução da atrofia esplênica associada à GVHD. Ensaios de n-acetil-β-Dglicosaminidase (NAG), mieloperoxidase (MPO) e esfregaço de sangue periférico foram
realizados para quantificar os leucócitos totais e diferenciais no intestino, fígado, baço e sangue.
Os animais estimulados apresentaram redução no número de neutrófilos no baço e redução do
número de macrófagos no fígado, assim como redução da linfopenia e neutrofilia associadas à
GVHD. A função cardíaca também foi analisada por ecocardiograma e no grupo GVHD+VNS
observamos prevenção do dano cardíaco associado à doença do enxerto-versus-hospedeiro. Por
fim, os camundongos receptores foram avaliados clinicamente, com um sistema de pontuação
padrão, e acompanhados quanto à mortalidade. A VNS reduziu os sinais clínicos e a
mortalidade dos animais submetidos a GVHD. Em conjunto, esses dados demonstraram que a
ativação da via anti-inflamatória colinérgica contribui para a regulação da resposta inflamatória
e gravidade relacionadas à GVHD, destacando a estimulação elétrica do nervo vago como uma
potencial estratégia terapêutica para a doença.
Abstract
Graft-versus-host disease (GVHD) is a systemic inflammatory syndrome that occurs
after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. This disease affects GVHD target
organs, including liver, intestine and spleen. The cholinergic anti-inflammatory pathway
(CAIP), a neurological mechanism capable of controlling peripheral inflammation through the
vagus nerve, has been shown to be important in immune system modulation and reducing
inflammation in several models of inflammatory diseases such as colitis, sepsis and rheumatoid
arthritis. However, there are no studies exploring this neuroimmune regulation in GVHD.
Therefore, the aim of this study was to evaluate the role of the cholinergic anti-inflammatory
pathway in modulation of the GVHD inflammatory response. Acute GVHD was induced by
transplant of allogeneic bone marrow cells and splenocytes from Balb/c mice to C57BL/6J in
GVHD and GVHD+VNS groups. Mice that received bone marrow cells and splenocytes from
syngeneic animals (C57BL/6J) did not develop any disease and were considered the control
group. To analyze the CAIP stimulation, GVHD+VNS mice were subjected to vagus nerve
electrical stimulation (VNS) 6 hours before the transplant. The liver and intestine were
processed for histopathological analysis and the stimulated animals showed reduced intestinal
and hepatic injury, while the animals in the GVHD group had severe intestinal injuries leading
the loss of the organ architecture and a proeminent inflammatory infiltrate in the liver. ELISA
assays for the main inflammatory cytokines and chemokines were also performed and the
GVHD+VNS group presented an increase in intestinal levels of IL-10, TNF-α and CCL2 and a
decrease in hepatic levels of CCL2, CCL5 and TNF-α. We also observed a reduction in splenic
atrophy in GVHD+VNS mice. N-acetil-β-D-glicosaminidase (NAG), myeloperoxidase (MPO)
and peripheral blood smear assays were performed to quantify the total and differential
leukocytes in the intestine, liver, spleen and blood. The mice that received electrical stimulation
showed a reduction in the infiltrate of neutrophils in the spleen and macrophages in the liver.
Moreover, there was a reduction in lymphopenia and neutrophilia related to GVHD in the
GVHD+VNS group. Cardiac function was also analyzed by echocardiogram and in the
GVHD+VNS group, we observed a prevention of cardiac damage related to graft-versus-host
disease. Finally, recipient mice were clinically evaluated with a standard scoring system and
monitored for mortality. Electrical stimulation resulted in effective protection from GVHD,
reducing clinical signs and lethality of the disease. Altogether, our results demonstrated that the
activation of the cholinergic anti-inflammatory pathway contributes to regulation of
inflammatory response and severity related to GVHD. Thus, VNS has a potential therapeutic
application in graft-versus-host disease treatment.
Assunto
Biologia Celular, Doença enxerto-hospedeiro, Neurônios colinérgicos, Inflamação
Palavras-chave
GVHD, Transplante de medula óssea, Inflamação, Via anti-inflamatória colinérgica, Nervo Vago