Efectos de tocilizumab y dexametasona sobre la regulación a la baja de las citocinas proinflamatorias y la regulación al alza de los antioxidantes en los pulmones en el SDRA inducido por ácido oleico

Fondo

El síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) es una enfermedad potencialmente mortal causada por la inducción de citocinas y quimiocinas inflamatorias en los pulmones. Hay una escasez de aplicaciones de medicamentos que puedan usarse para prevenir tormentas de citocinas en el tratamiento del SDRA. Este estudio fue diseñado para investigar los efectos de tocilizumab y dexametasona sobre el estrés oxidativo, los parámetros antioxidantes y las tormentas de citoquinas en la lesión pulmonar aguda causada por ácido oleico en ratas.

Métodos

Las ratas macho adultas se dividieron en cinco grupos: CN (ratas sanas, n = 6), OA (administración de ácido oleico, n = 6), OA + TCZ-2 (ácido oleico y tocilizumab a 2 mg/kg, n = 6 ), OA + TCZ-4 (ácido oleico y tocilizumab a 4 mg/kg, n = 6) y OA + DEX-10 (ácido oleico y dexametasona a 10 mg/kg, n = 6). Todos los animales fueron sacrificados después del tratamiento para análisis histopatológicos, inmunohistoquímicos, bioquímicos, PCR y SEM.

Resultados

Las expresiones de las citocinas TNF-α, IL-1β, IL-6 e IL-8 en ratas con lesión pulmonar aguda inducida por ácido oleico se redujeron en los grupos TCZ y DEX en comparación con el grupo OA (P < 0,05). El nivel de MDA en los tejidos pulmonares fue estadísticamente menor en el grupo OA + TCZ-4 en comparación con el grupo OA. Además, se determinó que los niveles de SOD, GSH y CAT disminuyeron en el grupo OA y aumentaron en los grupos TCZ y DEX (P < 0,05). Se encontró que los hallazgos histopatológicos como el engrosamiento de los alvéolos, la hiperemia y la infiltración de células peribronquiales eran similares cuando los tejidos pulmonares de los grupos TCZ y DEX se compararon con el grupo de control. Con imágenes SEM de los tejidos pulmonares, se encontró que la capa de revestimiento alveolar se había vuelto indistinta en los grupos OA, OA + TCZ-2 y OA + TCZ-4.

Conclusiones

En este modelo de lesión pulmonar aguda causada por el ácido oleico, el tocilizumab y la dexametasona fueron eficaces para prevenir las tormentas de citoquinas al regular a la baja la expresión de citoquinas proinflamatorias, incluidas TNF-α, IL-1β, IL-6 e IL-8. Frente a la regulación a la baja de parámetros antioxidantes como SOD y GSH en los tejidos pulmonares causada por el ácido oleico, tocilizumab y dexametasona los regularon al alza y mostraron efectos protectores contra el daño celular.

La lesión pulmonar aguda (ALI), también conocida como síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) en los casos más graves, es un proceso inflamatorio fatal a menudo inducido por sepsis, trauma, neumonía, quemaduras, trasplantes de múltiples órganos, operaciones cardiopulmonares y pancreatitis. [1, 2]. En el ARDS se observan cambios patológicos como el deterioro de la permeabilidad vascular pulmonar, edema pulmonar, formación de membrana hialina, microatelectasia de las células epiteliales alveolares, microtrombosis y trastornos de la microcirculación. [3,4,5]. El estrés oxidativo y la respuesta inflamatoria son dos factores importantes en el SDRA [6].

En ALI/ARDS, la respuesta inflamatoria es iniciada por una red compleja de citocinas y otras moléculas proinflamatorias producidas por varios tipos de células en los pulmones, incluidas las células inflamatorias con el reclutamiento de leucocitos sanguíneos y la activación de macrófagos tisulares. [6]. Las citocinas proinflamatorias de respuesta temprana son el factor de necrosis tumoral α (TNF-α) y la interleucina (IL)-1β, que son producidas por macrófagos, neutrófilos y otros tipos de células. [7, 8]. El TNF-α y la IL-1β actúan localmente sobre otras células, incluidos monocitos/macrófagos, células endoteliales, fibroblastos y células epiteliales, y estimulan la producción de otras citoquinas como IL-2, IL-4, IL-6 y IL-8 [6]. En pacientes con ARDS, las citoquinas inflamatorias como IL-1β, TNF-α, IL-6 e IL-8 están elevadas en el líquido de lavado broncoalveolar y el plasma. [9, 10]. Se cree que la IL-6 desempeña un papel crucial en el desarrollo de tormentas de citoquinas, lo que contribuye a la aparición de ARDS y causa neumonía intersticial en pacientes con COVID-19 grave [11].

Las especies reactivas de oxígeno (ROS) se producen en grandes cantidades por las células endoteliales/epiteliales dañadas, así como por los leucocitos, lo que provoca el agravamiento del SDRA a través de la peroxidación lipídica, que puede alterar tanto la estructura como la función de los capilares pulmonares. [12]. Las enzimas antioxidantes como la superóxido dismutasa (SOD), la catalasa (CAT), la glutatión peroxidasa (GPx) y el glutatión (GSH) están naturalmente presentes en los pulmones, pero los niveles intrapulmonares de estas enzimas pueden elevarse mucho cuando los pulmones se enfrentan a un estallido oxidante que interrumpe el equilibrio redox, como en los casos de hiperoxia [13]. SOD cataliza los radicales de anión superóxido a peróxido de hidrógeno (H₂O₂) y oxígeno, mientras que CAT convierte H₂O₂ al agua y al oxigeno [14]. El GSH elimina varios radicales y también actúa como un antioxidante directo al participar en las reacciones de la glutatión peroxidasa [15].

Tocilizumab (TCZ) es un anticuerpo monoclonal humanizado recombinante que también se une a sus formas solubles [16]. El mecanismo de TCZ bloquea la señalización del complejo receptor a los mediadores inflamatorios responsables de la activación de las células B y las células T e inhibe las tormentas de citocinas. [17]. Este medicamento se usa en el tratamiento de ciertos trastornos autoinmunitarios, como la artritis reumatoide, la artritis idiopática juvenil y la enfermedad de Castleman. [18]. En años más recientes, TCZ se ha utilizado ampliamente en el tratamiento de COVID-19, que puede causar síndrome respiratorio agudo [19].

En el tratamiento de ALI/ARDS, los glucocorticoides se han utilizado durante muchos años, ya que reducen la inflamación y la fibrosis a través de la inhibición de varias citocinas, incluidas IL-1, IL-3, IL-5, IL-6, IL-8 y TNF-α [20, 21]. La dexametasona (DEX), uno de estos esteroides, reduce la producción de citocinas inflamatorias y el edema pulmonar, a la vez que alivia el daño de las células endoteliales y del epitelio alveolar [22]. En este estudio, el objetivo fue investigar la eficacia de TCZ y DEX sobre el estrés oxidativo, los parámetros antioxidantes y las tormentas de citoquinas en un modelo de rata de ALI causado por ácido oleico.

animales

Se compraron un total de 30 ratas albinas Wistar macho adultas de 12 a 13 semanas de edad y con un peso de 200 a 220 g en el Centro de Aplicación e Investigación Médica Experimental de la Universidad Bolu Abant İzzet Baysal. Las ratas se mantuvieron a temperaturas que oscilaban entre 19 °C y 22 °C con un ciclo estándar de luz/oscuridad de 12 horas. El modelo animal experimental de ALI/ARDS se logró con ácido oleico (OA). Todas las prácticas en ratas se llevaron a cabo con referencia a la Directiva de la Unión Europea y fueron aprobadas por el comité de ética local de la Universidad de Kastamonu (aprobación n.º: 2020/31).

Procedimientos experimentales

Se seleccionaron aleatoriamente ratas macho adultas y se dividieron en cinco grupos: CN (ratas sanas, n = 6), OA (administración de ácido oleico, n = 6), OA + TCZ-2 (ácido oleico y tocilizumab a 2 mg/kg, n = 6), OA + TCZ-4 (ácido oleico y tocilizumab a 4 mg/kg, n = 6) y OA + DEX-10 (ácido oleico y dexametasona a 10 mg/kg, n = 6). Se disolvió ácido oleico (50 µL) en 250 µL de albúmina de suero bovino al 1% y se administró a través de la vena de la cola en todos los grupos excepto en el grupo CN. Se administraron DEX (Dekort Ampul 8 mg/2 mL, Deva Ilac, Turquía) y TCZ (Actemra, Roche, Alemania) por vía intraperitoneal dos veces 6 h después de la inyección de OA con un intervalo de 12 h usando un inyector de insulina. Las ratas fueron anestesiadas mediante la administración intraperitoneal de clorhidrato de ketamina (60 mg/kg pc) y clorhidrato de xilazina (5 mg/kg pc) [23]. Posteriormente, se aplicó dislocación cervical a los animales. Se realizaron autopsias sistémicas y se tomaron tejidos pulmonares para análisis bioquímico y patológico. Los tejidos pulmonares se almacenaron a -20 °C para el análisis bioquímico y se mantuvieron en NBF para el análisis patológico.

Análisis histopatológico

Los tejidos se cortaron y se trasladaron a casetes de tejido. El seguimiento patológico de rutina se realizó después de limpiar los casetes con agua corriente y aplicar un bloque de parafina. Se realizó tinción con hematoxilina y eosina para…