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https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/19337
IMPACTO DA PNEUMONIA GRAVE NO SISTEMA NERVOSO CENTRALEFEITOS DE CURTO E LONGO PRAZO
Oliveira, Flora Magno de Jesus | Date Issued:
2016
Advisor
Comittee Member
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil
Abstract in Portuguese
A pneumonia é definida como uma inflamação aguda do trato respiratório inferior, e atinge cerca de 450 milhões de pessoas em todo o mundo. A pneumonia pode resultar da infecção por bactéria, vírus e fungos e são classificadas em pneumonias adquiridas na comunidade e pneumonias nosocomiais. Essa doença também pode causar uma complicação pulmonar, chamada de síndrome do desconforto respiratório agudo (SDRA), que se caracteriza por dano endotelial com aumento da permeabilidade capilar, extravasamento de fluido protéico no espaço alveolar e edema pulmonar. Essa forma grave pode levar a uma inflamação sistêmica com consequente falência de múltiplos órgãos e sepse. Doenças infeciosas graves, como a pneumonia, podem acarretar alteração de longo prazo, como o comprometimento do sistema nervoso central (SNC). O conhecimento da fisiopatologia da encefalopatia associada à inflamação sistêmica ainda é bastante limitado e o desenvolvimento de novos modelos experimentais que sejam clinicamente relevantes pode ajudar no esclarecimento dos mecanismos envolvidos na encefalopatia, bem como atuar como ferramenta para o estudo de estratégias terapêuticas capazes de conter ou reverter a possível formação de sequelas neurocognitivas. Neste estudo tivemos como principal objetivo investigar os mecanismos neuroinflamatórios associados ao declínio cognitivo em um modelo experimental de pneumonia grave. Primeiramente foi necessária a validação de um modelo de pneumonia grave capaz de mimetizar a forma clínica da doença. Camundongos C57BL/6 foram divididos em grupo controle e grupo pneumonia (PA103). Os grupos controle receberam 50 µL de solução salina por instilação intratraqueal e o grupo pneumonia recebeu, pela mesma via e mesmo volume, solução contendo 105 CFU da bactéria Pseudomonas aeruginosa 103
Os processos inflamatórios locais e sistêmicos e histopatológicos no pulmão dos animais submetidos ao modelo de pneumonia bacteriana foram analisados. O modelo utilizado levou a uma diminuição da sobrevida dos animais e aumento do escore clínico dos mesmos. Observamos também que a instilação intratraqueal de PA103 provocou uma intensa migração celular para o parênquima pulmonar, acompanhado de formação de edema pulmonar e aumento de citocinas locais e sistêmicas, bem como uma diminuição da função pulmonar. Além disso, o modelo de pneumonia grave estabelecido no presente trabalho foi capaz de promover alterações importantes no SNC. As alterações agudas compreenderam a ativação de micróglia, aumento de mediadores inflamatórios, presença de estresse oxidativo e redução de proteínas sinápticas. As alterações a longo prazo compreenderam uma disfunção cognitiva 13 dias após o insulto pulmonar, tanto no modelo de pneumonia quanto no modelo de ligadura e punção cecal (CLP). No CLP observamos uma recuperação do dano cognitivo, ao contrário do modelo de pneumonia, onde essa alteração se manteve por 30 a 50 dias após o estímulo. Nossas análises também demonstraram persistência da diminuição de proteínas sinápticas observada agudamente. Nosso estudo, portanto, apresenta um modelo de pneumonia grave possivelmente capaz de promover um comprometimento cognitivo permanente. Adicionalmente, as evidências de alterações no SNC no modelo abordado proporciona mais uma ferramenta, clinicamente relevante, para o estudo do comprometimento cerebral observado em neuropatologias, em especial as que envolvem a interação entre resposta inflamatória periférica e SNC
Abstract
Pneumonia is defined as an acute inflammation of the lower respiratory tract and affects about 450 million people worldwide. Pneumonia can result from infection by bacteria, viruses and fungi and are classified as community-acquired pneumonia and nosocomial pneumonia. This disease can also cause a pulmonary complication, known as acute respiratory distress syndrome (ARDS), characterized by endothelial damage with increased capillary permeability, fluid protein extravasation in the alveolar space and pulmonary edema. This most severe form can that lead to systemic inflammation with subsequent multiple organ failure and sepsis. Severe infectious diseases such as pneumonia, can cause long-term changes, such as CNS (central nervous system) involvement. The pathophysiology of encephalopathy associated with systemic inflammation is still limited and the development of new experimental models that are clinically relevant can help to clarify the mechanisms involved in encephalopathy, and act as a tool for the study of therapeutic strategies to contain or reverse the possible formation of neurocognitive sequelae. The main objective of this study was to investigate the neuroinflammatory mechanisms associated with the cognitive decline in an experimental model of severe pneumonia. First, we validated a severe pneumonia model able to mimic the clinical manifestations of the disease. C57BL/6 mice were divided into control group and pneumonia group (PA103). The control group received 50 µL of saline solution by intratracheal instillation and the pneumonia group received 50 µL of a solution containing 104 or 105 CFU of the bacteria Pseudomonas aeruginosa 103, also by intratracheal instillation
The local and systemic inflammatory processes and histopathology in the lungs of the animals submitted to bacterial pneumonia model were analyzed. The model led to a decrease in the survival of animals and increased their clinical score. We also observed that intratracheal instillation of PA103 resulted in an intense cell migration into the lung parenchyma, accompanied by pulmonary edema formation and increased local and systemic cytokines, as well as a decline in lung function. In addition, the severe pneumonia model stablished in this study was able to induce significant changes in the CNS. The acute changes included microglial activation, increase in inflammatory mediators, the presence of oxidative stress and reduction in synaptic proteins. The long-term changes included cognitive dysfunction 13 days after lung insult, which unlike polymicrobial sepsis model, remained for 30 and 50 days after challenge. Our analysis also showed persistent decrease in synaptic proteins observed in the early time-point. Our study, therefore, presents an experimental pneumonia model possibly capable to induce a permanent cognitive impairment. Moreover, evidence of cognitive decline and long-term synaptic dysfunction presented in the addressed model provides another clinically relevant tool for the study of cerebral impairment seen in neuropathologies, specially those involving the interaction between peripheral inflammatory response and CNS
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