Desenvolvimento de modelo celular tridimensional para avaliação dos efeitos da poluição atmosférica de Recife e potencial prevenção com terapia antioxidante

Abstract

A poluição atmosférica é responsável por mais de sete milhões de mortes anualmente, sendo agente causador ou agravador de diversas doenças agudas e crônicas. Estudos prévios do nosso grupo de pesquisa indicaram aumento no número de internações e mortes por doenças associadas à poluição do ar em Recife nos últimos anos, o que pode estar relacionado ao crescimento da frota de veículos e maior formação de material particulado (MP). O MP é um dos principais poluentes atmosféricos, capaz de gerar espécies reativas de oxigênio (EROs) quando inalado e danificar estruturas celulares, levando à inflamação e morte celular. O propósito deste estudo foi desenvolver modelos de cultura tridimensional (3D), utilizando células alveolares em monocultura e em cultura tripla com macrófagos e células endoteliais, para ampliar os estudos acerca dos efeitos toxicológicos do MP coletado em Recife (MP-Recife). Para tal, foram realizadas análises de citotoxicidade, estresse oxidativo, respostas inflamatórias, morte celular e do perfil molecular antioxidante frente à exposição das culturas 3D ao MP-Recife, comparando com o MP proveniente apenas de emissões de Diesel (MP-Diesel). Além disso, avaliamos o potencial profilático dos antioxidantes N-Acetilcisteína (NAC) e Ácido ascórbico (AA) sobre os efeitos gerados pelos MPs. Os resultados evidenciaram que, semelhante ao MP-Diesel, o MP-Recife produz citotoxicidade significativa (p<0,05) nas células pulmonares, sendo capaz de gerar estresse oxidativo, aumentar a secreção de IL-6 e IL-8 e induzir morte celular via apoptose, além de modular a expressão gênica de superóxido dismutase, catalase e glutationa peroxidase em ambos os modelos estudados. Os esferoides produzidos apresentaram morfologia conforme previsto na literatura, com maior consistência no modelo de cultura tripla que, além de se mostrar mais resistente, promoveu a secreção de TNF, IL-10 e IL-1β, citocinas não detectadas na monocultura, demostrando potencial em reproduzir aspectos relevantes da resposta inflamatória e dos danos oxidativos. Apesar de promissora, a terapia antioxidante não forneceu evidências claras para o uso de AA ou NAC na proteção contra lesões induzidas por MP, mas acendeu um alerta quanto ao uso combinado dessas substâncias, indicando a necessidade de estudos mais detalhados. Nossos achados sugerem que o modelo experimental 3D, especialmente o de cultura tripla, produz respostas mais previsíveis e equiparáveis às observadas in vivo, se tornando uma alternativa eficiente e promissora ao uso de animais na pesquisa. Além disso, podem fundamentar abordagens terapêuticas futuras para distúrbios cardiorrespiratórios e orientar a formulação de políticas públicas de mitigação e controle dos índices de poluição atmosférica em Recife e em outras cidades do Brasil.