Inflamación pulmonar en individuos con deficiencia de alfa-1-antitripsina con función pulmonar normal

Fondo

Las personas con deficiencia de alfa-1-antitripsina (AATD) son propensas a desarrollar una enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) de aparición temprana, más grave que la EPOC no genética. Aquí, investigamos las características del tracto respiratorio inferior de los individuos AATD antes del inicio de la EPOC clínicamente significativa.

Métodos

Se realizó lavado broncoalveolar a 22 DAAT con función pulmonar normal ya 14 individuos sanos. Se determinaron los recuentos celulares y las concentraciones de proteasas, alfa-1-antitripsina y mediadores proinflamatorios en el líquido de lavado broncoalveolar de los sujetos del estudio. Para determinar la inflamación de las vías respiratorias, también analizamos los componentes de las células inmunitarias de las vías respiratorias grandes de las biopsias bronquiales mediante inmunohistoquímica en ambos sujetos del estudio. Finalmente, hicimos comparaciones entre la inflamación de las vías respiratorias y la tasa de disminución de la función pulmonar utilizando cuatro pruebas de función pulmonar repetidas durante un año en individuos con DAAT.

Resultados

Los individuos con AATD con función pulmonar normal tenían 3 veces más recuentos de neutrófilos, 2 veces más los niveles de proteasas y 2–4 veces más niveles de IL-8, IL-6, IL-1β y leucotrieno B4 en su líquido de revestimiento epitelial en comparación con a los controles. Los niveles de elastasa de neutrófilos mostraron una correlación positiva con los niveles de IL-8 y neutrófilos en el líquido de revestimiento epitelial AATD. Los individuos con AATD también mostraron una correlación negativa con el VEF basal₁ con recuento de neutrófilos, elastasa de neutrófilos y niveles de citocinas en el líquido de revestimiento epitelial (p < 0,05). Además, observamos un aumento del doble en el número de linfocitos, macrófagos, neutrófilos y mastocitos del líquido de revestimiento epitelial AATD en comparación con los controles.

Conclusión

La inflamación leve está presente en el tracto respiratorio inferior y las vías respiratorias de las personas con AATD a pesar de tener una función pulmonar normal. También se observó una tendencia a la baja en la función pulmonar de los individuos con AATD que se correlacionó con el fenotipo proinflamatorio de sus vías respiratorias inferiores. Estos resultados sugieren la presencia de un fenotipo proinflamatorio en los pulmones AATD. Por lo tanto, las terapias antiinflamatorias tempranas pueden ser una estrategia potencial para prevenir la progresión de la enfermedad pulmonar en individuos con DAAT.

La alfa1-antitripsina (AAT) es el principal inhibidor de la serina proteasa plasmática y juega un papel importante en la limitación de la lesión tisular mediada por proteasas durante la inflamación. La deficiencia de alfa1-antitripsina (AATD) es un trastorno monogénico hereditario asociado con niveles circulantes reducidos de AAT, relacionado con una mayor susceptibilidad a la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) [1, 2]. La EPOC, una de las cinco principales causas de muerte en el mundo, es una afección pulmonar destructiva con una progresión lenta [3,4,5,6]. AATD Las personas con EPOC tienen una tasa de disminución del FEV1 de dos a ocho veces mayor₁ (∆VEF₁) en comparación con individuos con EPOC no genéticos [7,8,9,10,11].

La AAT es una proteína de fase aguda producida principalmente por el hígado, y las concentraciones circulantes de AAT aumentan de dos a cuatro veces durante la inflamación. La función de AAT se describe como la neutralización de proteasas como la elastasa de neutrófilos (NE) en el tracto respiratorio inferior del pulmón. [12]. NE es la principal serina proteasa liberada por los neutrófilos activados y el sustrato principal para la función inhibidora de AAT. Se ha informado un aumento en la cantidad de neutrófilos en el tracto respiratorio inferior de personas con AATD y EPOC, lo que contribuye a la destrucción pulmonar. [12, 13]. Por lo tanto, los niveles bajos de AAT en los pulmones contribuyen a aumentar la actividad de las proteasas y se cree que son una de las principales causas del desarrollo de la enfermedad pulmonar AATD. [14].

La inflamación crónica del tracto respiratorio inferior debido a la inhalación de humo de cigarrillo (CS) es la principal causa de la EPOC [15, 16]. Exposición al polvo [17,18,19]e infecciones [20] también se asocian con una mayor tasa de disminución de la función pulmonar en pacientes con EPOC. CS estimula las células inmunitarias residentes en los pulmones para que liberen mediadores proinflamatorios que mejoran el reclutamiento de neutrófilos [21, 22]. Durante la inflamación, los neutrófilos activados llegan al pulmón a través de un gradiente de citoquinas para proporcionar protección al huésped liberando proteasas como NE, proteinasa 3 (PR3) [23, 24]. Un aumento en el reclutamiento de neutrófilos en las vías respiratorias en la EPOC se correlaciona con la disminución de la función pulmonar [25]. NE induce la producción de citocinas proinflamatorias e inactiva los mediadores inmunitarios extracelulares, como los componentes del complemento, a favor de la inflamación [26]. NE también aumenta la permeabilidad vascular que amplifica la inflamación pulmonar y el daño tisular durante la inflamación [27]. Como molécula antiinflamatoria, la AAT brinda protección contra la citotoxicidad de NE y, por lo tanto, AAT insuficiente, en combinación con un mayor reclutamiento de neutrófilos en los pulmones, lo que da como resultado el desarrollo de una lesión pulmonar por AATD. [28].

Se ha demostrado un aumento de los mediadores proinflamatorios en el esputo y el líquido de lavado broncoalveolar (BALF) de personas con AATD y EPOC, lo que indica la presencia de inflamación de las vías respiratorias. [29,30,31]. Por lo tanto, es razonable creer que la intensidad de la inflamación se correlaciona con el ambiente proteolítico y la carga de mediadores inflamatorios en los pulmones DAAT. Sin embargo, se sabe poco sobre la aparición temporal de la inflamación y el reclutamiento de neutrófilos en los pulmones de los individuos con DAAT. Aquí, nos enfocamos en las células inmunes y los mediadores proinflamatorios en el tracto respiratorio inferior de las personas con AATD con función pulmonar normal para explorar los cambios inflamatorios temporales en los pulmones con AATD. El perfil celular de BALF y el análisis inmunohistoquímico de las muestras de biopsia bronquial mostraron el fenotipo preinflamatorio de los pulmones AATD en comparación con los sujetos de control. Además, la investigación de los niveles de mediadores inflamatorios en el BALF y su asociación con la tasa de declive de la función pulmonar sugirió una tendencia decreciente en la función pulmonar de los individuos con AATD que se correlacionó con el fenotipo proinflamatorio del tracto respiratorio inferior. Dados estos hallazgos, especulamos que las terapias antiinflamatorias tempranas pueden prevenir una mayor progresión de la enfermedad pulmonar en personas con DAAT.

Población de estudio

Se reclutaron individuos normales y AATD en el Centro Clínico NIH después de dar su consentimiento para el protocolo NIH IRB # 95-H-0016. Todos los individuos estaban libres de signos de infección del tracto respiratorio en el momento del estudio. Todas las muestras de BALF se examinaron utilizando métodos de laboratorio clínico para patógenos virales y bacterianos comunes. La tipificación de AAT PI se determinó mediante enfoque isoeléctrico de las proteínas séricas y los niveles séricos de AAT se determinaron mediante nefelometría (Behring Diagnostics, Marburg, Alemania) utilizando estándares y controles internos. [32].

Pruebas de función pulmonar

Los individuos con AATD fueron evaluados cada tres meses durante un año y se realizaron pruebas de función pulmonar de acuerdo con los estándares de la American Thoracic Society (ATS). [33]. El FEV post-broncodilatador₁ para cada individuo se utilizó para calcular la tasa de disminución de FEV₁ expresado en ml por año (\(\Delta\)VEF₁).

Líquido de lavado broncoalveolar

Todas las broncoscopias fueron realizadas en el NIH Clinical Center, Bethesda MD, EE. UU., como se describió anteriormente. [34, 35]. Se insertó un videobroncoscopio flexible a través de la boca a través de una boquilla con el sujeto. La instilación de 100 ml de solución salina se realizó en 5 alícuotas secuenciales de 20 ml para cada uno de los tres lóbulos (típicamente medio medial derecho, anterior superior derecho y língula superior o inferior, 300 ml en total). Las alícuotas de cada lóbulo se recolectaron por separado en tubos cónicos de 50 mL y se almacenaron en hielo hasta su procesamiento.

Determinación del nivel de AAT antigénica en ELF (Fluido de revestimiento epitelial)

La concentración de AAT en BALF se determinó mediante ELISA sándwich indirecto. Brevemente, las placas Immulon-2 (Dynatech, Chantilly, VA Cat # 112079, 81079) se recubrieron durante la noche con anticuerpo AAT antihumano de cabra (ICN, Costa Mesa, CA. Cat # 855111). Se lavaron las placas, y las muestras y estándares…