Um produto bioterapêutico vivo reduz o dano pulmonar em um modelo de camundongo neonatal com doença pulmonar crônica

Dois fatores contribuem para a displasia broncopulmonar da doença pulmonar, ou DBP, em bebês extremamente prematuros: as altas concentrações de oxigênio que os bebês prematuros precisam para ajudar na respiração e uma disbiose microbiana nos pulmões após o nascimento.

Charitharth Vivek Lal, MD, e colegas da Universidade do Alabama em Birmingham mostraram anteriormente que um microbioma está presente nos pulmões logo após o nascimento de bebês com peso extremamente baixo. Eles também mostraram que o desenvolvimento de DBP grave nesses bebês estava associado a uma disbiose microbiana caracterizada por uma abundância relativa aumentada da classe Gammaproteobacteria, que inclui bactérias como E. coli e Pseudomonas, e uma diminuição do filo Firmicutes, que inclui espécies de Lactobacillus.

Agora, em um esforço para passar da correlação para a causalidade, eles relatam duas novidades: um modelo de camundongo humanizado de um pulmão transplante de microbioma e demonstração do uso de um produto bioterapêutico vivo em um modelo pré-clínico de doença crônica Doença pulmonar.

Os pesquisadores da UAB descobriram que a disbiose microbiana experimental neste modelo induz um desequilíbrio redox e danifica os pulmões de camundongos recém-nascidos, e eles mostraram que o dano pulmonar pode ser amenizado usando uma mistura bioterapêutica viva de três espécies de bactérias Lactobacillus.

Os mecanismos que ligam a disbiose microbiana pulmonar ao agravamento da lesão pulmonar são desconhecidos; mas sabe-se que o fator de transcrição Nrf2 em células pulmonares controla genes que atuam na regulação das respostas ao estresse oxidativo, podendo modular a lesão pulmonar causada por altas concentrações de oxigênio.

Então, Lal e seus colegas testaram a hipótese de que a presença de disbiose das vias aéreas atenuaria a função antioxidante dependente de Nrf2 e causaria uma forma mais grave de DBP.

Grande parte da pesquisa usou uma nova série de um modelo de camundongo gnotobiótico humanizado UAB. No modelo, filhotes de camundongos livres de germes foram inoculados um dia após o nascimento e depois submetidos a concentrações normais de oxigênio, chamadas normóxia, ou altas concentrações de oxigênio, chamadas hiperóxia, do terceiro ao 14º dia pós-natal.

Em seu estudo publicado no Jornal Americano de Células Respiratórias e Biologia Molecularos pesquisadores da UAB relatam cinco descobertas principais.

Primeiro, aspirados traqueais de bebês humanos extremamente prematuros com DBP grave – que também demonstraram ter uma superabundância de gamaproteobactérias – apresentaram níveis aumentados de endotoxina proteobacteriana e diminuição de espécies de lactobacilos, em comparação com aspirados de bebês não DBP da mesma idade.

Em seguida, no modelo humanizado de camundongo livre de germes, a inoculação dos filhotes com aspirados de bebês com DBP aumentou a lesão pulmonar induzida por hiperóxia, em comparação com camundongos inoculados com aspirados de bebês sem DBP da mesma idade.

Em terceiro lugar, os pesquisadores inocularam uma gamaproteobactéria representativa, E. coli, em filhotes de camundongos livres de germes ou filhotes de camundongos com microbiomas intactos. Isso produziu doença mais grave em ambos os modelos e alterou as respostas antioxidantes reguladas por Nrf2 nos camundongos com hiperóxia livre de germes.

Em quarto lugar, eles descobriram que o aumento da colonização dos pulmões de camundongos com o produto bioterapêutico vivo à base de lactobacilos potencialmente benéfico, ou LBP, reduziu a lesão pulmonar durante a hiperóxia em camundongos de tipo selvagem e camundongos que não possuem o gene Nrf2. Nos camundongos de tipo selvagem, a expressão de dois genes antioxidantes regulados por Nrf2 foi aumentada, uma descoberta intrigante que sugere que a resposta antioxidante aumentada pode ser pelo menos parcialmente exercida por Lactobacillus através da via Nrf2.

Para testar isso, os pesquisadores finalmente descobriram que as células epiteliais brônquicas humanas expostas à mistura probiótica Lactobacillus mostraram um aumento dependente do tempo e dependente da dose na expressão de dois genes antioxidantes da via Nrf2, HMOX1 e NQO1.

“Nossos resultados são mais consistentes com um modelo em que um perfil de microbioma insuficientemente protetor resulta em uma fraca defesa antioxidante pulmonar mediada por Nrf2”, disse Lal. “O LBP baseado em Lactobacillus parece ser um indutor da atividade antioxidante da via Nrf2 e pode ser suficiente para fornecer um efeito protetor. Além disso, nossos experimentos in vitro sugerem que isso pode resultar de uma interação direta entre o LBP e o epitélio brônquico”.

Isso sugere que o risco de desenvolver DBP grave pode ser modificável usando um LBP apropriado.

“Doenças pulmonares crônicas são complexas e novas abordagens terapêuticas direcionadas são necessárias”, disse Lal.