Niciun efect al metforminei asupra hiperreactivității înnăscute a căilor respiratorii și a răspunsurilor crescute la ozon
Abstract
obezitatea este un factor de risc pentru astm. Studii transversale multiple efectuate pe populații mari de adulți și copii cu medii etnice multiple indică faptul că prevalența astmului este mai mare la persoanele obeze și supraponderale. În plus, mai multe studii prospective mari arată că obezitatea antedatează astmul bronșic (vezi recenziile recente din Ref. 16, 61 și 63). Pacienții astmatici obezi care pierd greutate prezintă mai puține simptome de astm, rate crescute ale fluxului de aer, variabilitate redusă a debitului de vârf și un control mai bun al astmului (21, 43, 68). Obezitatea pare, de asemenea, să aibă un impact asupra controlului astmului și asupra eficacității anumitor medicamente pentru astm (13, 36, 51, 55).
Metformina biguanidă este un agent de sensibilizare oral la insulină utilizat în mod obișnuit în tratamentul diabetului de tip 2. Tratamentul cu metformină ameliorează, de asemenea, fenotipul diabetic al șoarecilor obezi, reducând glucoza de post și atenuând expresia enzimelor gluconeogene în ficat (7, 17, 18, 23, 39, 70). La subiecții umani, metformina atenuează și aspecte ale inflamației sistemice care este asociată cu obezitatea (4, 10-12, 20). Scopul prezentului studiu a fost de a determina dacă hiperglicemia contribuie la fenotipul pulmonar al șoarecilor obezi. În consecință, am tratat slabul de tip sălbatic și obez db/db șoareci pe cale orală fie cu apă, fie cu metformină în fiecare zi timp de 2 săptămâni. Au fost utilizate două cohorte de șoareci tratați cu metformină și apă. Într-o cohortă, reacția căilor respiratorii a fost evaluată la 24 de ore după ultimul tratament pentru a determina dacă metformina ar putea atenua AHR înnăscut al db/db șoareci. În cealaltă cohortă, 24 după ultima metformină sau tratamentul apei, șoarecii au fost expuși acut la O3 [2 părți pe milion (ppm) timp de 3 ore] și a fost examinat răspunsul inflamator care a urmat.
Animale.
Acest studiu a fost aprobat de Comitetul permanent pentru animale din zona medicală Harvard. Femei obeze db/db și ob/ob șoarecii au fost cumpărați de la Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME). Deoarece acești șoareci se aflau pe un fundal C57BL/6J, șoarecii C57BL/6J de tip sălbatic, de vârstă și sexe au fost folosiți ca martori. Ambele tipuri de șoareci sunt hiperfagici, hipometabolici, hiperinsulinemici, hiperglicemici și obezi masivi (37). Pentru a confirma eficacitatea tratamentului cu metformină asupra glucozei serice, am folosit ambele ob/ob și db/db șoareci. Pentru toate celelalte experimente, am folosit db/db doar șoareci.
Protocol.
Șoarecilor obezi și slabi li s-au administrat fie apă, fie metformină (300 μg/g) prin gavaj zilnic timp de 2 săptămâni. Alții au raportat reduceri ale glicemiei la jeun în db/db șoareci cu un protocol de tratament similar (17, 18). Au fost utilizate trei cohorte. Într-o cohortă, după ultimul tratament, ob/ob și db/db șoarecii au fost postiti peste noapte pentru măsurarea glicemiei la jeun folosind glucometrul Prestige Smart System IQ (Home Diagnostics, Fort Lauderdale, FL) (4 șoareci tratați cu metformină și 4 șoareci tratați cu apă). În a doua cohortă, la 24 de ore după ultimul tratament, șoarecii au fost anesteziați pentru măsurarea capacității de reacție a căilor respiratorii, urmat de colectarea serului pentru evaluarea inflamației sistemice ( = 6-8 șoareci per grup). Rețineți că nu am reușit să cateterizăm vena pentru livrarea de metacolină la un șoarece, dar am colectat încă o probă de sânge prin puncție cardiacă la acest șoarece. În ultima cohortă, șoarecii au fost expuși la O3 (2 ppm timp de 3 ore) la 24 de ore după ultimul tratament cu gavaj. La patru ore după expunere, șoarecii au fost eutanasiați și s-a efectuat spălarea bronhoalveolară (BAL) ( = 5-6 șoareci/grup).
Expunere la O3.
Șoarecii treji au fost așezați fără restricții în cuști individuale din plasă de sârmă în interiorul unei camere de expunere din oțel inoxidabil și plexiglas și expuși la O3 (2 ppm timp de 3 ore) așa cum s-a descris anterior (29, 66). Protocolul de expunere la O3 a fost ales pentru a permite compararea cu datele altor anchetatori care studiază inflamația acută indusă de O3 la șoareci (5, 6, 25, 27, 49, 56, 72), inclusiv db/db șoareci (41). Această concentrație este mai mare decât concentrațiile tipice utilizate pentru expunerile umane. Cu toate acestea, doza inhalată de O3 este produsul nu numai al concentrației de ozon și al timpului de expunere, ci și al ventilației minuscule (75). Expunerile umane sunt de obicei efectuate cu subiecți care fac exerciții pentru a crește ventilația lor mică (3). În schimb, șoarecii suferă o scădere profundă a metabolismului la expunerea la O3, iar la 2 ppm O3, ventilația lor minimă scade la valori doar o treime din cele măsurate înainte de expunere (64). Prin urmare, în timp ce concentrațiile utilizate pentru studiile la om și șoareci pot diferi în mod substanțial, doza reală inhalată de ozon este probabil mult mai comparabilă.
Mecanica pulmonară.
Șoarecii neexpuși au fost anesteziați cu xilazină (7 mg/kg) și pentobarbital sodic (50 mg/kg). Traheea a fost canulată cu un adaptor pentru tuburi, iar vena cozii a fost canulată pentru livrarea clorurii de acetil-β-metilcolină (metacolină; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO). Șoarecii au fost ventilați cu un ventilator specializat (flexiVent; SCIREQ, Montreal, QC, Canada). Frecvența a fost setată la 150 Hz și 180 Hz în tip sălbatic și db/db șoareci, respectiv. Frecvența ușor mai mare utilizată pentru db/db șoareci au fost aleși deoarece acești șoareci respiră spontan la o frecvență mai mare, dar cu aproximativ același volum mareic ca șoarecii de tip sălbatic (41). Prin urmare, volumul mareelor a fost stabilit la 0,3 ml în ambele tulpini. O fereastră mare a fost făcută de fiecare parte a peretelui pieptului tăind o parte a unor nervuri și țesutul dintre ele. Astfel, plămânii au fost în mare parte expuși la presiunea atmosferică, iar măsurătorile făcute au redus orice contribuție a peretelui toracic la mecanica pulmonară. S-a aplicat o presiune expiratorie pozitivă de 3 cmH2O prin plasarea liniei expiratorii sub apă.