Niciun efect al metforminei asupra hiperreactivității înnăscute a căilor respiratorii și a răspunsurilor crescute la ozon

Stephanie A. Shore

Programul de Științe Fiziologice Moleculare și Integrative, Departamentul de Sănătate al Mediului, Școala de Sănătate Publică Harvard, Boston, Massachusetts

efect

Erin S. Williams

Programul de Științe Fiziologice Moleculare și Integrative, Departamentul de Sănătate al Mediului, Școala de Sănătate Publică Harvard, Boston, Massachusetts

Ming Zhu

Programul de Științe Fiziologice Moleculare și Integrative, Departamentul de Sănătate al Mediului, Școala de Sănătate Publică Harvard, Boston, Massachusetts

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 șoareci slabi de tip sălbatic și obezi db/db 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 înnăscută a șoarecilor db/db. 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.

MATERIALE ȘI METODE

Animale.

Acest studiu a fost aprobat de Comitetul permanent pentru animale din zona medicală Harvard. Șoareci femele obezi db/db și ob/ob au fost achiziționați 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 atât șoareci ob/ob, cât și șoareci db/db. Pentru toate celelalte experimente, am folosit doar șoareci db/db.

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 în repaus alimentar la șoareci db/db cu un protocol de tratament similar (17, 18). Au fost utilizate trei cohorte. Într-o cohortă, după ultimul tratament, șoarecii ob/ob și db/db au fost postiti peste noapte pentru măsurarea glicemiei în repaus folosind glucometrul Prestige Smart System IQ (Home Diagnostics, Fort Lauderdale, FL) (4 metformină și 4 șoareci tratați cu apă). În cea de-a doua cohortă, la 24 de ore după ultimul tratament, șoarecii au fost anesteziați pentru măsurarea capacității de reacție a căilor respiratorii, urmată de colectarea serului pentru evaluarea inflamației sistemice (n = 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) (n = 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 șoareci db/db (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.