Papel da eotaxina-1/ CCL11 na indução de senescência celular em fibroblastos pulmonares e a relação entre inflamação sistêmica e ansiedade no contexto da asma

Abstract

A asma é uma doença crônica não transmissível, caracterizada pela hiperresponsividade brônquica e pela inflamação das vias aéreas em diferentes graus. Apesar de comumente associada a sintomas respiratórios, estudos recentes sugerem a presença de alterações compatíveis com o envelhecimento cronológico, bem como uma maior prevalência de doenças neuropsiquiátricas, em indivíduos asmáticos. Nesse contexto, o presente trabalho se propõe a investigar o papel da asma como um possível contribuinte para o processo de envelhecimento a nível celular e sistêmico, explorando os mecanismos subjacentes e destacando a influência da eotaxina-1/CCL11 nesse processo. Para isso, investigamos a capacidade de CCL11 de induzir senescência celular e os potenciais mecanismos envolvidos nesse desfecho na linhagem de fibroblastos pulmonares humanos MRC5. Nossos resultados demonstraram que a sinalização via eotaxina-1/ CCL11 desencadeou um aumento proeminente na produção de espécies reativas de oxigênio, acompanhado por uma elevada ativação de vias de resposta de dano ao DNA, evidenciada pela fosforilação de TP53 e H2AX. Essas alterações foram acompanhadas pela indução de senescência celular, evidenciada pelo aumento da atividade da enzima β-galactosidase associada à senescência, redução da capacidade proliferativa mediada por Ki-67 e aumento da secreção das citocinas pró-inflamatórias IL-6 e IL-8, mediadores importantes do fenótipo secretor associado à senescência. Além disso, análises adicionais in silico revelaram uma expressão elevada de CCL11, assim como de marcadores de envelhecimento celular, como CDKN2A (p16INK4a) e SERPINE1, em células epiteliais pulmonares de pacientes com asma atópica. Por fim, buscamos investigar no contexto da asma a presença de alterações sistêmicas classicamente atribuídas ao envelhecimento. Para isso, camundongos C57BL/6J machos foram submetidos a um protocolo de indução de asma por meio da inalação repetida do extrato comercial de poeira de ácaro doméstico da espécie Dermatphagoides pteronyssinus. Nossos resultados demonstraram um aumento na secreção de citocinas pró-inflamatórias não apenas no tecido pulmonar, mas também a nível sistêmico, evidenciado pelo aumento das concentrações plasmáticas de IL-4, INFγ e IL-17A. Ainda, observou-se uma redução no peso global e a exacerbação de comportamentos associados a ansiedade durante o teste de interação social em camundongos asmáticos, quando comparados ao grupo controle. Esses dados sugerem uma interconexão entre asma, inflamação sistêmica, alterações metabólicas e o desenvolvimento de doenças neuropsiquiátricas. Em suma, os dados apresentados ao longo dessa tese representam um avanço na ampliação da conceituação clássica da fisiopatologia da asma, elucidando seu papel na promoção precoce de diferentes alterações associadas ao envelhecimento, tanto a nível celular quanto sistêmico.

Asthma is a chronic non-communicable disease characterized by bronchial hyperresponsiveness and varying degrees of airway inflammation. Despite commonly being associated with respiratory symptoms, recent studies suggest the presence of alterations consistent with chronological aging, as well as a higher prevalence of neuropsychiatric disorders, in asthmatic individuals. In this context, the present study aims to investigate the role of asthma as a potential contributor to the aging process at both cellular and systemic levels, exploring underlying mechanisms and highlighting the influence of eotaxin-1/CCL11 in this process. To this end, we investigated the capacity of CCL11 to induce cellular senescence as well as the potential mechanisms involved in this outcome in a human pulmonary fibroblast cell line. Our results showed that eotaxin-1/CCL11 was able to promote a prominent increase in reactive oxygen species production, accompanied by a high activation of DNA damage response pathways, evidenced by p-TP53 and γH2AX phosphorylation. These alterations were accompanied by cellular senescence induction by CCL11 in these fibroblasts, evidenced by increased senescence-associated β-galactosidase activity, reduced proliferative capacity mediated by Ki-67, and increased secretion of pro-inflammatory cytokines IL-6 and IL-8, important mediators of the senescence-associated secretory phenotype. Furthermore, additional in silico analyses revealed an elevated expression of CCL11, as well as cellular aging markers such as CDKN2A (p16INK4a) and SERPINE1, in pulmonary epithelial cells from atopic asthma patients. Lastly, we sought to investigate the presence of systemic alterations classically attributed to aging in the context of asthma. For this purpose, male C57BL/6J mice were subjected to an asthma induction protocol through repeated inhalation of a commercial house dust mite extract from Dermatphagoides pteronyssinus. Our results showed an increased secretion of pro-inflammatory cytokines not only in lung tissue but also at systemic levels, evidenced by elevated plasma concentrations of IL-4, INFγ, and IL-17A. Additionally, a reduction in overall weight and exacerbation of anxiety-related behaviors during the social interaction test were observed in asthmatic mice compared to the control group. These data suggest an interconnection between asthma, systemic inflammation, metabolic alterations, and the development of neuropsychiatric diseases. In summary, the data presented in this thesis represent a significant effort in expanding the classical conceptualization of asthma pathophysiology, elucidating its role in the premature promotion of different age-related alterations, at both cellular and systemic levels.