Poluição do ar e crianças com fibrose cística

Fundo:

A fibrose cística (FC) é a condição respiratória hereditária mais comum que reduz a vida, resultando em morte prematura secundária a infecções recorrentes das vias aéreas e inflamação, levando a danos pulmonares irreversíveis. O programa de triagem na infância melhorou a expectativa de vida, mas a expectativa de vida dos pacientes com FC ainda é reduzida em 20 anos atualmente. Assim, ainda são necessárias intervenções para reduzir a inflamação, infecção e dano pulmonar na FC.

Uma intervenção potencial é reduzir a exposição de crianças com FC à poluição do ar. O material particulado (PM) são partículas microscópicas de fuligem das emissões de motores a gasolina e diesel; A PM está ligada a efeitos adversos na saúde respiratória em crianças. Crianças com fibrose cística são particularmente vulneráveis ​​ao PM, mas, até o momento, nenhum conselho de redução de exposição está disponível, e o mecanismo subjacente a essa vulnerabilidade não é claro.

A exposição pessoal de crianças com FC ao PM é devida a: i) fontes geradas localmente (relativas à proximidade de estradas movimentadas) e ii) concentrações de fundo (ou seja, PM soprado em toda a cidade de outras áreas). Embora uma ligação entre a poluição do ar e o crescimento reduzido da função pulmonar em crianças saudáveis ​​esteja bem estabelecida, a ligação com a doença pulmonar da FC só surgiu recentemente. Um estudo recente descobriu que a exposição prolongada de crianças com FC a PM aumenta o risco de infecção das vias aéreas por Pseudomonas. Outro estudo também descobriu que a poluição de fundo de curto prazo está associada ao aumento da necessidade de antibióticos em crianças e adultos com FC. A necessidade de reduzir a exposição pessoal dos pacientes ao PM foi reconhecida pelo Barts Health NHS Trust. Trabalhando com o Plano de Ação Global, o Trust desenvolveu dicas sobre como reduzir a exposição pessoal dos adultos à poluição do ar. Essas dicas incluem viajar fora do horário de pico, pegar rotas de baixa poluição (mapas fornecidos) e inscrever-se no aplicativo de alerta de poluição do ar airText. Como viajar fora do horário de pico não é viável para crianças em idade escolar, dicas adequadas para crianças são necessárias com urgência.

Pesquisas recentes em pacientes com asma sugerem um mecanismo putativo de remoção prejudicada de MP inalado. No pulmão saudável, o PM inalado é rapidamente removido (fagocitado) pelos macrófagos das vias aéreas (AM). AM patrulha a superfície das células epiteliais que revestem as vias aéreas; depois de assumir o PM, eles se movem para cima e para fora do pulmão. Assim, AM com função fagocítica normal atua tanto para reduzir a exposição de PM de outras células das vias aéreas - incluindo células epiteliais, quanto para garantir que PM não se acumule no pulmão. A quantidade de partículas de carbono no AM foi previamente utilizada para avaliar os efeitos de longo prazo da exposição de crianças e adultos saudáveis. A quantidade de carbono preto (BC) em AM reflete a capacidade intrínseca de AM para remover PM (capacidade fagocítica). O carbono da AM é significativamente menor em condições como asma grave, onde a capacidade fagocitária da AM é prejudicada. Além disso, foi identificado um papel para a prostaglandina E2 (PGE2) na mediação da função fagocítica prejudicada na asma. Primeiro, a PGE2 suprime a fagocitose de AM de PM urbano in vitro; e em segundo lugar, as crianças com asma grave apresentaram aumento dos metabólitos urinários da PGE2. A mudança de PM inalado de AM para outras células tem o potencial de estimular a liberação de interleucina-8 (IL-8) por células epiteliais - um fenômeno observado em camundongos, onde a inalação de partículas não inflamatórias produz neutrofilia significativa nas vias aéreas quando a função fagocitária de AM é prejudicado.

A hipótese é que o manuseio prejudicado do PM inalado pelo AM contribui para a vulnerabilidade de crianças com FC à poluição do ar. Especificamente, o aumento da vulnerabilidade ao PM inalado em crianças com FC é devido ao comprometimento da fagocitose de AM mediado por PGE2. O corolário é que crianças com FC terão; i) níveis reduzidos de carbono AM in vivo (refletindo a fagocitose reduzida de PM inalado in vivo), ii) capacidade reduzida de AM para fagocitar PM de carbono in vitro, iii) aumento de metabólitos de PGE2 nas vias aéreas e na urina e, finalmente, iv) uma vez que a produção de PGE2 está sob o controle da enzima ciclooxigenase (COX, especialmente COX-2), as células das vias aéreas CF aumentaram a expressão de COX-2, v) inibidores de COX (por exemplo Ibuprofeno) deve suprimir a produção de PGE2, melhorando teoricamente a função AM.

A bronquiectasia não fibrocística é uma condição respiratória com etiologia múltipla, como patologia congênita, imunodeficiência e discinesia ciliar primária. Pacientes com bronquiectasia não-FC demonstram características clínicas semelhantes aos pacientes com FC, pacientes com qualquer uma das condições são tratados com tratamentos semelhantes, portanto, é hipotetizado que o acima também se aplica a crianças com bronquiectasia não-FC.

Existem evidências de que alguns organismos são capazes de se reproduzir e residir nos macrófagos das vias aéreas sem serem destruídos pela via fagocítica tradicional. Freqüentemente, pacientes com bronquiectasias com e sem FC são internados no hospital para tratamentos intensivos com antibióticos, mas uma proporção de suas amostras de escarro não apresenta crescimento por cultura hospitalar de rotina. Este estudo irá explorar macrófagos isolados das vias aéreas e identificar os organismos dentro - se houver algum presente.

Dados clínicos:

Há evidências para apoiar esta hipótese; i) foi relatado anteriormente que a fagocitose de grânulos de látex inertes é prejudicada na AM de adultos com FC (71 + 15% de fagocitose em controles vs. 23 + 9% em FC), ii), a FC está associada ao aumento de PGE2 nas vias aéreas e iii ) em um estudo piloto, significativamente (p<0,01) carbono AM reduzido em 6 crianças com FC em comparação com 6 controles saudáveis ​​(média 0 vs. 0,3 + 0,05, μm2 p<0,01) foi encontrado.

Justificativa:

Até o momento, o efeito da captação prejudicada de PM por AM em outras células das vias aéreas não foi estudado in vitro. A hipótese é que em co-culturas de AM humano e células epiteliais das vias aéreas expostas ao PM urbano, o comprometimento mediado por PGE2 da fagocitose de macrófagos aumenta a liberação epitelial de IL-8. Além disso, uma vez que AM é uma fonte importante de PGE2 das vias aéreas, especula-se que haja aumento da expressão de COX-2 em AM de crianças com FC. Assim, a supressão da função fagocítica AM na FC é um processo autócrino; ou seja CF AM libera mais PGE2 - que por sua vez suprime a fagocitose AM. Neste estudo, a evidência será buscada para o manuseio anormal de PM por AM de crianças com FC, e modelará isso usando culturas de células e macrófagos das vias aéreas humanas.