Estudando efeitos da fumaça do cigarro na infecção por pseudomonas em células epiteliais pulmonares

O tabagismo afeta a saúde pública de milhões de pessoas em todo o mundo. Muitas doenças deletérios, incluindo câncer de pulmão e doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), estão relacionadas ao tabagismo^1,,2. O tabagismo aumenta a suscetibilidade a infecções microbianas agudas no sistema respiratório^3,,4,5. Além disso, evidências crescentes comprovam que o tabagismo aumenta a patogênese de muitas doenças crônicas^6,,7,8. Por exemplo, o tabagismo pode aumentar as infecções virais ou bacterianas que causam a exacerbação da DPOC⁹. Entre os patógenos bacterianos que contribuem etiologicamente para a exacerbação aguda da DPOC, um patógeno de bacilo gram-negativo oportunista, Pseudomonas aeruginosa,causa infecções que se correlacionam com prognósticos ruins e maiores mortalidades^10,11. A exacerbação da DPOC piora a doença acelerando a progressão patológica. Não há terapias eficazes contra a exacerbação da DPOC, exceto para a gestão antissintomática¹². A exacerbação da DPOC promove a mortalidade do paciente, diminui a qualidade de vida e aumenta a carga econômica sobre a sociedade¹³.

As vias respiratórias são um sistema aberto, continuamente submetido a vários patógenos microbianos presentes externamente. Patógenos bacterianos oportunistas são geralmente detectados nas vias aéreas superiores, mas às vezes são observados nas vias aéreas inferiores^14,15. Nos modelos animais P. aeruginosa pode ser detectado em sacos alveolares logo 1h após a infecção¹⁶. Como um grande mecanismo de defesa, células imunes como macrófagos ou neutrófilos eliminam as bactérias nas vias aéreas. As células epiteliais pulmonares, como a primeira barreira fisiológica, desempenham um papel único na defesa do hospedeiro contra infecções microbianas. As células epiteliais pulmonares podem regular a invasão microbiana, colonização ou replicação independente das células imunes¹⁷. Algumas moléculas encontradas em células epiteliais, incluindo PPARg, exercem funções antibacterianas, regulando assim a colonização bacteriana e a replicação nas células epiteliais pulmonares¹⁸. O tabagismo pode alterar as moléculas e prejudicar a função normal de defesa nas células epiteliais pulmonares^19,20. Estudos recentes relataram exposição direta da fumaça do cigarro às células epiteliais pulmonares usando o aparelho de fumo robô^21,22. A exposição à fumaça pode ser realizada de outras formas, incluindo a aplicação de CSE. A preparação do CSE é uma abordagem reprodutível com aplicações potenciais em outros tipos de células, incluindo células endoteliais vasculares que são indiretamente expostas à fumaça de cigarro.

Este relatório descreve um protocolo para gerar extrato de fumaça de cigarro para alterar a carga bacteriana em células epiteliais pulmonares. O CSE aumenta a carga bacteriana de P. aeruginosa,e pode contribuir para a recidiva de infecções bacterianas geralmente vistas na exacerbação da DPOC. Um método convencional é usado para a preparação de CSE. As células epiteliais pulmonares, em seu estágio de crescimento exponencial, são tratadas com 4% de ESC por 3 h. Alternativamente, as células epiteliais pulmonares cultivadas por monocamadas podem ser diretamente expostas à fumaça do cigarro em uma interface ar-líquido. As células tratadas com CSE são então desafiadas com Pseudomonas em uma multiplicidade de infecção (MOI) de 10. As bactérias são propagadas a uma velocidade de agitação particular para garantir que a morfologia de sua flagela permaneça intacta para manter sua capacidade invasiva total. A gentamicina é empregada para matar as bactérias deixadas no meio da cultura, reduzindo assim a contaminação potencial durante a subsequente determinação da carga bacteriana. O protocolo também usa Pseudomonascom a etiqueta GFP, que tem sido utilizada como uma poderosa ferramenta para estudar a infecção por Pseudomonas em diferentes modelos. Uma cepa representativa é P. fluorescens Migula²³. O grau de infecção ou carga bacteriana após o tratamento de ESE é determinado de três maneiras: o método de placa de gota com contagem de colônias, PCR quantitativo usando primers pseudomonas 16S rRNA ou citometria de fluxo em células infectadas com Pseudomonasfluorescentes . Este protocolo é uma abordagem simples e reprodutível para estudar o efeito da fumaça de cigarro em infecções bacterianas em células epiteliais pulmonares.