Injurias inflamatórias induzem a liberação de uma variedade de mediadores químicos, conhecidos por citocinas e quimiocinas. Estas substâncias orquestram um infiltrado de células de defesa para o local do dano, com o intuito de reestabelecer o equilíbrio e restaurar a integridade do tecido (LANDSKRON et al., 2014; MAIONE et al., 2015). As citocinas são proteínas de baixo peso molecular que funcionam como moléculas de sinalização mediando a comunicação intercelular. São sintetizadas por uma variedade de células, principalmente pelas células do sistema imunológico, essencialmente macrófagos e linfócitos (SOFRONIEW, 2013; LANDSKRON et al., 2014; DUQUE; DESCONTEAUX, 2014).
Estas moléculas atuam regulando o sistema imunológico tanto no estado de saúde quanto em processos patológicos, seu mecanismo de ação baseia-se na ligação a receptores de superfície celular específicos, e deste modo, geram a ativação de uma cascata de sinalização celular afetando diretamente a função da célula. Este processo de regulação inclui a ativação ou supressão de diversos genes através de seus fatores de transcrição, podendo resultar na produção de outras citocinas, em um aumento no número de receptores de superfície para outras moléculas ou, eventualmente, na inibição do próprio efeito da citocina (STOW; MURRAY, 2013; DUQUE; DESCONTEAUX, 2014).
As citocinas são essenciais para o funcionamento dos macrófagos, elas medeiam o desenvolvimento de uma efetiva resposta imune e influenciam o microambiente destas células. Os diferentes subgrupos de macrófagos diferem drasticamente nas citocinas que secretam e, consequentemente, nas funções estabelecidas por estas células em cada órgão ou tecido em que se localizam (DUQUE; DESCONTEAUX, 2014). Na figura 9 é possível compreender a subdivisão dos tipos de macrófagos originados a partir dos monócitos, onde nota-se que os macrófagos de classe M1 são ativados por substâncias como LPS e IFN-γ em resposta a infecções microbianas ou na supressão de tumor, e que nesse tipo de resposta são produzidas as citocinas TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-12 e IL-23. Por outro lado, macrófagos de classe M2 atuam em processos de cicatrização de feridas e reparo tecidual, na imunossupressão e promoção de tumor, produzindo citocinas como IL-10,
39 o fator de transformação do crescimento beta (TGF-β), IL-1Ra, IL-1 β, IL-6 e IL-10
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Figura 9: Subgrupos de macrófagos diferenciados a partir de monócitos e as respectivas citocinas produzidas por cada tipo celular. Macrófagos de
classe M1 são ativados por LPS e IFN-γ e produzem as citocinas TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-12 e IL-23, enquanto macrófagos M2 agem em processos de cicatrização de feridas e reparo tecidual, na imunossupressão e promoção de tumor, e produzem as citocinas: IL-10, o TGF-β, IL-1Ra, IL-1 β, IL-6 e IL-10 (Fonte: Duque; Desconteaux, 2014).
41 Dependendo da função que desempenham no organismo, as citocinas são classificadas em citocinas anti-inflamatórias ou citocinas pró-inflamatórias. Apesar desta classificação, a produção de ambas deve ser muito bem regulada, para que seja mantida a homeostase do corpo. A superexpressão de citocinas pró-inflamatórias tem sido associada com várias desordens neuropsiquiátricas, como depressão e doenças neurodegenerativas, incluindo o Alzheimer e mal de Parkinson, por exemplo (BORSINI et al., 2015). As interleucinas (ILs) são citocinas secretadas principalmente por leucócitos e que atuam em outros tipos de células semelhantes, tais como macrófagos, células B e T. As ILs são responsáveis por uma variedade de respostas em células e tecidos, elas agem na modulação do crescimento, diferenciação e ativação celular durante a resposta imunológica (BROCKER ET AL., 2010).
Para ilustrar a importância das citocinas na resposta do hospedeiro a infecções por patógenos, especificamente as de origem bacteriana ocasionada por LPS, descreveremos a seguir o papel das citocinas que foram analisadas no presente estudo.
1.6.1 Fator de necrose tumoral (TNF-α)
O fator de necrose tumoral (do inglês tumoral necrose fator alpha TNF-α) é uma glicoproteína que contém 185 aminoácidos. Inicialmente esta molécula foi descrita por sua habilidade em induzir necrose em células tumorais. Sua função na resposta imune compreende a indução de vasodilatação e perda da permeabilidade vascular, fator propício para infiltração de linfócitos, neutrófilos e monócitos, os quais são atraídos para o local da inflamação através da liberação de quimiocinas. Nos macrófagos, TNF- α é liberado para o meio extracelular pelas vias de secreção constitutiva, que são ativadas por estímulos, tais como presença de agentes patogênicos, sendo, portanto, essa citocina a primeira a ser sintetizada em resposta a patógenos (STOW; MURRAY, 2013; DUQUE; DESCONTEAUX, 2014).
1.6.2 Interleucina 1 (IL-1)
Existem basicamente três formas de interleucina 1: IL-1α, IL-1β e IL-1Ra. IL-1α e IL-1β são consideradas citocinas fortemente pró-inflamatórias, apesar disto a similaridade estrutural entra ambas é de cerca de 25%, apenas. São codificadas por genes distintos, porém se ligam ao mesmo receptor (IL-1R1) (GARLANDA;
42 DINARELLO; MANTOVANI, 2013). Semelhante à TNF, a IL-1β é produzida endogenamente e liberada logo nos estágios iniciais de infecções, lesões e estresse (DUQUE; DESCONTEAUX, 2014). IL-1β é sintetizada principalmente por monócitos e macrófagos, embora possa ser produzido por células Natural Killer (NK), células B, células dendríticas, fibroblastos e células epiteliais. O mecanismo de ação desta citocina se baseia na indução da produção de proteínas de fase aguda durante a inflamação, atuando diretamente no sistema nervoso central para induzir a febre e a síntese de prostaglandinas. Além disso, IL-1β aumenta a expressão dos genes que a produzem, sendo, portanto, autorregulada (GARLANDA; DINARELLO; MANTOVANI, 2013; MURRAY; STOW, 2014; DUQUE; DESCONTEAUX, 2014).
O precursor de IL-1α está presente constitutivamente em camadas epiteliais de todo o trato gastrointestinal, pulmão, fígado, rim, células endoteliais e astrócitos. Em condições de morte celular por necrose, como ocorre em doenças isquêmicas, como infarto do miocárdio, acidente vascular cerebral, insuficiência renal e necrose tumoral, o precursor de IL-1α é liberado. Desta forma, o precursor de IL-1α é ativado completamente e inicia a cascata de citocinas e quimiocinas inflamatórias (GARLANDA; DINARELLO; MANTOVANI, 2013).
1.6.2 Interleucina 6 (IL-6)
A interleucina 6 (IL-6) é uma citocina pleiotrópica, ou seja, atua sobre diferente tipos de células, possui tanto funções pró-inflamatórias quanto anti-inflamatórias que afetam uma variedade de processos bioquímicos e fisiológicos. Assim como TNF e IL- 1β, a IL-6 é um pirógeno endógeno que promove febre e a produção de proteínas de fase aguda a partir do fígado. IL-6 juntamente com outras citocinas pró-inflamatórias estão envolvidas em desordens como doença de Crohn’s e artrite reumatoide (DUQUE; DESCONTEAUX, 2014; MURRAY; STOW, 2014).
1.6.2 Interleucina 12 (IL-12)
IL-12 é uma citocina de destacado papel durante a defesa contra doenças infecciosas e câncer, sendo sintetizada, primordialmente, por monócitos, macrófagos e outras células apresentadoras de antígenos. Trata-se de uma citocina heterodimérica, constituída por duas subunidades (p40 e p35). Age em sinergismo com TNF e outras citocinas pró-inflamatórias para induzir a produção de IFN-γ e a
43 citotoxicidade de células NK e células T CD8. Dentre suas principais funções, destaca- se sua capacidade de inibir a angiogênese e, por este motivo, IL-12 se configura como um alvo em patologias autoimunes e no câncer (MURRAY; STOW, 2014; DUQUE; DESCONTEAUX, 2014).
1.6.3 Óxido nítrico
Óxido nítrico (do inglês Nitric oxid NO) é um radical livre de curta duração que está envolvido em diversos processos biológicos (FARO et al., 2014; DUSSE; VIEIRA; CARVALHO, 2003). É comumente conhecido como fator relaxante derivado do endotélio, regula o tônus vascular e o fluxo sanguíneo e, portanto, o fornecimento de oxigênio, causando vasodilatação. Além disso, NO regula diversos outros processos, como a neurotransmissão, motilidade gástrica, cicatrização de feridas, respiração mitocondrial, apoptose e inflamação (BOGDAN, 2015).
Durante a inflamação esse radical livre é sintetizado como um mediador que pode ter efeitos tanto pró-inflamatórios como anti-inflamatórios, do mesmo modo que outras moléculas solúveis produzidas, tais como: leucotrienos, histamina, bradicinina, fator ativador de plaquetas, interleucinas e espécies reativas de oxigênio (EROs). A função dessas moléculas é destruir um patógeno ou a causa da inflamação, protegendo dessa maneira o tecido danificado e evitando a propagação da lesão (FARO et al., 2014; LEI et al., 2013).
Todavia, NO também possui efeito deletério, sendo potencialmente tóxico quando sintetizado em grandes quantidades, em situações de estresse oxidativo e deficiência do sistema antioxidante (DUSSE; VIEIRA; CARVALHO, 2003; BOGDAN, 2015). Por este motivo, estudos envolvendo NO tem se tornado alvo de pesquisadores e da indústria farmacêutica.
A produção dessa molécula mensageira ocorre a partir da oxidação do aminoácido L-arginina, que é convertido em L-citrulina. Esta reação é catalisada pela enzima óxido nítrico sintase (NOS), a qual possui diferentes isoformas, sendo elas agrupadas em duas categorias: (I) NOS constitutiva, representada pela NOS neuronal (n-NOS, tipo I), NOS endotelial (e-NOS, tipo III) e a (II) NOS induzível, que é a óxido nítrico sintase induzível (iNOS) (Figura 10) (LI; HORKE; FÖRSTERMANN, 2014; DUSSE; VIEIRA; CARVALHO, 2003; LEI et al., 2013).
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Figura 10: Diferentes isoformas da óxido nítrico sintase (NOS). A enzima NOS é subdividida em
dois tipos, de acordo com sua síntese: NOS constitutiva (e-NOS e n-NOS) e NOS induzível (i-NOS). (Fonte: DUSSE; VIEIRA; CARVALHO, 2003).