Publicação

The effect of exercise and tumor necrosis factor inhibitor on peripheral and axial inflammation in an animal model of spondyloarthritis

Detalhes bibliográficos
Resumo:	A espondilite anquilosante é a mais comum entre as doenças espondiloartriticas e tem uma prevalência entre 1,0-1,4% na população mundial, e 1,6% entre a população de Portugal. A patogénese da EA inclui sinovite, entesite com mecanismos controversos do desenvolvimento da doença que são caracterizados por uma formação óssea local excessiva, também associada à perda sistémica óssea. A inflamação articular resulta em inchaço que causa dor, perda de mobilidade, rigidez articular e danos ósseos. Atualmente, são desenvolvidas estratégias terapêuticas mais eficazes, principalmente para evitar danos ósseos permanentes, causados por esta doença, para que um número maior de pacientes possa entrar em remissão. O fator de necrose tumoral (TNF) é uma citocina que é responsável pela mediação de processos inflamatórios e atividades de imunorregulação, acabando por possuir um papel muito central neste tipo de patologias. Na patologia de EA, o TNF para além de ser um mediador inflamatório sistémico é também responsável pela modulação da renovação óssea. Estudos passados revelaram que níveis séricos dessa citocina foram encontrados mais elevados em pacientes diagnosticados com EA. Os tecidos sinoviais e estesiais dos pacientes com EA também têm sido identificados com elevados valores de TNF. Desta forma o TNF vai desempenhando na EA um papel pró-osteoclastogénico e anti-osteoblastogénico, propondo a existência de uma resposta local através da regulação positiva dos osteoclastos (OCs) e osteoblastos (OBs) (células responsáveis pela reabsorção, formação e mineralização óssea). A presença de células do sistema imunológico e a expressão de citocinas pró-inflamatórias na entese de pacientes com EA já foram relatadas em estudos passados, no entanto, os mecanismos que levam a este acontecimento são pouco compreendidos. Potencializando, a necessidade de desenvolver novos estudos para compreender mais aprofundadamente a EA. Existem também vários estudos que consideram o stress mecânico como um fator estimulante no desencadear deste tipo de doenças. Alguns estudos em ratinhos sugeriram que o stress mecânico poderia estar associado a esta patologia. Estes estudos observaram que comportamentos agressivos e condições de alojamento demonstraram afetar a expressão da doença. Assim como através da imobilização mecânica das patas anteriores e suspensão da cauda, demonstrou menor progressão da doença. No entanto existe falta de provas concretas em que o stress mecânico afeta diretamente o desenvolvimento desta doença. A terapia de inibição do TNF (TNFi) tem sido extensivamente investigada e as terapias têm demonstrado ser frequentemente utilizadas no tratamento de algumas doenças reumatológicas, não atuando apenas na redução da inflamação, mas também na interrupção da destruição articular. Dados de ensaios clínicos, onde pacientes com EA ativa reportam não apenas redução da dor inflamatória nas costas, mas adicionalmente melhoria da mobilidade física, fadiga e qualidade de vida. Foi também demonstrado que a terapia com TNFi é capaz de bloquear parcialmente os mecanismos envolvidos nos danos ósseos. No entanto ainda não foi comprovado que este tratamento consegue interromper a nova formação de osso em EA. Existe ainda a necessidade de estudos adicionais para poder responder ou elucidar os diferentes pontos acima mencionados. Consequentemente ratinhos são frequentemente utilizados como modelos de estudos para a biologia humana, devido a existência de semelhanças genéticas e fisiológicas entre as espécies. Por este motivo a EA é estudada principalmente em modelos animais, uma vez que existe dificuldades na obtenção de amostras sinoviais e de enteses de pacientes. Assim como as amostras periféricas das articulações da coluna vertebral são particularmente as mais difíceis de obter. Neste estudo foi então utilizado um modelo animal que representa a patologia de espondiloartrite (SpA) através da expressão da forma transmembranar de TNF tmTNF(TgA86). Este estudo tem como primeiro objetivo abordar a caracterização deste modelo animal no desenvolvimento desta patologia, segundo avaliar o impacto do stress mecânico neste modelo animal e terceiro analisar o efeito causado pela administração da terapia de TNFi. No decorrer deste estudo foram realizadas avaliações clínicas, seguidas de análise de imagens histológicas marcadas com Safranina e Hematoxilina/Eosina através de uma aplicação de scores semiquantitativos. Ao caracterizar o desenvolvimento desta doença no modelo animal a avaliação inicial clínica mostrou que os ratinhos TgA86 desenvolveram a doença espontaneamente entre as 3 e 4 semanas de idade, com 100% de penetrância e sem perda de peso, conforme descrito na literatura. Este modelo de ratinho mostrou também exibir as características de SpA de poliartrite inflamatória, edema articular e deformações nas patas posteriores e anteriores. A cauda quando foi medida e comparada com a dos ratinhos saudáveis, mostrou-se mais curta e com deformidades, apresentando características da doença. A análise histológica confirmou estes resultados clínicos, através da análise estatística que apresentou desenvolvimento da doença nas patas anteriores, coluna e cauda, onde, entre as articulações axiais, a cauda desenvolveu a patologia primeiro e com mais severidade quando comparada com a coluna. Estes resultados foram provavelmente devido à fisiologia do animal onde a distribuição do seu peso ocorre sobretudo sobre as patas traseiras, onde a cauda desenvolve mecanismos biomecânicos de equilíbrio corporal. Globalmente os resultados mostraram que a severidade da doença aumentou gradualmente com o tempo, através do agravamento da inflamação, erosão óssea e da degradação da cartilagem. Particularmente os discos intervertebrais são severamente danificados na cauda, entesites e proeminente infiltrado inflamatório são também observados. Relativamente ao stress mecânico os ratinhos foram submetidos a um protocolo de exercicio físico utilizando a metodologia acima descrito. Os nossos resultados mostraram que, em geral, o stress mecânico, afeta o desenvolvimento da doença nos ratinhos que expressam a doença. Nestes, a doença expressa-se numa forma mais severa em comparação com os ratinhos saudáveis, bem como os ratinhos que expressam a doença e que não foram submetidos ao exercício. Estes dados estão em linha com os nossos resultados da avaliação clínica realizados durante o protocolo de treadmill. Especialmente nas articulações periféricas, onde os ratinhos exercitados e que expressam a doença, apresentam um aumento da inflamação e danos na cartilagem. Estes resultados surgem através da observação da presença de eritema, inchaço, deformações e perda de funcionamento articular. Em resumo, estes dados fornecem um vínculo entre a biomecânica e a inflamação onde esta é promovida em locais específicos do sistema músculo-esquelético na existência de EA. Consequentemente, o stresse mecânico é sentido pelas células pró-inflamatórias nas regiões articulares, o que indica que nesses locais, as forças biomecânicas são então traduzidas para sinais bioquímicos, como quimiocinas, sendo estas responsáveis pela desencadear de sinais inflamatórios locais podendo conduzir a destruição óssea. No que diz respeito à análise do efeito da terapia inibidora de TNF um equivalente para ratinho de certolizumab pegol (CZP) foi administrado. O modelo de ratinho TgA86 foi submetido a um tratamento precoce às 4 semanas de idade e um tratamento tardio às 10 semanas de idade. As análises histológicas das articulações periféricas (patas traseiras) mostraram uma diminuição significativa da atividade da doença quando ambos os tratamentos foram administrados. No entanto, os resultados demonstram através de comparações entre os dois períodos de tratamento realizados, que o mais precoce mostrou ser mais eficiente no controlo e prevenção do desenvolvimento da doença. Isto pode ser explicado pelo fato de os ratinhos TgA86 com 10 semanas de idade já apresentarem a doença estabelecida. O que se torna problemático na restauração da estrutura óssea, pois os danos existentes podem ser já irreversíveis, devido ao comportamento agressivo da doença. A administração da terapia mostrou a nível axial (cauda e coluna) e periférico (pata) conseguir controlar efetivamente a inflamação sinovial, bem como prevenir os ossos e articulações da degradação, neste modelo animal. Embora o mecanismo de ação completo do TNFi não esteja completamente compreendido, este trabalho trouxe informações sobre os eventos locais que ocorrem nas articulações periféricas e axiais após a administração do tratamento. Em sumário os nossos resultados demonstram que o modelo animal TgA86 apresenta manifestações semelhantes a EA e apresenta desenvolvimento e progressão da doença ao longo do tempo, sugerindo que este modelo animal em geral tende a ser um bom modelo para estudos futuros. Adicionalmente concluímos que o stresse mecânico pode ser considerado um fator contribuinte para o agravamento desta doença neste modelo animal. Relativamente à terapia de inibição do TNF foi observado que a sua eficácia é dependente do estado de desenvolvimento da doença no momento da administração. Os nossos resultados demonstram que a eficácia terapêutica do inibidor de TNF é superior quando administrado numa fase inicial da doença.
Autores principais:	Sofio, Ana Rita Durão da Graça Godinho
Assunto:	Ankylosing spondylitis Mechanical stress TNFi Teses de mestrado - 2019
Ano:	2019
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso restrito
Instituição associada:	Universidade de Lisboa
Idioma:	inglês
Origem:	Repositório da Universidade de Lisboa

Descrição
Resumo:	A espondilite anquilosante é a mais comum entre as doenças espondiloartriticas e tem uma prevalência entre 1,0-1,4% na população mundial, e 1,6% entre a população de Portugal. A patogénese da EA inclui sinovite, entesite com mecanismos controversos do desenvolvimento da doença que são caracterizados por uma formação óssea local excessiva, também associada à perda sistémica óssea. A inflamação articular resulta em inchaço que causa dor, perda de mobilidade, rigidez articular e danos ósseos. Atualmente, são desenvolvidas estratégias terapêuticas mais eficazes, principalmente para evitar danos ósseos permanentes, causados por esta doença, para que um número maior de pacientes possa entrar em remissão. O fator de necrose tumoral (TNF) é uma citocina que é responsável pela mediação de processos inflamatórios e atividades de imunorregulação, acabando por possuir um papel muito central neste tipo de patologias. Na patologia de EA, o TNF para além de ser um mediador inflamatório sistémico é também responsável pela modulação da renovação óssea. Estudos passados revelaram que níveis séricos dessa citocina foram encontrados mais elevados em pacientes diagnosticados com EA. Os tecidos sinoviais e estesiais dos pacientes com EA também têm sido identificados com elevados valores de TNF. Desta forma o TNF vai desempenhando na EA um papel pró-osteoclastogénico e anti-osteoblastogénico, propondo a existência de uma resposta local através da regulação positiva dos osteoclastos (OCs) e osteoblastos (OBs) (células responsáveis pela reabsorção, formação e mineralização óssea). A presença de células do sistema imunológico e a expressão de citocinas pró-inflamatórias na entese de pacientes com EA já foram relatadas em estudos passados, no entanto, os mecanismos que levam a este acontecimento são pouco compreendidos. Potencializando, a necessidade de desenvolver novos estudos para compreender mais aprofundadamente a EA. Existem também vários estudos que consideram o stress mecânico como um fator estimulante no desencadear deste tipo de doenças. Alguns estudos em ratinhos sugeriram que o stress mecânico poderia estar associado a esta patologia. Estes estudos observaram que comportamentos agressivos e condições de alojamento demonstraram afetar a expressão da doença. Assim como através da imobilização mecânica das patas anteriores e suspensão da cauda, demonstrou menor progressão da doença. No entanto existe falta de provas concretas em que o stress mecânico afeta diretamente o desenvolvimento desta doença. A terapia de inibição do TNF (TNFi) tem sido extensivamente investigada e as terapias têm demonstrado ser frequentemente utilizadas no tratamento de algumas doenças reumatológicas, não atuando apenas na redução da inflamação, mas também na interrupção da destruição articular. Dados de ensaios clínicos, onde pacientes com EA ativa reportam não apenas redução da dor inflamatória nas costas, mas adicionalmente melhoria da mobilidade física, fadiga e qualidade de vida. Foi também demonstrado que a terapia com TNFi é capaz de bloquear parcialmente os mecanismos envolvidos nos danos ósseos. No entanto ainda não foi comprovado que este tratamento consegue interromper a nova formação de osso em EA. Existe ainda a necessidade de estudos adicionais para poder responder ou elucidar os diferentes pontos acima mencionados. Consequentemente ratinhos são frequentemente utilizados como modelos de estudos para a biologia humana, devido a existência de semelhanças genéticas e fisiológicas entre as espécies. Por este motivo a EA é estudada principalmente em modelos animais, uma vez que existe dificuldades na obtenção de amostras sinoviais e de enteses de pacientes. Assim como as amostras periféricas das articulações da coluna vertebral são particularmente as mais difíceis de obter. Neste estudo foi então utilizado um modelo animal que representa a patologia de espondiloartrite (SpA) através da expressão da forma transmembranar de TNF tmTNF(TgA86). Este estudo tem como primeiro objetivo abordar a caracterização deste modelo animal no desenvolvimento desta patologia, segundo avaliar o impacto do stress mecânico neste modelo animal e terceiro analisar o efeito causado pela administração da terapia de TNFi. No decorrer deste estudo foram realizadas avaliações clínicas, seguidas de análise de imagens histológicas marcadas com Safranina e Hematoxilina/Eosina através de uma aplicação de scores semiquantitativos. Ao caracterizar o desenvolvimento desta doença no modelo animal a avaliação inicial clínica mostrou que os ratinhos TgA86 desenvolveram a doença espontaneamente entre as 3 e 4 semanas de idade, com 100% de penetrância e sem perda de peso, conforme descrito na literatura. Este modelo de ratinho mostrou também exibir as características de SpA de poliartrite inflamatória, edema articular e deformações nas patas posteriores e anteriores. A cauda quando foi medida e comparada com a dos ratinhos saudáveis, mostrou-se mais curta e com deformidades, apresentando características da doença. A análise histológica confirmou estes resultados clínicos, através da análise estatística que apresentou desenvolvimento da doença nas patas anteriores, coluna e cauda, onde, entre as articulações axiais, a cauda desenvolveu a patologia primeiro e com mais severidade quando comparada com a coluna. Estes resultados foram provavelmente devido à fisiologia do animal onde a distribuição do seu peso ocorre sobretudo sobre as patas traseiras, onde a cauda desenvolve mecanismos biomecânicos de equilíbrio corporal. Globalmente os resultados mostraram que a severidade da doença aumentou gradualmente com o tempo, através do agravamento da inflamação, erosão óssea e da degradação da cartilagem. Particularmente os discos intervertebrais são severamente danificados na cauda, entesites e proeminente infiltrado inflamatório são também observados. Relativamente ao stress mecânico os ratinhos foram submetidos a um protocolo de exercicio físico utilizando a metodologia acima descrito. Os nossos resultados mostraram que, em geral, o stress mecânico, afeta o desenvolvimento da doença nos ratinhos que expressam a doença. Nestes, a doença expressa-se numa forma mais severa em comparação com os ratinhos saudáveis, bem como os ratinhos que expressam a doença e que não foram submetidos ao exercício. Estes dados estão em linha com os nossos resultados da avaliação clínica realizados durante o protocolo de treadmill. Especialmente nas articulações periféricas, onde os ratinhos exercitados e que expressam a doença, apresentam um aumento da inflamação e danos na cartilagem. Estes resultados surgem através da observação da presença de eritema, inchaço, deformações e perda de funcionamento articular. Em resumo, estes dados fornecem um vínculo entre a biomecânica e a inflamação onde esta é promovida em locais específicos do sistema músculo-esquelético na existência de EA. Consequentemente, o stresse mecânico é sentido pelas células pró-inflamatórias nas regiões articulares, o que indica que nesses locais, as forças biomecânicas são então traduzidas para sinais bioquímicos, como quimiocinas, sendo estas responsáveis pela desencadear de sinais inflamatórios locais podendo conduzir a destruição óssea. No que diz respeito à análise do efeito da terapia inibidora de TNF um equivalente para ratinho de certolizumab pegol (CZP) foi administrado. O modelo de ratinho TgA86 foi submetido a um tratamento precoce às 4 semanas de idade e um tratamento tardio às 10 semanas de idade. As análises histológicas das articulações periféricas (patas traseiras) mostraram uma diminuição significativa da atividade da doença quando ambos os tratamentos foram administrados. No entanto, os resultados demonstram através de comparações entre os dois períodos de tratamento realizados, que o mais precoce mostrou ser mais eficiente no controlo e prevenção do desenvolvimento da doença. Isto pode ser explicado pelo fato de os ratinhos TgA86 com 10 semanas de idade já apresentarem a doença estabelecida. O que se torna problemático na restauração da estrutura óssea, pois os danos existentes podem ser já irreversíveis, devido ao comportamento agressivo da doença. A administração da terapia mostrou a nível axial (cauda e coluna) e periférico (pata) conseguir controlar efetivamente a inflamação sinovial, bem como prevenir os ossos e articulações da degradação, neste modelo animal. Embora o mecanismo de ação completo do TNFi não esteja completamente compreendido, este trabalho trouxe informações sobre os eventos locais que ocorrem nas articulações periféricas e axiais após a administração do tratamento. Em sumário os nossos resultados demonstram que o modelo animal TgA86 apresenta manifestações semelhantes a EA e apresenta desenvolvimento e progressão da doença ao longo do tempo, sugerindo que este modelo animal em geral tende a ser um bom modelo para estudos futuros. Adicionalmente concluímos que o stresse mecânico pode ser considerado um fator contribuinte para o agravamento desta doença neste modelo animal. Relativamente à terapia de inibição do TNF foi observado que a sua eficácia é dependente do estado de desenvolvimento da doença no momento da administração. Os nossos resultados demonstram que a eficácia terapêutica do inibidor de TNF é superior quando administrado numa fase inicial da doença.