A murine model of elastase- and cigarette smoke-induced emphysema

Abstract

ABSTRACT Objective: To describe a murine model of emphysema induced by a combination of exposure to cigarette smoke (CS) and instillation of porcine pancreatic elastase (PPE). Methods: A total of 38 C57BL/6 mice were randomly divided into four groups: control (one intranasal instillation of 0.9% saline solution); PPE (two intranasal instillations of PPE); CS (CS exposure for 60 days); and CS + PPE (two intranasal instillations of PPE + CS exposure for 60 days). At the end of the experimental protocol, all animals were anesthetized and tracheostomized for calculation of respiratory mechanics parameters. Subsequently, all animals were euthanized and their lungs were removed for measurement of the mean linear intercept (Lm) and determination of the numbers of cells that were immunoreactive to macrophage (MAC)-2 antigen, matrix metalloproteinase (MMP)-12, and glycosylated 91-kDa glycoprotein (gp91phox) in the distal lung parenchyma and peribronchial region. Results: Although there were no differences among the four groups regarding the respiratory mechanics parameters assessed, there was an increase in the Lm in the CS + PPE group. The numbers of MAC-2-positive cells in the peribronchial region and distal lung parenchyma were higher in the CS + PPE group than in the other groups, as were the numbers of cells that were positive for MMP-12 and gp91phox, although only in the distal lung parenchyma. Conclusions: Our model of emphysema induced by a combination of PPE instillation and CS exposure results in a significant degree of parenchymal destruction in a shorter time frame than that employed in other models of CS-induced emphysema, reinforcing the importance of protease-antiprotease imbalance and oxidant-antioxidant imbalance in the pathogenesis of emphysema.RESUMO Objetivo: Descrever um modelo murino de enfisema induzido por exposição a fumaça de cigarro (FC) e instilação de elastase pancreática porcina (EPP). Métodos: Trinta e oito camundongos C57BL/6 foram aleatoriamente divididos em quatro grupos: controle (uma instilação intranasal de solução salina a 0,9%); EPP (duas instilações intranasais de EPP); FC (exposição a FC durante 60 dias) e FC + EPP (duas instilações intranasais de EPP + exposição a FC durante 60 dias). No fim do protocolo experimental, todos os animais foram anestesiados e traqueostomizados para o cálculo de parâmetros de mecânica respiratória. Em seguida, todos os animais foram sacrificados e seus pulmões foram removidos para a medição da intercepção linear média (Lm) e a determinação do número de células imunorreativas a antígeno macrofágico (MAC)-2, metaloproteinase da matriz (MMP)-12 e glicoproteína glicosilada de 91 kDa (gp91phox) no parênquima pulmonar distal e na região peribrônquica. Resultados: Embora não tenha havido diferenças entre os quatro grupos quanto aos parâmetros de mecânica respiratória avaliados, houve aumento da Lm no grupo FC + EPP. O número de células positivas para MAC-2 na região peribrônquica e no parênquima pulmonar distal foi maior no grupo FC + EPP do que nos outros grupos, assim como o foi o número de células positivas para MMP-12 e gp91phox, porém somente no parênquima pulmonar distal. Conclusões: Nosso modelo de enfisema induzido por instilação de EPP e exposição a FC resulta em um grau significativo de destruição parenquimatosa em um período de tempo menor que o empregado em outros modelos de enfisema induzido por FC, o que reforça a importância do desequilíbrio entre proteases e antiproteases e entre oxidantes e antioxidantes na patogênese do enfisema.