Diazepam, em dose única, inibe a migração celular, a estimulação macrofágica e a atividade de TNF-α na reação inflamatória aguda induzida por LPS em camundongos

Diazepam, in a single dose, inhibits cellular chemotaxis, macrophage stimulation, and TNF-α activity in LPS-induced acute inflammatory responses in mice

TRABALHOS ORIGINAIS

Diazepam, em dose única, inibe a migração celular, a estimulação macrofágica e a atividade de TNF-α na reação inflamatória aguda induzida por LPS em camundongos

Diazepam, in a single dose, inhibits cellular chemotaxis, macrophage stimulation, and TNF-α activity in LPS-induced acute inflammatory responses in mice

Diana Amaral Monteiro^I; Iracilda Zeppone Carlos^II; Fábio Gonçalves Pinto^I,*

^IDepartamento de Morfologia e Patologia, Universidade Federal de São Carlos

^IIDepartamento de Análises Clínicas, Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho"

RESUMO

Os benzodiazepínicos estão entre as drogas mais freqüentemente prescritas em razão de suas propriedades ansiolíticas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do diazepam sobre a resposta inflamatória peritoneal aguda induzida por lipopolissacarídeo. Para tanto, camundongos Swiss foram tratados com diazepam (1 ou 10 mg/kg de peso), em dose única, por via subcutânea, uma hora antes do desafio intraperitoneal com lipopolissacarídeo bacteriano. Após 16 horas do desafio, os animais foram sacrificados, coletando-se os lavados peritoneais para determinação do número total de células e das subpopulações de mononucleares e polimorfonucleares, além da atividade de TNF-α e da porcentagem de macrófagos espraiados. Observou-se que o tratamento com diazepam, nas doses de 1 ou 10 mg/kg, reduziu significativamente a porcentagem de macrófagos estimulados por LPS e a liberação de TNF-α independente de estímulo. Houve também significativa redução da migração de leucócitos nos animais estimulados com LPS e tratados com 10 mg/kg de diazepam em relação aqueles não tratados. Concluímos que a administração do diazepam, em dose única, pode influenciar significativamente o influxo celular, a estimulação de macrófagos e a atividade de TNF-α na resposta inflamatória aguda induzida por LPS em camundongos, com possíveis implicações na eficiência da resposta anti-infecciosa.

Unitermos: Diazepam. Lipopolissacarídeo. Resposta inflamatória aguda. TNF-α. Migração celular/inibição. Macrófagos/estimulação

ABSTRACT

Benzodiazepines are one of the most frequently prescribed drugs due to their anxiolytic properties. The aim of this study was to evaluate the effects of diazepam on lipopolysaccharide-induced peritoneal acute inflammatory responses. Swiss mice were treated with diazepam in a single dose of 1 or 10 mg/kg- subcutaneously 1 h before an intraperitoneal injection of lipopolysaccharide or sterile saline solution. The mice were killed 16 h after and the cells were washed from the peritoneal cavity to determine the total number of cells and the mononuclear and polimorfonuclear subpopulations, as well as the TNF-alpha activity and percentage of spread macrophages. Our results showed that the diazepam treatment (1 and 10 mg/kg) induced a significant reduction in the LPS-induced macrophage stimulation and TNF-α activity. Diazepam (10 mg/kg) also reduced the inflammatory cellular migration when compared to the control. It can be concluded that the diazepam treatment in a single dose is able to influence the inflammatory cellular influx, macrophage stimulation and TNF-α activity in the acute inflammatory response in mice, having possible implications on the anti-infectious response efficiency.

Uniterms: Diazepam. Lipopolysaccharide. Acute inflammatory response. TNF-α. Cellular migration/inhibition. Macrophages/ stimulation

INTRODUÇÃO

Diversas drogas são capazes de deprimir e modular o sistema imune, dentre as quais estão os benzodiazepínicos (BZDs), tais como: diazepam, midazolam e alprazolam (Schlumpf et al., 1990, 1994; Silva, Palermo-Neto, 1999; Zavala, 1997). Os BDZs apresentam propriedades miorrelaxantes, ansiolíticas e sedativas devido à sua alta afinidade com sítios específicos de ligação no sistema nervoso central - os chamados receptores centrais de BZD (RCBs). Desta maneira, os BZDs constituem uma das classes de drogas mais freqüentemente prescritas e consumidas no Brasil, Europa e EUA (Ruiz et al., 1993).

Receptores periféricos de BZDs (RPBs) foram identificados em tecidos endócrinos, fígado, rins, pulmão e testículos (Gavish et al., 1999; Ruff et al., 1985; Wang et al., 1984) além de células como macrófagos, linfócitos, neutrófilos (Papadopoulos et al., 1990; Zavala, 1997). Alguns estudos demonstraram que os RPBs participam de algumas funções básicas na fisiologia celular, como na esteroidogênese, no crescimento e diferenciação celular, na quimiotaxia e na modulação do sistema imune (Hirsch et al., 1989; Papadopoulos et al., 1990; Schreiber et al., 1993; Zavala et al., 1985).

A densidade de RPBs nas células do sistema imune, é maior que a concentração destes receptores no sistema neuroendócrino (Zavala et al., 1990), o que poderia explicar a ação imunomoduladora de alguns benzodiazepínicos, como a redução da resistência às infecções, redução do burst oxidativo e da fagocitose por macrófagos, inibição da quimiotaxia de células inflamatóriase diminuição da produção do ânion superóxido e de algumas interleucinas (Finnerty et al., 1991; Galdiero et al., 1995; Lazzarini et al., 2001, 2003; Massoco, Palermo-Neto, 1999, 2003; Zhang, Morrison, 1993).

Por outro lado, endotoxinas como os lipopolissacarídeos (LPS) bacterianos têm participação importante em diversos processos infecciosos, sendo potentes estimuladores da produção de citocinas por macrófagos e monócitos (Amura et al., 1997).

Neste sentido, embora o potencial modulador dos BZDs sobre a resposta imune e inflamatória tenha sido comprovado experimentalmente após tratamentos de média e longa duração, poucos trabalhos investigaram seus efeitos agudos sobre a resposta do hospedeiro em agressões induzidas por endotoxinas. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência do diazepam (um BZD extensamente utilizado como ansiolítico), em dose única, sobre o influxo inflamatório, a porcentagem de macrófagos estimulados e a atividade de TNF-α em modelo experimental de peritonite aguda induzida por LPS em camundongos.

MATERIAL E MÉTODOS

Foram utilizados 60 camundongos Swiss, fêmeas, com 2 meses de idade e aproximadamente 30 g, obtidos no Biotério Central da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). Durante o período experimental, os animais foram alojados em caixas de plásticos no Biotério de Experimentação do Departamento de Morfologia e Patologia, com temperatura controlada e ciclo luz-escuro de 12 h, recebendo ração comercial e água ad libitum.

Tratamento dos animais

Os animais receberam diazepam (Valium^® injetável), por via subcutânea, nas doses de 1 mg/kg de peso (DZ1) ou 10 mg/kg de peso (DZ10), num volume de 0,2 mL ou apenas seu diluente (propilenoglicol a 40% em solução salina estéril), utilizado como controle (C). Uma hora após o tratamento, 30 animais foram inoculados por via intraperitoneal com 20 µg/animal de lipopolissacarídeo de Escherichia coli sorotipo 0111:B4 (SIGMA L-2630), formando os grupos LPS-C (n=10), LPS-DZ1 (n=10), LPS-DZ10 (n=10) e 30 animais receberam solução salina estéril (SSE) via intraperitoneal de maneira a se obter os grupos SSE-C (n=10), SSE-DZ1 (n=10), SSE-DZ10 (n=10).

Obtenção do lavado peritoneal

Após 16 horas do desafio, os animais foram sacrificados por inalação de éter etílico e fixados em decúbito dorsal em suporte de dissecção para a coleta do lavado peritoneal. O lavado foi obtido seguindo a metodologia descrita por McCarron et al. (1984). Resumidamente, a parede abdominal foi exposta e submetida à desinfecção com álcool 70%. Em seguida, a cavidade peritoneal foi injetada com 5 mL de solução salina estéril. Após massagem cuidadosa, a parede abdominal foi seccionada e o fluido peritoneal aspirado com pipeta Pasteur plástica descartável. O material obtido foi centrifugado a 2000 rpm durante 10 minutos e os sobrenadantes aliquotados e estocados a -20 ºC até o momento das análises. As células foram ressuspensas em SSE para contagem total e diferencial de células e para o teste de espraiamento.

Contagem total e diferencial das células do lavado peritoneal

A contagem total e diferencial das células recolhidas no lavado peritoneal foi realizada, adaptando-se a coloração de Randolph (Brattig et al., 1993). Alíquotas de 100 mL da suspensão de células de cada amostra foram misturadas a 20 µL de floxina (0,3% em propilenoglicol) e 20 µL de biebrich (0,4% em propilenoglicol) e mantidas em repouso por 3 minutos. Em seguida, foram adicionados 150 µL de azul de metileno (0,4% em propilenoglicol) e 20 µL de cristal violeta (0,2% em propilenoglicol). Após agitação, 10 µL desta mistura foram utilizados para a contagem celular em câmara hemocitométrica de Newbauer. Em cada amostra foram contadas, no mínimo, 100 células, estabelecendo-se a porcentagem de mononucleares (MN) e polimorfonucleares (PMN). O número total de células no lavado peritoneal foi calculado após a aplicação de fatores de correção de diluição e volume.

Determinação do Fator de Necrose Tumoral (TNF-α)

A quantificação do TNF-α foi realizada utilizando-se a técnica de ensaio biológico, a qual se baseia na propriedade do TNF-α de lisar certas linhagens de células tumorais (Carlos et al., 1994). Foram usadas células tumorais de linhagem L929, sensíveis ao TNF-α ajustadas na concentração de 4x10⁵ células/mL e 100 µL desta suspensão, foram adicionados a cada poço de uma microplaca estéril e incubadas por 18 horas a 37 ºC, em atmosfera com 5% de CO₂. Após a incubação, o meio de cultura foi trocado por 100 µL de RPMI, contendo actinomicina D na concentração de 1 µg/mL e foram adicionados 100 µL de cada amostra do lavado peritoneal. Após 24 horas de incubação, o sobrenadante foi descartado e as células coradas com cristal violeta (0,2% em metanol a 20%) por 30 minutos em temperatura ambiente. Em seguida, o excesso de corante foi retirado por lavagem em água corrente e 0,1 mL de lauril sulfato de sódio a 1%, foi adicionado a cada poço para solubilizar o corante retido nas células. A leitura da reação foi realizada sob filtro de 490 nm em leitor de ELISA (Multiskan Ascent, Labsystems) e comparada à curva-padrão de TNF-α recombinante. A absorbância obtida é diretamente proporcional à quantidade de células vivas e inversamente proporcional à quantidade de TNF-α presente na amostra.

Espraiamento de macrófagos

A porcentagem de macrófagos peritoneais estimulados foi determinada através da técnica descrita por Rabinovitch et al. (1977), adaptada por Pinto (2000). O teste de espraiamento reflete o estado de estimulação de macrófagos e se fundamenta na propriedade que essas células têm de se aderirem ao vidro e apresentarem espraiamento quando estimuladas. Alíquotas de 100 µL de cada suspensão celular do lavado peritoneal foram distribuídas sobre lâminas de vidro e deixadas em repouso por 15 minutos à temperatura ambiente. Aseguir, as lâminas foram lavadas com solução salina estéril para a remoção das células não aderidas e, então incubadas em meio de cultura 199 (CULTILAB) durante 1 hora à temperatura de 37 ºC. Após a incubação, as lâminas foram lavadas em solução salina estéril e as células aderidas foram fixadas com solução de glutaraldeído a 2,5% por 5 minutos. Após a fixação, as lâminas foram coradas pela hematoxilina e eosina. Em cada lâmina foram contados no mínimo 100 macrófagos, determinando-se o número e porcentagem de macrófagos espraiados. Todas as análises foram realizadas em duplicata.

Análise estatística

Os resultados foram analisados estatisticamente, buscando identificar diferenças significativas entre os grupos e subgrupos. Para análise dos dados obtidos no teste de espraiamento, os resultados foram analisados através da comparação de medianas e utilizou-se o teste de Dunn não-paramétrico. Os demais parâmetros foram expressos como médias ± erro padrão da média e analisados, aplicando-se análise de variância ANOVAe o teste de Tukey Kramer de comparações múltiplas para p < 0,05, sempre que o teste de normalidade de Kolmogorov-Smirnov, confirmava a distribuição normal das amostras e o teste de Bartlett, indicava que as diferenças nos desvios padrão dos diferentes grupos experimentais, não eram significantivas (Zar, 1999).

RESULTADOS

Contagem total de células

Os animais do grupo LPS-C apresentaram número significativamente maior de células inflamatórias no lavado peritoneal em relação aos animais inoculados com SSE, confirmando a efetividade do estímulo com LPS. Os animais do grupo LPS-DZ10 apresentaram significativamente menos células no influxo inflamatório em relação ao grupo LPS-C, conforme apresentado na Tabela I.

Contagem de mononucleares (MN) e polimorfonucleares (PMN)

Os animais tratados com 10 mg/kg de diazepam apresentaram tendência à redução da porcentagem de células MN, com aumento correspondente de PMN, independentemente do desafio, com diferença significativa em relação àqueles tratados com 1 mg/kg (Tabela I).

TNF-α

Os animais tratados com 10 mg/kg de diazepam apresentaram redução estatisticamente significativa na atividade do TNF -α independentemente do tipo de inóculo (Figura 1).

Espraiamento de Macrófagos

Os animais tratados com 1 ou 10 mg/kg de diazepam e inoculados com LPS apresentaram proporção significativamente menor de macrófagos espraiados em relação àqueles não tratados. O tratamento com diazepam não alterou a porcentagem de macrófagos espraiados nos animais inoculados com SSE, ou seja, não estimulados (Figura 2).

DISCUSSÃO

Após a administração intraperitoneal de diazepam em ratos, a droga é rapidamente absorvida e atinge uma concentração máxima no plasma e no fluido cerebroespinal em aproximadamente 10 minutos, mantendo-se elevada até uma hora depois (acima de 500 e 200 ng/mL, respectivamente) e caindo posteriormente a níveis muito baixos, com redução gradativa dos efeitos clínicos (Friedman et al., 1986; Klotz et al., 1976a; Walker et al., 1998). Marc e Morselli (1969) demonstraram que até 60 minutos após a administração intraperitoneal de diazepam, os efeitos da droga são evidentes e os níveis plasmáticos de corticosterona são altos, decaindo rapidamente uma hora depois.

Portanto, o desafio com LPS uma hora após a administração subcutânea de diazepam garantiu a persistência da ação central e periférica da droga durante o desenvolvimento do processo inflamatório, considerando que a absorção via intramuscular ou subcutânea é mais lenta que a intraperitoneal (Garzon, 1999).

Por outro lado, Perecic et al. (1984) demonstraram experimentalmente que os níveis de corticosterona no plasma podem variar dependendo da dose e do benzodiazepínico utilizado, podendo influenciar o efeito imunomodulador dessas drogas. Além disso, o tempo de meia vida plasmática do diazepam é substancialmente menor em ratos do que no homem (Klotz et al., 1976b).

Em razão desta diferença na farmacocinética da droga, doses de 10 e 20 mg de diazepam/kg de peso administradas a ratos equivalem a aproximadamente 0,2 e 0,3 mg/kg no homem, indicadas para o tratamento da epilepsia (Walker et al., 1998). Por este motivo, optamos por utilizar neste trabalho, doses de diazepam de 1 e 10 mg/kg de peso, na tentativa de compararmos a influência de duas diferentes doses sobre a resposta inflamatória aguda, ambas dentro do limite de inclusão de doses utilizadas no tratamento humano.

Em experimentos-piloto realizados previamente, concluímos que o melhor tempo de influxo inflamatório encontrava-se em torno de 16 horas após o estímulo com LPS onde havia um pico de células inflamatórias na cavidade peritoneal e intensa migração de neutrófilos, permitindo avaliar experimentalmente qualquer possível influência do tratamento sobre esses parâmetros.

No presente trabalho, a redução significativa do número total de leucócitos no lavado peritoneal dos animais tratados com 10 mg de diazepam/kg de peso, é compatível com os resultados obtidos por Lazzarini et al.(2001, 2003) que observaram que o diazepam, em dose única de 10 mg/kg de peso por via i.p., induz redução significativa do edema inflamatório plantar e do número total de leucócitos no exsudado pleural induzido por carragenina em ratos.

Por outro lado, a redução significativa da produção de TNF-α após o tratamento com diazepam (10 mg/kg de peso) parece confirmar os resultados obtidos por Zavala et al. (1990), que demonstraram que injeções intraperitoneais de BZD inibem significativamente, após 48 horas, a produção de TNF-α, IL-1 e IL-6 induzida por LPS em macrófagos peritoneais de camundongos.

Bidri et al. (1999) relataram também que os BZDs diazepam e midazolam inibem, in vitro e de forma dose-dependente, a secreção de TNF-α em culturas de mastócitos obtidos de camundongos. Este efeito, potencialmente relevante para o desenvolvimento da resposta antiinfecciosa, pode estar relacionado a possível modulação, induzida por diazepam, dos receptores periféricos para benzodiazepínicos, conforme proposto por outros autores (Torres et al., 2000; Zavala et al., 1985, 1990).

Tem sido demonstrado em camundongos que a produção de TNF-α é máxima 2 a 4 horas após estimulação de macrófagos pulmonares e peritoneais com LPS(Nelson et al., 1989; Zhang, Morrison, 1993). Esta cinética poderia explicar as concentrações equivalentes de TNF-α, 16 horas após o estímulo, nos animais dos grupos não tratados independente do estímulo.

Com relação à função macrofágica, o espraiamento celular é um processo bioquímico complexo que envolve interações entre proteínas de membrana, permitindo a aderência e estabilização da célula no substrato, sendo considerado como um sinal morfológico inicial do processo de ativação de macrófagos (Oliveira, 1994).

Neste contexto, Martino et al. (1995) mostraram que doses terapêuticas de diazepam (7 µg/camundongo) foram capazes de modular o conteúdo de actina em macrófagos, num efeito dose - dependente. Também Massoco & Palermo-Neto (1999) demonstraram que o diazepam (1,5 mg/kg), quando administrado intraperitonealmente em camundongos, durante sete dias, induz redução do índice de espraiamento de macrófagos peritoneais estimulados por BCG.

Portanto, os resultados obtidos no presente trabalho reforçam aqueles descritos por outros autores e sugerem que a menor porcentagem de macrófagos espraiados observada nos animais tratados com diazepam pode também estar relacionada à modulação de RPBs, os quais são densamente expressos por macrófagos (Zavala et al., 1985), interferindo com o processo de reorganização de microfilamentos de actina em macrófagos, que é um evento chave no primeiro estágio do processo de fagocitose.

CONCLUSÕES

Os resultados do presente estudo confirmam e estendem os conhecimentos sobre a imunofarmacologia do diazepam, indicando que este agente ansiolítico pode deprimir significativamente o influxo de leucócitos, o espraiamento de macrófagos peritoneais e a liberação de TNF-α, após estimulação com LPS em camundongos, embora sem influenciar significativamente a cinética do influxo celular de MN e PMN no foco inflamatório peritoneal. Esses achados corroboram a hipótese de que o tratamento com diazepam, em dose única, pode influenciar de forma significativa no desenvolvimento da resposta inflamatória aguda induzida por endotoxinas, com possíveis implicações na eficiência da resposta antiinfecciosa.

AGRADECIMENTOS

Ao CNPq, pelo suporte financeiro e a Ivete D.P. Palombo, Zélia M.S. Venézio e Marisa Campos Polesi Placeres, pelo auxílio técnico.

Recebido para publicação em 09 de novembro de 2006

Aceito para publicação em 04 de agosto de 2008

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  27 Jan 2009
• Data do Fascículo
  Dez 2008

Histórico

• Aceito
  04 Ago 2008
• Recebido
  09 Nov 2006