Effects of pulmonary rehabilitation on immune mediators detected in the saliva of people with COPD

Abstract

Background: Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is the third leading cause of death in the world. It is characterised by persistent and progressive airway obstruction associated with a chronic inflammatory response in the airways and lungs. These patients have altered levels of pro / anti-inflammatory cytokines and of secretory IgA (SIgA). Pulmonary rehabilitation (PR) is the most effective therapeutic intervention in improving the daily symptoms, exercise tolerance, functionality, muscle strength and quality of life of people with COPD, but its impact of on the levels of inflammatory mediators and SIgA is not consensual. Aim: To compare the levels of inflammatory mediators (TNF-α, IL-6, IL-8 and IL-10) and SIgA in saliva samples from people with COPD and from healthy people. To evaluate the impact of PR on these mediators and SIgA and correlate their levels with clinical data. Methods: People with COPD were recruited from primary health care and enrolled in a community PR programme twice a week during three months. Sociodemographic (age, sex), anthropometric (height, weight) and clinical data (lung function- FEV1pp, six minute walking test- 6MWT, quadriceps and handgrip muscle strength, functionality- 1 min sit-to-stand) were collected three months before, immediately before, immediately after and three months after PR. Saliva samples of people with COPD were collected every month and stored at -80 ° C. Healthy people were recruited from senior academies and surrounding community, and evaluated once. Inflammatory mediators and SIgA were quantified by ELISA. Results: Twenty people with COPD (n=14, 70% male; 71 [67.3-76] years; FEV1pp= 48.2±16.4) and eleven healthy people (n=6, 54.5% male; 73 [68-74] years; FEV1pp=109.6±27.6) participated in the study. No significant differences were found in the levels of analysed cytokines and SIgA between patients with COPD and healthy people. IL-10 was not detected in most samples. In the last PR session, a significant increase in IL-6 was observed. It was observed a trend towards an increase of SIgA during PR. Before PR we found a significant positive correlation between TNF-α and quadriceps muscle strength in responder patients (p=0.0026; r=0.9580) and between IL-6 and 6MWT in all patients (p=0.0191; r=0.6222). After PR a significant positive correlation between IL-6 and quadriceps muscle strength (p=0.0463; r=0.5269) was observed. Significant correlations were found (0.0025≤ p ≥ 0.0438; -0.8009 ≤ r ≥ 0.9539) between SIgA and FEV1pp, handgrip strength, 1 minute STS, 6MWT and quadriceps muscle strength at different times of the study. Conclusion: This study suggest that PR leads to a significant increase in IL-6 and to a variation of SIgA levels, although not significant. Furthermore, IL-6, TNF-α, but mostly SIgA seem to correlate with clinical parameters of people with COPD. Further studies are needed to confirm some trends observed and to increase our knowledge on the variation of the inflammatory response during PR.

Enquadramento: A doença pulmonar obstrutiva crónica (DPOC) é a terceira causa de morte no mundo. É caracterizada por uma obstrução persistente e progressiva das vias aéreas, associada a uma resposta inflamatória crónica nas vias aéreas e pulmões. Estas pessoas apresentam níveis alterados de citocinas pró / anti-inflamatórias e de IgA secretada (IgAS). A reabilitação respiratória (RR) é a intervenção terapêutica mais eficaz na melhoria dos sintomas, da tolerância ao exercício, da funcionalidade, força muscular e qualidade de vida de pessoas com DPOC, mas o seu impacto nos níveis dos mediadores inflamatórios e IgAS destas pessoas não é, ainda, consensual. Objetivo: Comparar os níveis de mediadores inflamatórios (TNF-α, IL-6, IL-8, IL-10) e IgAS na saliva de pessoas com DPOC com os de pessoas saudáveis. Avaliar o impacto da RR nesses mediadores e na IgAS e correlacionar os seus níveis com dados clínicos. Métodos: As pessoas com DPOC foram recrutadas nos cuidados de saúde primários e participaram num programa de RR comunitário duas vezes por semana durante três meses. Os dados sociodemográficos (idade, sexo), antropométricos e clínicos (função pulmonar- FEV1pp, teste de marcha dos 6 minutos-TM6M, força muscular dos quadricípetes e handgrip, funcionalidade- teste de sentar e levantar 1-min) foram recolhidos três meses antes, imediatamente antes, imediatamente após e três meses após a RR. As amostras de saliva das pessoas com DPOC foram recolhidas todos os meses e armazenadas a -80ºC. As pessoas saudáveis foram recrutadas de academias séniores e comunidade envolvente e avaliadas uma vez. Os mediadores inflamatórios e a IgAS foram quantificados nas amostras de saliva através do método ELISA. Resultados: Vinte pessoas com DPOC (n=14, 70% do sexo masculino; 71 [67.3-76] anos; FEV1pp= 48.2± 16.4) e onze pessoas saudáveis (n=6, 54.5% do sexo masculino; 73 [68-74] anos; FEV1pp= 109.6±27.6) participaram no estudo. Não foram encontradas diferenças significativas nos níveis dos mediadores inflamatórios e IgAS entre pessoas com DPOC e saudáveis. A IL-10 não foi detetado na maioria das amostras de saliva. Na última sessão de RR, foi observado um aumento significativo de IL-6. Foi observada uma tendência de aumento na IgAS durante a RR. Antes da RR, foi observada uma correlação significativa positiva entre o TNF-α e a força muscular do quadricípete nos doentes responsivos (p=0.0026; r=0.9580), e entre a IL-6 e o TM6M em todos os doentes (p=0.0191; r=0.6222). Após a RR, foi observada uma correlação significativa positiva entre a IL-6 e a força muscular do quadricípete (p=0.0463; r=0.5269). Foram encontradas correlações significativas (0.0025≤ p ≥ 0.0438; -0.8009 ≤ r ≥ 0.9539) entre a IgAS e o teste de sentar e levantar 1-min, FEV1pp, a força handgrip, TM6M e a força muscular dos quadricípetes em diferentes momentos do estudo. Conclusão: Este estudo sugere que a RR leva a um aumento significativo nos níveis de IL-6 e a uma alteração, ainda que não significativa, nos níveis de IgAS. Além disso, a IL-6, o TNF-α, mas principalmente a IgAS parecem correlacionar-se com parâmetros clínicos de pessoas com DPOC. Mais estudos são necessários para confirmar algumas tendências observadas e aumentar o conhecimento sobre a evolução da resposta inflamatória durante RR.