Pathophysiologic pathway of obstructive airways diseases: a preliminary study on the underlying cellular and molecular mechanisms

Abstract

Obstructive airway diseases (OAD), such as asthma and chronic obstructive pulmonary disease (COPD), are multifactorial pathologies that affect a large part of the population and are associated with high levels of oxidative stress (OS). This OS leads to cellular consequences, including cell death, mitochondrial dysfunction, and DNA damage that, when not repaired, gives rise to chromosome instability (CI). Thus, in this work, the objectives were: to implement, in a control population, a set of techniques to assess OS and the redox state of mitochondria, in order to be used in a future study with OAD patients; confirm, in cells from OAD patients, the high levels of CI previously described in cells from asthma patients, in order to enlarge the population size; to explore the effectiveness of an in-vitro antioxidant treatment in reducing high levels of CI. It was possible to implement, a set of OS assessment techniques, which can be used in future studies with OAD patients. Also, it was possible to confirm higher levels of CI, induced by DEB, in lymphocytes from OAD patients, comparatively to controls. This result suggests that OAD patients have an hypersensibility to OS-inducer agents. Finally, prior treatment with antioxidants proved to be effective in reducing these high levels of CI.

Doenças obstrutivas da via aérea, como asma e doença pulmonar obstrutiva crónica, são patologias multifatoriais que afetam uma grande parte da população e estão associadas a um elevado nível de stress oxidativo (SO). Este leva a consequências celulares como morte celular, disfunção mitocondrial e danos de DNA que, quando não reparados, dão origem a instabilidade cromossómica (IC) Assim, neste trabalho os objetivos foram: implementar, numa população controlo, um conjunto de técnicas de avaliação de SO e do estado redox da mitocôndria, de maneira a serem utilizadas num futuro estudo com pacientes com doenças obstrutivas da via aérea; confirmar, em células destes pacientes, os elevados níveis de IC previamente descritos em pacientes asmáticos, de maneira a alargar a população do estudo; explorar a eficácia de um tratamento in-vitro com antioxidantes para reduzir os níveis elevados de IC. Foi possível implementar, um conjunto de técnicas de avaliação de SO numa população controlo, para posterior utilização em estudos com pacientes. Também, foi possível confirmar um aumento dos níveis de IC, induzida com DEB, em linfócitos da população em estudo, comparativamente com a população controlo. Este resultado sugere a existência de uma hipersensibilidade dos pacientes a agentes indutores de SO. Para finalizar, o tratamento prévio com antioxidantes revelou-se eficaz na diminuição destes níveis elevados de IC.