Macrófagos Alveolares en Bovinos

Abstract

The impact of chronic hypoxia on alveolar macrophages in cattle

Alveolar macrophages (AM) play an important role in the regulation of local immune activity in the lung through production of bioactive factors in response to inflammatory processes and hypoxia. In the present study, the impact of hypoxia was examined by determining pulmonary AM and leucocyte numbers in lung lavage samples from 10 male Holsteins (aged 18-30 months) reared at high altitude and 9 reared at sea level. While total leukocyte counts for the high altitude (216.62 ± 106.221ml) and sea level (1 17.09 ± 15.7 1/ ml) animals were not statistically dífferent, mean AM values were (p<0.02) with greater values for the former 202.37 ± 91.53/pl (95.5 ± 2.5%) than for the latter group 75.75 ± 17.84/ml (65.11±11.62). Conversely, the number of lymphocytes was significantly higher (p<0.0004) at sea level 10.92 ± 4.19/ml (8.83 ± 2.63%) than at altitude (0.62±0.35%), as were the values for polymorphonuclear cells (PMN) (p<0.0008) at 25.42±10.83% for sea level and 3.67±2.28% at high altitude. No differences in the frequency of basophils and eosinophils were found (p>0.05) at the two elevations. The increased numbers of alveolar AM at high elevation may possibly be a source of cytokines responsible for changes associated with chronic hypoxia at pulmonary level.

Key words: Alveolar macrophage (AM), hypoxia, cattle.

Resumen

Los macrófagos alveolares (MA) juegan un rol importante en la regulación de la actividad inmune local en el pulmón, a través de la producción de factores bioactivos que son indispensables durante el daño pulmonar y la respuesta a procesos inflamatorios e hipoxia. El presente trabajo tuvo por objetivo determinar el número de MA y la cuenta leucocitaria. Para tal efecto se utilizaron 19 bovinos Holstein, machos, de 18 a 30 meses de edad, 10 nacidos y criados a 3320 m de altitud y 9 nacidos y criados a nivel del mar. El líquido recolectado del lavado broncoalveolar de pulmones extraídos después del sacrificio se utilizó para determinar la cuenta leucocitaria total en la cámara de Neubauer y para los frotices que fueron coloreados con May-Grünwald Giemsa, en los que se realizó la cuenta diferencial incluyendo MA. El número de los diferentes tipos de leucocitos por microlitro se obtuvo mediante un proceso matemático. El número de leucocitos totales de 216.62±106.22/ml en el grupo de altura fue mayor que 117.09 ± 15.71/ml en el grupo de nivel del mar, sin embargo esta diferencia no fue significativa (p>0.05). El valor promedio de MA en la altura de 202.37±91.53/ml (95.5 ± 2.50%) fue significativamente mayor (p<0.02) que 75.75 ± 17.84/ml (65.11 ± 11.62%) a nivel del mar. El número de linfocitos de 10.92±4.19/ml (8.83 ± 2.63%) en el grupo de nivel del mar fue significativamente mayor (p<0.0004) que 1.52±1.20/ml en el grupo de nivel del mar fue significativamente mayor (p<0.0004) que 1.52 ± 1.20/ml (0.62 ± 0.35%) del grupo de altura. El valor de polimorfonucleares en el grupo de nivel del mar de 25.42 ± 10.83% fue significativamente mayor (p<0.0008) que 3.67 ± 2.28% en el grupo de altura. Los valores para basófilos y eosinófilos no fueron diferentes entre ambos grupos. Los resultados encontrados sugieren que la hipoxia podría estar activando a MA para la liberación de sustancias involucradas en el complejo proceso de muscularización vascular y desencadenando la hipertensión arterial pulmonar.

Palabras clave: Macrófago alveolar, hipoxia, bovinos, altura.

La falta de adaptación de las especies domésticas a las grandes alturas, lleva a la presentación de la enfermedad conocida como mal de altura, que es frecuente en bovinos y aves trasladados y criados en altitudes mayores a los 2150 msnm (Peña et al., 1992). Bovinos transportados a grandes alturas desarrollan la enfermedad en un rango de 10 a 40% (Will y Alexander, 1970). Muchos factores como prostaglandinas, leucotrienos, tromboxanos y citoquinas tienen acción en el desarrollo de la respuesta a hipoxia. En esta respuesta los macrófagos alveolares (MA), aparte de tener una actividad secretora de moléculas amplificadoras de la respuesta inmune, sintetizan y secretan sustancias como el factor de necrosis tumoral (TNF), interleuquina-1 (IL-1) y citoquinas quimiotácticas (Hempel et al., 1996). Hipoxia activa la producción del factor inductor de hipoxia-1 (HT- 1) (Yu et al., 1998) y respuesta de crecimiento temprano- 1 (Egr1) en MA, endotelio vascular, músculo liso vascular y epitelio alveolar; teniendo éstos la capacidad de modular la expresión de genes que están involucrados en la remodelación de la matriz extracelular y del músculo liso en la respuesta pulmonar a hipoxia y en el desencadenamiento de la hipertensión arterial pulmonar (Yan et al., 2000), siendo mediadores esenciales en el mantenimiento de la homeostasis y del transporte de oxígeno celular (Semenza, 2000).

MA sometidos a hipoxia incrementan el bandeo de RNAm para TNF, IL-1 e IL1ra (Leeper-Woodford y Detmer, 1999), incrementándose la liberación de TNFa, e IL-b (Ndengele et al., 2000). La activación del factor nuclear de IL-6 (NF-IL-6) resulta en un incremento de la expresión de IL-6, que es una citoquina con propiedades antiinflamatorias (Maeda et al., 1994), y éste puede ser el mecanismo limitante de la inflamación en casos de isquemia e hipoxia (Yan et al., 1995).

Se sabe que TNFa inicia la cascada de secreción de citoquinas regulando la expresión de genes importantes en la respuesta inflamatoria, también estimula la liberación de IL- 1b que actúa como quimioatrayente causando adherencia leucocitaria y proliferación de células endoteliales (Gordon, 1995). Otro mecanismo que es activado por hipoxia es el incremento de la inducción del óxido nítrico sintetasa endotelial (eNOS) (Li et al., 1999), el cual es importante en la producción de óxido nítrico (ON), quién tiene funciones multifacéticas como activación de macrófagos, vasodilatación y neurotransmisión (NHLBI, 1999); y la producción de éste en las vías aéreas, es dependiente del nivel de oxígeno inspirado (Ide et al., 1999). La producción de citoquinas como IL-10, TNFa y proteína inflamatoria de macrófagos 1a (MIP-1a), decrecen la producción de ON en MA (Raychaudhuri et al., 1999). Estos cambios en la expresión del NOS han sido correlacionados con el proceso de remodelación vascular pulmonar en hipertensión inducida por hipoxia (Li et al., 1999).

Por tal motivo se planteó el presente trabajo con el fin de determinar el número de macrófagos alveolares en bovinos Holstein machos nacidos y criados en altura comparados con bovinos de nivel del mar con la finalidad de entender la patogenia de la enfermedad conocida como mal de altura.

El líquido recolectado fue similar en ambos grupos (p>0.05) (Cuadro 1). Se observó mayor número de leucocitos/ml en bovinos de altura 216.62 ± 106.22/ml que en bovinos a nivel del mar 117.09 ± 15.7 11 ml, no siendo diferentes (p>0.05). Se obtuvo un mayor número de MA (p<0.02) en bovinos de altura 202.37 ± 91.53/ml que a nivel del mar 75.75 ± 17.84ml. Los linfocitos fueron mayores (p<0.0004) en bovinos a nivel de mar 10.92 ± 4.19/ ml que en el grupo de altura 1.52 ± 1.20/ml. Polimorfonucleares, eosinófilos y basófilos no fueron diferentes (p>0.05) entre ambos grupos (Cuadro 2).

Como se observa en el Cuadro 2, el número de leucocitos totales fue ligeramente mayor en altura que a nivel del mar, no llegando a tener diferencias estadísticas; pero el porcentaje de macrófagos alveolares (MA) así como el número de los mismos por ml fue mayor (p<0.02) en el grupo de bovinos de altura, estos resultados coinciden con lo encontrado por Sulkowska (1997), quienes señalan que hay un incremento de MA en animales sometidos a condiciones de hipoxia hipobárica experimental de extrema altura (5500m de altitud). Karakurum et al. (1994) y Doerschuk et al. (1990) señalan que hay quimiotaxis leucocitaria y leucostasis tisular, y esto se ve incrementado por un alto secuestro de monocitos circulantes debido a la baja presión en los capilares pulmonares. Si bien en el presente trabajo los animales no fueron sometidos a condiciones hipobáricas de extrema altura, ellos han tenido una respuesta similar a los resultados obtenidos por estos investigadores.

En animales a nivel del mar el número de MA/ml fue de 75.75 ± 17.84, similar a lo encontrado por Weissbecker et al. (1969) y Arend y Mannik (1973), de 44 y 90 MA/ml respectivamente. En animales de altura los MA/ml fue de 202.37 ± 91.53 mayor a lo reportado por estos investigadores. En el presente trabajo, en animales a nivel del mar los MA/ml 75.75 ± 17.84, fue menor a lo encontrado por Lay et al. (1986), quienes reportaron 85.7 ± 8.7% en animales normales, cabe destacar que este porcentaje fue menor a los animales de altura, 95.5 ± 2.5%, del presente trabajo. Los valores en porcentajes mencionados varían dependiendo de las condiciones en que se encuentran los animales, edad de los mismos y las técnicas usadas para la recolección de muestras. Se postula que por la edad de los animales, ambos grupos fueron sometidos alguna vez a condiciones medioambientales y de manejo adversas, lo cual podrían estar influenciando a algunos de los resultados.

Los MA son la fuente primaria de producción de citoquinas inflamatorias en el pulmón y éstos pueden ser activados por una serie de condiciones (Czermak et al., 1999). En enfermedades pulmonares se incrementa la inducción y producción de IL- 1b, IL-6 y TNFa por la vía de NF-kappab (Drumm et al., 1998; Hulte et al., 1998), sucediendo lo mismo en casos de hipoxia (LeeperWoodford y Detmer, 1999; Ndengele et al., 2000). TNFa inicia la cascada de secreción de citoquinas regulando la expresión de genes (Gordon, 1995; Gordon et aL, 1995), además TNFa actúa como activador autocrino para la generación de quimiocinas CXC y CC (Czermak et al. 1999)

Además la activación de MA para la producción de ON en casos de hipoxia es otro de los mecanismos involucrados en hipoxia y al mismo tiempo TNFa, IL-1b y MIP-1 a secretado por MA disminuyen la producción de ON (Raychaudhuri et al., 1999; NHILBI, 1999; Raychaudhuri et al., 1999; Ide et al., 1999).

Bovinos Holstein machos nacidos y criados en altura presentan un mayor porcentaje y número de macrófagos alveolares/ ml determinado por lavado broncoalveolar que bovinos nacidos y criados a nivel del mar.

¹Laboratorio de Anatomía y Fisiología, FMV-UNMSM. E-mail: Elith_v@lycos.com²Laboratorio de Histopatología, FMV-UNMSM³Laboratorio de Microbiología y Virología, FMV-UNMSM