Estudo da migração transendotelial de leucócitos em pulmão de camundongos induzida por nanopartículas magnéticas funcionalizadas com DMSA

Abstract

Nanopartículas magnéticas funcionalizadas com ácido meso-2,3-dimercaptosuccínico (NPMs-DMSA) consistem de uma nova e promissora estratégia para o carreamento de fármacos ao pulmão. A migração transendotelial de leucócitos no pulmão é um efeito adverso da adiministração endovenosa das NPMs-DMSA. Por meio da análise citológica e fenotípica de células do lavado broncoalveolar de camundongos, nós identificamos que monócitos/macrófagos constitutem a principal sub-população de leucócitos envolvida nesse processo. Além disto, a análise ultraestrutural revelou a presença de nanopartículas dentro de numerosos macrófagos provenientes do lavado bronco-alveolar. NPMs-DMSA na concentração tão alta quanto 1×1015 nanopartículas/mL não ocasionaram efeito tóxico em macrófagos, como evidenciado pelo ensaio do brometo de 3-(4,5-dimetiltiazolil-2)-2,5-difeniltetrazolium (MTT). Notadamente, NPMs-DMSA aumentam os nivéis de expressão do mRNA da E-, L- e P-selectina e do antígeno macrofágico-1 no pulmão de camundongos. O aumento dos níveis de expressão dessas moléculas de adesão foi associado com o aumento na concentração do fator de necrose tumoral-α. Finalmente, o papel crítico da via integrina-β2 dependente na migração transendotelial induzida pelas NPMs-DMSA foi demonstrado por meio de animais nocaute. Nossos resultados caracterizam o mecanismo pró-inflamtório promovido pelas NPMs-DMSA no pulmão; e apontam intervenções alvejando a integrina-β2 como uma promissora estratégia para previnir ou atenuar a toxicidade das NPMs-DMSA no pulmão durante aplicações biomédicas. _____________________________________________________________________________ ABSTRACT

Magnetic nanoparticles surface-functionalized with meso-2,3-dimercaptosuccinic acid (MNPs-DMSA) constitute an innovative and promising approach for delivery of therapeutic drugs in the lung. Transendothelial migration of leukocytes in the lung is a side effect of endovenous administration of MNPs-DMSA. Using cytologic and phenotypic analysis of murine bronchoalveolar lavage cells, we identified monocytes/macrophages as the main sub-population of leukocytes involved in this process. Moreover, ultrastructural analysis revealed the presence of nanoparticles inside of numerous macrophages from bronchoalveolar lavage. MNPs-DMSA at concentrations as high as 1×1015 nanoparticles/mL had no toxic effects on macrophages, as evidenced by 3-(4,5-dimethylthiazolyl-2)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay. Notably, MNPs-DMSA up-regulated the mRNA expression of E-, L- and P-selectin and macrophage-1 antigen in the murine lung. Upregulation of these cell adhesion molecules was associated with an increased concentration of tumor necrosis factor-α in lung. Finally, the critical relevance of the β2 integrindependent pathway in leukocyte transmigration elicited by MNPs-DMSA was demonstrated by use of knockout mice. Our results characterize mechanisms of the pro-inflammatory effects of MNPs-DMSA in the lung, and identify β2 integrin targeted interventions as promising strategies to prevent or attenuate pulmonary side effects of MNPs-DMSA during biomedical applications.