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Curcumin Inhibits Gastric Inflammation Induced by Helicobacter Pylori Infection in a Mouse Model
Publication . Santos, António M.; Lopes, Teresa; Oleastro, Mónica; Gato, Inês Vale; Floch, Pauline; Benejat, Lucie; Chaves, Paula; Pereira, Teresa; Seixas, Elsa; Machado, Jorge; Guerreiro, António S.; NOVA Medical School|Faculdade de Ciências Médicas (NMS|FCM); Centro de Estudos de Doenças Crónicas (CEDOC); MDPI AG
Helicobacter pylori (H. pylori) infection triggers a sequence of gastric alterations starting with an inflammation of the gastric mucosa that, in some cases, evolves to gastric cancer. Efficient vaccination has not been achieved, thus it is essential to find alternative therapies, particularly in the nutritional field. The current study evaluated whether curcumin could attenuate inflammation of the gastric mucosa due to H. pylori infection. Twenty-eight C57BL/6 mice, were inoculated with the H. pylori SS1 strain; ten non-infected mice were used as controls. H. pylori infection in live mice was followed-up using a modified 13C-Urea Breath Test (13C-UBT) and quantitative real-time polymerase chain reaction (PCR) Histologically confirmed, gastritis was observed in 42% of infected non-treated mice at both 6 and 18 weeks post-infection. These mice showed an up-regulation of the expression of inflammatory cytokines and chemokines, as well as of toll-like receptors (TLRs) and MyD88, at both time points. Treatment with curcumin decreased the expression of all these mediators. No inflammation was observed by histology in this group. Curcumin treatment exerted a significant anti-inflammatory effect in H. pylori-infected mucosa, pointing to the promising role of a nutritional approach in the prevention of H. pylori induced deleterious inflammation while the eradication or prevention of colonization by effective vaccine is not available.
Nova abordagem terapêutica anti-helicobacter pylori? Contributo de um estudo experimental
Publication . Santos, António Mário de Jesus; Guerreiro, António Sousa
RESUMO: A infeção gástrica em humanos por Helicobacter pylori (H. pylori) é uma das mais
comuns, mas apenas está relacionada com patologia em menos de 20% da
população infetada. A maioria dos indivíduos permanece colonizada durante
toda a vida porque esta bactéria é um micro-organismo altamente adaptado ao
hospedeiro conseguindo ludibriar os seus mecanismos de defesa. A cronicidade
da infeção bem como a heterogeneidade da virulência das estirpes deste microorganismo, associadas a determinados fatores de risco genéticos por parte do
hospedeiro, fazem com que determinados indivíduos sejam particularmente
suscetíveis ao desenvolvimento de patologia gastroduodenal. Apesar de haver
ainda muito para investigar, o risco de desenvolver doença ulcerosa péptica ou
mesmo cancro gástrico, está indiscutivelmente relacionado com alterações
moleculares, histológicas e fisiopatológicas que esta bactéria induz na mucosa
gástrica.
A infeção por H. pylori, desencadeia uma sequência de alterações na mucosa
gástrica que se iniciam com uma gastrite superficial e que pode progredir para
gastrite crónica, gastrite atrófica, metaplasia intestinal, displasia e, finalmente,
carcinoma gástrico. A metaplasia intestinal resultante da agressão da mucosa
por H. pylori, que está presente em cerca de 30% dos indivíduos infetados, pode
ser considerada um processo regenerativo pré-neoplásico que consiste na
transformação da mucosa gástrica para num fenótipo intestinal. Quando
presente, a metaplasia intestinal representa um aumento do risco de
desenvolvimento de cancro gástrico.
A cronicidade da infeção e a sua resistência crescente aos antimicrobianos têm
sido atribuídas não apenas à variabilidade genética, mas também à capacidade
deste microrganismo formar biofilmes bem como à possibilidade desta bactéria
entrar num estado de dormência, ou de não replicação, como estratégia para
superar as condições adversas do meio envolvente.
Os diferentes regimes terapêuticos anti-H. pylori disponíveis atualmente, têm
vários problemas inerentes, tais como, a presença de alta taxa de resistência
desta bactéria a diversos fármacos em múltiplas áreas geográficas, os efeitos
secundários da terapêutica e também, não menos importante, dificuldade de acesso à mesma por parte de determinados grupos populacionais devido ao seu
elevado custo.
Assim, são necessárias novas terapêuticas alternativas, como probióticos,
peptídeos, polissacarídeos, alimentos funcionais/nutracêuticos, nomeadamente
polifenóis onde se inclui a curcumina, que contribuam para a modulação da
resposta inflamatória e consequentemente previnam (prevenção secundária) os
efeitos deletérios do H. pylori na mucosa gástrica.
Os objetivos da presente tese foram:
1) Desenvolver um modelo experimental de infeção crónica no ratinho,
monitorizando a sua evolução ao longo do tempo, sem necessidade de
sacrificar os animais;
2) Esclarecer um dos possíveis mecanismos que podem contribuir para o
desenvolvimento de metaplasia intestinal na mucosa gástrica;
3) Verificar a resposta inflamatória induzida por H. pylori na mucosa
gástrica e a sua possível modulação pelo nutracêutico curcumina;
4) Demonstrar que a curcumina tem a capacidade de inibir a
cyclooxygenase-2;
Neste contexto, como consequência da atividade por nós desenvolvida, foram
elaborados quatro estudos originais de que resultaram as correspondentes
publicações.
Estudo 1 (descrição resumida)
O trabalho experimental de infeção crónica com H. pylori e monitorização da
infeção ao longo do tempo só foi possível com a adaptação ao ratinho do teste
respiratório com 13C-ureia usado em humanos. Este método de diagnóstico,
desenvolvido por nós de um modo pioneiro no ratinho, permitiu confirmar a
manutenção da bactéria na mucosa gástrica em qualquer momento da
experiência. Este teste mostrou ser bastante sensível (96%) e específico
(85,7%), usando a técnica de PCR como padrão, tendo ainda a vantagem de
não ser necessário sacrificar os animais ao longo de toda a experiência. O seu
desenvolvimento foi fundamental para a realização de todos os trabalhos que se
seguiram na presente tese.Estudo 2 (descrição resumida)
O principal mediador molecular da transformação da mucosa de tipo gástrico em
mucosa de tipo intestinal é o fator de transcrição CDX2. Em condições normais,
a expressão de CDX2 encontra-se restrita ao intestino, podendo ser expressa de
modo ectópico em lesões de metaplasia intestinal não só no estômago, mas
também no esófago e na vesicula biliar. Sabe-se que tanto a proteína
morfogenética óssea (BMP – bone morphogenetic protein) como a infeção por
H. pylori em culturas de células gástricas regulam positivamente a expressão de
CDX2. Em sentido oposto, a expressão de CDX2 também pode ser reprimida,
sendo um dos possíveis candidatos o SOX2. Na verdade, em culturas de células
de carcinoma gástrico infetadas por H. pylori foi demonstrado que há uma
diminuição da atividade de SOX2, com o consequente aumento da atividade da
CDX2.
Tendo em conta que a infeção por H. pylori é o principal fator desencadeante
para o desenvolvimento de metaplasia intestinal no estômago, no presente
estudo demonstrou-se pela primeira vez que este micro-organismo afeta a
expressão e atividade da via de sinalização da BMP. Na verdade, a ativação
desta via de sinalização aumentou a expressão de CDX2 e reduziu a expressão
de SOX2 podendo deste modo contribuir para o desenvolvimento da metaplasia
intestinal.
Estudo 3 (descrição resumida)
À semelhança do que ocorre em humanos, o H. pylori provocou inflamação
intensa na mucosa gástrica dos ratinhos infetados, o que se verificou nas
vertentes molecular e histológica. A infeção experimental aumentou de modo
significativo a expressão de diversas quimiocinas habitualmente envolvidas na
gastrite induzida por H. pylori, como sejam a CCL20, CCL5, CXCL1, CXCL10,
CXCL11 e CCL25. De igual modo verificou-se um aumento significativo da
expressão de TNF-α, IL-6 e IL-1β nos ratinhos infetados. A infeção por H. pylori
aumentou também a expressão de MyD88 bem como da grande maioria dos
TLRs. O tratamento dos ratinhos infetados aos quais foi administrado curcumina
normalizou a expressão de todos estes mediadores da inflamação induzida por
este micro-organismo.Este trabalho demonstrou que a curcumina tem evidentes propriedades antiinflamatórias ao reduzir a inflamação da mucosa gástrica num modelo
experimental de infeção crónica, a nível histológico e molecular.
Estudo 4 (descrição resumida)
A Ciclooxygenase-2 (COX-2) tem sido associada ao aumento da proliferação
celular da mucosa gástrica, podendo o incremento descontrolado da sua
expressão induzir lesões na mucosa gástrica e consequente crescimento
tumoral. A infeção por H. pylori aumenta a expressão de COX-2, verificando-se
a sua regressão para níveis normais, após erradicação deste micro-organismo.
No que respeita aos nutracêuticos, o seu efeito na diminuição da COX-2, pode
constituir uma mais valia, evitando os potenciais efeitos colaterais adversos dos
fármacos habitualmente usados na inibição desta enzima, os AINE`s. Assim, a
utilização de nutracêuticos poderá ser considerada uma estratégia promissora,
principalmente no âmbito da prevenção secundária.
O nosso trabalho estudou o efeito de um nutracêutico, a curcumina, na
expressão de COX-2 e demonstrou que a sua expressão a nível de mRNA e a
nível da proteína se encontrava aumentada à 6ª, 18ª e 24ª semanas pós
inoculação com H. pylori. O tratamento com curcumina reduziu de modo
significativo a expressão de COX-2 nos ratinhos infetados em todos os tempos
da experiência.
Dos trabalhos por nós efetuados podemos concluir que, o modelo experimental
de infeção crónica por H. pylori demonstrou ser eficaz e o pioneiro teste
respiratório com 13C-Ureia um método fidedigno na confirmação da infeção dos
ratinhos e também na sua monitorização ao longo de todo o período de
experimentação.
Também demonstrámos de um modo pioneiro que a infeção por H. pylori afeta
a expressão e atividade da via de sinalização do BMP e que a sua ativação
aumentou a expressão de CDX2 e reduziu a de SOX2. Este facto pode contribuir
definitivamente para o desenvolvimento da metaplasia intestinal.
De igual modo, os nossos trabalhos experimentais, igualmente pioneiros, de
demonstração “in vivo” das propriedades anti-inflamatórias da curcumina em contexto de infeção crónica, evidenciaram que o consumo de polifenóis na dieta
poderá constituir uma abordagem terapêutica no controlo dos efeitos deletérios
da inflamação gástrica provocada por H. pylori.
Com base nos resultados obtidos, podemos especular que a suplementação
com curcumina da dieta humana pode constituir uma abordagem possível, no
contexto da prevenção secundária de lesões gástricas induzidas por H. pylori,
em áreas de alta prevalência desta infecção sem os efeitos deletérios dos AINEs.
Unidades organizacionais
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Palavras-chave
Contribuidores
Financiadores
Entidade financiadora
Fundação para a Ciência e a Tecnologia
Programa de financiamento
3599-PPCDT
Número da atribuição
PTDC/SAU-OSM/66323/2006