Caracterización de las alteraciones en la membrana basal pulmonar de ratas deficientes en vitamina A y su reversibilidad por ácido retinoico.

Abstract

La deficiencia de vitamina A (VAD) es un problema importante de salud pública, que afecta<br/>clínicamente a más de 5 millones de personas al año. En países en vías de desarrollo afecta<br/>gravemente a niños aumentando la morbilidad y mortalidad de diferentes infecciones y<br/>enfermedades del tracto respiratorio.<br/>Los retinoides, metabolitos activos de la vitamina A, son necesarios en mamíferos para el<br/>desarrollo pulmonar y la diferenciación de células pulmonares, y su deficiencia altera la estructura<br/>y función de los pulmones. Las membranas basales (MBs), que están asociadas al epitelio y<br/>endotelio alveolar y forman parte de la pared alveolar, también están implicadas en estos procesos,<br/>y el ácido retinoico, principal forma biológicamente activa de la vitamina A, modula la expresión<br/>de macromoléculas de la matriz extracelular.<br/>Por este motivo, el propósito de nuestro trabajo ha sido analizar los efectos de la deficiencia<br/>crónica de vitamina A en la estructura y composición de la MB pulmonar durante el desarrollo<br/>postnatal de los pulmones, y el del tratamiento posterior con ácido all-trans-retinoico sobre las<br/>alteraciones encontradas. Crías macho, recién destetadas, fueron alimentadas con dieta completa o<br/>deficiente en vitamina A hasta que cumplieron 60 días de vida. Y un grupo de crías VAD fueron<br/>recuperadas con inyecciones intraperitoneales de ácido all-trans-retinoico durante 10 días. El<br/>análisis concreto de la MB alveolar, cuya integridad es de gran importancia para el intercambio de<br/>gases durante la función respiratoria, mostró en la deficiencia un engrosamiento de la misma,<br/>deposiciones ectópicas de fibrillas de colágeno I en su interior, un aumento del contenido total de<br/>los colágenos I y IV, y cambios en su composición en cadenas &#945;. Además, la deficiencia de vitamina<br/>A produjo una disminución en el contenido de las cadenas de laminina mayoritarias en las MBs<br/>pulmonares, y modificó la actividad proteolítica de la MMP2 y MMP9, encargadas de la<br/>degradación y renovación de las MBs, disminuyéndola. También observamos que la privación de<br/>vitamina A durante este periodo del desarrollo provocó un aumento del factor fibrogénico TGF-<br/>&#946;1, un incremento del estrés oxidativo y una respuesta inflamatoria leve en los pulmones. Por otro<br/>lado, también demostramos que la mayoría de estas alteraciones, al menos parcialmente,<br/>revirtieron al estado control tras tratar con ácido all-trans-retinoico. Interesantemente, la<br/>capacidad de recuperación por parte del ácido retinoico ocurre aún existiendo un estrés oxidativo<br/>aumentado. En conclusión, la deficiencia de vitamina A ocasiona alteraciones en la estructura y<br/>composición de la MB alveolar que probablemente estén mediadas por el TGF-&#946;1 y el ácido<br/>retinoico es capaz de revertirlas. Estas alteraciones podrían contribuir a un mal funcionamiento<br/>pulmonar y predisponer a diferentes enfermedades pulmonares.

Vitamin A deficiency (VAD) is an important public health problem, affecting clinically more than 5<br/>millions of persons per year. Particularly, VAD affects children of developing countries, increasing<br/>the morbidity and mortality of several respiratory tract infections and illnesses.<br/>Retinoids, active metabolites of Vitamin A, are essential for lung development and pulmonary cell<br/>differentiation and its deficiency results in alterations of lung structure and function. Basement<br/>membranes (BMs), that are associated with the alveolar epithelium and endothelium and<br/>constitutes part of the air-blood barrier, are also involved in those processes, and retinoic acid, the<br/>main biologically active form of vitamin A, influences the expression of extracellular matrix<br/>macromolecules.<br/>Therefore, the aims of our work have been to analyze the ultrastructure and collagen content of<br/>lung alveolar BM in growing rats deficient in vitamin A and the recovering effect of all-trans<br/>retinoic acid. Alveolar BM, which is very important for the gas exchange and lung function, was<br/>enlarged in VAD rats (doubled its thickness) and contained irregularly scattered collagen fibrils.<br/>Immunocytochemistry revealed that these fibrils were composed of collagen I. Total content of<br/>both collagen I protein and its mRNA was greater in vitamin-deficient lungs. In agreement with<br/>the greater size of the BM the amount of collagen IV was also increased. VAD altered the &#945; chain<br/>composition of collagen I and IV, and also reduced the content of the main laminin chains of lung<br/>BMs. Moreover proteolitic activity of MMP2 and MMP9 were decreased in VAD animals.<br/>Proinflammatory cytokines, IL-1&#945;, IL-1&#946; and TNF-&#945;, did not change, but myeloperoxidase and<br/>TGF-&#946;1 were increased. Treatment of VAD rats with retinoic acid reversed to the control state<br/>nearly all the alterations, at least partially. Interestingly, retinoic acid recovering activity occurred<br/>in the presence of increasing oxidative stress. In conclusion, vitamin A deficiency results in<br/>alterations of the structure and composition of the alveolar BM which are probably mediated by<br/>TGF-&#946;1 and reverted by retinoic acid. These alterations could contribute to the impairment of<br/>lung function and predispose to pulmonary disease.