Histopathological analysis of airway remodeling in an animal model of bronchial asthma and after theophylline treatment

Aim: The aim of this study was to determine the effect of theophylline administered intraperitoneally at a dose of 25mg/kg on airway remodeling in a mouse model of bronchial asthma, induced by ovalbumin, with particular emphasis on goblet cell metaplasia of the respiratory epithelium.Material and methods: Left lung lobes of mice were used for histopathological analysis. The animals were divided into 3 groups: CONTROL, ASTHMA and ASTHMA+TEO i.p. 25 mg/kg. Tissue slides were histologically stained by PAS and Congo Red staining and evaluated by microscopy. The proportion of PAS-positive areas (mucus-secreting goblet cells) within the bronchioles and terminal bronchioles, the degree of leukocyte infiltration and the accumulation of eosinophils around the bronchioles and blood vessels were analyzed. The collected results were subjected to statistical analysis.Results: Histological analysis of tissue sections showed that OVA-induced asthma promoted the occurrence of goblet cell metaplasia with excessive mucus production. Treatment with theophylline significantly reduced mucus production but did not reduce its amount to the level seen in the control group, which nevertheless indicates that the drug has the ability to reduce lung remodeling in asthma.In addition, the group exposed to OVA showed the presence of abundant leukocyte infiltrates with a large proportion of eosinophils in the vicinity of the bronchi and blood vessels. Inflammation was not observed in the lungs of mice from the control group. Treatment with theophylline resulted in a significant weakening of perivascular infiltrates and a reduction in eosinophils compared to untreated animals, which was consistent with the documented anti-inflammatory effect of this drug.Theophylline showed no anti-inflammatory effect only in relation to peribronchial infiltrates, showing only a tendency to reduce them.

Cel: Celem niniejszej pracy było określenie wpływu teofiliny podawanej dootrzewnowo w dawce 25mg/kg, na przebudowę dróg oddechowych w mysim modelu astmy oskrzelowej, indukowanej owoalbuminą, ze szczególnym uwzględnieniem metaplazji komórek kubkowych nabłonka oddechowego. Materiał i metody: Do analizy histopatologicznej posłużyły lewe płaty płucne myszy. Zwierzęta podzielono na 3 grupy: KONTROLA, ASTMA i ASTMA+TEO i.p 25 mg/kg. Preparaty tkankowe poddano barwieniu histologicznemu z wykorzystaniem reakcji PAS oraz barwieniu Congo Red i przeprowadzono ocenę mikroskopową. Analizowano udział obszarów PAS-dodatnich (komórki kubkowe wydzielające śluz) w obrębie oskrzelików oraz oskrzelików końcowych, stopień nacieku leukocytarnego i nagromadzenie eozynofili wokół oskrzelików i naczyń krwionośnych. Zebrane wyniki poddano analizie statystycznej.Wyniki: Analiza histologiczna skrawków tkankowych wykazała, że astma indukowana OVA promowała występowanie metaplazji komórek kubkowych z nadmierną produkcją śluzu. Leczenie teofiliną znacznie zmniejszyło produkcję śluzu, ale nie zredukowało jego ilości do poziomu obserwowanego w grupie kontrolnej, co jednak wskazuje na posiadanie przez ten lek możliwości ograniczania zjawiska przebudowy płuc w astmie. Ponadto, grupa eksponowana na OVA, wykazała obecność obfitych nacieków leukocytarnych z dużym udziałem eozynofili w okolicach oskrzeli i naczyń krwionośnych. Zapalenia nie zaobserwowano natomiast w płucach mysz z grupy kontrolnej. Leczenie teofiliną spowodowało istotne osłabienie nacieków okołonaczyniowych oraz redukcję eozynofili w stosunku do zwierząt nie leczonych, co było zgodne z udokumentowanym działaniem przeciwzapalnym tego leku.Teofilina nie wykazała działania przeciwzapalnego jedynie w stosunku do nacieków okołooskrzelikowych, wykazując jedynie tendencję do ich zmniejszania.