Papel Da Via Extracelular Amp Cíclico - Adenosina Na Contração Do Músculo Liso Do Trato Respiratório

Abstract

Cyclic AMP (cAMP) is a universal intracellular second messenger involved in many biological processes, such as muscle contraction, cell proliferation and gene expression. In the respiratory tract, intracellular cAMP has a crucial role in the smooth muscle relaxation induced by β2-adrenoceptors (β2-AR)/Gs protein/adenylyl cyclase axis. In addition to its classical intracellular function, in many tissues and cells, cAMP works as an extracellular third messenger, which depends on its efflux and the extracellular conversion into AMP and adenosine by ecto-phosphodiesterase and ecto-5’-nucleotidase, respectively. Nevertheless, the existence and the relevance of the so-called “extracellular cAMP-adenosine pathway” in the respiratory tract is unknown. Thus, the aim of this study was to pharmacologically characterize the role of extracellular cAMP-adenosine pathway in the tracheal smooth muscle. Using TR-FRET immunoassay, herein we showed that β2-AR agonists formoterol or fenoterol induces the efflux of cAMP from rat isolated trachea. Isometric contraction studies demonstrated that exogenous cAMP evokes phasic contractions in rat tracheal smooth muscle mediated by activation of adenosine A1 receptor, via the its metabolite adenosine. However, extracellular cAMP-adenosine pathway did not affect the relaxation induced by β-AR agonist in precontracted tracheas from normal rats. Isolated tracheas obtained from rats sensitized and challenged with ovalbumin (rat asthma model) showed hyperresponsiveness to exogenous cAMP, when compared to tissue from control animals. Our results strongly suggest that airway smooth muscle expresses the extracellular cAMP-adenosine pathway that positively modulates muscle contractility via activation of adenosine A1 receptor. The observation that fenoterol and formoterol are able to trigger cAMP efflux indicates that the extracellular cAMP-adenosine pathway may play a role in balancing relaxant effects of β2-adrenoceptor agonists in airway smooth muscle and may be involved in the tolerance observed after repeated administration of β2-adrenoceptor agonists.

A adenosina 3’,5’-monofosfato cíclico (AMPc) é um segundo mensageiro intracelular universal que está envolvido em inúmeros processos biológicos, tais como a proliferação celular, transcrição gênica, transmissão neuronal e contração muscular. Também é conhecido o papel crucial do AMPc intracelular no relaxamento do músculo liso das vias aéreas desencadeado pela ativação de adrenoceptores (β2-AR) cujos agonistas são utilizados na clínica para o tratamento de doenças pulmonares inflamatórias como a asma e doenças pulmonares obstrutivas crônicas (DPOC). Além de sua função de sinalização intracelular clássica, o AMPc atua como um terceiro mensageiro extracelular em diversas células, na dependência do seu efluxo e conversão extracelular a AMP e adenosina, por ecto-fosfodiesterases e ecto-5'-nucleotidases, respectivamente. No entanto, a existência e a relevância funcional da chamada "via extracelular AMPc-adenosina" no músculo liso das vias aéreas ainda não foi descrita. Assim, nosso trabalho teve como objetivo identificar e caracterizar farmacologicamente o papel da via extracelular AMPc-adenosina na contração do músculo liso das vias aéreas. Através da quantificação intra- e extracelular de AMPc por imunoensaio (TR-FRET), demonstramos que a ativação de adrenoceptores β2 promove o efluxo de AMPc em traqueia isolada de rato. Demonstramos ainda que o AMPc extracelular é capaz de promover contração do músculo liso traqueal, e que o efeito contrátil induzido pelo AMPc exógeno depende da sua metabolização extracelular a adenosina e ativação de receptores A1. Além disso, dados preliminares indicam que a via extracelular AMPc-adenosina não influencia o relaxamento promovido por agonistas de adrenoceptores β em músculo traqueal de ratos normais. Devido à relevância dos receptores de adenosina na fisiopatologia da asma e DPOC, estabelecemos no laboratório o modelo de asma experimental em ratos Wistar. As traqueias provenientes de animais sensibilizados e desafiados com ovalbumina apresentaram hipercontratilidade em resposta ao AMPc extracelular quando comparada a resposta contrátil de tecido de animais controle. Os resultados apresentados nesse trabalho demonstram a existência da via extracelular AMPc-adenosina na via aérea de rato, a qual desempenha papel modulador na contração do músculo liso das vias aéreas.