Papel terapêutico do ácido propiônico na dermatite de contato alérgica experimental

Abstract

Short-chain fatty acids (SCFA) are carboxylic acids with an aliphatic chain containing up to six carbon atoms, and are produced by the intestinal microbiota from the fermentation of complex carbohydrates, and by the skin microbiota from the fermentation of glycerol. The main AGCC produced are acetic (C2), propionic (C3) and butyric acids C4). SCFA exert modulating activity on the immune system and can contribute to the resolution of inflammatory processes. In this study, we evaluated in vivo the effects of topical application of SCFA (acetic acid, propionic acid and butyric acid) on skin inflammation using a murine model of type IV hypersensitivity induced by oxazolone (OXA). Mice (6-8 week old female Balb/c) were sensitized and challenged with an OXA solution and then received topical treatment with a C3 solution (0.01% in isopropyl alcohol) once, one hour after the challenge (20 μL in each ear and 50 μL on the back); with individual SCFA solutions (C2, C3 and C4, 0.01% in isopropyl alcohol) repeatedly every hour, during the five first hours after the challenge (20 μL in each ear and 50 μL on the back); and with a nanoemulsion (NE) containing 0.01% propionic acid (20 μL in each ear and 50 μL on the back) once, one hour after the challenge or repeatedly every hour during the five first hours after the challenge, and with a nanostructured lipid carrier (NLC) containing 0.01% propionic acid (20 μL in each ear and 50 μL on the back) applied once, one hour after the challenge. Topical application of C2 once, one hour after the challenge did not significantly reduce ear swelling and skin pH, and increased TEWL 24h after the challenge (p< 0.05). Repeated treatment with SCFA individually (C2, C3 and C4) in the first five hours after the challenge reduced ear swelling (p< 0.05) and did not alter skin pH, and only the treatment with C3 increased TEWL (p < 0.05) 24 hours after the challenge. Tissue levels of cytokines IL-13, IL-33, IL-10 and CCL2 were significantly reduced (p< 0.05) by repeated treatment with SCFA. Treatments with the NE containing C3 applied repeatedly and the NLC containing C3 applied only once significantly reduced ear edema, MPO activity, total leukocyte infiltrate and tissue levels of IL-4, IL-10, IL- 33, TNF-α, CCL2/MJE and CCL5/RANTES (p< 0.05). No anti-inflammatory activity was observed for the NE containing C3 when applied only once or for empty carriers (without C3). These results suggest that prolonged exposure to SCFA on the skin can attenuate the inflammatory process in ACD, and that topical nanocarriers can be used as a strategy to delivery these compounds in the skin, both increasing the anti-inflammatory activity of SCFA as observed in repeated treatment with nanoemulsion, as promoting the deposition of SCFA on the skin and guaranteeing a prolonged effect with a single application, as observed in the treatment with NLC.

Os ácidos graxos de cadeia curta (AGCC) são ácidos carboxílicos com uma cadeia alifática contendo até seis átomos de carbono, e são produzidos pela microbiota intestinal a partir da fermentação de carboidratos complexos, e pela microbiota da pele a partir da fermentação do glicerol. Os principais AGCC produzidos são os ácidos acético (C2), propiônico (C3) e butírico C4). Os AGCC exercem atividade moduladora sobre o sistema imunológico e podem contribuir para a resolução de processos inflamatórios. Neste estudo, avaliamos in vivo os efeitos da aplicação tópica de AGCC (ácido acético, ácido propiônico e ácido butírico) sobre a inflamação cutânea utilizando um modelo murino de hipersensibilidade do tipo IV induzida por oxazolona (OXA). Camundongos (Balb/c fêmeas de 6-8 semanas) foram sensibilizados e desafiados com uma solução de OXA e então receberam o tratamento tópico com uma solução C3 (0,01% em álcool isopropílico) uma vez, uma hora após o desafio (20 μL em cada uma das orelhas e 50 μL no dorso); com soluções individuais de AGCC (C2, C3 e C4 a 0,01% em álcool isopropílico) repetidamente a cada hora, por cinco horas após o desafio (20 μL em cada uma das orelhas e 50 μL no dorso); e com uma nanoemulsão (NE) contendo 0,01% de ácido propiônico (20 μL em cada uma das orelhas e 50 μL no dorso) uma vez, uma hora após o desafio ou repetidamente a cada hora por cinco horas após o desafio, e com um carreador lipídico nanoestruturado (CLN) contendo 0,01% de ácido propiônico (20 μL em cada uma das orelhas e 50 μL no dorso) aplicado uma vez, uma hora após o desafio. A aplicação tópica de C2 uma vez, uma hora após o desafio não reduziu significativamente o edema de orelha e o pH cutâneo, e aumentou o TEWL 24h após o desafio (p<0,05). O tratamento repetido com AGCC individualmente (C2, C3 e C4) nas cinco primeiras horas após o desafio reduziu o edema de orelha (p<0,05) e não alteraram o pH cutânea, e apenas o tratamento com C3 aumentou o TEWL (p<0,05) 24 horas após o desafio. Os níveis teciduais de citocinas IL-13, IL-33, IL-10 e CCL2 foram significativamente reduzidos (p<0,05) pelo tratamento repetido com AGCC. Os tratamentos com a NE contendo C3 aplicada repetidamente e com o CLN contendo C3 aplicado uma única vez reduziram significativamente o edema de orelha, a atividade de MPO, o infiltrado leucocitário total e os níveis teciduais de IL-4, IL-10, IL-33, TNF-α, CCL2/MJE e CCL5/RANTES (p<0,05). Não foi observada atividade antinflamatória para a NE contendo C3 quando aplicada apenas uma vez ou para os carreadores vazios (sem C3). Os resultados sugerem que a exposição prolongada a AGCC na pele pode atenuar o processo inflamatório na DCA, e que nanocarreadores de uso tópico podem ser empregados como estratégia para veiculação destes compostos, tanto aumentando a atividade antinflamatória dos AGCC com observado no tratamento repetido com a nanoemulsão, como promovendo a deposição de AGCC na pele e garantir um efeito prolongado com uma única aplicação, como observado no tratamento com o CLN.