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DOI: 10.1016/j.arbres.2020.12.032
Disponible online el 25 de Febrero de 2021
Decreased Expression of EC-SOD and Fibulin-5 in Alveolar Walls of Lungs From COPD Patients
Expresión disminuida de SOD3 y fibulina-5 en las paredes alveolares de los pulmones en pacientes con EPOC
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José García-Valeroa,1, Jordi Olloquequib,1, Esther Rodríguezc, Mireia Martín-Satuéd,e, Laura Texidód, Jaume Ferrerc,
Autor para correspondencia
jjferrer@vhebron.net

Corresponding author.
a Department of Cell Biology, Physiology and Immunology, Faculty of Biology, University of Barcelona, Barcelona, Spain
b Laboratory of Cellular and Molecular Pathology, Instituto de Ciencias Biomédicas, Universidad Autónoma de Chile, Talca, Chile
c Department of Pneumology, Vall d’Hebron University Hospital, Universitat Autònoma de Barcelona and CIBER de Enfermedades Respiratorias (CIBERES), Barcelona, Spain
d Department of Pathology and Experimental Therapeutics, Faculty of Medicine, University of Barcelona, Barcelona, Spain
e Institut d’Investigació Biomèdica de Bellvitge (IDIBELL), Barcelona, Spain
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Table 1. Clinic and demographic characteristics of patients.
Table 2. mRNA levels of EC-SOD and Fibulin-5 in pulmonary tissue (estimated mean±SEM).
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Abstract
Introduction

The aim of this study is to analyze the expression of the main oxidant scavenger superoxide dismutase (EC-SOD), its main binding protein Fibulin-5 and several oxidative and nitrosative-derived products in the lung of COPD patients and controls.

Materials and methods

Lung tissue samples from 19 COPD patients and 20 control subjects were analyzed. The architecture of elastic fibres was assessed by light and electron microscope histochemical techniques, and levels of EC-SOD and fibulin-5 were analyzed by immunohistochemistry and RT-PCR. The impact of oxidative stress on the extracellular matrix was estimated by immunolocalization of 4-hydroxynonenal (4-HNE), malondialdehyde (MDA) and 3-nitrotyrosine (3-NYT) adducts.

Results

Alveolar walls of COPD patients exhibited abnormal accumulations of collapsing elastic fibres, showing a pierced pattern in the amorphous component. The semiquantitative analysis revealed that COPD patients have a significantly reduced expression of both EC-SOD and fibulin-5 (0.59±0.64 and 0.62±0.61, respectively) in alveolar, bronchiolar and arteriolar walls compared to control subjects (1.39±0.63 and 1.55±0.52, respectively, p<0.05). No significant changes in mRNA levels of these proteins were observed between groups. Among the oxidation markers, malondialdehyde was the best in distinguishing COPD patients.

Conclusions

COPD patients show a reduced expression of EC-SOD and fibulin-5 in the lung interstitium. Paralleling the reduction of EC-SOD levels, the decrease of fibulin-5 expression in COPD lungs supports the hypothesis of an impaired pulmonary antioxidant response in COPD patients.

Keywords:
COPD
EC-SOD
Electron microscopy
Emphysema
Fibulin-5
Resumen
Introducción

El objetivo de este estudio es analizar la expresión del principal antioxidante, la superóxido-dismutasa (SOD3); su proteína fijadora principal, la fibulina-5 y varios productos derivados del estrés oxidativo y nitrosativo en el pulmón de pacientes con EPOC y sujetos control.

Materiales y métodos

Se analizaron muestras de tejido pulmonar de 19 pacientes con EPOC y 20 sujetos control. La arquitectura de las fibras elásticas se valoró mediante técnicas histoquímicas de los microscopios óptico y electrónico, y los niveles de SOD3 y fibulina-5 se analizaron mediante inmunohistoquímica y RT-PCR. El impacto del estrés oxidativo en la matriz extracelular se estimó mediante la inmunolocalización de los aductos 4-hidroxinonenal (4-HNE), malondialdehído (MDA) y 3-nitrotirosina (3-NT).

Resultados

Las paredes alveolares de los pacientes con EPOC presentaban acumulaciones anómalas de fibras elásticas degeneradas, mostrando un patrón agujereado en la sustancia fundamental. El análisis semicuantitativo reveló que los pacientes con EPOC tienen una expresión reducida de forma significativa tanto de SOD3 como de fibulina-5 (0,59± 0,64 y 0,62± 0,61, respectivamente) en las paredes alveolares, de los bronquiolos y de las arteriolas en comparación con los sujetos control (1,39± 0,63 y 1,55±0,52, respectivamente; p<0,05). No se observaron cambios significativos en los niveles de mRNA de estas proteínas entre ambos grupos. De entre los marcadores de oxidación, el malondialdehído resultó ser el mejor para distinguir a los pacientes con EPOC.

Conclusiones

Los pacientes con EPOC muestran una disminución en la expresión de SOD3 y de fibulina-5 en el intersticio pulmonar. La reducción en paralelo de los niveles de SOD3 y la expresión de fibulina-5 en los pulmones de pacientes con EPOC apoya la hipótesis de una respuesta antioxidante pulmonar alterada en este tipo de pacientes.

Palabras clave:
EPOC
SOD3
Microscopio electrónico
Enfisema
Fibulina-5

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