Efeito imunomodulador dos esteroides ovarianos nas respostas inflamatórias local e sistêmica de vacas desafiadas com infusão intrauterina de lipopolissacarídeo | Immunomodulator effect of ovarian steroids on local and systemic inflammatory responses of cows challenged with lipopolysaccharide intrauterine ifusion

In dairy cows postpartum, uterine infections promote a local and systemic inflammation and interfere in reproductive efficiency. Several systemic interactions generate a previous inflammatory response to the clinical signs of uterine diseases, which elevates some inflammatory factors, such as acute phase proteins and inflammatory cytokines. The aim of this study was to evaluate the effect of steroid hormones including progesterone (P4) and estradiol (E2) on systemic inflammatory response of cows challenged with an intrauterine infusion of lipopolysaccharide (LPS), and the response of estrogen receptor α (ESR1), progesterone receptor (PGR), interleukin 1β (IL1β), interleukin 6 (IL6), and chemokine ligand 5 (CCL5) gene expression in ovariectomized Gir cows exposed to these hormones. For this, four experimental groups were executed as: Group 1: control group (n = 8) – the cows did not receive hormonal administration before day +1; Group 2: 24h - E2 (n = 8) – the cows received E2 24 hours (day -1) before LPS challenge; Group 3: 24h - P4 (n = 8) – the cows received P4 24 hours (day -1) before LPS challenge; Group 4: 14d - P4 (n = 8) – the cows received P4 14 days (day -14) before LPS challenge. Four cows (n = 4) were challenged (day 0) with 20 mL of 0.9% NaCl + 12.5 mg/kg LPS, and four cows (n = 4) were challenged (day 0) with 20 mL of 0.9% NaCl. On day 0 and day +1 and day -14, clinical and female genital tract examination, blood sampling for hormonal dosage (P4 and E2) and endometrial samples for gene expression analyses (ESR1, PGR, IL1β and IL6) were performed. For hormonal dosage (P4 and E2), blood samples were collected on day -1. In the systemic response to LPS, an increase in haptoglobin (Hp) (control group; 24 h - P4 group; 14 d - P4 group) was observed, and on day +1 the Hp of 14 d - P4 group was higher when compared to the other groups. On day 0 in the 14 d - P4 group leukocytes and lymphocytes were higher when compared to control group (P < 0.01). On day +1 after LPS-challenge in the 14 d - P4 group a decrease in circulating lymphocytes, eosinophils, and monocytes (P < 0.05) was related. A neutrophilia with left shift in the two treatments with P4 (day +1), in addition to a thrombocytopenia and lower platelets compared to the 24 h - E2 group (P < 0.05) (day 0) were also recorded. A down regulation of PGR and ESR1 gene expression was verified when P4 was exposure for a long period; the exposure to E2 did not interfere with both PGR and ESR1 genes expression. Concentrations of P4 were capable to up-regulate the IL6 gene expression at 14d - P4 exposition, and when compared to the 24h - E2 exposition group, there was a significant difference in the expression of IL1β and IL6. The CCL5 gene expression was down-regulated only by the exposure to 24h - E2 It was concluded that ovariectomized Gir cows challenged with LPS, previously submitted to steroid hormones induce a systemic inflammatory response. Also, the systemic response is more intense after previous prolonged exposure to P4 and less intense after exposure to E2. Also, the concentrations of P4 and E2 regulate the ovarian steroid receptors (ESR1 and PGR) expression. Still, a long-term exposure to P4 up-regulated IL1β and IL6 gene expression while estradiol down-regulated CCL5 gene expression. This study provided an important information relating the effect of ovarian steroids on the systemic and local uterine inflammatory response of cows challenged with intrauterine LPS, after exposed to ovarian steroids hormones.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais

Tese (Doutorado)

No pós-parto de vacas leiteiras, as infecções uterinas promovem uma inflamação local e sistêmica e interferem na eficiência reprodutiva. Diversas interações sistêmicas geram uma resposta inflamatória prévia aos sinais clínicos das doenças uterinas, o que eleva alguns fatores inflamatórios, como proteínas de fase aguda e citocinas inflamatórias. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito dos esteroides ovarianos, progesterona (P4) e estradiol (E2), na resposta inflamatória sistêmica de vacas desafiadas com infusão intrauterina de lipopolissacarídeo (LPS), e na expressão gênica dos receptores de progesterona (PGR), estrogênio α (ESR1), de interleucina 1β (IL1β), interleucina 6 (IL6) e ligante de quimiocina 5 (CCL5) em vacas Gir ovariectomizadas expostas a esses hormônios. Para isso, foram executados quatro grupos experimentais: Grupo 1: grupo controle (n = 8) – as vacas não receberam administração hormonal antes do dia +1; Grupo 2: 24h - E2 (n = 8) – as vacas receberam E2 24 horas (dia -1) antes do desafio com LPS; Grupo 3: 24h - P4 (n = 8) – as vacas receberam P4 24 horas (dia -1) antes do desafio com LPS; Grupo 4: 14d - P4 (n = 8) – as vacas receberam P4 14 dias (dia -14) antes do desafio com LPS. Quatro vacas (n = 4) foram desafiadas (dia 0) com 20 mL de NaCl 0,9% + 12,5 mg/kg LPS, e quatro vacas (n = 4) foram desafiadas (dia 0) com 20 mL de NaCl 0,9%. No dia -14 (14d - P4), dias 0 e dias +1 de cada etapa experimental foram realizados exame clínico e do trato genital feminino, coleta de sangue para dosagem hormonal (P4 e E2) e amostras endometriais para análise de expressão gênica (ESR1, PGR, IL1β e IL6). Para dosagem hormonal (P4 e E2), as amostras de sangue também foram coletadas no dia -1. Na resposta sistêmica ao LPS, observou-se aumento da haptoglobina (Hp) (grupo controle; 24 h - grupo P4; 14 d - grupo P4) e no dia +1 a Hp do grupo 14 d - P4 foi maior quando comparado aos outros grupos. No dia 0, no grupo 14 d - P4, leucócitos e linfócitos apresentaram maiores valores quando comparados ao grupo controle (P < 0,01). No dia +1, após o desafio com LPS, no grupo 14 d - P4 foi observada redução de linfócitos, eosinófilos e monócitos circulantes (P < 0,05). Também foi observada neutrofilia com desvio à esquerda nos dois tratamentos com P4 (dia +1), além de trombocitopenia e plaquetas mais baixas em relação ao grupo 24 h - E2 (P < 0,05) (dia 0). Uma regulação negativa da expressão gênica de PGR e ESR1 foi verificada quando as vacas foram expostas à P4 por um longo período; a exposição ao E2 não interferiu na expressão de PGR e ESR1. As concentrações de P4 foram capazes de regular a expressão de IL6 no grupo 14d - P4, e quando comparado ao grupo 24h - E2, houve diferença significativa na expressão de IL1β e IL6. A expressão de CCL5 apresentou uma regulação negativa apenas no grupo 24h - E2. Concluiu-se que vacas Gir ovariectomizadas desafiadas com LPS, previamente expostas aos hormônios esteroides, induzem uma resposta inflamatória sistêmica. Além disso, a resposta sistêmica é mais intensa após exposição prolongada prévia ao P4 e menos intensa após exposição ao E2. Além disso, as concentrações de P4 e E2 regulam a expressão dos receptores de esteroides ovarianos (ESR1 e PGR). Uma exposição a longo prazo a P4 regulou positivamente a expressão gênica de IL1β e IL6, enquanto o estradiol regulou negativamente a expressão do gene CCL5. Este estudo forneceu uma importante informação sobre o efeito dos esteroides ovarianos na resposta inflamatória sistêmica e uterina local de vacas desafiadas com LPS intrauterino, após exposição aos hormônios esteroides ovarianos.