Systemic Th17/IL-17A response appears prior to hippocampal neurodegeneration in rats exposed to low doses of ozone

Abstract

Introduction: Exposure to low doses of O3 leads to a state of oxidative stress. Some studies show that oxidative stress can modulate both the CNS and systemic inflammation, which are important factors in the development of Alzheimer disease (AD). Objective: This study aims to evaluate changes in the frequency of Th17-like cells (CD3+CD4+IL-17A+), the concentration of IL-17A in peripheral blood, and hippocampal immunoreactivity to IL-17A in rats exposed to low doses of O3. Methods: One hundred eight male Wistar rats were randomly assigned to 6 groups (n = 18) receiving the following treatments: control (O3 free) or O3 exposure (0.25 ppm, 4 h daily) over 7, 15, 30, 60, and 90 days. Twelve animals from each group were decapitated and a peripheral blood sample was taken to isolate plasma and mononuclear cells. Plasma IL-17A was quantified using LUMINEX, while Th17-like cells were counted using flow cytometry. The remaining 6 rats were deeply anaesthetised and underwent transcardial perfusion for immunohistological study of the hippocampus. Results: Results show that exposure to O3 over 7 days resulted in a significant increase in the frequency of Th17-like cells and levels of IL-17A in peripheral blood. However, levels of Th17/IL-17A in peripheral blood were lower at day 15 of exposure. We also observed increased IL-17A in the hippocampus beginning at 30 days of exposure. Conclusion: These results indicate that O3 induces a short-term, systemic Th17-like/IL-17A effect and an increase of IL-17A in the hippocampal tissue during the chronic neurodegenerative process. Resumen: Introducción: La exposición a dosis bajas de O3 conduce a un estado de estrés oxidativo. Algunos estudios muestran que el estado de estrés oxidativo puede modular tanto el SNC como la inflamación sistémica, que son importantes para el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer. Objetivo: Evaluar la frecuencia de células tipo Th17, la concentración de IL-17A en plasma y la inmunorreactividad del hipocampo a IL-17A en ratas expuestas a dosis bajas de O3. Métodos: Ciento ocho ratas Wistar machos fueron divididas en 6 grupos (n = 18) con los siguientes tratamientos: control (sin O3) y O3 (0,25 ppm, diario por 4 h) durante 7, 15, 30, 60 y 90 días. De cada grupo se decapitaron 12 animales, se tomó una muestra de sangre periférica para aislar el plasma y las células mononucleares. La IL-17A plasmática se evaluó mediante LUMINEX y la frecuencia de células de tipo Th17 por citometría de flujo. Las ratas restantes se anestesiaron y se perfundieron para inmunohistoquímica en el hipocampo. Resultados: Muestran que la exposición durante 7 días a O3 produce un aumento significativo en la frecuencia de células tipo Th17 y los niveles de IL-17A en sangre periférica. Sin embargo, existe una disminución de Th17/IL-17A en la periferia desde el día 15. También se encontró un aumento de IL-17A en el hipocampo desde los 30 días de exposición. Conclusión: El O3 produce un efecto sistémico a corto plazo de tipo Th17/IL-17A y un aumento de IL-17A en el tejido del hipocampo durante el proceso neurodegenerativo crónico. Keywords: Th17 Cells, IL-17a, Alzheimer disease model, Neurodegeneration, Ozone exposure, Atmospheric pollution, Palabras clave: Células T colaboradoras 17, Interleucina-17A, Modelo de enfermedad de Alzheimer, Neurodegeneración, Exposición al ozono, Contaminación atmosférica