Terminais nervosos na laringe : morfologia, aspectos patológicos e perspectivas terapêuticas

Abstract

Os conhecimentos actuais sobre a morfologia e a topografia dos terminais axonais sensitivos da laringe que medeiam a interacção entre irritantes no lume respiratório e o sistema nervoso e dos terminais motores responsáveis pela actividade dos músculos intrínsecos são escassos e, em alguns estudos, contraditórios. Além das funções sensitiva e motora, desconhece-se o papel destas terminações nervosas na etiologia de algumas patologias da laringe cuja base pode ser neurogénica bem como de terapêuticas dirigidas a este tipo de distúrbios. Os objectivos deste trabalho consistiram, por um lado, no estudo da morfologia das fibras sensitivas da mucosa da laringe que contêm os neuropeptídeos Substancia P (SP) e Peptídeo Relacionado com o Gene da Calcitonina (CGRP), do possível papel destas moléculas na etiologia de patologias da laringe e na avaliação de novas potencialidades terapêuticas daí resultantes; adicionalmente, ao nível dos terminais motores, a sua morfologia e distribuição foi estudada não só no Homem mas também noutros mamíferos e em espécies de outras classes de vertebrados com diferentes capacidades de vocalização, com o objectivo de explorar novas hipóteses de abordagem terapêutica na etiologia de patologias das cordas vocais. Neste trabalho mostra-se pela primeira vez que as fibras sensitivas intra-epiteliais da laringe projectam para o lume da via respiratória, terminando ao nível da camada mucociliar. Foi desenvolvido um modelo experimental de laringite neurogénica baseado na entubação nasogástrica (ENG). Neste modelo, verificou-se um aumento da presença de infiltrado celular inflamatório na laringe, acompanhado pela libertação de CGRP e SP das fibras sensitivas terminais, aumento da expressão da enzima Cicloxigenase-2 (COX-2) e de citocinas próinflamatórias e redução na expressão de citocinas anti-inflamatórias. Adicionalmente, demonstramos que a administração por períodos curtos do inibidor específico da COX-2 Etoricoxibe produzia actividade anti-inflamatória no modelo ENG, reduzindo a expressão de COX- 2 e da citocina pró-inflamatória factor de necrose tumoral-alfa (TNF-α); este facto sugere que fármacos inibidores específicos da COX-2 poderão ser utilizados no tratamento da laringite, já que apresentam menos efeitos secundários aerodigestivos do que os fármacos utilizados actualmente, nomeadamente os anti-inflamatórios não esteróides clássicos (AINEs), inibidores não selectivos das isoformas COX-1 e COX-2. A indução prolongada da laringite neurogénica também revelou uma diminuição da expressão dos supressores tumorais p53 e p16, o que faz supor um ambiente mais favorável ao desenvolvimento de eventuais lesões pré-neoplásicas em laringes expostas a agentes cancerígenos conhecidos como, por exemplo, o fumo do tabaco e o álcool. O estudo da distribuição das placas motoras (PMs) nos músculos intrínsecos da laringe, através da detecção histoquímica da enzima acetilcolinesterase, revelou dois padrões distintos: um em que as PMs se distribuem de modo difuso, é encontrado em espécies com maiores capacidades de vocalização como a humana (PMs mais concentradas no terço médio), certas aves e em alguns batráquios; pelo contrário, em mamíferos como o coelho e o rato, espécies que revelam capacidades limitadas para variar a emissão de sons, a distribuição limitava-se a uma região em “banda” situada a meio da distância entre as duas extremidades de inserção dos músculos. Este aspecto revelou-se interessante, dado que a anatomia macroscópica da laringe e do próprio sistema nervoso central nestes mamíferos é mais parecida com a humana do que a das aves ou batráquios. As conclusões obtidas pelos trabalhos que constituem esta tese foram: (i) as fibras sensitivas na mucosa laríngea do rato podem atravessar o epitélio e atingir o nível da camada mucociliar, justificando a importância da hidratação para que estas se encontrem menos sujeitas a irritação externa; (ii) os neuropeptídeos presentes nestas fibras medeiam a laringite neurogénica desencadeada por um modelo experimental desenvolvido no presente trabalho; (iii) a laringite pode ser em parte revertida por um fármaco (Etoricoxibe) com menos efeitos adversos aerodigestivos relativamente aos AINEs tradicionais; (iv) durante a indução prolongada de laringite verifica-se uma diminuição da expressão de supressores tumorais, o que pode facilitar o desenvolvimento de lesões potencialmente neoplásicas; (v) a distribuição das placas neuromusculares pelos músculos vocais de diferentes espécies de mamíferos e classes de vertebrados indica que uma maior versatilidade na capacidade vocal parece estar associada a uma maior distribuição das placas motoras ao longo das fibras musculares; (vi) a maior concentração de placas na região central dos músculos vocais no Homem poderá permitir a aplicação terapêutica mais específica de fármacos em patologias das cordas vocais. Estudos futuros, a desenvolver a partir dos dados recolhidos pelos trabalhos incluídos nesta tese, deverão explorar as potencialidades terapêuticas entreabertas pelos modelos animais aqui desenvolvidos.

The present knowledge on the morphology and topography of laryngeal axonal terminals of sensitive fibres relaying the interaction between airway lumen irritants and the nervous system, and on the motor terminals that mediate the activity of the laryngeal intrinsic muscles are scarce and contradictory. Besides their sensitive and motor functions, the role of these nervous endings in the aetiology of some pathologies of the larynx that can be neurogenic is unknown, as well as the therapeutics driven to this type of pathologies. The aims of this work were the morphological analysis of the main sensitive fibres of the laryngeal mucosa (C-fibres), which contain the neuropeptides Substance P (SP) and Calcitonin Gene Related Peptide (CGRP) as main mediators, and the possible function of these molecules in the aetiology of laryngeal pathologies. Consequently, we evaluate new therapeutic approaches. Concerning the study of laryngeal motor terminals (neuromuscular junctions), their distribution and morphology were analysed in humans, in other mammals (rat and rabbit) and in other classes of vertebrates with different vocalization capacities, also to evaluate new hypothesis on therapeutic approaches for the ethiology of vocal cord pathologies. We demonstrate for the first time that intraepithelial laryngeal sensitive fibres project to the lumen of the larynx at the level of the mucociliar layer. We have also created a new model of neurogenic laryngitis based on nasogastric intubation (NGI). In this model we show a decrease in the levels of fibres immunoreactive for CGRP and SP, possibly due to peptide release, accompanied by a strong increase in the laryngeal expression of Cycloxygenase-2 (COX-2) and pro-inflammatory cytokines, as well as a decrease in the expression of anti-inflammatory cytokines. On the other hand, we show that the COX-2 inhibitor Etoricoxib has an antiinflammatory effect in this laryngitis by reducing the expression of COX-2 and the putative proinflammatory marker TNF-α. This suggests that selective COX-2 inhibitory drugs may be studied in the future as an alternative treatment of laryngitis, due to their smaller adverse side effects at the aero-digestive level, when compared with common non-specific non-steroidal antiinflammatory drugs (NSAIDs). The persistent induction of neurogenic laryngitis also reveals a decrease in the expression of the most important molecules with tumoral suppressor functions (p53 and p16). These data suggest the development of local tissue conditions for the induction of pre-neoplasic and eventually neoplasic lesions in larynxes exposed to factors known to be cancerous as, for example, tobacco smoke or alcohol. The study of the distribution of motor plates in the intrinsic muscles of the larynx reveals two different patterns: a diffuse one in species with larger vocalization capacities, as in humans, some birds and batrachians, although with a higher concentration in the middle third in the case of humans; and another with a distribution of motor end plates limited to a "band" located at the middle distance between the two insertion points of muscle fibres, in species that reveal limited capacities to emit different frequencies, as in mammals like the rabbit and the mouse. This aspect was interesting, given that the macroscopic anatomy of the larynx and brain in these mammals is more similar to humans than to birds or batrachians. In terms of clinical relevance, the concentration of motor end plates in the middle third of vocal cords suggests that the selective application of drugs at this level in the laryngeal muscle may improve the treatment of some motor pathologies of the larynx. The studies included in the present thesis allowed the following conclusions: (i) the sensitive fibres along the rat laryngeal mucosa can terminate at the mucociliar level, which highlights the need for mucosa hydration to avoid stimulation by external irritants; (ii) the neuropeptides present in these fibres mediate the neurogenic laryngitis induced by the NGI model; (iii) this laryngitis can be partly reverted by a drug with less aero-digestive side effects (Etoricoxib); (iv) a prolonged laryngeal inflammatory process induces a decrease in the expression of tumoral suppressors, which may facilitate the development of potentially neoplasic conditions; (v) the distribution of motor end plates along the vocal muscles of different mammal and vertebrate species show that a larger vocal capacity seems to be associated with a diffuse distribution pattern of motor plates along muscle fibres; (vi) the larger concentration of motor plates in the middle third of human vocal cord muscles may underlay several pathologies of the cords. Overall, future studies obtained from the basic experimental models developed in this thesis should explore the clinical potential targets suggested by these animal studies.