Έκφραση πρωτεϊνών θερμικού stress και μεταλλοπρωτεϊνασών στο αναπνευστικό σύστημα συνέπεια εργώδους αναπνοής

Abstract

Inspiratory resistive breathing (IRB), a hallmark of obstructive pulmonarydiseases characterized by large negative intrathoracic pressures, has been shown toinduce pulmonary inflammation in previously healthy rats. Matrix metalloproteinases(MMP)-9 and -12, implicated in the pathogenesis of asthma and COPD, are inducedby inflammation and mechanical stress per se in the lung. We hypothesized that IRBinduces MMP-9 and -12 in the lung. Anesthetized, tracheostomised rats breathedspontaneously through a two-way valve. The inspiratory port was connected to aresistance setting tidal inspiratory tracheal pressure at 50% of maximum. Quietlybreathing animals served as controls. After 3 and 6hrs of IRB, respiratory mechanicswere measured and bronchoalveolar lavage (BAL) was performed to measure cellnumber and IL-1β and IL-6 levels. Lung MMP-9 gelatinolytic activity was estimated byzymography. MMP-9 and MMP-12 were detected by immunohistochemistry. Isolatednormal alveolar macrophages were incubated with BAL fluid from rats that underwentIRB. MMP-9 gelatinolytic activity was measured in culture supernatants. After 6hrs ofIRB, increased numbers of macrophages and neutrophils were measured in BAL fluidcompared to control and elevation of IL-1β and IL-6 was found. Tissue elasticity wasincreased after 3 and 6hrs IRB. Lung MMP-9 gelatinolytic activity increased after 6hrsIRB. MMP-9 and MMP-12 were detected in alveolar macrophages and alveolarepithelial cells after 3 and 6hrs of IRB. Incubation of alveolar macrophages with BALfluid from animals that underwent 6hrs IRB raised MMP-9 activity in supernatants. Inconclusion, IRB induces MMP-9 and -12 in the lung of previously healthy rats.

Έχει αποδειχτεί ότι η εισπνευστικά περιοριστική αναπνοή (εργώδη αναπνοή), κύριαένδειξη αποφρακτικών πνευμονοπαθειών, τις οποίες χαρακτηρίζει η υψηλή αρνητικήενδοθωρακική πίεση, προκαλεί πνευμονική φλεγμονή σε προηγουμένως υγιείςαρουραίους. Οι μεταλλοπρωτεϊνάσες θεμέλιας ουσίας (MMP)-9 και -12, οι οποίεςενοχοποιούνται για την παθογένεση του άσθματος και της ΧΑΠ, παράγονται λόγω τηςφλεγμονής και του μηχανικού στρες αυτού καθαυτού που υφίστανται οι πνεύμονες.Υποθέσαμε ότι η εργώδης αναπνοή προκαλεί την παραγωγή MMP-9 και -12 στουςπνεύμονες Αφότου αναισθητοποιήθηκαν και τραχειοστομήθηκαν, αφήσαμεαρουραίους να αναπνέουν αυτόματα μέσω βαλβίδας διπλής κατεύθυνσης. Ηεισπνευστική θύρα συνδέθηκε ρυθμίζοντας την αντίσταση της εισπνευστικήςτραχειακής πίεσης αναπνεόμενου αέρα στο 50% του μεγίστου.Ως ομάδα ελέγχουχρησιμοποιήθηκαν ζώα που ανέπνεαν φυσιολογικά. Μετά από 3ωρη και 6ωρεργώδη αναπνοή η, εκτελέστηκε βρογχοκυψελιδική έκπλυση (BAL) ώστε ναμετρηθούν ο συνολικός κι ο διαφορικός αριθμός κυττάρων καθώς και τα επίπεδα IL1βκαι IL-6 στο υγρό BAL. Χρησιμοποιήθηκε ζυμογραφία για τον υπολογισμό τηςζελατινολυτικής δραστηριότητας της MMP-9 στους πνεύμονες. Χρησιμοποιήθηκεανοσοϊστοχημεία για τον εντοπισμό MMP-9 και MMP-12 στους πνεύμονες.Επωάστηκαν μεμονωμένα κυψελιδικά μακροφάγα σε υγρό BAL από αρουραίους πουείχαν υποβληθεί σε εργώδης αναπνοή Μετρήθηκε η ζελατινολυτική δραστηριότητα τηςMMP-9 σε καλλιέργεια υπερκείμενου υγρού. Μετά από 6ωρη, εργώδη αναπνοήδιαπιστώθηκαν υψηλές ποσότητες κυψελιδικών μακροφάγων κι ουδετερόφιλων στουγρό BAL σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου, καθώς κι υψηλά επίπεδα IL-1β και IL-6.Η ζελατινολυτική δραστηριότητα της MMP-9 στους πνεύμονες ήταν αυξημένη μετάαπό 6ωρη εργώδης αναπνοή. Εντοπίστηκαν MMP-9 και MMP-12 σε κυψελιδικάμακροφάγα και κυψελιδικά επιθηλιακά κύτταρα μετά από 3ωρη και 6ωρη εργώδης αναπνοή. Μετά από επώαση κυψελιδικών μακροφάγων σε υγρό BAL από ζώα πουείχαν υποβληθεί σε 6ωρη εργώδης αναπνοή, βρέθηκε υψηλή δραστηριότητα MMP-9στο υπερκείμενο υγρό. Συμπερασματικά, η εργώδης αναπνοή παράγει MMP-9 και -12 στους πνεύμονες προηγουμένως υγιών ποντικών.