Ο ρόλος της Tpl-2 κινάσης στην σχετιζόμενη με τον μηχανικό αερισμό οξεία βλάβη πνεύμονα

Abstract

Background: Mechanical stress induced by injurious ventilation leads to pro-inflammatory cytokine production and lung injury. The extracellular-signal- regulated-kinase, ERK1/2, participates in the signaling pathways activated upon mechanical stress in the lungs to promote the inflammatory response. Tumor progression locus 2 (Tpl2) is a MAP3kinase that activates ERK1/2 upon cytokine or TLR signaling, to induce pro-inflammatory cytokine production. The role of Tpl2 in lung inflammation, and specifically in the one caused by mechanical stress has not been investigated. The aim of the study was to examine if genetic or pharmacologic inhibition of Tpl2 could ameliorate ventilator-induced lung injury. Methods: Adult male wild-type and Tpl2-deficient mice were ventilated with normal or high tidal volume for 4 h. Additional wild-type mice were treated with a Tpl2 inhibitor either before or 30 min after initiation of high tidal ventilation. Non-ventilated mice of both genotypes served as controls. The development of lung injury was evaluated by measuring lung mechanics, arterial blood gases, concentrations of proteins, IL-6, and MIP-2 in bronchoalveolar lavage fluid (BALF) and by lung histology. Data were compared by Kruskal-Wallis non-parametric test and significance was defined as p < 0.05. Results: Mechanical ventilation with normal tidal volume induced a mild increase of IL-6 in BALF in both strains. High tidal volume ventilation induced lung injury in wild-type mice, characterized by decreased lung compliance, increased concentrations of proteins, IL-6 and MIP-2 in BALF, and inflammatory cell infiltration on histology. All indices of lung injury were ameliorated in Tpl2-deficient mice. Wild-type mice treated with the Tpl2 inhibitor, either prior of after the initiation of high tidal volume ventilation were protected from the development of lung injury, as indicated by preserved lung compliance and lower BALF concentrations of proteins and IL-6, than similarly ventilated, untreated wild-type mice. Conclusions: Genetic and pharmacologic inhibition of Tpl2 is protective in a mouse model of ventilator-induced lung injury, ameliorating both high-permeability pulmonary edema and lung inflammation.

Εισαγωγή: Η μηχανική διάταση που προκαλείται στον πνεύμονα από τον μηχανικό αερισμό οδηγεί στην παραγωγή προ-φλεγμονωδών κυτταροκινών και στην βλάβη του πνεύμονα. Η εξωκυττάρια-σηματοδοτική-ρυθμιστική κινάση(ERK 1/2) παίρνει μέρος στο μοριακό μονοπάτι που ενεργοποιείται από την μηχανική βλάβη στους πνεύμονες και οδηγεί στην παραγωγή φλεγμονωδών παραγόντων . Η κινάση της θέσης 2 του πρωτοογκογονιδίου (TPL2) είναι μια MAP3 κινάση που ενεργοποιεί την ERK 1/2 οδηγώντας στην παραγωγή κυτταροκινών . Ο ρόλος του TPL2 στην φλεγμονή του πνεύμονα και ειδικά στην φλεγμονή που προκαλείται από την μηχανική διάταση δεν έχει ακόμα διερευνηθεί. Ο σκοπός της μελέτης είναι να δειχθεί εάν η γενετική ή η φαρμακευτική αναστολή του TPL2 μπορεί να βελτιώσει την βλάβη που σχετίζεται με τον μηχανικό αερισμό των πνευμόνων . Μέθοδοι: Άρρενες επίμυες τόσο φυσιολογικού γονοτύπου (WT) όσο και γονοτύπου χωρίς την κινάση TPL2(ΤPL2 -/- ) τέθηκαν σε μηχανικό αερισμό των πνευμόνων είτε φυσιολογικού είτε υψηλού αναπνεόμενου όγκου για 4ώρες. Στην συνέχεια οι WT επίμυες τέθηκαν σε αναστολέα του TPL2 είτε μισή ώρα πριν είτε μετά την έναρξη του αερισμού με υψηλό αναπνεόμενο όγκου. Επίμυες και των δύο γονοτύπων που δεν τέθηκαν σε μηχανικό αερισμό χρησιμοποιήθηκαν σαν ομάδα ελέγχου. Η ανάπτυξη της βλάβης του πνεύμονα αξιολογήθηκε με την μέτρηση των μηχανικών ιδιοτήτων του πνεύμονα, των αρτηριακών αερίων αίματος , την συγκέντρωση των πρωτεϊνών, της ιντερλευκίνης 6 (IL-6) και της φλεγμονώδης πρωτεΐνης των μακροφάγων ( ΜΙP-2) , σε βρογχοκυψελιδικό έκπλυμα (BALF) καθώς και της παθολοανατομικής εκτίμησης ιστοτεμαχίου του πνεύμονα . Τα δεδομένα συγκρίθηκαν μέσω στατιστικής ανάλυσης Kruskal-Wallis μη παραμετρικής δοκιμασίας με επίπεδο σημαντικότητας το p&lt;0.05 . Αποτελέσματα : O μηχανικός αερισμός με φυσιολογικό αναπνεόμενο όγκο προκάλεσε μια ήπια αύξηση της IL-6και στους δύο γονότυπους WT και TPL2 .O μηχανικός αερισμός με υψηλούς όγκους προκάλεσε βλάβη στον πνεύμονα σε επίμυες με φυσιολογικό γονότυπο όπως διαφάνηκε από την μειωμένη πνευμονική διατασιμότητα, την αυξημένη συγκέντρωση των πρωτεϊνών, IL-6, MIP-2 σε βρογχοκυψελιδικό έκπλυμα και από την διήθηση φλεγμονωδών κυττάρων του πνευμονικού παρεγχύματος, όπως έδειξε η ιστολογική εξέταση των δειγμάτων από τον πνεύμονα. Ολοι οι δείκτες της πνευμονικής βλάβης βελτιώθηκαν στους επίμυες με γονότυπο ΤPL2 -/- . Οι επίμυες με φυσιολογικό γονότυπο WT που τέθηκαν σε αναστολή του μορίου TPL2 με φαρμακευτικό αναστολέα προστατεύθηκαν από τον τραυματισμό του πνεύμονα που σχετίζεται με τον μηχανικό αερισμό. Συμπέρασμα: Η γενετική και φαρμακευτική αναστολή της κινάσης TPL2, άσκησε προστατευτική δράση όσον αφορά την βλάβη σχετιζόμενη με τον αναπνευστήρα, βελτιώνοντας τόσο το υψηλής διαπερατότητας πνευμονικό οίδημα όσο και την φλεγμονή στον πνεύμονα.