La fibrose pulmonaire idiopathique (FPI) et le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) de l’adulte constituent des affections sévères et létales du poumon profond associées à une hypoxie alvéolaire, pour lesquelles les ressources thérapeutiques sont limitées. La thérapie cellulaire utilisant des cellules souches mésenchymateuses humaines (CSMh) est actuellement envisagée dans ces pathologies, mais les mécanismes d’action des CSMh restent à élucider. Nous avons testé in vitro l’hypothèse selon laquelle les CSMh pourraient exercer un effet cytoprotecteur paracrine sur les cellules épithéliales alvéolaires (CEA) soumises à l’hypoxie.Dans une première étude, nous avons montré que l’exposition aiguë de CSMh dérivées de moelle osseuse à un environnement inflammatoire (traitement par cytomix constitué de TNFα, d’Interféron Ƴ et d’Interleukine 1β) et hypoxique (3% O₂) mimant le microenvironnement alvéolaire du SDRA ne modifiait pas le phénotype ou la viabilité des cellules mais induisait des modifications de leur secretome, notamment de facteurs connus pour réguler le transport trans-épithélial alvéolaire de sodium (Na) et la réabsorption de l’oedème alvéolaire : IL1-ra, PGE2 et KGF. Le milieu de culture des CSMh (MC-CSMh), qu’il soit obtenu en normoxie ou en hypoxie-cytomix, prévenait l’augmentation de la perméabilité épithéliale des CEA primaires de rat cultivées sur support semi-perméable et exposées à l’hypoxie et au cytomix. Le MC-CSMh provenant de CSMh cultivées en normoxie prévenait l’inhibition du transport transépithélial alvéolaire de Na en restaurant l’expression à la surface de la sous-unité α du canal sodique épithélial ENaC, tandis que le MC-CSMh obtenu sous hypoxie-cytomix n’avait pas d’effet protecteur. La sécrétion de Keratinocyte Growth Factor (KGF) par les CSMh était indispensable à leur effet protecteur.Dans une seconde étude, nous avons montré qu’une exposition prolongée à l’hypoxie telle que rencontrée au cours de la FPI induisait des modifications phénotypiques des CEA de rat évocatrices de transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) avec perte progressive d’expression des marqueurs épithéliaux (TTF1, AQP5, ZO-1 et E-Cadhérine) couplée à l’apparition tardive de marqueurs mésenchymateux (α -SMA et Vimentine). Ces modifications phénotypiques s’accompagnaient de l’expression à la phase initiale de l’hypoxie de facteurs de transcription impliqués dans la TEM (SNAI1, TWIST1 et ZEB1) ou induits par l’hypoxie (HIF-1α et HIF-2α et de protéines induisant la TEM (TGFβ1 et CTGF). La co-culture des CEA avec des CSMh en fond de puits prévenait les modifications phénotypiques induites par l’hypoxie ainsi que l’expression des facteurs pro-TEM TWIST1, ZEB1, TGFβ1 et CTGF. Là encore, le KGF était au moins en partie responsable des effets protecteurs des CSMh.Ces deux études indiquent que les CSMh sont susceptibles d’exercer des effets cytoprotecteurs paracrines vis-à-vis des CEA soumises à l’hypoxie aiguë ou prolongée, en limitant d’une part les effets de délétères de l’hypoxie sur les propriétés de transport vectoriel de Na et en prévenant d’autre part les modifications phénotypiques évocatrices de TEM. La sécrétion par les CSMh de KGF, facteur de croissance épithélial bien connu pour ses effets bénéfiques sur les CEA, explique en partie les effets protecteurs paracrines des CSMh. Nos résultats suggèrent que les effets cytoprotecteurs des CSMh vis-à-vis des CEA pourraient contribuer aux effets bénéfiques des CSMh observés in vivo dans différents modèles animaux d’agressions alvéolaires aiguës ou à tendance fibrosante. / Non communiqué

No / Burkholderia cepacia is known to invade and survive within respiratory epithelial cells. Previous studies have employed transformed cell lines and it is not known whether the bacterium is capable of manifesting the same phenomena in primary cell culture. Two strains of B. cepacia of environmental (NCTC 10661) and clinical origin (C1359) were examined for their ability to invade and survive (over a 24 h period) within type II pneumocytes in primary culture using a gentamicin¿ceftazidime antibiotic protection assay. Both strains of B. cepacia were capable of invasion of type II pneumocytes in primary culture. Strain C1359 was capable of multiplying intracellularly as indicated by a seven-fold increase in the numbers of bacteria from 4¿24 h, whereas strain 10661, although unable to replicate intracellularly, was found to survive in the pneumocytes for at least 24 h. Future studies on the invasiveness of B. cepacia can employ A549 cells as a valid surrogate for primary cell culture assays which are time-consuming, labour-intensive and expensive to perform.

Obwohl die künstliche bzw. mechanische Beatmung bei der Therapie von ALI / ARDS eine wichtige und bedeutende Rolle spielt, kann sie selbst eine akute Lungen-schädigung auslösen oder bestehende pulmonale Beeinträchtigungen verstärken. Zentraler Schädigungsmechanismus ist die alveoläre Überdehnung durch hohe Ti-dalvolumina. Selbst bei der Anwendung kleiner, protektiver Tidalvolumina in Lungen mit einem nur geringen Anteil belüfteter Alveolen kann es in diesen zu alveolärer Überdehnung kommen. Diese Überdehnung führt einerseits zu mechanisch induzier-te Apoptose sowie Nekrose und andererseits zu einer mechanisch induzierten Ver-änderung der Mediatorenfreisetzung hin zu einem pro-inflammatorischen Muster. Da der Transkriptionsfaktor NF-κB zahlreiche Mediatoren aktiviert bzw. von ihnen beeinf-lusst werden kann, nimmt er in diesem Geschehen eine ganz besondere Schlüssel-position ein. In der vorliegenden Arbeit wird der Hypothese nachgegangen, ob die NF-κB-Aktivierung bei der mechanischen Dehnung und dem daraus resultierenden inflam-matorischen Verhalten von pulmonalen Strukturzellen verändert wird und in wie weit ein Zusammenhang zwischen Dehnung, Zellschädigung und NF-κB besteht. Dafür wurden sowohl frisch isolierte alveoläre Ratten-Typ-II Zellen, Zellen der hu-man-alveolaren Epithelzelllinie A549 sowie Lungen- Fibroblasten der Zell-Linie Wi 38 untersucht. Alle drei Zellarten wurden auf einem speziellen elastischen Silikonboden von 6er-Well-Platten inkubiert, wo sie mit Hilfe des Flexercell-Stretch-Gerätes (FX 3000) als Zellmonolayer equibiaxial für 24 Stunden gedehnt wurden. Auch die zeitliche Abhängigkeit der NF-κB-Expression von der mechanischen Deh-nung wurde untersucht. Dabei konnte festgestellt werden, dass ein Zusammenhang zwischen NF-κB-Aktivierung, Zellschädigung und mechanischer Dehnung existiert. Wobei bei unter-schiedlichen Zellarten auch variierende Ergebnisse beobachtet werden konnten. Im Zusammenhang mit anderen aus unserer Forschungsgruppe und in der Literatur stammenden Erkenntnissen konnte so eine Verknüpfung zwischen NF-κB-Aktivierung, Zytokinfreisetzung und inflammatorischer pulmonaler Reaktion nachge-wiesen werden.

Obwohl die künstliche bzw. mechanische Beatmung bei der Therapie von ALI / ARDS eine wichtige und bedeutende Rolle spielt, kann sie selbst eine akute Lungen-schädigung auslösen oder bestehende pulmonale Beeinträchtigungen verstärken. Zentraler Schädigungsmechanismus ist die alveoläre Überdehnung durch hohe Ti-dalvolumina. Selbst bei der Anwendung kleiner, protektiver Tidalvolumina in Lungen mit einem nur geringen Anteil belüfteter Alveolen kann es in diesen zu alveolärer Überdehnung kommen. Diese Überdehnung führt einerseits zu mechanisch induzier-te Apoptose sowie Nekrose und andererseits zu einer mechanisch induzierten Ver-änderung der Mediatorenfreisetzung hin zu einem pro-inflammatorischen Muster. Da der Transkriptionsfaktor NF-κB zahlreiche Mediatoren aktiviert bzw. von ihnen beeinf-lusst werden kann, nimmt er in diesem Geschehen eine ganz besondere Schlüssel-position ein. In der vorliegenden Arbeit wird der Hypothese nachgegangen, ob die NF-κB-Aktivierung bei der mechanischen Dehnung und dem daraus resultierenden inflam-matorischen Verhalten von pulmonalen Strukturzellen verändert wird und in wie weit ein Zusammenhang zwischen Dehnung, Zellschädigung und NF-κB besteht. Dafür wurden sowohl frisch isolierte alveoläre Ratten-Typ-II Zellen, Zellen der hu-man-alveolaren Epithelzelllinie A549 sowie Lungen- Fibroblasten der Zell-Linie Wi 38 untersucht. Alle drei Zellarten wurden auf einem speziellen elastischen Silikonboden von 6er-Well-Platten inkubiert, wo sie mit Hilfe des Flexercell-Stretch-Gerätes (FX 3000) als Zellmonolayer equibiaxial für 24 Stunden gedehnt wurden. Auch die zeitliche Abhängigkeit der NF-κB-Expression von der mechanischen Deh-nung wurde untersucht. Dabei konnte festgestellt werden, dass ein Zusammenhang zwischen NF-κB-Aktivierung, Zellschädigung und mechanischer Dehnung existiert. Wobei bei unter-schiedlichen Zellarten auch variierende Ergebnisse beobachtet werden konnten. Im Zusammenhang mit anderen aus unserer Forschungsgruppe und in der Literatur stammenden Erkenntnissen konnte so eine Verknüpfung zwischen NF-κB-Aktivierung, Zytokinfreisetzung und inflammatorischer pulmonaler Reaktion nachge-wiesen werden.