A necessidade de intubação e uso de ventilação mecânica (VM) na prematuridade está relacionada à chamada lesão pulmonar induzida pela ventilação (VILI) e consequente displasia broncopulmonar (DBP). Estudos com animais e também em humanos mostraram que breves períodos de VM são suficientes para a liberação de interleucinas pró-inflamatórias. Outras formas de VM que regulam o volume-corrente evitando o volutrauma e as ventilações não invasivas como a pressão positiva contínua em via aérea por pronga nasal (CPAPn) parecem medidas protetoras ou menos lesivas para VILI. Esses efeitos protetores do CPAPn não foram ainda estudados em humanos. Objetivo: avaliar os níveis plasmáticos da interleucina (IL)-1β, IL-6, IL-8, IL-10 e fator de necrose tumoral (TNF)-α em recém-nascidos tão logo instituído CPAPn e duas horas após. Secundariamente, avaliação dessa resposta inflamatória em pacientes que necessitaram de VM. Metodologia: estudo de coorte prospectivo, incluindo recém-nascidos admitidos com idade gestacional (IG) de 28-35 semanas e necessidade de assistência ventilatória, excluindo malformações, infecção congênita, sepse, surfactante profilático e suporte ventilatório em sala de parto. Amostras de sangue coletadas nesses dois momentos. Realizada descrição das variáveis em medianas e interquartis (p25-p75), empregado Teste de Wilcoxon. Resultados: 43 recém-nascidos, médias de peso 1883,5±580g e IG 32±2,4semanas, 23 (53%) receberam CPAPn como primeira modalidade ventilatória. Pré-termos após duas horas de VM apresentaram níveis significativamente maiores de IL-6, TNF-α e IL-8. Já os níveis de IL-6 reduziram significativamente após duas horas de CPAPn. Em 15 dos 22 (68%) neonatos cujas mães receberam corticoide pré-natal, as medianas das citocinas foram menores no início do uso do CPAPn, mas esse efeito não se sustentou duas horas após. O uso de surfactante pelos prematuros em VM não alterou a resposta inflamatória em comparação aos que não necessitaram do fármaco. Conclusão: demonstramos que os RN em CPAPn apresentaram mínima liberação de citocinas pro-inflamatórias e essa modalidade pode ter um papel protetor - nesse estudo potencializado pelo uso de corticoide ante natal. Por outro lado, VM promove significativa resposta inflamatória, estimulando-se CPAPn como estratégia ventilatória inicial protetora ao prematuro maior de 28 semanas de IG com desconforto respiratório moderado. Ainda assim, serão necessários mais estudos para determinar o papel de outras formas de ventilação não invasiva e outras formas de VM consideradas protetoras na prevenção da VILI. Essa nova compreensão dos mecanismos de lesão envolvendo resposta inflamatória mediada pelas citocinas possibilitará o desenvolvimento de novas estratégias no cuidado dos recém-nascidos prematuros. / The need for intubation and mechanical ventilation (MV) in preterm infants is related to ventilator-induced lung injury (VILI) and subsequent bronchopulmonary dysplasia (BPD). Studies in animals and in humans have shown that short periods of MV are enough for the release of pro-inflammatory interleukins. Other forms of MV that regulate tidal volume avoiding volutrauma and non- invasive ventilation such as continuous positive airway pressure by nasal prongs (nCPAP) seem protective measures against VILI. These protective effects of nCPAP have not been studied in humans. Objective: To evaluate the plasma levels of interleukin (IL) - 1β , IL - 6 , IL - 8 , IL - 10 and tumor necrosis factor (TNF) - α in preterm infants as soon as established nCPAP and two hours after. Secondarily, to evaluate this inflammatory response in patients who required MV. Methods: Prospective cohort including newborns admitted with gestational age (GA) of 28-35 weeks and requiring ventilation support, excluding malformations, congenital infections, sepsis, previous surfactant use and ventilatory support need in the delivery room. Blood samples were collected at those two moments. Cytokines were described as medians and interquartile ranges (p25 - p75), and Wilcoxon test was performed. Results: 43 newborns, medium weight 1883.5 ± 580g and gestational age of 32 ± 2.4 weeks, 23 (53 %) received nCPAP as the first ventilatory mode. Preterm two hours after MV had significantly higher levels of IL - 6, TNF - α and IL - 8. The levels of IL - 6 decreased significantly two hours after nCPAP. In 15 of 22 (68 %) neonates whose mothers received antenatal corticosteroids, the median of cytokines were lower at the onset of the nCPAP, but this effect was not sustained after two hours. The use of surfactant in preterm infants in MV did not alter the inflammatory response compared to those who did not need the drug. Conclusion: we demonstrated that nCPAP presents minimal release of pro-inflammatory cytokines and may have a protective role - in this study enhanced by the use of antenatal corticosteroids. Still, MV promotes significant inflammatory response, thus stimulating nCPAP as initial less harmful ventilatory strategy to preterm greater than 28 weeks of GA with moderate respiratory discomfort. Therefore, further studies are needed to determine the role of other forms of non-invasive ventilation and other forms of MV considered protective in preventing VILI. This new understanding of injury mechanisms involving inflammatory response mediated by cytokines allows the development of new strategies in the care of premature infants.

A necessidade de intubação e uso de ventilação mecânica (VM) na prematuridade está relacionada à chamada lesão pulmonar induzida pela ventilação (VILI) e consequente displasia broncopulmonar (DBP). Estudos com animais e também em humanos mostraram que breves períodos de VM são suficientes para a liberação de interleucinas pró-inflamatórias. Outras formas de VM que regulam o volume-corrente evitando o volutrauma e as ventilações não invasivas como a pressão positiva contínua em via aérea por pronga nasal (CPAPn) parecem medidas protetoras ou menos lesivas para VILI. Esses efeitos protetores do CPAPn não foram ainda estudados em humanos. Objetivo: avaliar os níveis plasmáticos da interleucina (IL)-1β, IL-6, IL-8, IL-10 e fator de necrose tumoral (TNF)-α em recém-nascidos tão logo instituído CPAPn e duas horas após. Secundariamente, avaliação dessa resposta inflamatória em pacientes que necessitaram de VM. Metodologia: estudo de coorte prospectivo, incluindo recém-nascidos admitidos com idade gestacional (IG) de 28-35 semanas e necessidade de assistência ventilatória, excluindo malformações, infecção congênita, sepse, surfactante profilático e suporte ventilatório em sala de parto. Amostras de sangue coletadas nesses dois momentos. Realizada descrição das variáveis em medianas e interquartis (p25-p75), empregado Teste de Wilcoxon. Resultados: 43 recém-nascidos, médias de peso 1883,5±580g e IG 32±2,4semanas, 23 (53%) receberam CPAPn como primeira modalidade ventilatória. Pré-termos após duas horas de VM apresentaram níveis significativamente maiores de IL-6, TNF-α e IL-8. Já os níveis de IL-6 reduziram significativamente após duas horas de CPAPn. Em 15 dos 22 (68%) neonatos cujas mães receberam corticoide pré-natal, as medianas das citocinas foram menores no início do uso do CPAPn, mas esse efeito não se sustentou duas horas após. O uso de surfactante pelos prematuros em VM não alterou a resposta inflamatória em comparação aos que não necessitaram do fármaco. Conclusão: demonstramos que os RN em CPAPn apresentaram mínima liberação de citocinas pro-inflamatórias e essa modalidade pode ter um papel protetor - nesse estudo potencializado pelo uso de corticoide ante natal. Por outro lado, VM promove significativa resposta inflamatória, estimulando-se CPAPn como estratégia ventilatória inicial protetora ao prematuro maior de 28 semanas de IG com desconforto respiratório moderado. Ainda assim, serão necessários mais estudos para determinar o papel de outras formas de ventilação não invasiva e outras formas de VM consideradas protetoras na prevenção da VILI. Essa nova compreensão dos mecanismos de lesão envolvendo resposta inflamatória mediada pelas citocinas possibilitará o desenvolvimento de novas estratégias no cuidado dos recém-nascidos prematuros. / The need for intubation and mechanical ventilation (MV) in preterm infants is related to ventilator-induced lung injury (VILI) and subsequent bronchopulmonary dysplasia (BPD). Studies in animals and in humans have shown that short periods of MV are enough for the release of pro-inflammatory interleukins. Other forms of MV that regulate tidal volume avoiding volutrauma and non- invasive ventilation such as continuous positive airway pressure by nasal prongs (nCPAP) seem protective measures against VILI. These protective effects of nCPAP have not been studied in humans. Objective: To evaluate the plasma levels of interleukin (IL) - 1β , IL - 6 , IL - 8 , IL - 10 and tumor necrosis factor (TNF) - α in preterm infants as soon as established nCPAP and two hours after. Secondarily, to evaluate this inflammatory response in patients who required MV. Methods: Prospective cohort including newborns admitted with gestational age (GA) of 28-35 weeks and requiring ventilation support, excluding malformations, congenital infections, sepsis, previous surfactant use and ventilatory support need in the delivery room. Blood samples were collected at those two moments. Cytokines were described as medians and interquartile ranges (p25 - p75), and Wilcoxon test was performed. Results: 43 newborns, medium weight 1883.5 ± 580g and gestational age of 32 ± 2.4 weeks, 23 (53 %) received nCPAP as the first ventilatory mode. Preterm two hours after MV had significantly higher levels of IL - 6, TNF - α and IL - 8. The levels of IL - 6 decreased significantly two hours after nCPAP. In 15 of 22 (68 %) neonates whose mothers received antenatal corticosteroids, the median of cytokines were lower at the onset of the nCPAP, but this effect was not sustained after two hours. The use of surfactant in preterm infants in MV did not alter the inflammatory response compared to those who did not need the drug. Conclusion: we demonstrated that nCPAP presents minimal release of pro-inflammatory cytokines and may have a protective role - in this study enhanced by the use of antenatal corticosteroids. Still, MV promotes significant inflammatory response, thus stimulating nCPAP as initial less harmful ventilatory strategy to preterm greater than 28 weeks of GA with moderate respiratory discomfort. Therefore, further studies are needed to determine the role of other forms of non-invasive ventilation and other forms of MV considered protective in preventing VILI. This new understanding of injury mechanisms involving inflammatory response mediated by cytokines allows the development of new strategies in the care of premature infants.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-02-26T13:39:38Z No. of bitstreams: 1 aydramendesalmeidabianchi.pdf: 1447064 bytes, checksum: 5e432ac627c643fd1832440690fe8539 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-03-03T14:05:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 aydramendesalmeidabianchi.pdf: 1447064 bytes, checksum: 5e432ac627c643fd1832440690fe8539 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-03T14:05:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 aydramendesalmeidabianchi.pdf: 1447064 bytes, checksum: 5e432ac627c643fd1832440690fe8539 (MD5) Previous issue date: 2015-03-09 / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Introdução: A posição prona tem sido estudada como estratégia ventilatória em pacientes com síndrome do desconforto respiratório agudo. Seus benefícios, inclusive com redução da mortalidade, estão bem estabelecidos nas formas graves da síndrome, mas não em formas mais leves. Objetivo: Investigar o efeito da posição prona nas trocas gasosas, inflamação e histologia pulmonar, em modelo experimental de lesão pulmonar aguda leve em ratos. Métodos: A lesão pulmonar aguda foi induzida em ratos Wistar, machos, adultos, através da injeção de lipopolissacarídeo da Escherichia coli (5 mg/Kg). Após 24 h, os animais com PaO2/FIO2 entre 200 e 300 mmHg foram anestesiados e randomizados dentro de 2 grupos de acordo com a sua posição durante a ventilação (prona [n=6] e supina [n=6]). Ambos os grupos foram comparados com um grupo controle [n=5] que recebeu solução salina a 0,9% intraperitoneal e foi ventilado em posição supina. Todos os grupos foram ventilados por 1 h em modo ventilatório volumecontrolado, com volume corrente de 6 ml/Kg, frequência respiratória de 80 irpm, pressão positiva ao final da expiração de 5 cmH2O e uma fração inspirada de oxigênio de 1. Resultados: O escore de lesão pulmonar foi significativamente maior no grupo LPS-supino, em comparação com os grupos LPS-prono e controle (0,32 ± 0,03; 0,17 ± 0,03 e 0,13 ± 0,04, respectivamente) (p < 0,001), devido a uma maior infiltração de neutrófilos no espaço intersticial e maior presença de debris proteicos na luz alveolar. Esta maior lesão pulmonar no grupo LPS-supino foi observada tanto nas regiões pulmonares dependentes da gravidade (dorsal no grupo supino e ventral no grupo prono – 0,34 ± 0,05 e 0,22 ± 0,04, respectivamente) (p < 0,05), quanto nas não dependentes (ventral no grupo supino e dorsal no grupo prono – 0,29 ± 0,04 e 0,13 ± 0,04, respectivamente) (p < 0,05). O contagem de neutrófilos no LBA foi maior no grupo LPS-supino, comparado com os grupos LPS prono e controle. Não houve diferenças significativas na relação peso úmido/peso seco e nas trocas gasosas entre os três grupos. Conclusões: Neste modelo experimental de lesão pulmonar aguda leve extrapulmonar, a ventilação em posição prona por 1 hora, quando comparada com a ventilação em posição supino, associou-se a menor lesão e inflamação pulmonar, mas sem impacto na oxigenação arterial e no edema pulmonar. / Introduction: Prone position has been studied as a ventilator strategy among patients with acute respiratory distress syndrome. The benefits of prone position ventilation, including reduction in the mortality, are well demonstrated in the severe but not in milder forms of this syndrome. We therefore investigated the effects of the prone position on arterial blood gases, lung inflammation and histology in an experimental model of mild acute lung injury in rats. Methods: Acute lung injury was induced in adult male Wistar rats by intraperitoneal Escherichia coli lipopolysaccharide injection (5 mg/kg). After 24h, the animals with PaO2/FIO2 between 200 and 300 mmHg were anesthetized and randomized into 2 groups according to their position during ventilation (prone [n=6] and supine [n=6]). Both groups were compared to a control group (n=5) that received intraperitoneal saline and was ventilated in the supine position. All of the groups were ventilated for 1h with volume-controlled ventilation mode, with tidal volume of 6 ml/kg, respiratory rate of 80 breaths/min, positive end-expiratory pressure of 5 cmH2O, and an inspired oxygen fraction of 1. Results: Significantly higher lung injury scores were observed in the LPS-supine group compared to LPS-prone and control groups (0.32 ± 0.03; 0.17 ± 0.03 and 0.13 ± 0.04, respectively) (p<0.001), mainly due to a higher neutrophil infiltration level in the interstitial space and more proteinaceous debris in the airspaces. Similar differences were observed when the gravitational dependent lung regions (dorsal in the supine group and ventral in the prone group – 0.34 ± 0.05 and 0.22 ± 0.04, respectively) (p < 0.05) and non-dependent lung regions (ventral in the supine group and dorsal in the prone group – 0.29 ± 0.04 and 0.13 ± 0.04, respectively) (p < 0.05) were analyzed separately. The BAL neutrophil content was also higher in the LPS-supine group compared to the LPSprone and control groups. There were no significant differences in the wet/dry ratio and gas exchange levels among the three groups. CONCLUSIONS: In this experimental extrapulmonary mild acute lung injury model, prone position ventilation for 1 hour, when compared with supine position ventilation, was associated with lower lung inflammation and injury, but without any impact on arterial oxygenation and lung edema.

Hintergrund Durch die Entwicklung neuer in vivo Bildgebungsmethoden, z.B. der Computertomographie (CT) und der Positronen-Emissions-Tomographie (PET), konnte in den letzten Jahren das Verständnis über die Pathophysiologie des akuten Lungenversagens (acute respiratory distress syndrome, ARDS) maßgeblich verbessert werden. So zeigten PET/CT-Messungen, dass beim ARDS pathophysiologische Veränderungen von Lungenbelüftung und -durchblutung zu einer Störung des Gasaustausches beitragen. Die deshalb erforderliche mechanische Beatmung kann allerdings zu einer weiteren Schädigung der Lunge führen (ventilator induced lung injury, VILI). Bisher konnten weder die exakten pathophysiologischen Mechanismen des ARDS noch der potentiell schädigende Einfluss der mechanischen Beatmung vollständig geklärt werden. Fragestellung In dieser Doktorarbeit wurden PET/CT-Bildgebungstechniken für die Quantifizierung der pulmonalen Belüftung, neutrophilischen Inflammation und Perfusion im experimentellen Modell des ARDS verwendet. Hierfür wurden zwei Substudien durchgeführt. Ziel der ersten Substudie war es, in einem tierexperimentellen Modell des ARDS den relativen Einfluss der beiden wesentlichen Mechanismen von VILI, das zyklische Öffnen und Schließen von Alveolen (Atelektrauma) und die alveoläre Überdehnung (Volutrauma), auf die pro-inflammatorische Antwort der Lunge zu untersuchen. Die zweite Substudie hatte das Ziel, die Anwendung von Fluoreszenz-markierten Mikrosphären für Messungen der pulmonalen Perfusionsverteilung in akut geschädigten Lungen zu validieren. Es sollte geprüft werden, ob ex vivo Messungen mittels Fluoreszenz-markierten Mikrosphären alternativ zu in vivo PET/CT-Messungen mittels Gallium-68 (68Ga)-markierten Mikrosphären im experimentellen Modell das ARDS herangezogen werden können. Material und Methoden Es wurden zwei Substudien in analgosedierten, intubierten und mechanisch beatmeten Schweinen durchgeführt. Die Induktion des ARDS erfolgte durch repetitives, bronchoalveoläres Lavagieren mit isotonischer Kochsalzlösung. In der ersten Substudie erfolgten Untersuchungen an 10 Tieren. Nach Rekrutierung beider Lungen wurde eine absteigende Titration des positiven, end-exspiratorischen Drucks (positive end-expiratory pressure, PEEP) durchgeführt. Es folgte eine randomisierte Zuordnung der Versuchstiere zu einer vierstündigen Beatmungstherapie der linken, VILI Lunge zur Induktion eines Atelektraumas oder Volutraumas. In beiden Versuchsgruppen wurde ein vergleichbares Tidalvolumen von 3 ml/kg Körpergewicht appliziert. Zur Induktion von Volutrauma wurde ein hoher PEEP gewählt (2 cmH2O oberhalb des Levels, an dem sich die dynamische Compliance während der PEEP-Titration um mehr als 5 % erhöht). Zur Induktion von Atelektrauma wurde ein niedriger PEEP appliziert (PEEP, bei dem eine mit Volutrauma vergleichbare Atemwegsdruckdifferenz (Differenz aus Spitzendruck und PEEP) auftritt). In der rechten Lunge, welche als Kontrolllunge diente, wurde ein kontinuierlicher, positiver Atemwegsdruck von 20 cmH2O aufrechterhalten. Der Gasaustausch, insbesondere die Eliminierung von Kohlenstoffdioxid, wurde extrakorporal unterstützt. Nach vierstündiger Beatmung der linken, VILI Lunge erfolgte die Bildgebung. Für die Quantifizierung von Ausmaß und regionaler Verteilung der pulmonalen Inflammation wurde 2-deoxy-2-[18F]fluoro-D-glucose (18F-FDG) intravenös injiziert und die Aktivität mittels dynamischen PET/CT-Aufnahmen erfasst. Die Erfassung der Lungenperfusion erfolgte mittels intravenös injizierten, 68Ga-markierten Mikrosphären und statischen PET/CT-Aufnahmen. Anschließende CT-Aufnahmen während Atemmanövern am Ende der Inspiration, Exspiration und am mittleren Atemvolumen dienten der Bestimmung von Lungenbelüftung, zyklischer Überdehnung und Rekrutierung. In der zweiten Substudie wurde in 7 Schweinen die Perfusion der linken und rechten Lunge untersucht (n = 14 Lungen). Nach jeweils einstündiger mechanischer Beatmung mittels zweiphasigem, positivem Beatmungsdruck überlagert mit einem Anteil an Spontanatmung am Minutenvolumen von 0 % oder > 60 % wurden Fluoreszenzmarkierte und 68Ga-markierte Mikrosphären intravenös injiziert. Unmittelbar im Anschluss erfolgten PET/CT-Messungen der Verteilung der 68Ga-markierten Mikrosphären. Für die Analyse der Verteilung der Fluoreszenz-markierten Mikrosphären wurden die Lungen am Versuchsende entnommen, getrocknet, in Würfel gesägt und die emittierende Fluoreszenz sowie das Gewicht jedes Würfels gemessen. Die in vivo PET-Aktivitätsmessungen wurden auf die mittels CT bestimmte Lungenmasse normalisiert (QRM). Die QRM-Daten wurden auf die Auflösung der Fluoreszenzmessungen herunterskaliert (QRM,downscaled). Die Analyse der ex vivo Fluoreszenzmessungen erfolgte durch Normalisierung auf die Masse der Lungenwürfel (QFM,Mass), auf deren Volumen (QFM,Volume) und auf Würfelmasse und -volumen (QFM,Mass,Volume). Die Auflösung und die äußeren Konturen der Lungen wurden zwischen ex vivo und in vivo Messungen verglichen. Lineare Regressionen von Perfusion und axialer Verteilung jedes Lungenvolumenelementes dienten der Bestimmung von Perfusionsgradienten entlang der ventro-dorsalen und kranio-kaudalen Achse. Die Anstiege der Regressionsgeraden wurden zwischen den Messmethoden verglichen. Für jede Lunge wurde die globale und regionale Perfusionsheterogenität bestimmt und zwischen den Messmethoden verglichen. Ergebnisse In der ersten Substudie verdeutlichten PET/CT-Messungen, dass, trotz vergleichbarer Perfusion, Volutrauma im Vergleich zu Atelektrauma zu einer höheren spezifischen Aufnahme von 18F-FDG in den beatmeten, VILI Lungen führte. Dieser Effekt trat hauptsächlich in zentralen Lungenregionen auf. Weiterhin führte Volutrauma, aber nicht Atelektrauma, zu einer höheren spezifischen 18F-FDG-Aufnahme in den beatmeten, VILI Lungen im Vergleich zu den nicht-ventilierten Kontrolllungen. CT-Aufnahmen verdeutlichten, dass Atelektrauma einen höheren Anteil an nicht belüfteten Lungenkompartimenten und mehr zyklische Rekrutierung zur Folge hatte. Volutrauma bedingte hingegen höhere Anteile an überblähten und normal belüfteten Lungenarealen und mehr zyklische Überdehnung. Die Atemwegsdruckdifferenzen waren anfänglich zwischen den Gruppen vergleichbar, stiegen im Verlauf bei Atelektrauma, aber nicht bei Volutrauma, an. In der zweiten Substudie verdeutlichten sowohl ex vivo QFM,Volume-Messungen, als auch in vivo QRM-Messungen die Existenz von Perfusionsgradienten entlang der ventrodorsalen und kranio-kaudalen Achsen, trotzdem QFM-Messungen eine 21-fach geringere Auflösung aufwiesen und die erforderliche Lungenentnahme und -trocknung eine Lungendeformation bedingte. Beide Messverfahren zeigten stärkere Perfusionen dorsaler und kaudaler im Vergleich zu ventraler und kranialer Lungenareale. Im Vergleich zu QRM,downscaled-Messungen wiesen QRM-Messungen höhere globale Perfusionsheterogenitäten auf. Verglichen mit QRM,downscaled-Messungen wiesen sowohl QFM,Volume-Messungen, als auch QFM,Mass,Volume-Messungen vergleichbare regionale Perfusionsheterogenitäten auf. Schlussfolgerungen In der ersten Substudie führte Volutrauma im Vergleich zu Atelektrauma, trotz vergleichbarem Tidalvolumen, geringerer Atemwegsdruckdifferenz und vergleichbarer Perfusion, zu einer höheren pulmonalen Inflammation. Dies deutet darauf hin, dass in diesem Modell des ARDS die mit Volutrauma assoziierten hohen statischen Drücke im Vergleich zu dynamischen Einflüssen die schädlicheren Mechanismen von VILI sind. Die zweite Substudie verdeutlichte, dass ex vivo Messungen der Verteilung von Fluoreszenz-markierten Mikrosphären bei Volumennormalisierung, trotz geringerer Auflösung und auftretenden Lungendeformationen, vergleichbare Messergebnisse hinsichtlich der Existenz und des Ausmaßes von Lungengradienten mit in vivo PET/CTMessungen aufzeigen. Eine Anpassung der Auflösung der in vivo Perfusionsmessungen an die der ex vivo Messungen verringerte sowohl die globale, als auch die regionale Perfusionsheterogenität. Bei gleicher Auflösung zeigten ex vivo QFM,Volume-Messungen vergleichbare globale und regionale Perfusionsheterogenitäten wie in vivo Messungen. Die Studienergebnisse deuten darauf hin, dass für die Quantifizierung von pulmonalen Perfusionsgradienten ex vivo QFM,Volume-Messungen alternativ zu in vivo PET/CTMessungen durchgeführt werden können.

Hintergrund Durch die Entwicklung neuer in vivo Bildgebungsmethoden, z.B. der Computertomographie (CT) und der Positronen-Emissions-Tomographie (PET), konnte in den letzten Jahren das Verständnis über die Pathophysiologie des akuten Lungenversagens (acute respiratory distress syndrome, ARDS) maßgeblich verbessert werden. So zeigten PET/CT-Messungen, dass beim ARDS pathophysiologische Veränderungen von Lungenbelüftung und -durchblutung zu einer Störung des Gasaustausches beitragen. Die deshalb erforderliche mechanische Beatmung kann allerdings zu einer weiteren Schädigung der Lunge führen (ventilator induced lung injury, VILI). Bisher konnten weder die exakten pathophysiologischen Mechanismen des ARDS noch der potentiell schädigende Einfluss der mechanischen Beatmung vollständig geklärt werden. Fragestellung In dieser Doktorarbeit wurden PET/CT-Bildgebungstechniken für die Quantifizierung der pulmonalen Belüftung, neutrophilischen Inflammation und Perfusion im experimentellen Modell des ARDS verwendet. Hierfür wurden zwei Substudien durchgeführt. Ziel der ersten Substudie war es, in einem tierexperimentellen Modell des ARDS den relativen Einfluss der beiden wesentlichen Mechanismen von VILI, das zyklische Öffnen und Schließen von Alveolen (Atelektrauma) und die alveoläre Überdehnung (Volutrauma), auf die pro-inflammatorische Antwort der Lunge zu untersuchen. Die zweite Substudie hatte das Ziel, die Anwendung von Fluoreszenz-markierten Mikrosphären für Messungen der pulmonalen Perfusionsverteilung in akut geschädigten Lungen zu validieren. Es sollte geprüft werden, ob ex vivo Messungen mittels Fluoreszenz-markierten Mikrosphären alternativ zu in vivo PET/CT-Messungen mittels Gallium-68 (68Ga)-markierten Mikrosphären im experimentellen Modell das ARDS herangezogen werden können. Material und Methoden Es wurden zwei Substudien in analgosedierten, intubierten und mechanisch beatmeten Schweinen durchgeführt. Die Induktion des ARDS erfolgte durch repetitives, bronchoalveoläres Lavagieren mit isotonischer Kochsalzlösung. In der ersten Substudie erfolgten Untersuchungen an 10 Tieren. Nach Rekrutierung beider Lungen wurde eine absteigende Titration des positiven, end-exspiratorischen Drucks (positive end-expiratory pressure, PEEP) durchgeführt. Es folgte eine randomisierte Zuordnung der Versuchstiere zu einer vierstündigen Beatmungstherapie der linken, VILI Lunge zur Induktion eines Atelektraumas oder Volutraumas. In beiden Versuchsgruppen wurde ein vergleichbares Tidalvolumen von 3 ml/kg Körpergewicht appliziert. Zur Induktion von Volutrauma wurde ein hoher PEEP gewählt (2 cmH2O oberhalb des Levels, an dem sich die dynamische Compliance während der PEEP-Titration um mehr als 5 % erhöht). Zur Induktion von Atelektrauma wurde ein niedriger PEEP appliziert (PEEP, bei dem eine mit Volutrauma vergleichbare Atemwegsdruckdifferenz (Differenz aus Spitzendruck und PEEP) auftritt). In der rechten Lunge, welche als Kontrolllunge diente, wurde ein kontinuierlicher, positiver Atemwegsdruck von 20 cmH2O aufrechterhalten. Der Gasaustausch, insbesondere die Eliminierung von Kohlenstoffdioxid, wurde extrakorporal unterstützt. Nach vierstündiger Beatmung der linken, VILI Lunge erfolgte die Bildgebung. Für die Quantifizierung von Ausmaß und regionaler Verteilung der pulmonalen Inflammation wurde 2-deoxy-2-[18F]fluoro-D-glucose (18F-FDG) intravenös injiziert und die Aktivität mittels dynamischen PET/CT-Aufnahmen erfasst. Die Erfassung der Lungenperfusion erfolgte mittels intravenös injizierten, 68Ga-markierten Mikrosphären und statischen PET/CT-Aufnahmen. Anschließende CT-Aufnahmen während Atemmanövern am Ende der Inspiration, Exspiration und am mittleren Atemvolumen dienten der Bestimmung von Lungenbelüftung, zyklischer Überdehnung und Rekrutierung. In der zweiten Substudie wurde in 7 Schweinen die Perfusion der linken und rechten Lunge untersucht (n = 14 Lungen). Nach jeweils einstündiger mechanischer Beatmung mittels zweiphasigem, positivem Beatmungsdruck überlagert mit einem Anteil an Spontanatmung am Minutenvolumen von 0 % oder > 60 % wurden Fluoreszenzmarkierte und 68Ga-markierte Mikrosphären intravenös injiziert. Unmittelbar im Anschluss erfolgten PET/CT-Messungen der Verteilung der 68Ga-markierten Mikrosphären. Für die Analyse der Verteilung der Fluoreszenz-markierten Mikrosphären wurden die Lungen am Versuchsende entnommen, getrocknet, in Würfel gesägt und die emittierende Fluoreszenz sowie das Gewicht jedes Würfels gemessen. Die in vivo PET-Aktivitätsmessungen wurden auf die mittels CT bestimmte Lungenmasse normalisiert (QRM). Die QRM-Daten wurden auf die Auflösung der Fluoreszenzmessungen herunterskaliert (QRM,downscaled). Die Analyse der ex vivo Fluoreszenzmessungen erfolgte durch Normalisierung auf die Masse der Lungenwürfel (QFM,Mass), auf deren Volumen (QFM,Volume) und auf Würfelmasse und -volumen (QFM,Mass,Volume). Die Auflösung und die äußeren Konturen der Lungen wurden zwischen ex vivo und in vivo Messungen verglichen. Lineare Regressionen von Perfusion und axialer Verteilung jedes Lungenvolumenelementes dienten der Bestimmung von Perfusionsgradienten entlang der ventro-dorsalen und kranio-kaudalen Achse. Die Anstiege der Regressionsgeraden wurden zwischen den Messmethoden verglichen. Für jede Lunge wurde die globale und regionale Perfusionsheterogenität bestimmt und zwischen den Messmethoden verglichen. Ergebnisse In der ersten Substudie verdeutlichten PET/CT-Messungen, dass, trotz vergleichbarer Perfusion, Volutrauma im Vergleich zu Atelektrauma zu einer höheren spezifischen Aufnahme von 18F-FDG in den beatmeten, VILI Lungen führte. Dieser Effekt trat hauptsächlich in zentralen Lungenregionen auf. Weiterhin führte Volutrauma, aber nicht Atelektrauma, zu einer höheren spezifischen 18F-FDG-Aufnahme in den beatmeten, VILI Lungen im Vergleich zu den nicht-ventilierten Kontrolllungen. CT-Aufnahmen verdeutlichten, dass Atelektrauma einen höheren Anteil an nicht belüfteten Lungenkompartimenten und mehr zyklische Rekrutierung zur Folge hatte. Volutrauma bedingte hingegen höhere Anteile an überblähten und normal belüfteten Lungenarealen und mehr zyklische Überdehnung. Die Atemwegsdruckdifferenzen waren anfänglich zwischen den Gruppen vergleichbar, stiegen im Verlauf bei Atelektrauma, aber nicht bei Volutrauma, an. In der zweiten Substudie verdeutlichten sowohl ex vivo QFM,Volume-Messungen, als auch in vivo QRM-Messungen die Existenz von Perfusionsgradienten entlang der ventrodorsalen und kranio-kaudalen Achsen, trotzdem QFM-Messungen eine 21-fach geringere Auflösung aufwiesen und die erforderliche Lungenentnahme und -trocknung eine Lungendeformation bedingte. Beide Messverfahren zeigten stärkere Perfusionen dorsaler und kaudaler im Vergleich zu ventraler und kranialer Lungenareale. Im Vergleich zu QRM,downscaled-Messungen wiesen QRM-Messungen höhere globale Perfusionsheterogenitäten auf. Verglichen mit QRM,downscaled-Messungen wiesen sowohl QFM,Volume-Messungen, als auch QFM,Mass,Volume-Messungen vergleichbare regionale Perfusionsheterogenitäten auf. Schlussfolgerungen In der ersten Substudie führte Volutrauma im Vergleich zu Atelektrauma, trotz vergleichbarem Tidalvolumen, geringerer Atemwegsdruckdifferenz und vergleichbarer Perfusion, zu einer höheren pulmonalen Inflammation. Dies deutet darauf hin, dass in diesem Modell des ARDS die mit Volutrauma assoziierten hohen statischen Drücke im Vergleich zu dynamischen Einflüssen die schädlicheren Mechanismen von VILI sind. Die zweite Substudie verdeutlichte, dass ex vivo Messungen der Verteilung von Fluoreszenz-markierten Mikrosphären bei Volumennormalisierung, trotz geringerer Auflösung und auftretenden Lungendeformationen, vergleichbare Messergebnisse hinsichtlich der Existenz und des Ausmaßes von Lungengradienten mit in vivo PET/CTMessungen aufzeigen. Eine Anpassung der Auflösung der in vivo Perfusionsmessungen an die der ex vivo Messungen verringerte sowohl die globale, als auch die regionale Perfusionsheterogenität. Bei gleicher Auflösung zeigten ex vivo QFM,Volume-Messungen vergleichbare globale und regionale Perfusionsheterogenitäten wie in vivo Messungen. Die Studienergebnisse deuten darauf hin, dass für die Quantifizierung von pulmonalen Perfusionsgradienten ex vivo QFM,Volume-Messungen alternativ zu in vivo PET/CTMessungen durchgeführt werden können.

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.

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Introdução: A utilização da posição prona melhora significativamente a oxigenação de pacientes com síndrome do desconforto respiratório agudo (SDRA). Estudos prévios sugerem que o recrutamento das regiões pulmonares colapsadas e pobremente aeradas é um dos possíveis mecanismos responsáveis pela melhora da oxigenação, no entanto, os mesmos ainda não foram comprovados. Objetivos: Quantificar a distribuição regional da aeração e da perfusão pulmonar, em ambas as posições prona e supina, através da tomografia de impedância elétrica (TIE) e da tomografia computadorizada multislice (TC), correlacionando-as com as respectivas trocas gasosas. Métodos: Foram estudados 21 suínos, da raça Ladrasse anestesiados e em ventilação mecânica controlada. Os animais foram divididos em dois grupos, de acordo com o método de imagem. 13 animais foram estudados com a TIE (grupo TIE) e 8 animais foram estudados com a TC (grupo TC). Após a indução do modelo de lesão pulmonar (infusão intermitente de solução salina e ventilação lesiva por 3 horas), os animais foram submetidos a uma manobra de recrutamento alveolar máxima (MR) seguida por uma manobra de titulação da PEEP (MTP), realizada em passos decrementais de 2 em 2 cmH2O PEEP. Onze animais (7 no grupo TIE e 4 no grupo TC) foram randomizados para iniciar o estudo na posição supina, seguida de uma segunda MR e MTP na posição prona. Dez animais (6 no grupo TIE e 4 no grupo TC) receberam as manobras na ordem inversa. Para o estudo da perfusão foram adicionados mais sete animais (2 no grupo TIE e 5 no grupo TC) que foram submetidos à injeção rápida de solução salina hipertônica e/ou de contraste iodado respectivamente. Resultados: Não foram encontradas diferenças significativas na quantidade de tecido pulmonar colapsado e hiperdistendido, entre as posições estudadas em ambos os grupos TIE e TC (p= 0.06). Entretanto, as trocas gasosas foram consistentemente melhores durante a posição prona (p<0.05), com shunt pulmonar significativamente menor (<55%, p<0.001) para níveis equivalentes de PEEP entre ambas as posições. A análise da perfusão pulmonar evidenciou a presença de grande fluxo sanguíneo pulmonar (2x mais perfusão específica) nas áreas de colapso pulmonar durante a posição supina, assim como a ausência de maiores efeitos gravitacionais na distribuição da perfusão entre as posturas. Conclusão: A análise quantitativa da TIE e da TC evidenciou que, para a mesma quantidade de tecido pulmonar colapsado, a oxigenação arterial foi sempre mais comprometida durante a posição supina, com aumento significativo do shunt pulmonar e com uma região de colapso pulmonar mais perfundida, sugerindo que a posição prona melhora a oxigenação e a relação ventilação perfusão, mas não atenua os efeitos gravitacionais sobre o parênquima pulmonar, o que não confirma os possíveis efeitos protetores associados à posição prona / Introduction: Prone position has been shown to consistently improve oxygenation in patients with acute respiratory distress syndrome (ARDS). Previous studies suggested some improvement in lung recruitment or a better ventilation of poorly aerated areas as possible mechanisms for such oxygenation benefits. Objective: To quantify the regional distribution of aeration (collapse and hyperdistend lung tissue) and lung perfusion by Computer Tomography (CT) and electrical impedance tomography in supine and prone positions and to correlate them with pulmonary gas exchange. Methods: We studied 21 anesthetized Landrace pigs under controlled mechanical ventilation. These animals were divided in two groups: Thirteen (13) animals in the EIT group and eight (8) in the CT group. After lung injury (saline lavage + VILI during 3 hours), animals were recruited and submitted to two sequential PEEP trials, both consisting of decremental PEEP steps (2 cmH2O steps). Seven (n=7) animals in the EIT group and four (4) in the CT group were allocated to a PEEP trial under supine position, followed by a second PEEP trial in prone. Six (6) animals in the EIT group and four (4) in the CT group received PEEP trials in reverse order. Seven (7) additional animals were studied for lung perfusion distribution, by analyzing the first pass kinetics of hypertonic solution (2 animals - EIT group) and iodine contrast (5 animals - CT group). Results: No differences in the amount of collapsed and hyperdistended lung tissue were found between both postures (p= 0.12 vs. p = 0.41 respectively) in both the EIT and CT groups. However, the gas exchange was consistently better (p <0.05), with much lower (55% lower) pulmonary shunt during prone position (p=0.001), at equivalent PEEP levels in both groups. The perfusion studies confirmed a higher perfusion ( 2 times increment in specific perfusion) of the atelectatic lung tissue in supine position, without majors gravitational effects between both positions. Conclusions: The quantitative analysis of EIT and CT showed that for the same amount of collapsed lung tissue, the PaO2 was always lower in supine position, with higher pulmonary shunt and higher perfusion of the collapsed lung areas. We could not demonstrate any lung protective effect associated with prone positioning. Thus, these results suggest that prone position improves oxygenation and V/Q imbalances, but it does not attenuate the effects of gravity on the lung

Introdução: A utilização da posição prona melhora significativamente a oxigenação de pacientes com síndrome do desconforto respiratório agudo (SDRA). Estudos prévios sugerem que o recrutamento das regiões pulmonares colapsadas e pobremente aeradas é um dos possíveis mecanismos responsáveis pela melhora da oxigenação, no entanto, os mesmos ainda não foram comprovados. Objetivos: Quantificar a distribuição regional da aeração e da perfusão pulmonar, em ambas as posições prona e supina, através da tomografia de impedância elétrica (TIE) e da tomografia computadorizada multislice (TC), correlacionando-as com as respectivas trocas gasosas. Métodos: Foram estudados 21 suínos, da raça Ladrasse anestesiados e em ventilação mecânica controlada. Os animais foram divididos em dois grupos, de acordo com o método de imagem. 13 animais foram estudados com a TIE (grupo TIE) e 8 animais foram estudados com a TC (grupo TC). Após a indução do modelo de lesão pulmonar (infusão intermitente de solução salina e ventilação lesiva por 3 horas), os animais foram submetidos a uma manobra de recrutamento alveolar máxima (MR) seguida por uma manobra de titulação da PEEP (MTP), realizada em passos decrementais de 2 em 2 cmH2O PEEP. Onze animais (7 no grupo TIE e 4 no grupo TC) foram randomizados para iniciar o estudo na posição supina, seguida de uma segunda MR e MTP na posição prona. Dez animais (6 no grupo TIE e 4 no grupo TC) receberam as manobras na ordem inversa. Para o estudo da perfusão foram adicionados mais sete animais (2 no grupo TIE e 5 no grupo TC) que foram submetidos à injeção rápida de solução salina hipertônica e/ou de contraste iodado respectivamente. Resultados: Não foram encontradas diferenças significativas na quantidade de tecido pulmonar colapsado e hiperdistendido, entre as posições estudadas em ambos os grupos TIE e TC (p= 0.06). Entretanto, as trocas gasosas foram consistentemente melhores durante a posição prona (p<0.05), com shunt pulmonar significativamente menor (<55%, p<0.001) para níveis equivalentes de PEEP entre ambas as posições. A análise da perfusão pulmonar evidenciou a presença de grande fluxo sanguíneo pulmonar (2x mais perfusão específica) nas áreas de colapso pulmonar durante a posição supina, assim como a ausência de maiores efeitos gravitacionais na distribuição da perfusão entre as posturas. Conclusão: A análise quantitativa da TIE e da TC evidenciou que, para a mesma quantidade de tecido pulmonar colapsado, a oxigenação arterial foi sempre mais comprometida durante a posição supina, com aumento significativo do shunt pulmonar e com uma região de colapso pulmonar mais perfundida, sugerindo que a posição prona melhora a oxigenação e a relação ventilação perfusão, mas não atenua os efeitos gravitacionais sobre o parênquima pulmonar, o que não confirma os possíveis efeitos protetores associados à posição prona / Introduction: Prone position has been shown to consistently improve oxygenation in patients with acute respiratory distress syndrome (ARDS). Previous studies suggested some improvement in lung recruitment or a better ventilation of poorly aerated areas as possible mechanisms for such oxygenation benefits. Objective: To quantify the regional distribution of aeration (collapse and hyperdistend lung tissue) and lung perfusion by Computer Tomography (CT) and electrical impedance tomography in supine and prone positions and to correlate them with pulmonary gas exchange. Methods: We studied 21 anesthetized Landrace pigs under controlled mechanical ventilation. These animals were divided in two groups: Thirteen (13) animals in the EIT group and eight (8) in the CT group. After lung injury (saline lavage + VILI during 3 hours), animals were recruited and submitted to two sequential PEEP trials, both consisting of decremental PEEP steps (2 cmH2O steps). Seven (n=7) animals in the EIT group and four (4) in the CT group were allocated to a PEEP trial under supine position, followed by a second PEEP trial in prone. Six (6) animals in the EIT group and four (4) in the CT group received PEEP trials in reverse order. Seven (7) additional animals were studied for lung perfusion distribution, by analyzing the first pass kinetics of hypertonic solution (2 animals - EIT group) and iodine contrast (5 animals - CT group). Results: No differences in the amount of collapsed and hyperdistended lung tissue were found between both postures (p= 0.12 vs. p = 0.41 respectively) in both the EIT and CT groups. However, the gas exchange was consistently better (p <0.05), with much lower (55% lower) pulmonary shunt during prone position (p=0.001), at equivalent PEEP levels in both groups. The perfusion studies confirmed a higher perfusion ( 2 times increment in specific perfusion) of the atelectatic lung tissue in supine position, without majors gravitational effects between both positions. Conclusions: The quantitative analysis of EIT and CT showed that for the same amount of collapsed lung tissue, the PaO2 was always lower in supine position, with higher pulmonary shunt and higher perfusion of the collapsed lung areas. We could not demonstrate any lung protective effect associated with prone positioning. Thus, these results suggest that prone position improves oxygenation and V/Q imbalances, but it does not attenuate the effects of gravity on the lung

Introduction: La pneumonie associée à la ventilation mécanique (VM) est fréquente chez les patients ventilés. L’étirement cyclique (EC) induit par la VM pourrait amorcer le poumon vers une réponse inflammatoire en cas d'exposition à des bactéries. Les Toll-like Receptors (TLR) reconnaissent les bactéries et déclenchent l'immunité. La VM pourrait moduler l'expression des TLR et leur réactivité aux agonistes. Le décubitus ventral (DV) réduit l’étirement du poumon. Méthodes: Les niveaux de TLR2 et la réponse à ses agonistes ont été mesures dans des cellules pulmonaires soumises à un EC, et dans un modèle de lapin ventilé. Une stimulation ex vivo du sang total prélevé sur lapins ventilés a été réalisée. Une pneumonie a été induite chez des lapins soumis à VM et maintenus en décubitus dorsal ou tournés en DV. Résultats: L’EC des cellules ainsi que des poumons de lapins augmente les niveaux de TLR2 et la réponse inflammatoire à ses agonistes. La VM et l’exposition du poumon à des agonistes TLR2 induisent synergiquement des lésions. Chez des lapins avec pneumonie sous VM la clairance bactérienne pulmonaire est réduite, la probabilité de bactériémie et le taux des cytokines circulantes augmentés. Le sang total provenant d'animaux sous VM libère de grandes quantités de cytokines après stimulation. Le DV est associe à des niveaux plus faibles de concentrations bactériennes et d'inflammation. Conclusions: La VM sensibilise le poumon aux ligands bactériens de TLR2, modifie la clairance bactérienne pulmonaire, favorise les lésions pulmonaires et de l'inflammation. La surexpression de TLR2 induite par l’EC pourrait expliquer ces différences. Le DV pourrait avoir un effet protecteur. / Introduction: Ventilator-associated pneumonia is common in patients subjected to mechanical ventilation (MV). Cyclic stretch subsequent to MV could prime the lung toward an inflammatory response if exposed to bacteria. Toll-like receptors (TLRs) recognize pathogens thus triggering immunity. MV could modulate TLRs expression and responsiveness to agonists. The prone position (PP) reduces lung stretch.Methods:TLR2 levels and response to the TLR2 ligands were measured in human pulmonary cells submitted to cyclic stretch, and either spontaneously breathing (SB) or MV rabbits. Ex vivo stimulation of whole blood taken from SB or MV rabbits was performed.Enterobacter aerogenes pneumonia was induced in rabbits subjected to MV and kept supine or turned to the PP. Results: Cyclic stretch of human cells as well as rabbitsÕ lung increased both TLR2 levels and inflammatory response to its agonist. MV and airways exposure to TLR2 ligands acted synergistically in causing lung injury.A decrease of lung bacterial clearance and a greater likelihood of bacteremia were observed in MV rabbits with S. aureus pneumonia. Circulating cytokines rose significantly only in these animals. MV induced TLR2 spleen overexpression. Whole blood obtained from MV animals released larger amounts of cytokines after stimulation. PP was associated with lower levels of bacterial concentrations and inflammation. Conclusions: MV sensitizes the lung to bacterial TLR2 ligands, alters lung bacterial clearance, promotes lung injury and inflammation. Both pulmonary and peripheral blood stretch-induced TLR2 overexpression could account at least in part for such differences. The PP could be protective.