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Akute Lungenverletzung (ALI) ist eine entscheidende pathologische Reaktion der Lunge auf infektiöse oder andere schädliche Reize, die durch die gleichzeitige Aktivierung des koagulativen, fibrinolytischen und angeborenen Immunsystems gekennzeichnet ist1. Neutrophile erkennen sofort mikrobielle sowie intrazelluläre Schädigungsmuster durch die Toll-like-Rezeptor (TLR) Familie2,3,4. Neutrophile setzen vorgeformte Zytokine und zytotoxische Granulatinhalte frei, die dann Kollateralgewebeschäden verursachen können. Die daraus resultierende Alveolarschädigung wird durch sekundären Zelltod getrübt, der zur Freisetzung von Molekülen wie Adenosintriphosphat (ATP)5führt und damit in einen Teufelskreis der Immundysregulation einleitet.
Ein ungelöstes Problem im Verständnis von ALI bezieht sich auf die Frage, wie die Verletzung innerhalb der Alveolarmembran ausgelöst wird. Der Elektronentransportkomplex V, F1F0 ATP-Synthase, ist ein mitochondriales Protein, von dem bekannt ist, dass es während einer Entzündung ubiquitär auf der Plasmamembran von Zellen (einschließlich Endothel, Leukozyten, Epithel) exprimiert wird. Das Zellzytoskelett, das aus Aktin und Tubulin besteht, beherbergt viele zellform- und funktionsmodulierende sowie mitochondriale Proteine. Wir haben kürzlich gezeigt, dass die Blockade der ATP-Synthase durch ein endogenes Molekül, Angiostatin, die Rekrutierung, Aktivierung und Lipopolysaccharid (LPS) induzierte Lungenentzündung zum Schweigen bringt6. So könnten sowohl biochemische (ATP-Synthase) als auch Immunmechanismen (TLR4) die Alveolarbarriere während einer Lungenentzündung regulieren.
Die Exposition gegenüber Ozon (O3), einemUmweltschadstoff, beeinträchtigt die Lungenfunktion, erhöht die Anfälligkeit für Lungeninfektionen, und kurze niedrige O3-Expositionen erhöhen das Mortalitätsrisiko bei Personen mit zugrunde liegenden kardiorespiratorischen Erkrankungen7,8,9,10,11,12,13,14. Somit liefert die Exposition gegenüber physiologisch relevanten Konzentrationen vonO3 ein aussagekräftiges Modell von ALI zur Untersuchung grundlegender Mechanismen der Entzündung7,8. Unser Labor hat kürzlich ein murines Modell von niedrig dosiertemO3 induziertem ALI15etabliert. Nach Durchführung einer Dosis- und Zeitreaktion auf niedrigeO3-Konzentrationen beobachteten wir, dass die Exposition bei 0,05 ppm O3 für 2 h eine akute Lungenverletzung induziert, die durch die AtP-Synthase-Komplex-V-Untereinheit β (ATPβ) und die Angiostatinexpression gekennzeichnet ist, ähnlich dem LPS-Modell. Die intravitale Lungenbildgebung zeigte eine Desorganisation der alveolären Aktin-Mikrofilamente, die auf eine Lungenschädigung hinweisen, und eine Ablation der Alveolarseptum-REAKTIVSauerStoffspezies (ROS) (was auf eine Aufhebung der Ausgangszellsignalisierung hinweist) und das mitochondriale Membranpotential (was auf einen akuten Zelltod hinweist) nach 2 h Exposition bei 0,05 ppm O315, was mit einer heterogenen Lungen-18-FDG-Retention16,Neutrophilenrekrutierung und Zytokinfreisetzung, insbesondere IL-16 und SDF-1α, korrelierte. Die Botschaft aus unseren jüngsten Studien ist, dass O 3 eine exponentiell hoheToxizität erzeugt, wenn es bei Konzentrationen unterhalb der zulässigen Grenzwerte von 0,063 ppm über 8 h (pro Tag) für die Exposition des Menschen exponiert wird. Wichtig ist, dass es kein klares Verständnis darüber gibt, ob diese subklinischen O3-Expositionen TLR4-vermittelte Mechanismen wie durch bakterielles Endotoxin17modulieren können. Daher untersuchten wir einDual-Hit-O-3- und LPS-Expositionsmodell und beobachteten die immun- und nicht-immunen zellulären Anpassungen.
Wir beschreiben eine umfassende fluoreszierende mikroskopische Analyse verschiedener Lungen- und systemischer Körperkompartimente, nämlich der broncho-alveolären Lavageflüssigkeit (d.h. BAL), die die alveolären Räume beprobt, der Lungengefäßdifugelat (d.h. LVP), der das Lungengefäßgefäß abstimmt, und des alveolären septalen Interstitiums im Falle einer kompromittierten Endothelbarriere, der linken Lungenkriosektionen, um die im lavatierten Lungengewebe verbleibenden parenchymalen und adhärenten Leukozyten zu untersuchen , peripheres Blut, das die zirkulierenden Leukozyten darstellt, und das Sternal- und Femurknochenmark perfusiert, die die proximalen bzw. distalen Stellen der hämatopoetischen Zellmobilisierung während der Entzündung abtasten.