Inflammatorisches Verhalten von Typ-II Zellen unter mechanischer Belastung (Zell Stretch in vitro)

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob alveoläre Typ-II Zellen unter mechanischem Stress (z.B. unter künstlicher Beatmung) in der Intensivmedizin auf bakterielle Stimulantien (z.B. LPS) sensibler reagieren und damit vermehrt inflammatorische Cytokine freisetzen, die wiederum das Auftreten von ARDS und MSOF (Multiple System Organ Failure) begünstigen. Zu diesem Zweck wurden Typ-II Zellen aus Rattenlungen isoliert (und L2 Zellen) und der Einfluss mechanischer Dehnung auf das proinflammatorische Verhalten untersucht. Um die Zellen mechanisch zu dehnen, wurde das Zell-Stretch Gerät 'FX-3000 Flexercell Strain Unit' in das Labor eingeführt. Dieses Gerät ist in der Lage, Zellen computergesteuert unter mechanischen Stress zu setzen, indem es die Zellen equibiaxial dehnt. Damit konnte man die künstliche Beatmung in der Intensivmedizin nachahmen. Die durchgeführten Versuche ergaben folgende Ergebnisse:Die nach den Versuchen durchgeführte LDH-Messung an den beiden Zellarten zeigte, dass die Stretchintensität, die wir ausgewählt hatten, nicht zu einer höheren Zellschädigung führt als nicht gestretchte Zellen. Stretch d.h. mechanischer Stress, führt bei Typ-II Zellen und L2-Zellen zu einer Erhöhung der Chemokinfreisetzung nach 24 Stunden und zwar von MCP-1 und MIP-2. Bei Inkubationen mit LPS haben die gestretchten Typ-II Zellen und L2-Zellen im Vergleich zu den nicht gestretchten Zellen eine höhere Cytokinausschüttung aufgewiesen. Die aus Ratten isolierten Typ-II Zellen und die L2-Zellen aus einer Tumorzelllinie ergaben ähnliche Ergebnisse. Die vorliegende Arbeit verdeutlicht die wichtige Bedeutung von mechanischer Belastung der Zellen. In der Intensivmedizin ist nämlich die mechanische Beatmung heutzutage eine unersetzliche Thearapiemaßnahme bei Ateminsuffizienzen. Das Verständnis darüber, wie und wo diese physikalischen Kräfte in den Zellen wirken, würde uns helfen, Behandlungsmethoden zu entwickeln. Dadurch würde man physikalisch bedingte Schädigungen der Lunge vorbeugen bzw. therapieren. Heute weiß man, dass die mechanische Dehnung in verschiedene Bereiche der Zellen eingreift. Es bedarf noch der intensiven Forschung, um diese Puzzleteile in eine Einheit zusammenzulegen. The study in hand examined whether alveolare type-II cells react more sensitive on bacterial agents (e.g. LPS) under mechanical stress (e.g. under artificial respiration in critical-care-medicine) and there fore more frequently release inflammatoric cytocyns which themselves enable the occurence of ARDS and MSOF (multiple system organ failure). To this purpose type-II cells and L2-cells have been isolated from the lungs of rats and the influence of mechanical streching upon the pro-inflammatoric reaction got investigated. In order the strech the cells mechanically the cell stretching technical support 'FX-3000-Flexercell Strain Unit' was introduced in to the laboratory. This technical support is able to exert a mechanical stress on computer-controlled cells by stretching them equibiaxially. Thus the artificial respiration within critical-care-medicine could be imitated. Those tests showed the following results: The measurement of both cell-types whichwas taken after the tests proved that the intensity of the stretching we had chosen did not lead to higher rte of cellular damages compared with non-stretched cells. Stretching (mechanical stress) of typ-II cells and L2-cells leads to an increase of chemocin-release after 24 hours, namely of MCP-1 and MIP-2. Incubated with LPS the stretched type-II cells and L2-cells have shown a higher release of cytocin in comparison with non-stretched cells. The type-II cells and L2-cells isolated from rats from a tumor-cell-line showed similar results. The present study illustrates the important significance of mechanical strain of cells. Mechanical respiration within critical-careämedicine nowadays namely is an irreplaceable method of therapy dealing with respiratory insufficiency. The knowledge of how and where those physical forces operate in cells might help to develope methods of medical treatment. Thus it could be possible to prevent and treat physically-caused damages of the lungs.Nowadays it is known that mechanical stretching interferes in different areas of the cells. Intensive research work is still necessary until those numerous results of investigation create a homogenous view.