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01.08.2011 | Research | Ausgabe 4/2011 Open Access

Critical Care 4/2011

Mild-stretch mechanical ventilation upregulates toll-like receptor 2 and sensitizes the lung to bacterial lipopeptide

Zeitschrift:
Critical Care > Ausgabe 4/2011
Autoren:
Pierre-Emmanuel Charles, Pierre Tissières, Saber Davide Barbar, Delphine Croisier, Julien Dufour, Irène Dunn-Siegrist, Pascal Chavanet, Jérôme Pugin
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.​1186/​cc10330) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Competing interests

The authors declare that they have no competing interests.

Authors' contributions

PEC, PT, SDB and JP designed the experiments, carried out the study, analyzed the results and drafted the manuscript. DC, IDS, JD and PC participated in the study. All of the authors read and approved the final version of the manuscript.

Abstract

Introduction

Mechanical ventilation (MV) could prime the lung toward an inflammatory response if exposed to another insult such as bacterial invasion. The underlying mechanisms are not so far clear. Toll-like receptors (TLRs) allow the host to recognize selectively bacterial pathogens and in turn to trigger an immune response. We therefore hypothesized that MV modulates TLR2 expression and in turn modifies responsiveness to agonists such as bacterial lipopeptide (BLP).

Method

Both in vitro and in vivo experiments were conducted. First, TLR2 expression and protein were measured in the A549 pulmonary epithelial cell line submitted to 8-hour cyclic stretch (20% elongation; 20/minute rate). After a 24-hour period of cyclic stretch, the inflammatory response of the A549 cells to the synthetic BLP, Pam3CSK4, was tested after 8 hours of exposure. In a second set of experiments, healthy anesthetized and paralyzed rabbits were submitted to 8-hour MV (tidal volume = 12 ml/kg, zero end-expiratory pressure; FIO2 = 50%; respiratory rate = 20/minute) before being sacrificed for TLR2 lung expression assessment. The lung inflammatory response to BLP was then tested in animals submitted to 24-hour MV before being sacrificed 8 hours after the tracheal instillation of Pam3CSK4.

Results

Cyclic stretch of human pulmonary epithelial cell lines increased both TLR2 mRNA and protein expression. Cells submitted to cyclic stretch also increased IL-6 and IL-8 secretion in response to Pam3CSK4, a classical TLR2 ligand. A mild-stretch MV protocol induced a 60-fold increase of TLR2 mRNA expression in lung tissue when compared with spontaneously breathing controls. Moreover, the combination of MV and airway exposure to Pam3CSK4 acted synergistically in causing lung inflammation and injury.

Conclusions

Mild-stretch MV increases lung expression of TLR2 and sensitizes the lung to bacterial TLR2 ligands. This may account for the propensity of mechanically ventilated patients to develop acute lung injury in the context of airway bacterial colonization/infection.
Zusatzmaterial
Authors’ original file for figure 1
13054_2011_9620_MOESM1_ESM.pdf
Authors’ original file for figure 2
13054_2011_9620_MOESM2_ESM.pdf
Authors’ original file for figure 3
13054_2011_9620_MOESM3_ESM.pdf
Authors’ original file for figure 4
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Authors’ original file for figure 6
13054_2011_9620_MOESM6_ESM.pdf
Authors’ original file for figure 7
13054_2011_9620_MOESM7_ESM.pdf
Literatur
Über diesen Artikel

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