Effects of mechanical stimuli of vibration and stretch on airway epithelial cells

Abstract

Les cèl·lules estan exposades a diferents estímuls mecànics al llarg de la seva vida. Actualment s'accepta que les forces mecàniques juguen un paper important en funcions crítiques cel·lulars com ara la proliferació, diferenciació, mobilitat cel·lular, apoptosi, síntesi de proteïnes i DNA i expressió gènica, entre d'altres. Les cèl·lules pulmonars estan exposades a forces mecàniques derivades de la respiració, flux sanguini i tensió superficial. En concret, les cèl·lules epitelials que envolten les vies aèries estan exposades a forces de tensió i compressió durant el cicle respiratori. Per altra banda, forces anormals exercides sobre teixits pulmonars contribueixen a moltes situacions patològiques. Així, per exemple, la deformació mecànica indueix la proliferació de cèl·lules epitelials alveolars, jugant un paper important en el manteniment de la integritat de l'epiteli especialment durant processos de reparació després de dany pulmonar. Durant l'aplicació de diferents estratègies de ventilació mecànica, tractament bàsic en els pacient amb dany pulmonar agut (ALI) i la seva forma més severa, el síndrome d'afecció respiratòria aguda (ARDS), s'ha observat un augment en la producció de mediadors inflamatoris com la trombina i el trencament de la barrera alveolocapil·lar que contribueix en el dany pulmonar induït pel ventilador i en la formació d'edema pulmonar. Un altre exemple de forces mecàniques exercides sobre el teixit respiratori, i en concret en la via aèria superior, és l'induït pel ronc, el qual té lloc quan el teixit de la via aèria superior es relaxa i comença a vibrar. Aquesta situació és experimentada típicament per pacients que pateixen apnea/hipoapnea o la síndrome de resistència en la via aèria superior. Actualment hi ha evidències fisiològiques i histològiques, i estudis moleculars que exhibeixen inflamació en pacients amb trastorns respiratoris de la son.<br/><br/>En aquesta tesi s'ha estudiat el paper de diferents estímuls mecànics en dues condicions patològiques. En un cas s'ha estudiat com la vibració pot induir una resposta inflamatòria en cèl·lules epitelials bronquials a través de la sobreexpressió de la citoquina IL-8. Més concretament, s'ha dissenyat un novedós model experimental que ens permet tastejar si l'aplicació d'un estímul mecànic vibratori amb una freqüència i amplitud similars a les sofertes pels teixits de la via aèria superior quan es ronca és capaç d'induir una desposta inflamatòria a nivell cel·lular. L'estudi s'ha focalitzat en avaluar si la vibració dispara una resposta inflamatòria caracteritzada per la sobreexpressió d'interluquina 8 (IL-8) a través de les vies de senyalització de la proteïna kinasa activada per mitògen (MAPK), tal com suggereix quan les cèl·lules estan subjectes a una deformació del substrat. L'altre estudi s'ha centrat en estudiar com un estímul mecànic de deformació o estirament juntament amb un mediador inflamatori, en aquest cas la trombina, poden alterar les propietats mecàniques de les cèl·lules epitelials i contribuir al trencament de la barrera alveolocapil·lar agreujant la formació d'edema pulmonar