Pyrrolidine dithiocarbamate administered during ex-vivo lung perfusion promotes rehabilitation of injured donor rat lungs obtained after prolonged warm ischemia

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State: Serval
Version: After imprimatur
Serval ID
serval:BIB_46110B7C1035
Type
PhD thesis: a PhD thesis.
Collection
Publications
Title
Pyrrolidine dithiocarbamate administered during ex-vivo lung perfusion promotes rehabilitation of injured donor rat lungs obtained after prolonged warm ischemia
Author(s)
Francioli Cyril
Director(s)
Krueger Thorsten
Institution
Université de Lausanne, Faculté de biologie et médecine
Address
Faculté de biologie et de médecine
Université de Lausanne
CH-1015 Lausanne
SUISSE

Publication state
Accepted
Issued date
2018
Language
english
Abstract
Les greffons pulmonaires prélevés chez des donneurs décédés après arrêt circulatoire (DCD, donation after circulatory death) subissent une ischémie chaude et sont à haut risque de lésion de reperfusion après une transplantation. Ces greffons pourraient être traités et reconditionnés par voie pharmacologique en utilisant la perfusion ex-vivo de poumon (EVLP, ex-vivo lung perfusion). Étant donné que l'inflammation aigüe suite à l'activation du facteur nucléaire kappaB (NF-KB) joue un rôle important dans la lésion de reperfusion, nous avons fait l'hypothèse que les poumons obtenus par DCD pourraient être traités pendant une EVLP avec du pyrrolidine dithiocarbamate (PDTC), un inhibiteur de NF-KB.
Des poumons de rats exposés à 1 heure d'ischémie chaude suivie de 2 heures d'ischémie froide ont été placé dans un circuit EVLP pendant 4 heures, sans (groupe contrôle, N=6) ou avec l'addition de PDTC (2.Sg/1, groupe PDTC, n=6). La compliance pulmonaire statique (SPC), le pic de pression dans les voies aériennes (PAWP), les résistances vasculaires pulmonaires (PVR), et la capacité d'oxygénation ont été mesurées durant l'EVLP. Après l'EVLP, nous avons mesuré le gain de poids du bloc cœur-poumon (quantification de l'œdème), et la concentration de LDH (marqueur de lésion cellulaire), de protéine (marqueur d'œdème par perméabilité vasculaire augmentée) et des cytokines IL-6, TNF-a et CINC-1 dans le liquide de lavage broncho-alvéolaire (BAL), et nous avons évalué l'activation de NF-KB par le degré de phosphorylation et de dégradation de son inhibiteur IKBa dans le tissu pulmonaire.
Dans le groupe contrôle, nous avons trouvé une activation significative de NF-KB, un œdème pulmonaire et une libération massive de LDH, protéines et cytokines. La SPC était significativement abaissée et le PAWP et les PVR augmentées, tandis que la capacité d'oxygénation tendait à baisser.
Le traitement par PDTC durant l'EVLP a inhibé l'activation de NF-KB, n'a pas influencé la libération de LDH mais a diminué de façon marquée l'œdème pulmonaire et la concentration en protéine dans le BAL, a significativement diminué la libération de TNFa et IL-6, et a abrogé les changements de SPC, PAWP et PVR, avec une capacité d'oxygénation inchangée.
En conclusion, l'inhibition de l'activation de la réponse immune innée durant l'EVLP en utilisant le PDTC comme inhibiteur de NF-KB a favorisé des améliorations significatives sur des poumons de rats endommagés suite à une ischémie chaude (poumons DCD). Des études futures devront déterminer si une telle stratégie de réhabilitation de greffon est adaptée pour la transplantation in-vivo.
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Damaged lung grafts obtained after circulatory death (DCD lungs) and warm ischemia may be at high risk of reperfusion injury after transplantation. Such lungs could be pharmacologically reconditioned using ex-vivo lung perfusion (EVLP). Since acute inflammation related to the activation of nuclear factor kappaB (NF-KB) is instrumental in lung reperfusion injury, we hypothesized that DCD lungs might be treated during EVLP by pyrrolidine dithiocarbamate (PDTC), an inhibitor of NF-KB. Rat lungs exposed to 1 h warm ischemia and 2 h cold ischemia were subjected to EVLP during 4h, in absence (CTRL group, N = 6) or in presence of PDTC (2.5g/L, PDTC group, N = 6). Static pulmonary compliance (SPC), peak airway pressure (PAWP), pulmonary vascular resistance (PVR), and oxygenation capacity were determined during EVLP. After EVLP, we measured the weight gain of the heart-lung block (edema), and the concentration of LDH (cell damage), proteins (permeability edema) and of the cytokines IL-6, TNF-a and CINC-1 in bronchoalveolar lavage (BAL), and we evaluated NF-KB activation by the degree of phosphorylation and degradation of its inhibitor I KBa in lung tissue. ln CTRL, we found significant NF-KB activation, lung edema, and a massive release of LDH, proteins and cytokines. SPC significantly decreased, PAWP and PVR increased, while oxygenation tended to decrease. Treatment with PDTC during EVLP inhibited NF-KB activation, did not influence LDH release, but markedly reduced lung edema and protein concentration in BAL, suppressed TNFa and IL-6 release, and abrogated the changes in SPC, PAWP and PVR, with unchanged oxygenation. ln conclusion, suppression of innate immune activation during EVLP using the NF-KB inhibitor PDTC promotes significant improvement of damaged rat DCD lungs. Future studies will determine if such rehabilitated lungs are suitable for in vivo transplantation.

Create date
28/06/2018 12:02
Last modification date
28/08/2018 12:07
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