Heat shock protein 70 protects the lungs from hyperoxic injury in a neonatal rat model of bronchopulmonary dysplasia

Abstract

Hyperoxia plays a significant role in the pathogenesis of lung injury, such as bronchopulmonary dysplasia (BPD), in premature infants or newborns. BPD management aims to minimize further injury, provide an optimal environment to support growth and recovery. In clinic neonatal care, we need a new therapy for BPD. Heat shock protein 70 (Hsp70) inhibit cell apoptosis and promote cell repair allowing cells to survive lethal injury. We hypothesized that Hsp70 could be used to prevent hyperoxia related BPD in the neonatal rat model through its anti-apoptotic and anti-inflammatory effects. In this study, we explored the effect of Hsp70 on hyperoxia-induced lung injury using neonatal rats. Neonatal Wistar rats were delivered naturally at full term of gestation and were then pooled and randomly assigned to several groups to receive heat stimulation (41°C for 20 min) or room temperature conditions. The Hsp70 group received recombinant Hsp70 intraperitoneally (200 μg/kg, daily). All newborn rats were placed under hyperoxic conditions (85% oxygen) for 21 days. Survival rates in both heat-hyperoxia and Hsp70-hyperoxia groups were higher than those in the hyperoxia group (p < 0.05). Both endogenous and exogenous Hsp70 could reduce early apoptosis of alveolar cells under hyperoxia. Additionally, there were less macrophage infiltration in the lung of the Hsp70 groups (p < 0.05). Heat stress, heat shock proteins, and exogenous recombinant Hsp70 significantly increased the survival rate and reduced pathological hyperoxia induced lung injuries in the development of BPD. These results suggest that treating hyperoxia-induced lung injury with Hsp70 may reduce the risk of developing BPD.

Morphofunctional features in mice treated by low and high Hsp70 doses

“…Наблюдаемое нами уменьшение количества макрофагов могло Мы предполагаем, что наблюдаемые нами изменения в красной пульпе селезенки в виде тенденции к сокращению количества макрофагов при повышении дозы Hsp70 (при том, что при post hoc анализе не получено данных о дозозависимом характере таких изменений) могут служить приспособительной реакцией антиген-представляющих клеток к воздействию маркера вводимого экзогенного Hsp70 как белка стресса. При этом сами различия в моноцитарномакрофагальном между группами исследования не уникальны [17]. Отметим, что в литературе есть данные и о противоположных эффектах, особенно при длительном воздействии Hsp70 и на фоне онкопатологии [18,19].…”

“…Дизайн рандомизации на введение однократно подкожно 500 или 5000 мкг/кг рекомбинантного человеческого HspA1A в качестве низко-и высокодозовых режимов соответственно разработан после изучения описанных в литературе альтернатив. Так, не приводил к повреждению тканей вводимый внутрибрюшинно Hsp70 по 200 мкг/кг в течение 21 дня [17] или подкожно по 50 мкг/кг в течение 14 суток [20]. Неинъекционное применение без патологических реакций описано для интраназального введения, например по 2 мкг/кг в течение 9 месяцев [21].…”