Respiratory system parameters in children with low severity cystic fibrosis: is there early involvement in relation to healthy peers? / Parâmetros do sistema respiratório em crianças com fibrose cística de baixa gravidade: há acometimento precoce em relação a pares saudáveis?

ABSTRACT Objective: To compare and analyze pulmonary function and respiratory mechanics parameters between healthy children and children with cystic fibrosis. Methods: This cross-sectional analytical study included healthy children (HSG) and children with cystic fibrosis (CFG), aged 6-13 years, from teaching institutions and a reference center for cystic fibrosis in Florianópolis/SC, Brazil. The patients were paired by age and sex. Initially, an anthropometric evaluation was undertaken to pair the sample characteristics in both groups; the medical records of CFG were consulted for bacterial colonization, genotype, and disease severity (Schwachman-Doershuk Score — SDS) data. Spirometry and impulse oscillometry were used to assess pulmonary function. Results: In total, 110 children were included, 55 in each group. In the CFG group, 58.2% were classified as excellent by SDS, 49.1% showed the ΔF508 heterozygotic genotype, and 67.3% were colonized by some pathogens. Statistical analysis revealed significant differences between both groups (p<0.05) in most pulmonary function parameters and respiratory mechanics. Conclusions: Children with cystic fibrosis showed obstructive ventilatory disorders and compromised peripheral airways compared with healthy children. These findings reinforce the early changes in pulmonary function and mechanics associated with this disease.

RESUMO Objetivo: Comparar e analisar parâmetros de função pulmonar e de mecânica respiratória entre escolares saudáveis e com fibrose cística (FC). Métodos: Estudo transversal que incluiu escolares saudáveis (GES) e com FC (GFC), com idades entre seis e 13 anos, provenientes de instituições de ensino e de um centro de referência da FC em Florianópolis/SC, Brasil, pareados por idade e sexo, respectivamente. Inicialmente, conduziu-se avaliação antropométrica para pareamento e caracterização de ambos os grupos e, no GFC, consultou-se prontuário médico para registro dos dados de colonização bacteriana, genótipo e gravidade da doença (Escore de Schwachman-Doershuk — ESD). Para a avaliação da função pulmonar, realizou-se espirometria e a avaliação da mecânica respiratória foi conduzida por meio do sistema de oscilometria de impulso. Resultados: Participaram 110 escolares, 55 em cada grupo. No GFC, 58,2% foram classificados pelo ESD como excelentes, 49,1% apresentaram genótipo ∆F508 heterozigoto e 67,3% eram colonizados por alguma patógeno. Houve diferença significativa (p<0,05) na maioria dos parâmetros de função pulmonar e de mecânica respiratória entre os grupos. Conclusões: Escolares com FC apresentaram distúrbio ventilatório obstrutivo e com comprometimento de vias aéreas periféricas, em comparação aos escolares hígidos. Esse evento reforça o início precoce da alteração de função pulmonar e de mecânica respiratória nessa enfermidade, evidenciados pelos achados desta investigação.

Effects of atelectatic areas on the surrounding lung tissue during mechanical ventilation in an experimental model of acute lung injury induced by lipopolysaccharide / Efeitos das áreas atelectásicas no tecido pulmonar circundante durante a ventilação mecânica em um modelo experimental de lesão pulmonar aguda induzida por lipopolissacarídeo

ABSTRACT Objective: To assess the effect of atelectasis during mechanical ventilation on the periatelectatic and normal lung regions in a model of atelectasis in rats with acute lung injury induced by lipopolysaccharide. Methods: Twenty-four rats were randomized into the following four groups, each with 6 animals: the Saline-Control Group, Lipopolysaccharide Control Group, Saline-Atelectasis Group, and Lipopolysaccharide Atelectasis Group. Acute lung injury was induced by intraperitoneal injection of lipopolysaccharide. After 24 hours, atelectasis was induced by bronchial blocking. The animals underwent mechanical ventilation for two hours with protective parameters, and respiratory mechanics were monitored during this period. Thereafter, histologic analyses of two regions of interest, periatelectatic areas and the normally-aerated lung contralateral to the atelectatic areas, were performed. Results: The lung injury score was significantly higher in the Lipopolysaccharide Control Group (0.41 ± 0.13) than in the Saline Control Group (0.15 ± 0.51), p < 0.05. Periatelectatic regions showed higher lung injury scores than normally-aerated regions in both the Saline-Atelectasis (0.44 ± 0.06 x 0.27 ± 0.74 p < 0.05) and Lipopolysaccharide Atelectasis (0.56 ± 0.09 x 0.35 ± 0.04 p < 0.05) Groups. The lung injury score in the periatelectatic regions was higher in the Lipopolysaccharide Atelectasis Group (0.56 ± 0.09) than in the periatelectatic region of the Saline-Atelectasis Group (0.44 ± 0.06), p < 0.05. Conclusion: Atelectasis may cause injury to the surrounding tissue after a period of mechanical ventilation with protective parameters. Its effect was more significant in previously injured lungs.

RESUMO Objetivo: Avaliar o efeito da atelectasia durante a ventilação mecânica nas regiões periatelectáticas e pulmonares normais em um modelo de atelectasia em ratos com lesão pulmonar aguda induzida por lipopolissacarídeo. Métodos: Foram distribuídos aleatoriamente 24 ratos em quatro grupos, cada um com 6 animais: Grupo Salina-Controle, Grupo Lipopolissacarídeo-Controle, Grupo Salina-Atelectasia e Grupo Lipopolissacarídeo-Atelectasia. A lesão pulmonar aguda foi induzida por injeção intraperitoneal de lipopolissacarídeo. Após 24 horas, a atelectasia foi induzida por bloqueio brônquico. Os animais foram submetidos à ventilação mecânica por 2 horas com parâmetros ventilatórios protetores, e a mecânica respiratória foi monitorada durante esse período. Em seguida, foram realizadas análises histológicas de duas regiões de interesse: as áreas periatelectásicas e o pulmão normalmente aerado contralateral às áreas atelectásicas. Resultados: O escore de lesão pulmonar foi significativamente maior no Grupo Controle-Lipopolissacarídeo (0,41 ± 0,13) do que no Grupo Controle-Solução Salina (0,15 ± 0,51), com p < 0,05. As regiões periatelectásicas apresentaram escores maiores de lesão pulmonar do que as regiões normalmente aeradas nos Grupos Atelectasia-Solução Salina (0,44 ± 0,06 versus 0,27 ± 0,74, p < 0,05) e Atelectasia-Lipopolissacarídeo (0,56 ± 0,09 versus 0,35 ± 0,04, p < 0,05). O escore de lesão pulmonar nas regiões periatelectásicas foi maior no Grupo Atelectasia-Lipopolissacarídeo (0,56 ± 0,09) do que na região periatelectásica do Grupo Atelectasia-Solução Salina (0,44 ± 0,06), p < 0,05. Conclusão: A atelectasia pode causar lesão no tecido circundante após um período de ventilação mecânica com parâmetros ventilatórios protetores. Seu efeito foi mais significativo em pulmões previamente lesionados.

Influência da ventilação assistida e dos ajustes do ventilador mecânico sobre o volume corrente e as pressões alveolares na síndrome do desconforto respiratório agudo: um estudo de bancada / Influences of assisted breathing and mechanical ventilator settings on tidal volume and alveolar pressures in acute respiratory distress syndrome: a bench study

RESUMO Objetivo: Avaliar a influência dos esforços musculares respiratórios e do ajuste da frequência respiratória no ventilador sobre o volume corrente e as pressões de distensão alveolar ao final da inspiração e expiração com ventilação sob os modos controle por volume e controle por pressão na síndrome do desconforto respiratório agudo. Métodos: Utilizou-se um simulador mecânico de pulmão (ASL 5000™) conectado a cinco tipos de ventiladores utilizados em unidade de terapia intensiva, em um modelo de síndrome do desconforto respiratório agudo. Os esforços musculares respiratórios (pressão muscular) foram configurados de três formas distintas: sem esforço (pressão muscular: 0cmH2O), apenas esforços inspiratórios (pressão muscular: - 5cmH2O, tempo inspiratório neural de 0,6 segundos) e esforços musculares inspiratórios e expiratórios (pressão muscular:-5/+5cmH2O). Foram configuradas ventilação sob os modos controle por volume e ventilação com controle por pressão para oferecer um volume corrente de 420mL e pressão positiva expiratória final de 10cmH2O. Avaliaram-se o volume corrente fornecido aos pulmões, as pressões alveolares no final da inspiração e as pressões alveolares no final da expiração. Resultados: Quando disparado pelo paciente simulado, o volume corrente mediano foi 27mL menor do que o volume corrente ajustado (variação-63 a +79mL), e ocorreu uma variação nas pressões alveolares com mediana de 25,4cmH2O (faixa de 20,5 a 30cmH2O). Nos cenários simulados com esforço muscular tanto inspiratório quanto expiratório e com frequência respiratória mandatória inferior à dos esforços do paciente simulado, o volume corrente mediano foi maior com ventilação controlada. Conclusão: O ajuste do esforço muscular respiratório e da frequência respiratória no ventilador em um valor acima da frequência respiratória do paciente nos modos de ventilação assistida/controlada gerou maiores variações no volume corrente e nas pressões pulmonares, enquanto o modo controlado não mostrou variações nesses desfechos.

ABSTRACT Objective: To evaluate the influences of respiratory muscle efforts and respiratory rate setting in the ventilator on tidal volume and alveolar distending pressures at end inspiration and expiration in volume-controlled ventilation and pressure-controlled ventilation modes in acute respiratory distress syndrome. Methods: An active test lung (ASL 5000™) connected to five intensive care unit ventilators was used in a model of acute respiratory distress syndrome. Respiratory muscle efforts (muscle pressure) were configured in three different ways: no effort (muscle pressure: 0cmH2O); inspiratory efforts only (muscle pressure:-5cmH2O, neural inspiratory time of 0.6s); and both inspiratory and expiratory muscle efforts (muscle pressure:-5/+5cmH2O). Volume-controlled and pressure-controlled ventilation modes were set to deliver a target tidal volume of 420mL and positive end-expiratory pressure of 10cmH2O. The tidal volume delivered to the lungs, alveolar pressures at the end of inspiration, and alveolar pressures at end expiration were evaluated. Results: When triggered by the simulated patient, the median tidal volume was 27mL lower than the set tidal volume (range-63 to +79mL), and there was variation in alveolar pressures with a median of 25.4cmH2O (range 20.5 to 30cmH2O). In the simulated scenarios with both spontaneous inspiratory and expiratory muscle efforts and with a mandatory respiratory rate lower than the simulated patient's efforts, the median tidal volume was higher than controlled breathing. Conclusion: Adjusting respiratory muscle effort and pulmonary ventilator respiratory rate to a value above the patient's respiratory rate in assisted/controlled modes generated large variations in tidal volume and pulmonary pressures, while the controlled mode showed no variations in these outcomes.

Tratamento prévio com adalimumabe reduz lesão pulmonar induzida por ventilação mecânica em um modelo experimental / Pretreatment with adalimumab reduces ventilator-induced lung injury in an experimental model

RESUMO Objetivo: Determinar se a administração de adalimumabe previamente à ventilação mecânica reduz a lesão pulmonar induzida por ventilação mecânica. Métodos: Randomizaram-se 18 ratos em três grupos submetidos à ventilação mecânica por 3 horas com uma fração inspirada de oxigênio de 0,40%. Os três grupos foram assim caracterizados: um grupo com baixo volume corrente (n = 6), no qual se utilizaram volume corrente de 8mL/kg e pressão expiratória final positiva de 5cmH2O; um grupo com alto volume corrente (n = 6), no qual se utilizaram volume corrente de 35mL/kg e pressão expiratória final positiva de zero; e um grupo pré-tratado com alto volume corrente (n = 6), no qual se administraram adalimumabe (100µg/kg) por via intraperitoneal 24 horas antes do início da ventilação mecânica, volume corrente de 35mL/kg e pressão expiratória final positiva de zero. Realizou-se ANOVA para comparação de dano histológico (com utilização de escores segundo o ATS 2010 Lung Injury Scoring System), edema pulmonar, complacência pulmonar, pressão parcial de oxigênio arterial e pressão arterial média entre os grupos. Resultados: Após 3 horas de ventilação, o escore médio de lesão histológica pulmonar foi mais elevado no grupo com alto volume corrente do que no grupo com baixo volume corrente (0,030 versus 0,0051; p = 0,003). O grupo com alto volume corrente demonstrou complacência pulmonar diminuída após 3 horas (p = 0,04) e hipoxemia (p = 0,018 versus controle). O grupo alto volume corrente tratado previamente teve melhora do escore histológico, principalmente devido à redução significante da infiltração leucocitária (p = 0,003). Conclusão: O exame histológico após 3 horas de ventilação lesiva revelou lesão pulmonar induzida por ventilação mecânica na ausência de modificações mensuráveis na mecânica pulmonar e na oxigenação; a administração de adalimumabe antes da ventilação mecânica diminuiu o edema pulmonar e o dano histológico.

ABSTRACT Objective: To determine whether adalimumab administration before mechanical ventilation reduces ventilator-induced lung injury (VILI). Methods: Eighteen rats randomized into 3 groups underwent mechanical ventilation for 3 hours with a fraction of inspired oxygen = 0.40% including a low tidal volume group (n = 6), where tidal volume = 8mL/kg and positive end-expiratory pressure = 5cmH2O; a high tidal volume group (n = 6), where tidal volume = 35mL/kg and positive end-expiratory pressure = 0; and a pretreated + high tidal volume group (n = 6) where adalimumab (100ug/kg) was administered intraperitoneally 24 hours before mechanical ventilation + tidal volume = 35mL/kg and positive end-expiratory pressure = 0. ANOVA was used to compare histological damage (ATS 2010 Lung Injury Scoring System), pulmonary edema, lung compliance, arterial partial pressure of oxygen, and mean arterial pressure among the groups. Results: After 3 hours of ventilation, the mean histological lung injury score was higher in the high tidal volume group than in the low tidal volume group (0.030 versus 0.0051, respectively, p = 0.003). The high tidal volume group showed diminished lung compliance at 3 hours (p = 0.04) and hypoxemia (p = 0,018 versus control). Pretreated HVt group had an improved histological score, mainly due to a significant reduction in leukocyte infiltration (p = 0.003). Conclusion: Histological examination after 3 hours of injurious ventilation revealed ventilator-induced lung injury in the absence of measurable changes in lung mechanics or oxygenation; administering adalimumab before mechanical ventilation reduced lung edema and histological damage.

O uso de níveis altos de PEEP previne a lesão pulmonar induzida pelo ventilador? / Does the use of high PEEP levels prevent ventilator-induced lung injury?

RESUMO A distensão excessiva e o recrutamento alveolar pelo volume corrente foram defendidos como os principais mecanismos físicos responsáveis pela lesão pulmonar induzida pelo ventilador. A limitação do volume corrente demonstrou benefícios quanto à sobrevivência em pacientes com síndrome da angústia respiratória aguda e é reconhecida como a pedra fundamental da ventilação protetora. Em contraste, o uso de elevados níveis de pressão positiva expiratória final em estudos clínicos gerou resultados conflitantes e ainda é um assunto controvertido. Nesta revisão, discutimos os benefícios e as limitações da abordagem de pulmão aberto, e debatemos alguns recentes estudos experimentais e clínicos, referentes ao uso de níveis baixos e moderados de pressão positiva expiratória final. Também distinguimos o estiramento dinâmico (volume corrente) do estático (pressão expiratória final positiva e pressão média nas vias aéreas) e discutimos seus papéis na indução da lesão pulmonar induzida pela ventilação. As estratégias com elevada pressão positiva expiratória final claramente diminuem a hipoxemia refratária em pacientes com síndrome da angústia respiratória aguda, porém também aumentam o estiramento estático, que, por sua vez, pode ser lesiva aos pacientes, especialmente para aqueles com nível mais baixo de recrutabilidade pulmonar. Em pacientes com insuficiência respiratória grave, recomenda-se a titulação da pressão positiva expiratória final contra a gravidade da hipoxemia, ou sua aplicação de uma forma decrescente após manobra de recrutamento. Caso sejam observadas elevadas pressões de platô, driving pressure ou pressão média nas vias aéreas, a posição prona ou ventilação ultraprotetora podem ser indicadas para melhora da oxigenação, sem estresse adicional e estiramento dos pulmões.

ABSTRACT Overdistention and intratidal alveolar recruitment have been advocated as the main physical mechanisms responsible for ventilator-induced lung injury. Limiting tidal volume has a demonstrated survival benefit in patients with acute respiratory distress syndrome and is recognized as the cornerstone of protective ventilation. In contrast, the use of high positive end-expiratory pressure levels in clinical trials has yielded conflicting results and remains controversial. In the present review, we will discuss the benefits and limitations of the open lung approach and will discuss some recent experimental and clinical trials on the use of high versus low/moderate positive end-expiratory pressure levels. We will also distinguish dynamic (tidal volume) from static strain (positive end-expiratory pressure and mean airway pressure) and will discuss their roles in inducing ventilator-induced lung injury. High positive end-expiratory pressure strategies clearly decrease refractory hypoxemia in patients with acute respiratory distress syndrome, but they also increase static strain, which in turn may harm patients, especially those with lower levels of lung recruitability. In patients with severe respiratory failure, titrating positive end-expiratory pressure against the severity of hypoxemia, or providing it in a decremental fashion after a recruitment maneuver, is recommended. If high plateau, driving or mean airway pressures are observed, prone positioning or ultraprotective ventilation may be indicated to improve oxygenation without additional stress and strain in the lung.

Pre-treatment with dexamethasone attenuates experimental ventilator-induced lung injury / Pré-tratamento com dexametasona atenua a lesão pulmonar induzida por ventilação mecânica em modelo experimental

ABSTRACT Objective: To evaluate the effects that administering dexamethasone before the induction of ventilator-induced lung injury (VILI) has on the temporal evolution of that injury. Methods: Wistar rats were allocated to one of three groups: pre-VILI administration of dexamethasone (dexamethasone group); pre-VILI administration of saline (control group); or ventilation only (sham group). The VILI was induced by ventilation at a high tidal volume. Animals in the dexamethasone and control groups were euthanized at 0, 4, 24, and 168 h after VILI induction. We analyzed arterial blood gases, lung edema, cell counts (total and differential) in the BAL fluid, and lung histology. Results: At 0, 4, and 24 h after VILI induction, acute lung injury (ALI) scores were higher in the control group than in the sham group (p < 0.05). Administration of dexamethasone prior to VILI induction decreased the severity of the lung injury. At 4 h and 24 h after induction, the ALI score in the dexamethasone group was not significantly different from that observed for the sham group and was lower than that observed for the control group (p < 0.05). Neutrophil counts in BAL fluid were increased in the control and dexamethasone groups, peaking at 4 h after VILI induction (p < 0.05). However, the neutrophil counts were lower in the dexamethasone group than in the control group at 4 h and 24 h after induction (p < 0.05). Pre-treatment with dexamethasone also prevented the post-induction oxygenation impairment seen in the control group. Conclusions: Administration of dexamethasone prior to VILI induction attenuates the effects of the injury in Wistar rats. The molecular mechanisms of such injury and the possible clinical role of corticosteroids in VILI have yet to be elucidated.

RESUMO Objetivo: Avaliar os efeitos da administração de dexametasona antes da indução de lesão pulmonar induzida por ventilação mecânica (LPIVM) na evolução temporal dessa lesão. Métodos: Ratos Wistar foram alocados em um dos três grupos: administração de dexametasona pré-LPIVM (grupo dexametasona); administração de salina pré-LPIVM (grupo controle); e somente ventilação (grupo sham). A LPIVM foi realizada por ventilação com volume corrente alto. Os animais dos grupos dexametasona e controle foram sacrificados em 0, 4, 24 e 168 h após LPIVM. Analisamos gasometria arterial, edema pulmonar, contagens de células (totais e diferenciais) no lavado broncoalveolar e histologia de tecido pulmonar. Resultados: Em 0, 4 e 24 h após LPIVM, os escores de lesão pulmonar aguda (LPA) foram maiores no grupo controle que no grupo sham (p < 0,05). A administração de dexametasona antes da LPIVM reduziu a gravidade da lesão pulmonar. Em 4 e 24 h após a indução, o escore de LPA no grupo dexametasona não foi significativamente diferente daquele observado no grupo sham e foi menor que o observado no grupo controle (p < 0,05). As contagens de neutrófilos no lavado broncoalveolar estavam aumentadas nos grupos controle e dexametasona, com pico em 4 h após LPIVM (p < 0,05). Entretanto, as contagens de neutrófilos foram menores no grupo dexametasona que no grupo controle em 4 e 24 h após LPIVM (p < 0,05). O pré-tratamento com dexametasona também impediu o comprometimento da oxigenação após a indução visto no grupo controle. Conclusões: A administração de dexametasona antes de LPIVM atenua os efeitos da lesão em ratos Wistar. Os mecanismos moleculares dessa lesão e o possível papel clínico dos corticosteroides na LPIVM ainda precisam ser elucidados.

Lesao pulmonar induzida pela ventilacao em recem-nascidos prematuros / Ventilator-induced lung injury in preterm infants

A necessidade de intubação e do uso de ventilação mecânica na prematuridade está relacionada à chamada lesão pulmonar induzida pela ventilação e à consequente displasia broncopulmonar. Busca-se a melhor compreensão dos mecanismos de lesão envolvendo resposta inflamatória mediada pelas citocinas para o desenvolvimento de novas estratégias protetoras. Pesquisou-se na base de dados PubMed, incluindo artigos relevantes, os unitermos "ventilator induced lung injury preterm", "continuous positive airway pressure", "preterm" e "bronchopulmonary dysplasia". Dados e informações significativas foram compilados em tópicos, com o objetivo de formar uma visão crítica e plena acerca da lesão induzida pela ventilação e de suas consequências ao prematuro. Foi revisado o papel das citocinas pró-inflamatórias como mediadores da lesão, especialmente interleucinas 6 e 8, e fator de necrose tumoral alfa. Foram apresentadas evidências em estudos com animais e também em humanos, mostrando que breves períodos de ventilação mecânica são suficientes para a liberação dessas interleucinas inflamatórias. Também foram revisadas outras formas de ventilação mecânica e de ventilação não invasiva, como alternativas protetoras aos modos convencionais. Concluiu-se que o uso de ventilação não invasiva, a intubação com administração precoce de surfactante e a extubação rápida para CPAP nasal, além de estratégias que regulam o volume corrente evitando o volutrauma (como a ventilação com volume garantido), são medidas protetoras da lesão pulmonar induzida pela ventilação mecânica no prematuro.

In preterm infants, the need for intubation and mechanical ventilation is associated with ventilator-induced lung injuries and subsequent bronchopulmonary dysplasia. The aim of the present review was to improve the understanding of the mechanisms of injury that involve cytokine-mediated inflammation to contribute to the development of new preventive strategies. Relevant articles were retrieved from the PubMed database using the search terms "ventilator-induced lung injury preterm", "continuous positive airway pressure", "preterm", and "bronchopulmonary dysplasia". The resulting data and other relevant information were divided into several topics to ensure a thorough, critical view of ventilation-induced lung injury and its consequences in preterm infants. The role of pro-inflammatory cytokines (particularly interleukins 6 and 8 and tumor necrosis factor alpha) as mediators of lung injury was assessed. Evidence from studies conducted with animals and human newborns is described. This evidence shows that brief periods of mechanical ventilation is sufficient to induce the release of pro-inflammatory cytokines. Other forms of mechanical and non-invasive ventilation were also analyzed as protective alternatives to conventional mechanical ventilation. It was concluded that non-invasive ventilation, intubation followed by early surfactant administration and quick extubation for nasal continuous positive airway pressure, and strategies that regulate tidal volume and avoid volutrauma (such as volume guarantee ventilation) protect against ventilator-induced lung injury in preterm infants.

Ventilação mecânica com baixo volume corrente e estresse oxidativo em pulmões saudáveis de camundongos / Low tidal volume mechanical ventilation and oxidative stress in healthy mouse lungs

OBJETIVO: A ventilação mecânica (VM) por si própria pode contribuir diretamente para a lesão pulmonar. Assim, o objetivo do presente estudo foi investigar biomarcadores precoces relacionados ao equilíbrio oxidantes/antioxidantes, estresse oxidativo e inflamação causados por VM de curta duração em pulmões de camundongos saudáveis. MÉTODOS: Vinte camundongos C57BL/6 machos foram randomicamente divididos em dois grupos: VM, submetidos a VM com baixo volume corrente (V T, 6 mL/kg) por 30 min; e respiração espontânea (RE), utilizados como controles. Amostras de homogeneizados de pulmão foram testados quanto à atividade de enzimas antioxidantes, peroxidação lipídica e expressão de TNF-α. RESULTADOS: Comparados ao grupo RE, houve uma redução significativa na atividade de superóxido dismutase (≈35 por cento; p < 0,05) e aumento da atividade de catalase (40 por cento; p < 0,01), glutationa peroxidase (500 por cento; p < 0,001) e mieloperoxidase (260 por cento; p < 0,001), ao passo que a razão glutationa reduzida/glutationa oxidada foi menor (≈50 por cento; p < 0,05), e houve um aumento na atividade de expressão de TNF-α no grupo VM. O dano oxidativo, analisado como peroxidação lipídica, também aumentou no grupo VM (45 por cento; p < 0.05). CONCLUSÕES: Nossos resultados demonstraram que VM de curta duração com baixa V T pode contribuir diretamente para a lesão pulmonar, gerando estresse oxidativo e inflamação em pulmões de camundongos saudáveis.

OBJECTIVE: Mechanical ventilation (MV) itself can directly contribute to lung injury. Therefore, the aim of the present study was to investigate early biomarkers concerning oxidant/antioxidant balance, oxidative stress, and inflammation caused by short-term MV in healthy mouse lungs. METHODS: Twenty male C57BL/6 mice were randomly divided into two groups: MV, submitted to low tidal volume (V T, 6 mL/kg) MV for 30 min; and spontaneous respiration (SR), used as controls. Lung homogenate samples were tested regarding the activity of various antioxidant enzymes, lipid peroxidation, and TNF-α expression. RESULTS: In comparison with the SR group, the MV group showed a significant decrease in the activity of superoxide dismutase (≈35 percent; p < 0.05), together with an increase in the activity of catalase (40 percent; p < 0.01), glutathione peroxidase (500 percent; p < 0.001), and myeloperoxidase (260 percent; p < 0.001), as well as a reduction in the glutathione/oxidized glutathione ratio (≈50 percent; p < 0.05) and an increase in TNF-α expression in the MV group. Oxidative damage, assessed by lipid peroxidation, was also greater in the MV group (45 percent; p < 0.05). CONCLUSIONS: Our results show that short-term low V T MV can directly contribute to lung injury, generating oxidative stress and inflammation in healthy mouse lungs.

Ventilação mecânica de curta duração com altos níveis de O2 em pulmões de ratos idosos / Short courses of mechanical ventilation with high-O2 levels in elderly rat lungs

PURPOSE: To evaluate the effects of mechanical ventilation (MV) of high-oxygen concentration in pulmonary dysfunction in adult and elderly rats. METHODS: Twenty-eight adult (A) and elderly (E), male rats were ventilated for 1 hour (G-AV1 and G-EV1) or for 3 hours (G-AV3 and G-EV3). A and E groups received a tidal volume of 7 mL/kg, a positive end-expiratory pressure of 5 cm H2O, respiratory rate of 70 cycles per minute, and an inspiratory fraction of oxygen of 1. We evaluated total protein content and malondialdehyde in bronchoalveolar lavages (BAL) and performed lung histomorphometrical analyses. RESULTS: In G-EV1 animals, total protein in BAL was higher (33.0±1.9 µg/mL) compared with G-AV1 (23.0±2.0 µg/mL). Upon 180 minutes of MV, malondialdehyde levels increased in elderly (G-EV3) compared with adult (G-AV3) groups. Malondialdehyde and total proteins in BAL after 3 hours of MV were higher in elderly group than in adults. In G-EV3 group we observed alveolar septa dilatation and significative increase in neutrofiles number in relation to adult group at 60 and 180 minutes on MV. CONCLUSION: A higher fraction of inspired oxygen in short courses of mechanical ventilation ameliorates the parameters studied in elderly lungs.

OBJETIVO: Avaliar os efeitos da ventilação mecânica com alta concentração de oxigênio em animais adultos e idosos. MÉTODOS: Vinte e oito ratos machos (adultos e idosos; n=7 por grupo) foram divididos em ventilados por 1 hora (G-AV1 e G-EV1) e ventilados por 3 horas (G-AV3 e G-EV3). Os grupos receberam volume corrente de 7 mL/kg, pressão positive ao final da expiração de 5 cmH2O, frequência respiratória de 70 ciclos por minuto e fração inspirada de oxigênio de 100 por cento. Ao final do experimento avaliamos no lavado brônquio-alveolar as proteínas totais, malondialdeído, celularidade e a histomorfometria do parênquima pulmonar. RESULTADOS: Em animais idosos ventilados por 1 hora (G-EV1) as proteínas totais no lavado brônquio-alveolar aumentaram (33.0±1.9 µg/mL) quando comparados com os adultos (G-AV1; 23.0±2.0 µg/mL). Após 180 minutos de ventilação mecânica os níveis de malondialdeído e as proteínas totais estavam elevadas nos animais idosos (G-EV3) quando comparadas com os adultos (G-AV3; p<0.001). No grupo de animais idosos (G-EV3) observamos ainda dilatação dos septos alveolares e aumento significativo no número de neutrófilos em relação aos adultos ventilados, tanto aos 60 quanto aos 180 minutos de ventilação mecânica (p<0.001). CONCLUSÃO: A ventilação mecânica com alta fração inspirada de oxigênio por um curto período de tempo favoreceu os parâmetros pulmonares estudados nos animais idosos.

Ventilação espontânea no suporte de pacientes com síndrome do desconforto respiratório agudo / Spontaneous ventilation for the ventilatory support of patients with acute respiratory distress syndrome

A estratégia ventilatória adotada na lesão pulmonar aguda/síndrome do desconforto respiratório agudo (LPA/SDRA) é conhecida como estratégia protetora e consiste em redução do volume corrente, limitação de pressões pulmonares e ajuste adequado da pressão expiratória final positiva, usualmente em modalidade ventilatória controlada. Entretanto, trabalhos experimentais e clínicos têm demonstrado os benefícios da ventilação assistida para pacientes com LPA. A ativação dos músculos respiratórios, associada à ventilação assistida, reduz a pressão pleural e ajusta a relação ventilação--perfusão, que está relacionada ao aumento da pressão transpulmonar, protege órgãos à distância, reduz o comprometimento hemodinâmico e a atrofia dos músculos respiratórios. A presente revisão descreve os princípios e as evidências científicas mais recentes quanto à utilização de modos ventilatórios assistidos durante a fase inicial da LPA/SDRA.

Estudo dos efeitos da posição prona na distribuição regional da aeração e da perfusão pulmonar através da tomografia de impedância elétrica e da tomografia computadorizada multislice / Effects of prone position on regional distribution of lung aeration and perfusion. Analysis by electrical impedance tomography and computer tomography

Introdução: A utilização da posição prona melhora significativamente a oxigenação de pacientes com síndrome do desconforto respiratório agudo (SDRA). Estudos prévios sugerem que o recrutamento das regiões pulmonares colapsadas e pobremente aeradas é um dos possíveis mecanismos responsáveis pela melhora da oxigenação, no entanto, os mesmos ainda não foram comprovados. Objetivos: Quantificar a distribuição regional da aeração e da perfusão pulmonar, em ambas as posições prona e supina, através da tomografia de impedância elétrica (TIE) e da tomografia computadorizada multislice (TC), correlacionando-as com as respectivas trocas gasosas. Métodos: Foram estudados 21 suínos, da raça Ladrasse anestesiados e em ventilação mecânica controlada. Os animais foram divididos em dois grupos, de acordo com o método de imagem. 13 animais foram estudados com a TIE (grupo TIE) e 8 animais foram estudados com a TC (grupo TC). Após a indução do modelo de lesão pulmonar (infusão intermitente de solução salina e ventilação lesiva por 3 horas), os animais foram submetidos a uma manobra de recrutamento alveolar máxima (MR) seguida por uma manobra de titulação da PEEP (MTP), realizada em passos decrementais de 2 em 2 cmH2O PEEP. Onze animais (7 no grupo TIE e 4 no grupo TC) foram randomizados para iniciar o estudo na posição supina, seguida de uma segunda MR e MTP na posição prona. Dez animais (6 no grupo TIE e 4 no grupo TC) receberam as manobras na ordem inversa. Para o estudo da perfusão foram adicionados mais sete animais (2 no grupo TIE e 5 no grupo TC) que foram submetidos à injeção rápida de solução salina hipertônica e/ou de contraste iodado respectivamente. Resultados: Não foram encontradas diferenças significativas na quantidade de tecido pulmonar colapsado e hiperdistendido, entre as posições estudadas em ambos os grupos TIE e TC (p= 0.06). Entretanto, as trocas gasosas foram consistentemente melhores durante a posição prona (p<0.05), com shunt pulmonar significativamente...

Introduction: Prone position has been shown to consistently improve oxygenation in patients with acute respiratory distress syndrome (ARDS). Previous studies suggested some improvement in lung recruitment or a better ventilation of poorly aerated areas as possible mechanisms for such oxygenation benefits. Objective: To quantify the regional distribution of aeration (collapse and hyperdistend lung tissue) and lung perfusion by Computer Tomography (CT) and electrical impedance tomography in supine and prone positions and to correlate them with pulmonary gas exchange. Methods: We studied 21 anesthetized Landrace pigs under controlled mechanical ventilation. These animals were divided in two groups: Thirteen (13) animals in the EIT group and eight (8) in the CT group. After lung injury (saline lavage + VILI during 3 hours), animals were recruited and submitted to two sequential PEEP trials, both consisting of decremental PEEP steps (2 cmH2O steps). Seven (n=7) animals in the EIT group and four (4) in the CT group were allocated to a PEEP trial under supine position, followed by a second PEEP trial in prone. Six (6) animals in the EIT group and four (4) in the CT group received PEEP trials in reverse order. Seven (7) additional animals were studied for lung perfusion distribution, by analyzing the first pass kinetics of hypertonic solution (2 animals - EIT group) and iodine contrast (5 animals - CT group). Results: No differences in the amount of collapsed and hyperdistended lung tissue were found between both postures (p= 0.12 vs. p = 0.41 respectively) in both the EIT and CT groups. However, the gas exchange was consistently better (p <0.05), with much lower (55% lower) pulmonary shunt during prone position (p=0.001), at equivalent PEEP levels in both groups. The perfusion studies confirmed a higher perfusion ( 2 times increment in specific perfusion) of the atelectatic lung tissue in supine position, without majors gravitational effects between both...