Effects of Different Peep Levels on Mesenteric Leukocyte-Endothelial Interactions in Rats During Mechanical Ventilation

INTRODUCTION: Mechanical ventilation with positive end expiratory pressure (PEEP) improves oxygenation and treats acute pulmonary failure. However, increased intrathoracic pressure may cause regional blood flow alterations that may contribute to mesenteric ischemia and gastrointestinal failure. We investigated the effects of different PEEP levels on mesenteric leukocyte-endothelial interactions. METHODS: Forty-four male Wistar rats were initially anesthetized (Pentobarbital I.P. 50mg/kg) and randomly assigned to one of the following groups: 1) NAIVE (only anesthesia; n=9), 2) PEEP 0 (PEEP of 0 cmH2O, n=13), 3) PEEP 5 (PEEP of 5 cmH2O, n=12), and 4) PEEP 10 (PEEP of 10 cmH2O, n=13). Positive end expiratory pressure groups were tracheostomized and mechanically ventilated with a tidal volume of 10 mL/kg, respiratory rate of 70 rpm, and inspired oxygen fraction of 1. Animals were maintained under isoflurane anesthesia. After two hours, laparotomy was performed, and leukocyte-endothelial interactions were evaluated by intravital microscopy. RESULTS: No significant changes were observed in mean arterial blood pressure among groups during the study. Tracheal peak pressure was smaller in PEEP 5 compared with PEEP 0 and PEEP 10 groups (11, 15, and 16 cmH2O, respectively; p<0.05). After two hours of MV, there were no differences among NAIVE, PEEP 0 and PEEP 5 groups in the number of rollers (118±9,127±14 and 147±26 cells/10minutes, respectively), adherent leukocytes (3±1,3±1 and 4±2 cells/100µm venule length, respectively), and migrated leukocytes (2±1,2±1 and 2±1 cells/5,000µm², respectively) at the mesentery. However, the PEEP 10 group exhibited an increase in the number of rolling, adherent and migrated leukocytes (188±15 cells / 10 min, 8±1 cells / 100 µm and 12±1 cells / 5,000 µm², respectively; p<0.05). CONCLUSIONS: High intrathoracic pressure was harmful to mesenteric microcirculation in the experimental model of rats with normal lungs and stable systemic blood pressure, a finding that may have relevance for complications related to mechanical ventilation

An experimental rat model of ex vivo lung perfusion for the assessment of lungs after prostacyclin administration: inhaled versus parenteral routes

OBJETIVO: Apresentar um modelo experimental de administração de prostaglandina I2 (PGI2) por via inalatória vs. parenteral e avaliar o desempenho funcional dos pulmões em um sistema de perfusão pulmonar ex vivo. MÉTODOS: Quarenta ratos Wistar foram anestesiados, ventilados, submetidos a laparotomia com ressecção do esterno e anticoagulados. O tronco da artéria pulmonar foi canulado. Todos os animais foram submetidos a ventilação mecânica. Os animais foram randomizados em quatro grupos (10 ratos/grupo): salina nebulizada (SN); salina parenteral (SP); PGI2 nebulizada (PGI2N); e PGI2 parenteral (PGI2P). A dose de PGI2 nos grupos PGI2N e PGI2P foi de 20 e 10 µg/kg, respectivamente. Os blocos cardiopulmonares foram submetidos in situ a perfusão anterógrada com solução de baixo potássio e dextrana a 4ºC via artéria pulmonar, extraídos em bloco e armazenados a 4ºC por 6 h. Os blocos foram ventilados e perfundidos em um sistema ex vivo por 50 min, sendo obtidas medidas de mecânica ventilatória, hemodinâmica e trocas gasosas. RESULTADOS: Houve redução da pressão arterial pulmonar média após a nebulização em todos os grupos (p < 0,001), sem diferença entre os grupos. Na perfusão ex vivo, a mecânica ventilatória não diferiu entre os grupos. Houve redução da capacidade relativa de oxigenação ao longo da perfusão nos grupos SN e SP (p = 0,04), e houve aumento significativo da pressão arterial pulmonar no grupo SN. CONCLUSÕES: O modelo experimental de administração de PGI2 na extração pulmonar é exequível e confiável. Na reperfusão, os resultados de hemodinâmica e de trocas gasosas demonstraram tendência a um melhor desempenho com o uso de PGI2 do que com solução salina.OBJECTIVE:To present a model of prostaglandin I2 (PGI2) administration (inhaled vs. parenteral) and to assess the functional performance of the lungs in an ex vivo lung perfusion system. METHODS: Forty Wistar rats were anesthetized and placed on mechanical ventilation followed by median sterno-laparotomy and anticoagulation. The main pulmonary artery was cannulated. All animals were maintained on mechanical ventilation and were randomized into four groups (10 rats/group): inhaled saline (IS); parenteral saline (PS); inhaled PGI2 (IPGI2); and parenteral PGI2 (PPGI2). The dose of PGI2 used in the IPGI2 and PPGI2 groups was 20 and 10 µg/kg, respectively. The heart-lung blocks were submitted to antegrade perfusion with a low potassium and dextran solution via the pulmonary artery, followed by en bloc extraction and storage at 4ºC for 6 h. The heart-lung blocks were then ventilated and perfused in an ex vivo lung perfusion system for 50 min. Respiratory mechanics, hemodynamics, and gas exchange were assessed. RESULTS: Mean pulmonary artery pressure following nebulization decreased in all groups (p < 0.001), with no significant differences among the groups. During the ex vivo perfusion, respiratory mechanics did not differ among the groups, although relative oxygenation capacity decreased significantly in the IS and PS groups (p = 0.04), whereas mean pulmonary artery pressure increased significantly in the IS group. CONCLUSIONS: The experimental model of inhaled PGI2 administration during lung extraction is feasible and reliable. During reperfusion, hemodynamics and gas exchange trended toward better performance with the use of PGI2 than that with the use of saline.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

Effects of cyclosporine A and bronchial section on mucociliary system in rats

As infecções são a causa mais freqüente de morbidade e mortalidade observadas tanto aguda como tardiamente nos pacientes receptores de transplante pulmonar, o que pode estar diretamente relacionado a uma deficiência no transporte mucociliar do sistema respiratório. Nosso objetivo foi avaliar a influência de dois fatores envolvidos com o transplante pulmonar sobre o transporte mucociliar de ratos: a secção e anastomose brônquica e a imunossupressão pela ciclosporina A. Setenta e dois ratos foram distribuídos aleatoriamente em cinco grupos de acordo com: i) procedimento operatório e ii) terapia a que seriam submetidos. Os resultados mostram que houve uma diminuição significativa da Freqüência de Batimento Ciliar in situ, da Transportabilidade do Muco in vitro e da Velocidade de Transporte Mucociliar in situ medidos a partir do brônquio principal esquerdo dos ratos tratados com ciclosporina A (p<0,001). A Freqüência de Batimento Ciliar in situ dos brônquios operados mostrou-se diminuída também no grupo tratado com solução salina e sacrificado no 30º dia após a operação (p=0,001). Já a Velocidade de Transporte Mucociliar in situ mostrou uma diminuição significativa em todos os grupos submetidos à secção brônquica (p<0,001). Houve um efeito sinérgico entre a terapia com ciclosporina A e a secção brônquica, causando um prejuízo ao transporte mucociliar ainda maior do que quando analisados isoladamente. Concluímos que a Velocidade de Transporte Mucociliar in situ foi agudamente prejudicada após a secção brônquica e terapia imunossupressora pela ciclosporina A, havendo diminuição da freqüência de batimento dos cílios e alteração das propriedades viscoelásticas do muco respiratório.Infections are the most common cause of early and late morbidity and mortality in lung transplant recipient, and can be directly related to impaired mucociliary transport. Our aim was to assess the influence of bronchial section and imunossupression on mucociliary transport in rats. Seventy two rats were randomly distributed in five groups according to i) surgical procedure and ii) drug therapy. There was a significant impairment on Ciliary Beating Frequency in situ, Mucus Transportability Rate in vitro and Mucociliary Transport Speed in situ from operated bronchus of cyclosporine A-treated rats (p<0.001). Ciliary Beating Frequency from operated bronchus was also impaired in saline-treated rats that were killed on 30th postoperative day (p=0.001). Mucociliary Transport Speed was impaired in all bronchi underwent to section (p<0.001). We conclude that bronchial section and cyclosporine therapy impaired all factors analyzed. Also there was a synergic effect between cyclosporine therapy and bronchial section on ciliary beating frequency

Efeitos da azatioprina sobre a depuração mucociliar após secção e anastomose brônquica em um modelo experimental em ratos

OBJETIVO: Avaliar os efeitos da azatioprina sobre o sistema mucociliar em um modelo de secção e anastomose brônquica em ratos. MÉTODOS: Trinta e seis ratos machos da raça Wistar-Furth foram submetidos à secção e anastomose brônquica esquerda e separados aleatoriamente em dois grupos para receberem solução salina ou azatioprina. Após 7, 15 e 30 dias de terapia, seis animais de cada grupo foram sacrificados, e foram realizadas as medidas da velocidade de transporte mucociliar in situ, da transportabilidade do muco in vitro e do ângulo de contato do muco nos brônquios direito (intacto) e esquerdo (seccionado). RESULTADOS: A velocidade de transporte mucociliar in situ foi significativamente menor nos brônquios seccionados do que nos brônquios intactos (p < 0,001). Houve redução da velocidade de transporte mucociliar in situ nos brônquios intactos dos animais tratados com azatioprina por 7 dias (p < 0,05), havendo completa recuperação após 30 dias de terapia. O ângulo de contato do muco foi maior nos brônquios seccionados dos animais tratados com solução salina por 30 dias (p < 0,001), estando de acordo com a redução da transportabilidade do muco in vitro observada nos mesmos animais (p < 0,001). CONCLUSÕES: Concluímos que, nos brônquios seccionados de ratos, a terapia com azatioprina causa um prejuízo apenas transitório do transporte mucociliar, enquanto a administração de solução salina prejudica o transporte mucociliar por até 30 dias. Além disso, a azatioprina contribui para prevenir alterações nas propriedades da superfície do muco

Lodenafil treatment in the monocrotaline model of pulmonary hypertension in rats

We assessed the effects of lodenafil on hemodynamics and inflammation in the rat model of monocrotaline-induced pulmonary hypertension (PH). Thirty male Sprague-Dawley rats were randomly divided into three groups: control; monocrotaline (experimental model); and lodenafil (experimental model followed by lodenafil treatment, p.o., 5 mg/kg daily for 28 days) Mean pulmonary artery pressure (mPAP) was obtained by right heart catheterization. We investigated right ventricular hypertrophy (RVH) and IL-1 levels in lung fragments. The number of cases of RVH was significantly higher in the monocrotaline group than in the lodenafil and control groups, as were mPAP and IL-1 levels. We conclude that lodenafil can prevent monocrotaline-induced PH, RVH, and inflammation