Inflammatory lung injury in rabbits: effects of high-frequency oscillatory ventilation in the prone position / Lesão inflamatória pulmonar em coelhos: efeitos da ventilação oscilatória de alta frequência em posição prona

ABSTRACT Objective: To compare the effects that prone and supine positioning during high-frequency oscillatory ventilation (HFOV) have on oxygenation and lung inflammation, histological injury, and oxidative stress in a rabbit model of acute lung injury (ALI). Methods: Thirty male Norfolk white rabbits were induced to ALI by tracheal saline lavage (30 mL/kg, 38°C). The injury was induced during conventional mechanical ventilation, and ALI was considered confirmed when a PaO2/FiO2 ratio < 100 mmHg was reached. Rabbits were randomly divided into two groups: HFOV in the supine position (SP group, n = 15); and HFOV with prone positioning (PP group, n = 15). For HFOV, the mean airway pressure was initially set at 16 cmH2O. At 30, 60, and 90 min after the start of the HFOV protocol, the mean airway pressure was reduced to 14, 12, and 10 cmH2O, respectively. At 120 min, the animals were returned to or remained in the supine position for an extra 30 min. We evaluated oxygenation indices and histological lung injury scores, as well as TNF-α levels in BAL fluid and lung tissue. Results: After ALI induction, all of the animals showed significant hypoxemia, decreased respiratory system compliance, decreased oxygenation, and increased mean airway pressure in comparison with the baseline values. There were no statistically significant differences between the two groups, at any of the time points evaluated, in terms of the PaO2 or oxygenation index. However, TNF-α levels in BAL fluid were significantly lower in the PP group than in the SP group, as were histological lung injury scores. Conclusions: Prone positioning appears to attenuate inflammatory and histological lung injury during HFOV in rabbits with ALI.

RESUMO Objetivo: Comparar os efeitos das posições prona e supina durante ventilação oscilatória de alta frequência (VOAF) sobre oxigenação e inflamação pulmonar, lesão histológica e estresse oxidativo em um modelo de lesão pulmonar aguda (LPA) em coelhos. Métodos: Trinta coelhos Norfolk machos brancos foram submetidos à LPA por meio de lavagem traqueal com salina (30 ml/kg, 38°C). A lesão foi induzida durante a ventilação mecânica convencional, e a LPA foi considerada confirmada na presença de relação PaO2/FiO2 < 100 mmHg. Os coelhos foram aleatoriamente divididos em dois grupos: VOAF em posição supina (grupo PS, n = 15); e VOAF em posição prona (grupo PP, n = 15). Para a VOAF, a pressão média das vias aéreas foi inicialmente estabelecida em 16 cmH2O. No 30º, 60º e 90º min após o início do protocolo de VOAF, a pressão média das vias aéreas foi reduzida para 14, 12 e 10 cmH2O, respectivamente. No 120º min, os animais foram recolocados ou permaneceram na posição supina por mais 30 min. Foram avaliados os índices de oxigenação e escores histológicos de lesão pulmonar, bem como os níveis de TNF-α em lavado broncoalveolar e tecido pulmonar. Resultados: Após a indução da LPA, todos os animais apresentaram hipoxemia significativa, diminuição da complacência do sistema respiratório, diminuição da oxigenação e aumento da pressão média das vias aéreas em comparação aos valores basais. Não houve diferenças estatisticamente significativas entre os dois grupos, em nenhum dos momentos avaliados, quanto a PaO2 e índice de oxigenação. Entretanto, os níveis de TNF-α no lavado broncoalveolar foram significativamente menores no grupo PP que no grupo PS, assim como os escores histológicos de lesão pulmonar. Conclusões: A posição prona parece atenuar a lesão pulmonar inflamatória e histológica durante a VOAF em coelhos com LPA.

Comparação entre ventilação mecânica convencional protetora e ventilação oscilatória de alta frequência associada à posição prona / Comparison between conventional protective mechanical ventilation and high-frequency oscillatory ventilation associated with the prone position

RESUMO Objetivo: Comparar os efeitos da ventilação oscilatória de alta frequência e da ventilação mecânica convencional protetora associadas à posição prona quanto à oxigenação, à histologia e ao dano oxidativo pulmonar em modelo experimental de lesão pulmonar aguda. Métodos: Foram instrumentados com traqueostomia, acessos vasculares e ventilados mecanicamente 45 coelhos. A lesão pulmonar aguda foi induzida por infusão traqueal de salina aquecida. Foram formados três grupos experimentais: animais sadios + ventilação mecânica convencional protetora, em posição supina (Grupo Controle; n = 15); animais com lesão pulmonar aguda + ventilação mecânica convencional protetora, posição prona (GVMC; n = 15); animais com lesão pulmonar aguda + ventilação oscilatória de alta frequência, posição prona (GVAF; n = 15). Após 10 minutos do início da ventilação específica de cada grupo, foi coletada gasometria arterial, sendo este momento denominado tempo zero, após o qual o animal foi colocado em posição prona, permanecendo assim por 4 horas. O estresse oxidativo foi avaliado pelo método de capacidade antioxidante total. A lesão tecidual pulmonar foi determinada por escore histopatológico. O nível de significância adotado foi de 5%. Resultados: Ambos os grupos com lesão pulmonar aguda apresentaram piora da oxigenação após a indução da lesão comparados ao Grupo Controle. Após 4 horas, houve melhora significante da oxigenação no grupo GVAF comparado ao GVMC. A análise da capacidade antioxidante total no plasma mostrou maior proteção no GVAF. O GVAF apresentou menor escore de lesão histopatológica no tecido pulmonar que o GVMC. Conclusão: A ventilação oscilatória de alta frequência, associada à posição prona, melhora a oxigenação, e atenua o dano oxidativo e a lesão pulmonar histopatológica, comparada com ventilação mecânica convencional protetora.

ABSTRACT Objective: To compare the effects of high-frequency oscillatory ventilation and conventional protective mechanical ventilation associated with the prone position on oxygenation, histology and pulmonary oxidative damage in an experimental model of acute lung injury. Methods: Forty-five rabbits with tracheostomy and vascular access were underwent mechanical ventilation. Acute lung injury was induced by tracheal infusion of warm saline. Three experimental groups were formed: healthy animals + conventional protective mechanical ventilation, supine position (Control Group; n = 15); animals with acute lung injury + conventional protective mechanical ventilation, prone position (CMVG; n = 15); and animals with acute lung injury + high-frequency oscillatory ventilation, prone position (HFOG; n = 15). Ten minutes after the beginning of the specific ventilation of each group, arterial gasometry was collected, with this timepoint being called time zero, after which the animal was placed in prone position and remained in this position for 4 hours. Oxidative stress was evaluated by the total antioxidant performance assay. Pulmonary tissue injury was determined by histopathological score. The level of significance was 5%. Results: Both groups with acute lung injury showed worsening of oxygenation after induction of injury compared with the Control Group. After 4 hours, there was a significant improvement in oxygenation in the HFOG group compared with CMVG. Analysis of total antioxidant performance in plasma showed greater protection in HFOG. HFOG had a lower histopathological lesion score in lung tissue than CMVG. Conclusion: High-frequency oscillatory ventilation, associated with prone position, improves oxygenation and attenuates oxidative damage and histopathological lung injury compared with conventional protective mechanical ventilation.