Does methylene blue attenuate inflammation in nonischemic lungs after lung transplantation? / O azul de metileno atenua a inflamação em pulmões não isquêmicos após transplante pulmonar?

ABSTRACT Objective: To evaluate whether methylene blue (MB) could minimize the effects of ischemia-reperfusion injury in the nonischemic lung on a lung transplantation rodent model. Methods: Forty female Sprague-Dawley rats were divided into 20 donors and 20 recipients. The 20 recipient rats were divided into two groups (n = 10) according to the treatment (0.9% saline vs. 1% MB solutions). All animals underwent unilateral lung transplantation. Recipients received 2 mL of saline or MB intraperitoneally prior to transplantation. After 2 h of reperfusion, the animals were euthanized and histopathological and immunohistochemical analyses were performed in the nonischemic lung. Results: There was a significant decrease in inflammation-neutrophil count and intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1) expression in lung parenchyma were higher in the saline group in comparison with the MB group-and in apoptosis-caspase-3 expression was higher in the saline group and Bcl-2 expression was higher in MB group. Conclusions: MB is an effective drug for the protection of nonischemic lungs against inflammation and apoptosis following unilateral lung transplantation in rats.

RESUMO Objetivo: Avaliar se o azul de metileno (AM) pode minimizar os efeitos da lesão de isquemia-reperfusão sobre o pulmão não isquêmico em um modelo de transplante pulmonar em roedores. Métodos: Quarenta ratas Sprague-Dawley foram divididas em 20 doadoras e 20 receptoras. As 20 ratas receptoras foram divididas em dois grupos (n = 10) de acordo com o tratamento (solução salina a 0,9% vs. AM a 1%). Todos os animais foram submetidos a transplante pulmonar unilateral. As receptoras receberam 2 ml de solução salina ou de AM por via intraperitoneal antes do transplante. Após 2 h de reperfusão, os animais foram sacrificados, e foram realizadas análises histopatológicas e imuno-histoquímicas no pulmão não isquêmico. Resultados: Houve diminuição significativa da inflamação - a contagem de neutrófilos e a expressão de intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1, molécula de adesão intercelular-1) foram maiores no grupo salina em comparação com o grupo AM - e da apoptose - a expressão de caspase-3 foi maior no grupo salina, e a expressão de Bcl-2 foi maior no grupo AM. Conclusões: O AM é uma droga eficaz para a proteção de pulmões não isquêmicos contra inflamação e apoptose após transplante pulmonar unilateral em ratos.

The effects of individually ventilated cages on the respiratory systems of male and female Wistar rats from birth until adulthood

OBJECTIVE: To evaluate the respiratory systems of male and female rats maintained in individually ventilated cages (IVCs) from birth until adulthood. METHODS: Female Wistar rats were housed in individually ventilated cages or conventional cages (CCs) and mated with male Wistar rats. After birth and weaning, the male offspring were separated from the females and kept in cages of the same type until 12 weeks of age. RESULTS: The level of food consumption was lower in male offspring (IVC=171.7±9; CC=193.1±20) than in female offspring (IVC=100.6±7; CC=123.4±0.4), whereas the water intake was higher in female offspring (IVC=149.8±11; CC=99.2±0) than in male offspring (IVC=302.5±25; CC=249.7±22) at 11 weeks of age when housed in IVCs. The cage temperature was higher in individually ventilated cages than in conventional cages for both male (IVCs=25.9±0.5; CCs=22.95±0.3) and female (IVCs=26.2±0.3; CCs=23.1±0.3) offspring. The respiratory resistance (IVC=68.8±2.8; CC=50.6±3.0) and elastance (IVC=42.0±3.9; CC=32.4±2.0) at 300 µm/kg were higher in the female offspring housed in ventilated cages. The ciliary beat values were lower in both the male (IVCs=13.4±0.2; CC=15±0.4) and female (IVC=13.5±0.4; CC=15.9±0.6) offspring housed in individually ventilated cages than in those housed in conventional cages. The total cell (IVC=117.5±9.7; CC=285.0±22.8), neutrophil (IVC=13.1±4.8; CC=75.6±4.1) and macrophage (IVC=95.2±11.8; CC=170.0±18.8) counts in the bronchoalveolar lavage fluid were lower in the female offspring housed in individually ventilated cages than in those housed in conventional cages. CONCLUSIONS: The environmental conditions that exist in individually ventilated cages should be considered when interpreting the results of studies involving laboratory animals. In this study, we observed gender dimorphism in both the water consumption and respiratory mechanics of rats kept in ventilated cages.

The impact of topically applied preservation solutions on the respiratory epithelium of tracheal grafts submitted to cold ischemia: functional and morphological analysis

OBJECTIVE: Advances in graft reepithelialization and revascularization have renewed interest in airway transplantation. This study aims to determine whether topically applied preservation solutions can ameliorate ischemic injury to tracheal grafts. We analyzed 1) the effects of cold ischemia on the mucociliary clearance of tracheal grafts and 2) the impact of topically applied preservation solutions on the effects of cold ischemia on mucociliary clearance. METHOD: Tracheal segments (n=217) from 109 male Wistar rats were harvested, submerged in low-potassium-dextran-glucose, histidine-tryptophan-ketoglutarate, or saline solution (saline group), and stored at 4°C for 6, 10, 16, or 24 hours. A control group (not submerged) was analyzed immediately after harvesting. In situ mucociliary transport and ciliary beating frequency were measured using a stroboscope. Epithelial integrity, cellular infiltration, and mucus storage were quantified by light microscopy and image analysis software, along with transmission electron microscopy. RESULTS: 1) The effects of cold ischemia: in situ mucociliary transport and ciliary beating frequency were greater in the control group than after cold ischemia. Microscopic analysis results were similar between groups. 2) The effects of preservation solutions: there was no difference between the low-potassium-dextran-glucose, histidine-tryptophan-ketoglutarate, and saline groups in functional or light microscopy analysis. The saline group presented stronger signs of ischemic injury with transmission electron microscopy. CONCLUSIONS: Cold ischemia diminished the mucociliary clearance of the tracheal respiratory epithelium. Topically applied preservation solutions did not ameliorate the injury caused by cold ischemia to the tracheal respiratory epithelium. .

Comparison of Celsior and Perfadex lung preservation solutions in rat lungs subjected to 6 and 12 hours of ischemia using an ex-vivo lung perfusion system

OBJECTIVE: This study evaluated the performance of lungs that were preserved with different solutions (Celsior, Perfadex or saline) in an ex vivo rat lung perfusion system. METHODS: Sixty Wistar rats were anesthetized, anticoagulated and randomized into three groups (n = 20). The rats were subjected to antegrade perfusion via the pulmonary artery with Perfadex, Celsior, or saline, followed by 6 or 12 hours of ischemia (4ºC, n = 10 in each group). Respiratory mechanics, gas exchange and hemodynamics were measured at 10-minute intervals during the reperfusion of heart-lung blocks in an ex vivo system (IL2-Isolated Perfused Rat or Guinea Pig Lung System, Harvard Apparatus, Holliston, Massachusetts, USA; Hugo Sachs Elektronik, Germany) for 60 minutes. The lungs were prepared for histopathology and evaluated for edema following reperfusion. Group comparisons were performed using ANOVA and the Kruskal-Wallis test with a 5% level of significance. RESULTS: Gas exchange was not significantly different between lungs perfused with either Perfadex or Celsior at the same ischemic times, but it was very low in lungs that were preserved with saline. Airway resistance was greater in the lungs that were preserved for 12 hours. Celsior lungs that were preserved for 6 and 12 hours exhibited lower airway resistance (p = 0.01) compared to Perfadex lungs. Pulmonary artery pressure was not different between the groups, and no significant differences in histopathology and apoptosis were observed between the groups. CONCLUSIONS: Lungs that were preserved with Celsior or Perfadex exhibited similar gas exchange and histopathological findings. Airway resistance was slightly lower in the Celsior-preserved lungs compared with the Perfadex-preserved lungs.

Comparação de dois modelos experimentais de hipertensão pulmonar / Comparison of two experimental models of pulmonary hypertension

OBJETIVO: Comparar dois modelos de hipertensão pulmonar (monocrotalina e monocrotalina+pneumonectomia) em relação à gravidade hemodinâmica, estrutura de artérias pulmonares, marcadores inflamatórios (IL-1 e PDGF) e sobrevida em 45 dias. MÉTODOS: Foram utilizados 80 ratos Sprague-Dawley em dois protocolos de estudo: análise estrutural e de sobrevida. Os animais foram divididos em quatro grupos: controle, monocrotalina (M), pneumonectomia (P) e monocrotalina+pneumonectomia (M+P). Para a análise estrutural, 40 animais (10/grupo) foram cateterizados após 28 dias para a medição dos valores hemodinâmicos e sacrificados, obtendo-se tecidos cardíaco e pulmonar. O ventrículo direito (VD) foi dissecado do septo interventricular (SI), e a relação do peso do VD e do peso do ventrículo esquerdo (VE) com o SI foi obtida como índice de hipertrofia de VD. No tecido pulmonar, foram realizadas análises histológicas e dosados IL-1 e PDGF por ELISA. Para o estudo de sobrevida, 40 animais (10/grupo) foram observados por 45 dias. RESULTADOS: Os grupos M e M+P apresentaram hipertensão pulmonar em relação aos demais. Houve um aumento significativo da relação VD/VE+S no grupo M+P em relação aos demais. Não houve diferenças significativas entre os grupos M e M+P quanto à área da camada média das artérias pulmonares, dosagens de IL-1 e PDGF ou sobrevida. CONCLUSÕES: Baseados nos resultados, não podemos afirmar que o modelo de monocrotalina+pneumonectomia é superior ao modelo de monocrotalina.

OBJECTIVE: To compare two models of pulmonary hypertension (monocrotaline and monocrotaline+pneumonectomy) regarding hemodynamic severity, structure of pulmonary arteries, inflammatory markers (IL-1 and PDGF), and 45-day survival. METHODS: We used 80 Sprague-Dawley rats in two study protocols: structural analysis; and survival analysis. The rats were divided into four groups: control; monocrotaline (M), pneumonectomy (P), and monocrotaline+pneumonectomy (M+P). In the structural analysis protocol, 40 rats (10/group) were catheterized for the determination of hemodynamic variables, followed by euthanasia for the removal of heart and lung tissue. The right ventricle (RV) was dissected from the interventricular septum (IS), and the ratio between RV weight and the weight of the left ventricle (LV) plus IS (RV/LV+IS) was taken as the index of RV hypertrophy. In lung tissues, we performed histological analyses, as well as using ELISA to determine IL-1 and PDGF levels. In the survival protocol, 40 animals (10/group) were followed for 45 days. RESULTS: The M and M+P rats developed pulmonary hypertension, whereas the control and P rats did not. The RV/LV+IS ratio was significantly higher in M+P rats than in M rats, as well as being significantly higher in M and M+P rats than in control and P rats. There were no significant differences between the M and M+P rats regarding the area of the medial layer of the pulmonary arteries; IL-1 and PDGF levels; or survival. CONCLUSIONS: On the basis of our results, we cannot conclude that the monocrotaline+pneumonectomy model is superior to the monocrotaline model.

Modelo experimental de perfusão pulmonar ex vivo em ratos: avaliação histopatológica e de apoptose celular em pulmões preservados com solução de baixo potássio dextrana vs. solução histidina-triptofano-cetoglutarato / An experimental rat model of ex vivo lung perfusion for the assessment of lungs regarding histopathological findings and apoptosis: low-potassium dextran vs. histidine-tryptophan-ketoglutarate

OBJETIVO: Comparar os achados histopatológicos e de apoptose em pulmões de ratos preservados em soluções low-potassium dextran (LPD, baixo potássio dextrana), histidine-tryptophan-ketoglutarate (HTK, histidina-triptofano-cetoglutarato) ou salina normal (SN) em 6 h e 12 h de isquemia pela utilização de um modelo experimental de perfusão pulmonar ex vivo. MÉTODOS: Sessenta ratos Wistar foram anestesiados, randomizados e submetidos à perfusão anterógrada pela artéria pulmonar com uma das soluções preservadoras. Após a extração, os blocos cardiopulmonares foram preservados por 6 ou 12 h a 4ºC, sendo então reperfundidos com sangue homólogo em um sistema de perfusão ex vivo durante 60 min. Ao final da reperfusão, fragmentos do lobo médio foram extraídos e processados para histopatologia, sendo avaliados os seguintes parâmetros: congestão, edema alveolar, hemorragia alveolar, hemorragia, infiltrado inflamatório e infiltrado intersticial. O grau de apoptose foi avaliado pelo método TdT-mediated dUTP nick end labeling. RESULTADOS: A histopatologia demonstrou que todos os pulmões preservados com SN apresentaram edema alveolar após 12 h de isquemia. Não houve diferenças em relação ao grau de apoptose nos grupos estudados. CONCLUSÕES: No presente estudo, os achados histopatológicos e de apoptose foram semelhantes com o uso das soluções LPD e HTK, enquanto a presença de edema foi significativamente maior com o uso de SN.

OBJECTIVE: To compare histopathological findings and the degree of apoptosis among rat lungs preserved with low-potassium dextran (LPD) solution, histidine-tryptophan-ketoglutarate (HTK) solution, or normal saline (NS) at two ischemia periods (6 h and 12 h) using an experimental rat model of ex vivo lung perfusion. METHODS: Sixty Wistar rats were anesthetized, randomized, and submitted to antegrade perfusion via pulmonary artery with one of the preservation solutions. Following en bloc extraction, the heart-lung blocks were preserved for 6 h or 12 h at 4ºC and then reperfused with homologous blood for 60 min in an ex vivo lung perfusion system. At the end of the reperfusion, fragments of the middle lobe were extracted and processed for histopathological examination. The parameters evaluated were congestion, alveolar edema, alveolar hemorrhage, inflammatory infiltrate, and interstitial infiltrate. The degree of apoptosis was assessed using the TdT-mediated dUTP nick end labeling method. RESULTS: The histopathological examination showed that all of the lungs preserved with NS presented alveolar edema after 12 h of ischemia. There were no statistically significant differences among the groups in terms of the degree of apoptosis. CONCLUSIONS: In this study, the histopathological and apoptosis findings were similar with the use of either LPD or HTK solutions, whereas the occurrence of edema was significantly more common with the use of NS.

Modelo experimental de perfusão pulmonar ex vivo em ratos: avaliação de desempenho de pulmões submetidos à administração de prostaciclina inalada versus parenteral / 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.

Effects of mycophenolate sodium on mucociliary clearance using a bronchial section and anastomosis rodent model

OBJECTIVE: To study the effects of mycophenolate sodium on mucociliary clearance. INTRODUCTION: Mycophenolate is one of the most commonly used immunosuppressive drugs in lung transplantation. Although its pharmacokinetic properties are well defined, its side effects on mucociliary clearance have not yet been studied. METHODS: Sixty rats were subjected to left bronchial section and anastomosis. The right bronchus was used as a control. After surgery, the rats were assigned to two groups based on whether they received saline solution (n = 30) or mycophenolate sodium (n = 30). After 7, 15, or 30 days of treatment, 10 animals from each group were sacrificed, and in vitro mucus transportability, in situ mucociliary transport velocity and ciliary beat frequency were measured. RESULTS: The analysis of mucus transportability revealed that neither mycophenolate nor bronchial section altered any transportability related property for up to 30 days of treatment after surgery (p>0.05). With regard to ciliary beat frequency, the operated left bronchi from the mycophenolate group showed a significant decrease on post-surgical day 30 (p = 0.003). In addition, we found a significant reduction in the in situ mucociliary transport velocity in the mycophenolate-treated group (p = 0.0001). DISCUSSION: These data add important information regarding mucociliary clearance dysfunction following mycophenolate therapy and suggest that mycophenolate might contribute to the high incidence of respiratory tract infections in lung transplant patients. Further studies are needed to investigate the combined action of mycophenolate with other immunosuppressive drugs and to establish methods to protect and recover mucociliary clearance, an important airway defense mechanism.

Modelo experimental de perfusão pulmonar isolada em ratos: técnica e aplicações em estudos de preservação pulmonar / Experimental model of isolated lung perfusion in rats: technique and application in lung preservation studies

Estudos de preservação pulmonar em modelos experimentais realizados em animais de pequeno porte são de realização mais simples e barata. Esta comunicação tem o enfoque de descrever tecnicamente um modelo de perfusão pulmonar ex vivo em ratos, com o uso de um equipamento disponível comercialmente que foi o primeiro a ser instalado em um laboratório de pesquisa em cirurgia torácica no Brasil. Descrevemos detalhadamente o modelo e sua preparação, assim como suas aplicações para estudos de preservação pulmonar. Os detalhes técnicos da preparação podem ser observados também em um vídeo postado no site do Jornal Brasileiro de Pneumologia.

Small animal models are particularly suitable for lung preservation studies, because they are simple and cost-effective. This brief communication focuses on the technical description of an ex vivo lung perfusion model in rats by means of a commercially available apparatus, which was the first to be installed in a thoracic surgery research laboratory in Brazil. The model and its preparation, together with its applications for lung preservation studies, are described in detail. All technical details can also be seen in a video posted on the website of the Brazilian Journal of Pulmonology.

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 ...

Efeitos da azatioprina sobre a depuração mucociliar após secção e anastomose brônquica em um modelo experimental em ratos / Effects of azathioprine on mucociliary clearance after bronchial section and anastomosis in a rat experimental model

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.

OBJECTIVE: To evaluate the effects of azathioprine on the mucociliary system in a model of bronchial section and anastomosis in rats. METHODS: Thirty-six male Wistar-Furth rats were submitted to left bronchial section and anastomosis and divided into two groups to receive either saline solution or azathioprine. After 7, 15 and 30 days of treatment, six animals from each group were killed, after which in situ mucociliary transport velocity, in vitro mucus transportability, and contact angle of mucus in the right (intact) and left (sectioned) bronchi were measured. RESULTS: In situ mucociliary transport velocity was significantly lower in the sectioned bronchi than in the intact bronchi (p < 0.001). In situ mucociliary transport velocity was lower in the intact bronchi of the animals treated with azathioprine for 7 days (p < 0.05), and those bronchi presented full recovery after 30 days of treatment. The contact angle was higher in the mucus samples collected from the sectioned bronchi of the animals treated with saline solution for 30 days (p < 0.001), which is in accordance with the decreased in vitro mucus transportability observed in the same animals (p < 0.001). CONCLUSIONS: We conclude that, in the sectioned bronchi of rats, treatment with azathioprine causes only transitory impairment of mucociliary transport, whereas administration of saline solution impairs mucociliary transport for up to 30 days. In addition, azathioprine protects against alterations in mucus surface properties.

Influence of cyclosporine A on mucociliary system after lung transplantation in rats

PURPOSE: To investigate the function of the bronchial mucociliary system in transplanted rat lungs with and without the influence of immunosuppression. METHODS: Thirty-six rats underwent single-lung transplantation and were divided into two groups, one of which received cyclosporine treatment, and the control group which did not. Cyclosporine was administered subcutaneously in doses of 10 mg/kg daily. The rats were sacrificed 2, 15 or 30 days after transplantation. In situ bronchial mucociliary transport (MCT) and ciliary beat frequency (CBF) were determined proximal and distal to the bronchial anastomosis. RESULTS: Significant progressive improvement on MCT, proximal and distal to the anastomotic site, was also found in the cyclosporine-treated group at 15 and 30 days (p<0.01). No significant change in MCT was found in the control group. CBF behavior in the two groups. Histological analysis showed that rejection was significantly higher in the control group (p<0.05). CONCLUSION: Cyclosporine has a positive influence on bronchial mucociliary transport but not on CBF due to the effect of the rejection mechanism.

OBJETIVO: Investigar a função do sistema mucociliar em ratos transplantados sob a influência de imunossupressores. MÉTODOS: Trinta e seis ratos foram submetidos ao transplante pulmonar unilateral e divididos em dois grupos, onde um grupo foi tratado com ciclosporina e outro foi controle. Administrada ciclosporina por via subcutânea na dose de 10 mg/kg diariamente. Os ratos foram sacrificados 2, 15 e 30 dias após o transplante pulmonar. O transporte mucociliar brônquico (TMC) in situ e a freqüência de batimento ciliar (FBC) foram analisados na porção proximal e distal à anastomose brônquica. Realizada correlação dos achados com parâmetros gasométricos e histologia. RESULTADOS: Foi encontrada melhora progressiva e significante no TMC na região proximal e distal a anastomose no grupo que recebeu ciclosporina em 15 e 30 dias (p<0,01). Não houve diferença na FBC nos dois grupos estudados. A análise histológica mostrou que a rejeição foi significantemente maior no grupo controle (p<0,05). A oxigenação foi melhor nos animais que receberam a ciclosporina. CONCLUSÃO: A ciclosporina exerceu influência positiva no transporte mucociliar brônquico, provavelmente por sua ação imunossupressora.

Cyclosporin A reduces airway mucus secretion and mucociliary clearance in rats

PURPOSE: To assay the effects of cyclosporin A on mucus secretion from goblet cells and on mucociliary transport in situ in rats. METHODS: Twenty-one male Wistar rats were assigned to 3 groups: control (n = 5), saline (n = 8), and cyclosporin A (n = 8). After 30 days of drug therapy, the rats were killed, and the lungs were removed from the thoracic cavity. Mucus samples were collected, and the transport rate was evaluated in vitro using a bullfrog palate model. Mucociliary transport was timed in situ by direct view of particles trapped on the mucus moving across the respiratory tract. Finally, the amount of stored mucins in the goblet cells of the respiratory epithelium was measured. RESULTS: Drug dosage measurements showed that cyclosporine blood concentration at the moment the rats were killed was 1246.57 ± 563.88 ng/mL. The in vitro transport rate was significantly lower (P < .001) in the cyclosporin A-treated group. Also, the in-situ mucociliary transport rate was decreased in all cyclosporin A-treated animals when compared to the saline group (P = .02). Mucus quantity measurements showed a significant decrease on both acid (P = .01) and neutral (P = .02) mucus production from goblet cells in the animals submitted to cyclosporin A therapy. The correlation between the percentage of total mucus and in vitro transport rate was positive and significant (r = 0.706, P < .001), as was the correlation between the percentage of total mucus and the in situ mucociliary transport rate (r = 0.688, P = .001). CONCLUSION: This study shows that cyclosporin A plays an important role in the impairment of the mucociliary clearance in rats by reducing both acid and neutral mucus production from goblet cells and causing a decrease in the mucociliary transport velocity.

OBJETIVO: Avaliar os efeitos da ciclosporina A sobre a produção de muco das células caliciformes e sobre o transporte mucociliar in situ de ratos. MÉTODOS: Vinte e um ratos machos Wistar foram distribuídos em três grupos: Controle (n=5), Salina (n=8) e Ciclosporina A (n=8). Após 30 dias de terapia, os ratos foram mortos e os pulmões removidos da cavidade torácica. Amostras de muco foram coletadas e a medida da transportabilidade in vitro foi realizada através de um modelo de palato de rã. A velocidade do transporte mucociliar foi medida através da observação direta do deslocamento de partículas aderidas ao muco do epitélio ciliado brônquico. Por fim, efetuamos a quantificação das mucinas estocadas nas células caliciformes do epitélio respiratório. RESULTADOS: O valor médio da concentração sangüínea da ciclosporina no momento do sacrifício dos ratos foi de 1.246,57 ± 563,88 ng/ml. A transportabilidade do muco in vitro foi estatisticamente menor (p < 0.001) no grupo tratado com ciclosporina. Da mesma forma, houve um decréscimo na velocidade de transporte mucociliar nos animais imunossuprimidos em relação aos que receberam o placebo (p = 0.02). Houve diminuição significativa na quantidade de muco ácido (p = 0,01) e neutro (p = 0,02) produzidos pelas células caliciformes nos animais tratados com ciclosporina. A correlação entre a porcentagem de muco e a transportabilidade in vitro foi positiva e significante (r = 0.706, p < 0.001), assim como entre a porcentagem do muco e o transporte mucociliar in situ (r = 0.688, p = 0.001). CONCLUSÃO: O presente estudo mostra que a ciclosporina A age no sistema mucociliar causando um sério prejuízo através da redução na produção de muco ácido e neutro pelas células caliciformes como também a diminuição da velocidade de transporte mucociliar in situ e a transportabilidade do muco in vitro.

Efeitos da ciclosporina A e da secção brônquica sobre o sistema mucociliar de ratos / Effects of ciclosporine A and bronchial section on mucociliary system in rats

As infecções são a causa mais freqüente de mortalidade nos pacientes receptores de transplante pulmonar. Nosso objetivo foi avaliar a influência da ciclosporina A e da transecção brônquica sobre o sistema mucociliar de ratos. 72 ratos foram distribuídos em 5 grupos de acordo com o procedimento operatório e a terapia a que seriam submetidos. Os resultados mostraram que houve um prejuízo significativo da Velocidade de Transporte Mucociliar dos ratos tratados com ciclosporina A e submetidos à transecção brônquica (p<0,001). Houve um efeito sinérgico entre esses dois fatores. Concluímos que a imunossupressão pela ciclosporina A e a transecção brônquica pioram o transporte mucociliar de ratos...

Infections are the most common cause of mortality in lung transplant recipient. Our aim was to assess the influence of cyclosporine A and bronchial transection on mucociliary transport. 72 rats were distributed in 5 groups according to surgical procedure and drug therapy. There was a significant impairment on Mucociliary Transport Speed of the rats submitted to bronchial transection and treated by cyclosporine A (p<0.001). There was a synergic effect bettween these factors. We conclude that cyclosporine A and bronchial transection impair mucociliar transport in rats...

Análise da remodelação vascular na isquemia pulmonar experimental, nas fases aguda e crônica / Analysis of acute and chronic vascular remodeling in an experimental model of pulmonary ischemia

INTRODUÇAO: Alterações estruturais da circulação pulmonar traduzem processo de remodelação vascular e têm relação provável com variações locais de fluxo e isquemia. OBJETIVO: Definir as alterações histológicas na circulação pulmonar após obstrução experimental da artéria pulmonar. Correlacioná-las com os padrões de redistribuição sangüínea e remodelação vascular. MÉTODO: Foram submetidos à toracotomia esquerda 48 ratos Wistar, alocados aleatoriamente em dois grupos, com ligadura da artéria pulmonar e controle, e sacrificados com 1, 7, 30 e 60 dias. Nos pulmões retirados avaliou-se presença de sinais de injúria no parênquima e mensurou-se diâmetro externo e espessura da parede das arteríolas de bronquíolos terminais, respiratórios e alveolares. Diâmetro interno e porcentagem de espessura da parede foram calculados. RESULTADOS: Só ocorreu infarto, necrose e hemorragia no pulmão isquêmico. No não isquêmico houve aumento mantido dos diâmetros externo e interno das arteríolas, com redução inicial da espessura no 1º dia e valores semelhantes aos do grupo controle no 60º dia. No pulmão isquêmico houve redução transitória nos diâmetros externo e interno das arteríolas de bronquíolos terminais e respiratórios, com aumento, inicial e transitório, na sua espessura. As arteríolas alveolares apresentaram aumento do diâmetro externo e espessura da parede, com redução do diâmetro interno, mantida e progressiva. CONCLUSAO: Este modelo reproduz arteriopatia distal em pacientes com tromboembolismo pulmonar crônico. A resposta vascular no pulmão não isquêmico é compatível com padrão de remodelação de hiperfluxo; a no pulmão isquêmico com hipofluxo e isquemia. Nas arteríolas de bronquíolos terminais e respiratórios a resposta foi transitória. Nas alveolares foi progressiva e mantida, pela provável ocorrência tardia de hiperfluxo local.

Cirurgia de redução do volume pulmonar em modelo experimental de enfisema em ratos / Lung volume reduction surgery in an experimental rat model of emphysema

INTRODUÇAO: A cirurgia redutora do volume pulmonar pode ser uma opção para portadores de enfisema com grave limitação ventilatória. OBJETIVO: Avaliar funcional e morfologicamente pulmões enfisematosos antes e depois da cirurgia de redução de volume pulmonar, através de modelo experimental em ratos. MÉTODO: Dois grupos experimentais de ratos Wistar foram estabelecidos (papaína sem cirurgia e papaína com cirurgia), e três grupos controle (solução fisiológica sem cirurgia, solução fisiológica com cirurgia e papaína sem ventilação mecânica). Após cerca de 40 dias da instilação intratraqueal da solução de papaína ou fisiológica, os animais dos grupos papaína com cirurgia e solução fisiológica com cirurgia foram submetidos a bilobectomia média e retrocava através de toracotomia direita. Após uma semana, foram submetidos a mecânica ventilatória, com medidas de elastância e resistência das vias aéreas. O tecido pulmonar de todos os animais foi analisado quanto ao diâmetro alveolar médio e quantidade de fibras elásticas. RESULTADOS: A análise morfométrica revelou médias superiores de diâmetro alveolar médio nos pulmões dos grupos submetidos à papaína em comparação com a solução fisiológica. A quantificação de fibras elásticas de septos alveolares dos animais tratados com papaína foi menor que daqueles com solução fisiológica. A elastância dos animais submetidos à bilobectomia e papaína foi maior que a dos submetidos à papaína sem cirurgia e estatisticamente igual aos submetidos à solução fisiológica com e sem cirurgia. CONCLUSAO: A capacidade de recolhimento elástico do sistema respiratório dos animais com enfisema pulmonar submetidos à redução de volume pulmonar através da bilobectomia retornou a valores equivalentes aos dos grupos controle.

Avaliação das alterações morfológicas cardíacas secundárias ao enfisema pulmonar: estudo experimental em ratos / Evaluation of the cardiac morphological alterations secondary to the pulmonary emphysema: experimental study in rats

OBJETIVO: Este trabalho tem como objetivo avaliar a ocorrência e as repercussões de enfisema pulmonar quimicamente induzido e as alterações morfológicas presentes em corações de ratos após sua indução, acompanhando sua progressão ao longo do tempo. MÉTODO: Foram avaliados 75 ratos divididos em dois grupos, papaína (N=50) e controle (N=25), submetidos à instilação intratraqueal de papaína e solução fisiológica, respectivamente. Os animais foram sacrificados 30, 60, 90, 120 ou 180 dias após a instilação. Foi realizada gasometria do sangue arterial, análise morfométrica dos pulmões e coração. RESULTADOS: A instilação de papaína produziu destruição do tecido alveolar, mimetizando alterações morfológicas encontradas no enfisema pulmonar, com diâmetro alveolar médio maior no grupo papaína em relação ao controle em todos os momentos avaliados (p<0,05). A espessura da parede do ventrículo direito e do septo interventricular não apresentou alterações macroscópicas significativas no período de até seis meses após a indução do enfisema. A cavidade do ventrículo direito apresentou dilatação, a partir de 120 dias após indução do enfisema, com área média superior aos respectivos controles aos 120 e 180 dias (p=0,001). O ventrículo esquerdo apresentou significativa redução da área de sua cavidade, 90 dias após a indução do enfisema pulmonar, acompanhada de discreto espessamento de sua parede. CONCLUSÕES: O modelo experimental empregado foi eficiente para induzir morfologicamente o enfisema pulmonar. A presença de enfisema pulmonar não provocou alterações morfológicas na parede do ventrículo direito e septo interventricular. A destruição alveolar induziu hipertrofia do ventrículo esquerdo e dilatação do ventrículo direito.

Modelo experimental de enfisema pulmonar em ratos induzido por papaína / Papain-induced experimental pulmonary emphysema model in rats

Objetivo: Com a finalidade de estabelecer uma linha de pesquisa em cirurgia redutora de volume pulmonar, foi proposta a reprodução de um modelo experimental de enfisema em ratos através da instilação intratraqueal de papaína. Métodos: Foi feita a instilação orotraqueal de papaína (20mg/kg) dissolvida em 3,5ml/kg de solução fisiológica a 0,9 por cento. Após 40 dias da instilação, os animais foram submetidos a mecânica ventilatória, com medidas de elastância e resistência do sistema respiratório, e sacrificados com retirada dos pulmões. O tecido pulmonar dos animais foi analisado qualitativamente com coloração de hematoxilina-eosina e submetido à análise morfométrica com medida do diâmetro alveolar médio. O tecido pulmonar foi também submetido à coloração de resorcina-fucsina, para identificação de fibras elásticas, que foram quantificadas em septos alveolares através de análise digital de imagem. Resultados: A análise histológica dos pulmões dos animais submetidos à instilação de papaína mostrou um enfisema pan-acinar, com rotura de septos alveolares e hiperdistensão alveolar. A análise morfométrica revelou médias superiores de diâmetro alveolar médio nos pulmões dos animais submetidos à papaína (149,08mim e 100,56mim), em comparação com o grupo de solução fisiológica (64,08mim e 75,90mim). A quantificação de fibras elásticas de septos alveolares de animais tratados com papaína foi 70 por cento menor do que a de animais submetidos à solução fisiológica. A mecânica ventilatória não mostrou diferença na resistência do sistema respiratório de animais submetidos à papaína ou à solução fisiológica. Já no caso da elastância do sistema respiratório, esta foi menor nos animais do grupo com papaína, em comparação com o grupo com solução fisiológica, demonstrando comportamento funcional do grupo com papaína compatível com enfisema pulmonar, apresentando diminuição da capacidade de recolhimento elástico do tecido pulmonar. Conclusão: Foi possível reproduzir um modelo experimental de enfisema pulmonar pan-acinar em ratos, através da instilação de papaína pela árvore respiratória, com comprovação funcional e morfológica