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Estudi de l'efecte profilàctic de l'òxid nítric inhalat i de la prostaciclina nebulitzada en un model experimental de lesió pulmonar aguda

by Blasi Ibáñez, Annabel

Abstract (Summary)
RESUM INTRODUCCIÓ: La lesió pulmonar aguda (LPA) és una entitat clínica que inclou un ampli espectre de dany pulmonar i que pot donar-se en associació a una gran varietat de condicions precipitants. La manifestació més severa de la LPA es coneix amb el nom de síndrome de distres respiratori de l'adult. La sepsis és letiologia més freqüent de LPA, amb una mortalitat superior al 50%. El mecanisme de producció daquesta entitat, implica una complexa resposta immunològica humoral i cel.lular, que es tradueix en una alteració estructural i funcional que origina trastorns en la vasculatura i en la mecànica pulmonar, alterant la relació ventilació/perfusió; això es manifesta clínicament amb hipertensió pulmonar i hipoxèmia severa. Actualment el tractament daquesta entitat es basa en mesures de manteniment en espera que es resolgui la causa precipitant. Lòxid nítric inhalat i les prostaciclines nebulitzades no sinclouen en el tractament habitual de la LPA; contemplant-se el seu ús en els casos de hipoxèmia o hipertensió pulmonar severa refractàries al tractament convencional és a dir, en una fase evolutiva avançada de la malaltia. Ladministració profilàctica daquests fàrmacs en la LPA sha reportat de manera aïllada i amb resultats dispars. Donada la naturalesa imunològica-inflamatòria de la LPA i les propietats antiinflamatòries del NO i de les PG, ladministració de manera profilàctica de iNO i de PGneb, abans de produir-se la noxa que desencadena el quadre, podria ser molt més efectiva que el seu ús amb finalitat terapèutica. HIPÒTESIS I OBJECTIUS: 1. Verificar que ladministració endovenosa dendotoxina produeix una lesió aguda a nivell de la membrana alveolo-capil.lar que condiciona un augment de la permeabilitat capillar, migració i activació de neutròfils ocasionant edema alveolar, hipertensió pulmonar i hipoxèmia severa. 2. Investigar lefecte de ladministració profilàctica de NO inhalat, de prostaglandines nebulitzades i dambdós alhora, sobre la hemodinàmica sistèmica, la hemodinàmica pulmonar i lintercanvi de gasos. 3. Investigar si ladministració profilàctica del iNO, de PGneb i dambdós alhora, evita lincrement de permeabilitat vascular, la migració i lactivació de neutròfils Material i mètodes: lestudi es va realitzar amb 31 ovelles anestesiades (8 en el grup control, 7 en el grup endotoxina, 6 en el grup iNO, 5 en el grup PGneb i 5 en el grup iNO+PGneb) de 20-25 Kg. Es va monitoritzar la pressió arterial i la hemodinàmica pulmonar a través dun catéter de Swan Ganz. Es realitzaven gasometries arteriars i venoses, recompte de leucòcits en sang arterial, i nivells de GMPc i AMPc en sang arterial i venosa mixta, així com un rentat broncoalveolar (BAL) de cada pulmó. De la mostra obtinguda es va estudiar la cel.lularitat (nombre, viabilitat i tipus cel.lular), i la concentració de proteïnes. Al final de lestudi sobtenia una mostra de teixit pulmonar, per estudi anatomopatològic i determinació de mieloperoxidasa. La endotoxina (LPS) administrada era E. Coli. El iNO sadministrava amb un regulador caudalímetre (OPTINO), conectat a la branca inspiratòria del respirador. Les PGneb sadministraven mitjançant un nebulitzador ultrasònic (OMRON, model NE-012) conectat a la branca inspiratòria del respirador. Els animals foren distribuits de manera aleatòria en 5 grups. Grup control: rebien una infusió de sèrum fisiològic, grup LPS: rebien un bolus de 20?mi./Kg/min de LPS seguit duna perfusió de 10 mi./Kg/min fins al final de lestudi, grup iNO: rebien 10ppm de iNO, grup PGneb: rebien 10 mi./Kg/min de PGneb, i grup iNO+PGneb: rebien ambdós fàrmacs alhora. Tots els gups van ser estudiats durant un periode de 4 hores, i els controls es realitzaven en situació basal (T00), als 20 minuts de linici de ladministració de iNO, PGneb, o iNO+PGneb (T0), a la 1, 2, 3 i 4 hores diniciar-se la infusió sèrum salí/LPS (T1, T2, T3, T4 respectivament), i als 20 minuts de retirar el iNO, les PGneb o ambdós. Per analitzar levolució de les variables en el temps, es va comparar lefecte de cadascún dels tractaments, mitjançant la descomposició de la variància de les diferències entre el moment basal i després dhaver passat 4 hores. En el cas que la diferència es distribuïa segons una Normal, es feien les múltiples comparacions pel mètode Bonferroni, i en el cas en que la variable a comparar no es distribuïa segons una Normal, es va contrastar la igualtat entre els grups mitjançant la prova Kruskall Wallis. Es va considerar significativa una p< 0,05. RESULTATS: en el grup danimals que únicament van rebre endotoxina es va observar una disminució del dèbit cardíac (DC) i un increment de les resistències vasculars sistèmiques (RVS) significatius en lhemodinàmica sistèmica; així com un increment significatiu de la pressió de lartèria pulmonar (PAPm) i de les resistències vasculars pulmonars (RVP) respecte dels animals del grup control. Ladministració de LPS també va produir una disminució significativa de la PaO2, i dels leucòcits en sang perifèrica. En el BAL daquest grup danimals, hi habia un increment significatiu del percentatge de neutròfils i del valor de la mieloperoxidasa. A lanatomia patològica de les mostres de teixit pulmonar sobservaba un infiltrat inflamatori difús amb augment dels leucòcits a linterior de les arterioles. El grup danimals que va rebre 10ppm de iNO no va mostrar variacions significatives en els paràmetres de lhemodinàmica sistèmica. Ladministració de iNO en aquest grup va evitar la disminució del dèbit cardíac, lincrement de la PAPm i lincrement de les RVP de manera significativa. Ladministració de iNO també va evitar la disminució significativa de la PaO2 i dels leucòcits en sang perifèrica. En el BAL daquest grup el percentatge de neutròfils va ser significativament inferior al del grup que va rebre LPS. En les mostres de teixit pulmonar no hi habia edema ni infiltrat inflamatori agut, típics de ladministració de LPS. El grup danimals que va rebre 10?/Kg/min de PGneb no va mostrar variacions significatives en lhemodinàmica sistèmica respecte del grup que va rebre LPS. Amb ladministració de PGneb es va observar un increment significatiu de la PAPm i de les RVP respecte del grup que va rebre iNO. També es va observar una disminució significativa de la PaO2 respecte del grup que va rebre iNO. La disminució de la xifra de leucòcits en sang perifèrica observada en aquest grup va ser significativament inferior a la del grup LPS. El percentatge de neutròfils en el BAL daquest grup va ser significativament superior al del grup iNO. En la mostra de teixit pulmonar destacaba un intens infiltrat inflamatori agut amb marcat edema periarteriolar i perivenular. El grup danimals que va rebre conjuntament 10ppm de iNO i 10 mi./Kg/min de PGneb no van mostrar variacions en lhemodinàmica sistèmica. Es va observar una disminució significativa de la PAPm i de les RVP respecte del grup LPS i respecte del grup PGneb. No es van observar diferències significatives en la resta de paràmentres hemodinàmics ni gasomètrics mesurats. El percentatge de neutròfils en el BAL daquest grup va ser significativament superior al del grup iNO, mentre que el percentatge de macròfags va ser significativament inferior al del grup iNO. Lanatomia patològica daquest grup mostrava un infiltrat inflamatori agut i un edema perivascular moderats. No van haber-hi diferències significatives en els valors de AMPc i GMPc, arterials i venosos, entre els grups estudiats. DISCUSIÓ: el model de LPA per endotoxina presentat en aquest estudi, es caracteritza fonamentalment per hipertensió pulmonar i hipoxèmia severa com a conseqüència de la vasoconstricció i de laugment de permeabilitat vascular, que origina extravassació de proteïnes, infiltració i degranulació de neutròfils. Aquest model està ampliament demostrat anteriorment en la literatura en diferents estudis experimentals. Nosaltres vàrem escollir el model oví per tenir una resposta vascular més similar a la dels humans. Per tant és un bon model per avaluar lefecte de diferents fàrmacs com a tractament o profilaxi daquesta entitat. Ladministarció profiactica de iNO va evitar la HTP, la disminució del DC i la hipoxèmia produits per ladministració de LPS. Aquests resultats estan en la mateixa línia que les dades previament reportades en la literatura, però amb un grau deficàcia superior, que artubuim al fet que aquests hagi estat administrat profilàcticament, abans diniciar-se linsult sèptic. De manera paral.lela, ladministració profilàctica de iNO va evitar la LPA al reduir la migració alveolar de neutròfils i la leucopènia perifèrica indiudes per LPS. Les propietats antiinflamatòries del iNO es presenten de manera variable en funció del model experimental/clínic emprat; i lús potencial del iNO amb finalitat antiinflamatòria passa per assajar ladministració en diferents moments de levolució de la LPA. Ladministració de PGneb, en canvi, no va evitar la disminució del DC, la HTP ni la hipoxèmia produits per ladministració de LPS, i va afavorir la LPA, en potenciar la migració intraalvèolar de neutròfils . En contraposició a aquests resultats, en la majoria destudis reportats els prostanoids, igual que tots els fàrmacs que incrementen els nivells de AMPc, mostren propietats antiinflamatòries. No tenim una explicació clara que justifiqui aquest fenòmen. Es possible que les PGneb fossin absorbides a nivell traqueobronquial, passant així a la crculació sistèmica; però la tendència a lincrement dels valors del AMPc en els animals daquest grup apunta que en una o altra mesura les PGneb van arribar a nivell alveolar, sense tenir lefecte esperat. Ladministració de iNO+PGneb va evitar la HTP però no la hipoxèmia, produïdes per ladministració de LPS. Amb aquesta associació no es va observar lefecte profilàctic de ladministració de iNO, però tampoc es van manifestar els efectes proinflamatoris de ladministració de PGneb soles. Es possible que aquest fenòmen estigui en relació a un mecanisme de retroalimentació entre els respectius segons missatgers AMP i GMP cíclics. CONCLUSIONS: 1. Ladministració dendotoxina de E. coli produeix una LPA que es caracteritza per migració transendotelial i activació dels neutròfils, edema alveolar, hipertensió pulmonar i hipoxèmia severa. 2. L administració profilàctica de 10ppm de iNO prevé de laparició de hipertensió pulmonar i de hipoxèmia induïdes per lendotoxina. Així mateix prevé la migració transendotelial dels neutròfils, amb una disminució significativa del nombre de neutròfils en el rentat broncoalveolar. 3. L administració profilàctica de 10??/Kg/min de PGneb no evita laparició de hipertensió pulmonar ni de hipoxèmia induïdes per l´endotoxina. Tampoc evita la migració transendotelial de neutròfils. 4. Ladministració profilàctica de iNO i de PGneb conjuntament, si bé evita el desenvolupament de hipertensió pulmonar, no prevé la hipoxèmia. Tampoc evita laugment de neutròfils en el rentat broncoalveolar i en el teixit pulmonar. 5. La lesió pulmonar aguda induïda per endotoxina de E. coli es prevé totalment amb l´administració de iNO, mentre que la PGneb no exerceix cap efecte profilàctic daquesta lesió pulmonar i la lassociació dambdós tractaments té nomès un efecte profilàctic parcial. RESUMEN INTRODUCCIÓN: la lesión pulmonar aguda (LPA) es una entidad clínica que incluye un amplio espectro de daño pulmonar y que puede darse en asociación a una gran variedad de condiciones precipitantes. La manifestación más severa de la LPA se conoce con el nombre de síndrome de distres respiratorio del adulto. La sepsis es la etiología más frecuente de la LPA, con una mortalidad superior al 50%. El mecanismo de producción de esta entidad, implica una compleja respuesta immunológica humoral y celular, que se traduce en una alteración estructural y funcional que origina trastornos en la vasculatura y en la mecánica pulmonar, alterando la ventilación-perfusión; esto se manifiesta clínicamente con hipertensión pulmonar (HTP) e hipoxemia severa. Actualmente el tratamiento de esta entidad se basa en medidas de mantenimiento en espera que se resuelva la causa precipitante. El óxido nítrico inhalado (iNO) y las prostaciclinas nebulizadas (PGneb) no se incluyen en el tratamiento habitual de la LPA; contemplándose su uso en los casos de hipoxemia o HTP severa refractarias al tratamiento convencional es decil, en una fase evolutiva avanzada de la enfermedad. La administración profiláctica de estos fármacos en la LPA ha sido reportada de manera aislada i con resultados dispares. Dada la naturaleza immunológico-inflamatoria de la LPA y las propiedades antiinflamatorias del NO y de las PG, la administración de manera profiláctica de iNO i de PGneb, antes de producirse el insulto que desencadena el cuadro, podría ser mucho más efectiva que su uso con finalidad terapéutica. HIPÓTESIS Y OBJETIVOS: 1. Verificar que la administración endovenosa de endooxina produce una lesión aguda a nivel de la membrana alveolocapilar que condiciona un aumento de la permeabilidad capilar, migración y activación de neutrófilos ocasionando edema alveolar, HTP e hipoxemia severas. 2. Investigar el efecto de la administración profiláctica de NO inhalado, de prostaciclinas nebulizadas y de ambos a la vez, sobre la hemodinámica sistémica, la hemodinámica pulmonar y el intercambio de gases. 3. Investigar si la administración profiláctica de NO inhalado, de prostaciclinas nebulizadas y de ambos a la vez, evita el incremento de la permeabilidad vascular, la migración y activación de neutrófilos. MATERIAL Y MÉTODOS: el estudio se realizó con 31 ovejas anestesiadas (8 en el grupo control, 7 en el grupo endotoxina, 6 en el grupo iNO, 5 en el grupo PGneb y 5 en el grupo iNO más PGneb) de 20-25 Kg. Se monitorizó la presión arterial y la hemodinámica pulmonar a través de un catéter de Swan-Ganz. Se realizaron gasometrías arteriales y venosas, recuento de leucocitos en sangre arterial, i niveles de AMP i GMP cíclicos en sangre arterial y venosa mixta, así como un lavado broncoalveolar (BAL) de cada pulmón. De la muestra obtenida se estudió la celularidad (número, viabilidad y tipos celulares), y la concentración de proteínas. Al final del estudio se obtenía una muestra de tejido pulmonar, para estudio anatomopatológico y determinación de mieloperoxidasa. La endotoxina (LPS) administrada era E. Coli. El iNO se administraba con un regulador caudalímetro (OPTINO), conectado a la rama inspiratoria del respirador. Las PGneb se administraban mediante un nebulizador ultrasónico (OMRON, modelo NE-012) conectado a la rama inspiratoria del respirador. Los animales fueron distribuidos de manera aleatoria en 5 grupos. Grupo control: recibían una perfusión de suero fisiológico, Grupo LPS: recibían un bolus de 20?mi./Kg./min. Grupo iNO: recibían 10 ppm. de NO. Grupo PGneb: recibían 10 mi./Kg./min. de PGneb, y Grupo iNO+PGneb: recibían ambos fármacos a la vez. Todos los grupos fueron estudiados durante un periodo de 4 horas, y los controles se realizaron en situación basal (T00), a los 20 minutos del inicio de la administración de iNO, PGneb o iNO+PGneb (T0), a las 1, 2, 3 i 4 horas de iniciarse la infusión suero salino/LPS (T1, T2, T3, T4 respectivamente), y a los 20 minutos de retirar el iNO, las PGneb o ambos (T5). Para analizar la evolución de las variables en el tiempo, se comparó el efecto de cada uno de los tratamientos, mediante la descomposición de la varianza de las diferencias entre el momento basal y después de haber pasado 4 horas. En el caso que la diferencia se distribuía según una Normal, se hacían múltiples comparaciones por el método Bonferroni, y en el caso en que la variable a comparar no se distribuía según una Normal, se contrastó la igualdad entre los grupos mediante la prueba Kruskall Wallis. Se consideró significativa una p< 0,05. RESULTADOS: en el grupo de animales que únicamente recibió endotoxina se observó una disminución del gasto cardíaco (GC) y un incremento de las resistencias vasculares sistémicas (RVS) significativos; así como un incremento significativo de la presión de la arteria pulmonar (PAPm) y de las resistencias vasculares pulmonares (RVP) respecto los animales del grupo control. La administración de LPS también produjo una disminución significativa de la PaO2 y de los leucocitos en sangre periférica. En el BAL de este grupo de animales, había un incremento significativo del porcentaje de neutrófilos y del valor de la mieloperoxidasa. En la anatomía patológica de las muestras de tejido pulmonar se observaba un infiltrado inflamatorio difuso con aumento de leucocitos en el interior de las arteriolas. El grupo de animales que recibió 10 ppm de iNO no mostró variaciones significativas en los parámetros de la hemodinámica sistémica. La administración de iNO en este grupo evitó la disminución del GC, el incremento de la PAPm y el incremento de las RVP de manera significativa. La administración de iNO también evitó la disminución significativa de la PaO2 y de los leucocitos en sangre periférica. En el BAL de este grupo el porcentaje de neutrófilos fue significativamente inferior al del grupo que recibió LPS. El grupo de animales que recibió 10 mi./Kg./min. de PGneb no mostró variaciones significativas en la hemodinámica sistémica respecto el grupo que recibió LPS. Con la administración de PGneb se obserbó un incremento significativo de la PAPm y de las RVP respecto el grupo que recibió iNO. También se observó una disminución significativa de la PaO2 respecto el grupo que recibió iNO. La disminución de la cifra de leucocitos en sangre periférica observada en este grupo fue significativamente inferior a la del grupo LPS. El porcentaje de neutrófilos en el BAL de este grupo fue significativamente superior al del grupo iNO. En la muestra de tejido pulmonar destacaba un intenso infiltrad inflamatorio agudo con marcado edema periarteriolar y perivenular. El grupo de animales que recibió conjuntamente 10 ppm de iNO y 10 mi./Kg./min. de PGneb no mostró variaciones significativas en la hemodinámica sistémica respecto al grupo que recibió LPS. Se observó una disminución significativa de la PAPm y de las RVP respecto el grupo LPS y respecto el grupo PGneb. No se observaron diferencias significativas en el resto de parámetros hemodinámicos ni gasométricos medidos. El porcentaje de neutrófilos en el BAL de este grupo fue significativamente superior al del grupo iNO, mientras que el porcentaje de macrófagos fue significativamente inferior al del grupo iNO. La anatomía patológica de este grupo mostraba un infiltrado inflamatorio agudo y un edema perivascular moderados. No hubo diferencias significativas en los valores de AMPc y GMPc arteriales ni venosos entre los grupos estudiados. DISCUSIÓN: el modelo de LPA por endotoxina presentado en este estudio, se caracteriza fundamentalmente por hipertensión pulmonar y hipoxemia severa como consecuencia de la vasoconstricción y del aumento de permeabilidad vascular, que origina extravasación de proteínas, infiltración y degranulación de neutrófilos. Este modelo está ampliamente demostrado anteriormente en la literatura en diferentes estudios experimentales. Nosotros escogimos el modelo ovino por tener éste una respuesta vascular más similar a la de los humanos. Por tanto se considera un buen modelo para valorar el efecto de diferentes fármacos como tratamiento o profilaxis de esta entidad. La administración profiláctica de iNO evitó la HTP, la disminución del GC y la hipoxemia producidas por la administración de LPS. Estos resultados están en la misma línea que los datos previamente reportados en la literatura, pero en un grado de eficacia superior, que atribuimos al hecho de que éstos hayan estado administrados profilácticamente, antes de iniciarse el insulto séptico. De manera paralela la administración profiláctica de iNO evitó la LPA al reducir la migración alveolar de neutrófilos y la leucopenia periférica inducidas por LPS. Las propiedades antiinflamatorias del iNO se presentan de manera variable en función del modelo experimental/clínico estudiados; y el uso potencial del iNO con finalidad antiinflamatoria pasa por ensayar su administración en diferentes momentos de la evolución de la LPA. La administración de PGneb en cambio, no evitó la disminución del GC, la HTP ni la hipoxemia producidos por la administración de LPS, favoreciendo la LPA, al potenciar la migración intraalveolar de neutrófilos. En contraposición a estos resultados, en la mayoría de estudios reportados los prostranoides, al igual que el resto de los fármacos que incrementan el AMPc, muestran propiedades antiinflamatorias. No tenemos una explicación clara que justifique este fenómeno. Es posible que la PGneb fueran absorbidas a nivel traqueobronquial, pasando de esta manera a la circulación sistémica; pero la tendencia al incremento de los valores del AMPc en los animales de este grupo apunta que en alguna medida las PGneb llegaron a nivel alveolar, sin tener el efcto deseado. La administración de iNO+PGneb evitó la HTP pero no la hipoxemia producidas por la administración de LPS. Con esta asociación no se observó el efecto profilàctico de la administración de iNO, pero tampoco se manifestaron los efectos proinflamatorios de la administración de PGneb aislada. Es posible que este fenómeno esté en relación a un mecanismo de retroalimentación entre los respectivos segundos mensajeros AMPc i GMPc. CONCLUSIONES: 1. La administración de endotoxina de E. Coli produce una LPA que se caracteriza por migración transendotelial y activación de los neutrófilos, edema alveolar, HTP e hipoxemia severa. 2. La administración profiláctica de 10 ppm de iNO previene la aparición de hipertensión pulmonar y de hipoxemia inducidas por endotoxina. Así mismo previene la migración transendotelial de neutrófilos, con una disminución significativa del número de neutrófilos en el lavado broncoalveolar. 3. La administración de 10 mi./Kg./min. de PGneb no evita la aparición de hipertensión pulmonar ni de hipoxemia inducibles por endotoxina. Tampoco evita la migración transendotelial de neutrófilos. 4. La administración profiláctica de iNO+PGneb conjuntamente si bien evita el desarrollo de hipertensión pulmonar, no previene la hipoxemia. Tampoco evita el aumento de neutrófilos en el lavado broncoalveolar ni en el tejido pulmonar. 5. La lesión pulmonar aguda inducida por endotoxina de E. Coli se previene totalmente con la administración de iNO, mientras que las PGneb no ejercen ningún efecto profiláctico de esta lesión pulmonar y la asociación de ambos tratamientos sólo tiene un efecto profiláctico parcial.
Bibliographical Information:

Advisor:Rovira Canudas, Irene; Gomar Sancho, Carmen-Vicenta

School:Universitat de Barcelona

School Location:Spain

Source Type:Master's Thesis

Keywords:cirurgia i especialitats quirúrgiques

ISBN:

Date of Publication:07/03/2006

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