RICERCA ITALIANA     

Effetti morfo-funzionali polmonari della ventilazione meccanica a basso volume e meccanismi del danno epiteliale.

Università degli Studi di Milano

Abstract

In polmoni isolati, la ventilazione meccanica (VM) con volumi correnti (VT) fisiologici e pressione di fine espirazione zero (ZEEP) causa alterazioni meccaniche polmonari con danno istologico dei bronchioli terminali e rilascio di citochine infiammatorie. Anche in conigli normali, la VM a ZEEP causa danno istologico delle vie aeree periferiche con un concomitante aumento della resistenza delle vie aeree e dell’elastanza del polmone, effetti provocati da stress abnormi dovuti alla ciclica apertura e chiusura delle piccole vie aeree e dall’aumento della tensione superficiale. In contrasto con gli studi in vitro su ratti, negli studi in vivo su conigli non si aveva risposta infiammatoria. Lo scopo della ricerca è quello di stabilire se la ciclica apertura e chiusura delle vie aeree periferiche che avviene durante la VM a ZEEP e con VT fisiologici induce una risposta infiammatoria del polmone in vivo. La concentrazione delle citochine infiammatorie nel siero e nel liquido di lavaggio bronco-alveolare e le concomitanti alterazioni meccaniche e istologiche polmonari vengono quindi studiate in ratti normali, anestetizzati, paralizzati e ventilati con VT fisiologici a ZEEP. Per incrementare l’estensione della ciclica apertura e chiusura delle vie aeree periferiche e/o lo stress associato a questo fenomeno, un gruppo di ratti viene ventilato con pressione di fine espirazione negativa (NEEP), mentre ad un altro gruppo ventilato a ZEEP è trattato con dioctilsulfosuccinato, allo scopo >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Edgardo Giacomo D'angelo Università degli Studi di MILANO

Obiettivo del Programma di Ricerca

Gli obiettivi che il programma di ricerca si propone di raggiungere sono quelli di stabilire: 1) la correlazione fra alterazioni funzionali e morfologiche delle vie aeree e del parenchima polmonare determinate nel polmone normale dalla ventilazione meccanica a basso volume polmonare; 2) la capacità della ventilazione meccanica a basso volume polmonare di provocare una risposta infiammatoria nel polmone normale, le condizioni nelle quali tale ventilazione è in grado di provocare la risposta infiammatoria, la natura locale o sistemica di tale eventuale risposta; 3) i meccanismi che provocano la riduzione della concentrazione di ossido nitrico nell’espirato con la ventilazione meccanica a basso volume polmonare, con la possibilità che la misura della concentrazione di ossido nitrico nell’espirato sia utilizzata nella pratica come indicatore di danno delle vie aeree periferiche; e 4) la natura degli eventi meccanici che si dimostrano in grado di danneggiare l’epitelio delle vie aeree e che possono verificarsi nella ventilazione meccanica a basso volume o in presenza di marcata, inomogenea broncostruzione.

Risultati parziali attesi

Queste ricerche possono riuscire d’interesse per l’avanzamento della conoscenza dimostrando 1) se ed in quali condizioni la ciclica apertura-chiusura delle piccole vie aeree che si verifica nella ventilazione a basso volume sia in grado di evocare una risposta infiammatoria nel polmone normale; 2) se tale risposta sia solo locale o anche sistemica; 3) se la risposta infiammatoria sia prevalentemente legata al danno dell’epitelio delle vie aeree ed alveolare o a quello dell’endotelio del circolo polmonare; 4) se la caduta della concentrazione dell’ossido nitrico nell’espirato con la ventilazione a basso volume sia esclusivamente la diretta conseguenza del danno epiteliale delle piccole vie aeree; ed infine 5) quale sia la modalità con cui i diversi tipi di stress meccanico finiscono col causare il danno delle vie aeree. L’acquisizione di queste conoscenze può trovare applicazione in tutte quelle condizioni in cui si verifica il fenomeno della ciclica apertura-chiusura delle piccole vie aeree, come nell’obesità, la bronchite cronica ostruttiva, la insufficienza cardiaca cronica, la fibrosi cistica, e specialmente nel trattamento del paziente ventilato meccanicamente. In particolare, la verifica del punto 4) avrebbe come conseguenza la possibilità di introdurre nella pratica l’uso della caduta della concentrazione dell’ossido nitrico nell’espirato come marcatore di danno epiteliale delle vie aere

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Benchè importante e frequentemente mezzo salvavita in soggetti con insufficienza respiratoria, la ventilazione meccanica può produrre diverse serie complicazioni, quali edema polmonare, aumentata permeabilità endoteliale ed epiteliale, danni ultrastrutturali ed infiammazione (Dreyfuss and Saumon, Am J Respir Crit Care Med 157: 294, 1998). Inizialmente, queste complicazioni furono attribuite all’iperinflazione polmonare, da cui la definizione di barotrauma. Successive ricerche condotte su polmoni isolati e non perfusi hanno però dimostrato che anche la ventilazione meccanica a bassi volumi può contribuire al danno istologico e funzionale dei polmoni, particolarmente se prelevati da animali con disfunzione della sostanza tensioattiva indotta artificialmente o trattati con lipopolisaccaride (Chu et al., Crit Care Med 32: 168, 2004; Muscedere et al., Am J Respir Crit Care Med 149: 1327, 1994; Taskar et al., Am J Respir Crit Care Med 155: 313, 1997). Associata alle alterazioni morfo-funzionali, v’e anche una importante risposta infiammatoria del polmone, con rilascio di marcatori infiammatori sia localmente che, eventualmente, in circolo con conseguente lesione di altri organi, realizzando una condizione definita come biotrauma (Dos Santos and Slutsky, J Appl Physiol 89: 1645, 2000). Si è ipotizzato che gli effetti della ventilazione meccanica a bassi volumi siano dovuti al ciclico aprirsi e chiudersi di singole unità polmonari con la ventilazione stessa. Tale ipotesi ha avuto >>>