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Análise do efeito do envelhecimento e da doença pulmonar obstrutiva crônica sobre a limitação ao fluxo expiratório por meio da técnica de pressão expiratória negativa / Analysis of the effect of aging and chronic obstructive pulmonary disease on expiratory flow limitation by the negative expiratory pressure technique

Illene Teixeira 07 March 2012 (has links)
O termo limitação ao fluxo expiratório (LFE) refere-se a uma condição na qual o fluxo expiratório máximo obtido durante um ciclo da respiração espontânea é menor que o previsto e permanece constante apesar do aumento do gradiente pressórico. A LFE pode estar presente durante o envelhecimento pulmonar fisiológico, e em afecções pulmonares obstrutivas, como na doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC). A aferição direta para determinar a LFE requer a mensuração do volume pela relação entre o fluxo e a pressão transpulmonar, porém é um método invasivo. Os testes usualmente empregados estão baseados na comparação da curva fluxo-volume expiratório máximo e corrente, porém estas técnicas requerem alto grau de colaboração do indivíduo e podem gerar alteração do tônus muscular brônquico. Estudos sugerem que a Técnica de Pressão Expiratória Negativa (NEP) pode ser aplicada para detecção da LFE, sendo um método simples, não invasivo e que não requer esforço dos voluntários. Contudo, índices quantitativos para a avaliação deste fenômeno ainda não foram definidos, assim como também não foram estudadas a LFE no processo de envelhecimento e nos diversos estágios de obstrução das vias aéreas na DPOC. Neste contexto, os objetivos deste estudo foram: (1) avaliar o comportamento da LFE durante o processo de envelhecimento e (2) estudar a LFE presente nos portadores de DPOC. Trata-se de um estudo transversal controlado com avaliação de casos prevalentes, tendo como unidade de avaliação o indivíduo. Os exames realizados incluíram medidas de espirometria e NEP. Foram selecionados indivíduos saudáveis para o grupo envelhecimento separados em três grupos: grupo jovem (GJ), n=17; grupo meia idade (GMI), n=17 e grupo idoso (GI), n=17. No grupo DPOC foram selecionados indivíduos tabagistas e com doença obstrutiva, sendo classificados de acordo com o nível de obstrução sugerido pela espirometria. Essa classificação resultou em cinco categorias: indivíduos normais ao exame espirométrico (NE, n= 18); com distúrbio ventilatório obstrutivo leve (DVOL, n=15); distúrbio ventilatório obstrutivo moderado (DVOM, n= 18); distúrbio ventilatório obstrutivo acentuado (DVOA, n= 18) e distúrbio ventilatório obstrutivo muito acentuado (DVOMA, n= 18). Todos os indivíduos realizaram os exames de NEP e posteriormente foram submetidos à espirometria. No estudo sobre envelhecimento o parâmetro LFE% foi o que melhor caracterizou a LFE, apresentando uma correlação moderada com a idade. Os parâmetros ∆EF0-50% e ∆EF25-75% apresentaram uma correlação razoável com o progredir da idade, possivelmente devido a LFE no idoso apresentar componentes relacionadas às vias aéreas superiores. No grupo DPOC a NEP caracterizou adequadamente a LFE, sendo o melhor parâmetro a LFE%. Alterações significativas também foram encontradas com os parâmetros ∆EF0-50% e ∆EF25-75%. Avaliando-se a influência da idade neste grupo, pode-se observar que a idade é um fator de contribui para a LFE, no entanto, o efeito preponderante foi a gravidade da doença. Pode-se concluir que: (1) a NEP é útil no estudo da LFE em idosos saudáveis; (2) nestes indivíduos a LFE ocorre principalmente nas vias aéreas extratorácicas; (3) que a NEP é útil na avaliação de pacientes com DPOC, e: (4) que os efeitos da DPOC se sobrepõe ao efeito do envelhecimento. / The term expiratory flow limitatition (EFL) refers to a condition in which the peak flow obtained during a spontaneous breathing cycle is less than expected and remains constant despite the increased pressure gradient. The EFL may be present during the physiological aging lung and obstructive lung diseases such as chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Direct assessment of EFL requires determination of iso-volume relationships between flow and trans-pulmonary pressure, however, this is an invasive method. The conventional method to detect EFL is based on comparison of tidal with maximal flow-volume curves, but this test requires a high degree of pacients cooperation and the maneuvers of forced expiration and inspiration can change the bronchial tone. Previous studies suggest that the Negative Expiratory Pressure technique (NEP) can be applied to detect EFL, and that it is a simple and noninvasive technique, which requires no effort of volunteers. However, quantitative indices for evaluating this phenomenon has not been defined, as well as the EFL have not been studied in aging and in various stages of COPD airway obstruction. In this context, the aims of this study were (1) evaluate the EFL during the aging process and (2) study the EFL present in COPD. This is a cross-controlled study evaluation of prevalent cases, with the evaluation unit the individual. The examinations included measurement of NEP and spirometry. We selected healthy individuals divided in three groups: young group (GJ, n = 17); middle aged group (GMI, n = 17) and elderly group (GI, n = 17). In the COPD group we selected smoking subjects and people with obstructive disordered, classified in five categories according to the level of obstruction suggested by spirometry: normal spirometric exam (n = 18); mild obstruction (n = 15); moderate obstruction (n=18), severe obstruction (n = 18) and very severe obstruction (n=18). In the aging group, LFE% parameter was the more adequate to characterize the EFL present during the aging process, showing a moderate correlation. The parameters ∆EF0-50% and ∆EF25-75% showed a reasonable correlation with the progression of age, possibly because the EFL in the elderly have components of the upper airways. In the COPD group, the more adequate parameter to characterize the EFL was the LFE%. Significant changes were also found with the parameters ∆EF0-50% and ∆EF25-75%. Evaluating the influence of age in this group, it can be seen that age contributes for the LFE. However, the effect of the disease was higher than that associated with ageing. It can be concluded that: (1) NEP is a useful tecnique in the study of LFE in healthy elderly people, (2) In these individuals the LFE occurs mainly in the extrathoracic airways, (3) NEP tecnique is useful in evaluating patients with COPD, and: (4) the effects of COPD diseases overlaps the effect of aging.
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Efeito do inibidor de proteinase de origem vegetal BbCI, sobre a lesão pulmonar induzida pela elastase em camundongos C57BI6 / Effects of proteinase inhibitor from plant bbci on elastase-induced lung alterations in mice

Rafael de Almeida dos Reis 17 February 2014 (has links)
Introdução: As proteinases tem um papel importante no desenvolvimento, na destruição tecidual e na produção de muco causada pela DPOC. O inibidor de proteinase de origem vegetal Bauhinia bauhinioides Cruzipain Inhibitor (BbCI) inibe tanto as proteinases da classe serina quanto da classe cisteína. Objetivos: Deste modo consideramos relevante estudar os efeitos do tratamento com BbCI nas alterações pulmonares induzidas pela elastase em camundongos. Métodos: Camundongos C57Bl6 receberam elastase via intratraqueal (50 uL/animal, grupo ELA) ou salina (grupo SAL). Os camundongos foram tratados com BbCI (2mg/kg) nos dias 1, 15 e 21 após a instilação de elastase (grupo ELABC) ou salina (grupo SALBC). No dia 28 do protocolo, os animais foram anestesiados, a mecânica pulmonar foi medida e o óxido nítrico exalado coletado. Posteriormente, foi realizado o lavado broncoalveolar e os pulmões foram removidos para a preparação de lâminas de histoquímica e imunohistoquímica. Por meio de morfometria analisamos o número de células positivas para neutrófilos, TNF-alfa, MMP-9, MMP-12, TIMP-1, iNOS, eNOS assim como a fração de volume de 8-iso-PGF2alfa, fibras colágenas e elásticas, nos septos alveolares e nas vias aéreas. Também foram avaliados o número de células positivas para macrófagos nos septos alveolares e MUC5ac nas vias aéreas. Resultados: O inibidor de proteinase Tese de Doutorado Rafael Almeida-Reis BbCI reduziu as alterações de mecânica pulmonar (Ers, Htis e Raw), destruição do septo alveolar (Lm) e o número de células no lavado broncoalveolar (células totais, macrófagos e neutrófilos) induzidos pela elastase. Em relação a resposta inflamatória, o BbCI reduziu o número de neutrófilos e de células TNFalfa positivas no septo alveolar e nas vias aéreas além de reduzir o número de macrófagos no septo alveolar. Considerando o remodelamento de matriz extracelular, o inibidor de proteinase atenuou a fração de volume de fibras elásticas e colágenas e o número de células MMP- 9 e MMP-12 positivas nos septos alveolares e nas vias aéreas. Em relação a resposta de estresse oxidativo, o BbCI reduziu a fração de volume de isoprostano nas vias aéreas e o número de células iNOS positivas tanto nos septos alveolares quanto nas vias aéreas. O BbCI também reduziu o número de células MUC5ac positivas nas vias aéreas. Conclusões: O tratamento como inibidor BbCI modulou a mecânica pulmonar e reduziu as alterações inflamatórias, de remodelamento e de estresse oxidativo induzidas pela elastase intratraqueal. Embora sejam necessários mais estudos para elucidar os mecanismos envolvidos neste processo, o inibidor de proteinase BbCI pode ser considerado como um potencial instrumento terapêutico para o tratamento da DPOC / Background: Proteinases play a key role on emphysema development, tissue destruction and mucus production. Bauhinia bauhinioides Cruzipain Inhibitor (BbCI) is a proteinase inhibitor from plant that neutralizes serine and cysteine proteinases. The present study evaluated the effects of the BbCI treatment in pulmonary alterations induced by elastase in mice. Methods: C57Bl6 mice received elastase intratracheally (50 uL/animal, ELA group) or saline (SAL group). Afterwards, mice were treated with BbCI (2 mg/kg) at days 1, 15 and 21 after elastase instillation (ELABC group). Control group received saline and BbCI using the same protocol (SALBC group). At day 28, mice were anesthetized, respiratory mechanics were collected, and exhaled nitric oxide were analyzed. Afterwards, broncoalveolar lavage fluid was obtained and lungs were removed to perform histochemistry and immunohistochemistry stains. By morphometry, the number of neutrophils, TNFalfa, MMP-9, MMP-12, TIMP-1, iNOS, eNOS positive cells as well as the volume proportion of 8-iso-PGF2alfa, collagen and elastic fibers content in alveolar septum and airways walls were performed. In airways walls, we also analyzed the number of MUC-5 positive cells and the number of macrophages. Results: The proteinase inhibitor BbCI was able to reduce the pulmonary mechanical alterations (Ers, Htis and Raw), alveolar septum disruption (Lm) and the BAL cell count (total cells, macrophages and neutrophils) induced by elastase. Regarding the Tese de Doutorado Rafael Almeida-Reis inflammatory response, BbCI also reduced the number of neutrophils and TNFalfa positive cells in both alveolar septum and airway walls, and also reduced the number of macrophages in alveolar septum. Considering the extracellular matrix remodeling, the proteinase inhibitor attenuated the volume fraction of elastic and collagen fibers, MMP-9 and MMP-12 positive cells in both alveolar septum and airway walls. Regarding the oxidative stress response, BbCI reduced the volume fraction of isoprostane in airways and the number of iNOS positive cells in both airways walls and alveolar septum. Finally, BbCI reduced the number of MUC5ac positive cells in airway walls. Conclusions: The treatment with BbCI modulated lung mechanics and reduced inflammatory, remodeling and oxidative stress alterations induced by elastase. Although more studies need to be performed to elucidate the mechanisms involved in this process, but we may considerate BbCI as a potential therapeutic tool for COPD management
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Efeito do inibidor de proteinase de origem vegetal EcTI, sobre a lesão pulmonar induzida pela elastase em camundongos C57BI6 / Effects of proteinase inhibitor from plant EcTI on elastase-induced lung alterations in mice

Osmar Aparecido Theodoro Junior 02 June 2014 (has links)
Introdução: As proteinases tem um papel importante no desenvolvimento, na destruição tecidual e na produção de muco causada pela DPOC. O inibidor de proteinase de origem vegetal Enterolobium contortisiliquum Tripsin Inhibitor (EcTI) inibe tanto as proteinases da classe serina quanto da classe cisteína. Objetivos: Avaliar os efeitos do tratamento com EcTI nas alterações pulmonares induzidas pela elastase em camundongos. Métodos: Camundongos C57Bl6 receberam elastase via intratraqueal (50 uL/animal, grupo ELA) ou salina (grupo SAL). Os camundongos foram tratados com EcTI (2mg/kg) nos dias 1, 15 e 21 após a instilação de elastase (grupo ELA-EcTI) ou salina (grupo SAL-EcTI). No dia 28 do protocolo, os animais foram anestesiados, a mecânica pulmonar foi medida e o óxido nítrico exalado coletado. Posteriormente, foi realizado o lavado broncoalveolar e os pulmões foram removidos para a preparação de lâminas de histoquímica e imunohistoquímica. Por meio de morfometria analisamos o número de células positivas para neutrófilos, TNF-alfa, MMP-9, MMP-12, TIMP-1, iNOS, eNOS assim como a fração de volume de 8-iso-PGF2alfa, fibras colágenas e elásticas, nos septos alveolares e nas vias aéreas. Também foram avaliados o número de células positivas para macrófagos nos septos alveolares e MUC5ac nas vias aéreas. Resultados: O inibidor de proteinase EcTI reduziu as alterações de mecânica pulmonar (Ers, Htis e Raw), destruição do septo alveolar (Lm) e o número de células no lavado broncoalveolar (células totais, macrófagos, neutrófilos, linfócitos e eosinógilos) induzidos pela elastase. Em relação a resposta inflamatória, o EcTI reduziu o número de neutrófilos e de células TNFalfa positivas no septo alveolar e nas vias aéreas além de reduzir o número de macrófagos no septo alveolar. Considerando o remodelamento de matriz extracelular, o inibidor de proteinase atenuou a fração de volume de fibras colágenas e o número de células MMP-9 e MMP-12 positivas nos septos alveolares e nas vias aéreas. Além disso, nas vias aéreas ocorreu uma atenuação da fração de volume de fibras elásticas, e nos septos alveolares uma atenuação da quantidade de células que expressam TIMP-1. Em relação a resposta de estresse oxidativo, o EcTI reduziu a fração de volume de isoprostano e o número de células iNOS e eNOS positivas tanto nos septos alveolares quanto nas vias aéreas. O EcTI também reduziu o número de células MUC5ac positivas nas vias aéreas. Conclusões: O tratamento como inibidor EcTI modulou a mecânica pulmonar e reduziu as alterações inflamatórias, de remodelamento e de estresse oxidativo induzidas pela elastase intratraqueal. Embora sejam necessários mais estudos para elucidar os mecanismos envolvidos neste processo, o inibidor de proteinase EcTI pode ser considerado como um potencial instrumento terapêutico para o tratamento da DPOC / Background: Proteinases play a key role on emphysema development, tissue destruction and mucus production. Enterolobium contortisiliquum Tripsin Inhibitor (EcTI) is a proteinase inhibitor from plant that neutralizes serine and cysteine proteinases. Aims: To evaluated the effects of the EcTI treatment in pulmonary alterations induced by elastase in mice. Methods: C57Bl6 mice received elastase intratracheally (50 uL/animal, ELA group) or saline (SAL group). Afterwards, mice were treated with EcTI (2 mg/kg) at days 1, 15 and 21 after elastase instillation (ELA-EcTI group). Control group received saline and EcTI using the same protocol (SAL-EcTI group). At day 28, mice were anesthetized, respiratory mechanics were collected, and exhaled nitric oxide were analyzed. Afterwards, broncoalveolar lavage fluid was obtained and lungs were removed to perform histochemistry and immunohistochemistry stains. By morphometry, the number of neutrophils, TNF-alfa, MMP-9, MMP-12, TIMP-1, iNOS, eNOS positive cells as well as the volume proportion of 8-iso-PGF2alfa, collagen and elastic fibers content in alveolar septum and airways walls were performed. In airways walls, we also analyzed the number of MUC-5 positive cells and the number of macrophages. Results: The proteinase inhibitor EcTI was able to reduce the pulmonary mechanical alterations (Ers, Htis and Raw), alveolar septum disruption (Lm) and the BAL cell count (total cells, macrophages, neutrophils, lymphocytes and eosinophils) induced by elastase. Regarding the inflammatory response, EcTI also reduced the number of neutrophils and TNFalfa positive cells in both alveolar septum and airway walls, and also reduced the number of macrophages in alveolar septum. Considering the extracellular matrix remodeling, the proteinase inhibitor attenuated the volume fraction of collagen fibers, MMP-9 and MMP-12 positive cells in both alveolar septum and airway walls. Besides, in airway there were attenuation in the volume fraction of elastic fibers, and in the alveolar septa a decrease of the amount of the cells expressing TIMP-1. Regarding the oxidative stress response, EcTI reduced the volume fraction of isoprostane and the number of iNOS and eNOS positive cells in both airways walls and alveolar septa, Finally, EcTI reduced the number of MUC5ac positive cells in airway walls. Conclusions: The treatment with EcTI modulated lung mechanics and reduced inflammatory, remodeling and oxidative stress alterations induced by elastase. Although more studies need to be performed to elucidate the mechanisms involved in this process, we may considerate EcTI as a potential therapeutic tool for COPD management
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Efeito do inibidor de proteinase de origem vegetal BbKl, sobre a lesão pulmonar induzida pela elastase em camundongos C57/Bl6 / Plant-derived proteinase inhibitor Bauhinia Bauhinioides Kallikrein Inhibitor (BbKI) attenuates elastase-induced emphysema in mice

Bruno Tadeu Martins de Oliveira 07 December 2015 (has links)
Introdução: O desequilibrio protease-antiprotease é fundamental para a fisiopatologia da doença pulmonar obstrutiva crónica (DPOC). No entanto, poucos estudos para a inibição da elastase têm sido investigados. Objetivo: O nosso estudo avaliou a capacidade do inibidor proteinase derivada da planta Bauhinia bauhinioides (BbKI) na modulação da inflamação pulmonar induzida pela elastase. Métodos: Camundongos C57BL receberam instilação intratraqueal de elastase (0,025 mg, ELA n=6) ou solução salina (SAL n=6) e foram tratados por via intraperitoneal com BbKI (2 mg/kg, de ELA-BbKI n=6, SAL-BbKI n=6) nos dias 1, 14 e 21. No dia 28 foram realizadas as seguintes análises: (I) avaliação da mecânica pulmonar (II) medida do óxido nítrico exalado (ENO), (III) a determinação do número de céluas no lavado broncoalveolar (FLBA), e ( IV) coloração imunohistoquímica do fluído pulmonar, (V) intercepto linear médio (Lm), Resultados: Além de diminuir alterações mecânicas e a lesão do septo alveolar (Lm), BbKI reduziu o número de células no fluido de FLBA e diminuiu a expressão celular de TNF-alfa, MMP-9, MMP-12, TIMP-1, eNOS e iNOS em vias aéreas e nas paredes alveolares em comparação com o grupo de ELA (p < 0,05). BbKI diminuiu a proporção de volume de 8-iso-PGF2, as fibras colagenas e as elásticas nas vias aéreas e paredes alveolares em comparação com o grupo de ELA (p < 0,05). Houve redução do número de células para positivas MUC-5 nas paredes das vias aéreas (p < 0,05). Houve redução do número de neutrófilos em vias aereas e parenquima e de macrófagosnas paredes alveolares. Conclusão: BbKI foi eficaz na redução da inflamação pulmonar, mecânica pulmonar e do remodelamento da matriz extracelular induzida por elastase. BbKI pode ser uma ferramenta farmacológica potencial para o tratamento da DPOC; no entanto, são necessárias análises adicionais / Introduction: The protease-antiprotease imbalance is essential to the pathophysiology of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). However, few studies for inhibition of elastase have been investigated. Objective: Our study evaluated the ability of proteinase inhibitor derived Bauhinia bauhinioides plant (BbKI) in modulating lung inflammation induced by elastase. Methods: Mice C57BL received intratracheal elastase instillation (0.025 mg, ELA n = 6) or saline (SAL n = 6) and were treated intraperitoneally with BbKI (2 mg/kg of ELA-BbKI n = 6, SAL-BbKI n = 6) on days 1, 14 and 21. On the 28th the following analyzes were performed: (i) assessment of pulmonary mechanics (II) measurement of exhaled nitric oxide (ENO), (III) determining the number of cells in bronchoalveolar lavage fluid (BALF), and (IV) immunohistochemical staining of lung fluid, (V) mean linear intercept (Lm) Results: In addition to reducing mechanical changes and Lm, BbKI reduced the number of cells in BALF fluid and decreased cellular expression of TNF-alfa, MMP-9, MMP-12, TIMP-1, eNOS and iNOS in the airway and alveolar walls compared with ELA group (p < 0.05). BbKI decreased volume proportion of 8-iso-PGF2, collagen fibers and elastic airway and alveolar walls compared with ELA group (p < 0.05). There was a reduction from MUC-5 positive cells in the airway walls (p < 0.05). There was a reduction in the number of neutrophils in airway and alveolar walls (p < 0.005) and a reduction in macrophages in alveolar walls (p < 0.005). Conclusion: BbKI was effective in reducing inflammation, pulmonary mechanics and remodeling of the extracellular matrix induced by elastase. BbKI may be a potential pharmacological agent for the treatment of COPD; however, additional tests are required
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Efeito do inibidor de proteinase de origem vegetal CrataBL, sobre a lesão pulmonar induzida pela elastase em camundongos C57/BI6 / Effect of vegetable proteinase inhibitor, CrataBL, on lung injury induced by elastase in mice C57/Bl6

Leandro Vilela Oliva 28 April 2014 (has links)
O objetivo deste trabalho foi avaliar se a proteína bifuncional de planta, CrataBL, que tem lectina e as propriedades inibidoras de enzima, modula alterações de mecânica pulmonar, inflamatórias e remodelamento induzidas por elastase intratraqueal em camundongos. Métodos: 36 camundongos C57BL6 receberam elastase (0,025 mg) por instilação intratraqueal (grupo ELA e ELA-CrataBL). Os grupos controles receberam salina (grupo SAL e SAL-CrataBL). Os camundongos foram tratados com instilação intraperitoneal de CrataBL (2mg/kg) nos dias 1, 14 e 21 após a instilação intratraqueal de elastase (grupo SAL-CrataBL e ELA-CrataBL) os animais controle receberam salina no mesmo volume. No dia 28, os camundongos foram anestesiados, ventilados mecanicamente e foram analisados a resistência e elastância do sistema respiratório (Ers e Rrs), elastância e resistência tecidual (Htis e Gtis), resistência das vias aéreas (Raw) e óxido nítrico exalado (NOex). Após, o lavado broncoalveolar (LBA) foi realizado, os pulmões foram retirados e por morfometria, e foram quantificados o intercepto linear médio (Lm), a quantidade de neutrófilos, células positivas para TNF-alfa, fibras colágenas, elásticas, células positivas para MMP-9, MMP-12, TIMP-1, eNOS e iNOS e isoprostano no parênquima pulmonar e vias aéreas. No parênquima foram avaliados os macrófagos nos septos alveolares e nas vias aéreas, foram também avaliadas as células para MUC-5. Resultados: No grupo ELA houve um aumento na Ers, Raw, Gtis, Htis, Lm, NOex, nas células totais, macrófagos, neutrófilos, eosinófilos e linfócitos no LBA em relação aos controles (p < 0,05), sendo que Raw, diminuiu também nos grupos SAL-CrataBL e ELA-CrataBL. Nos grupos tratados com CrataBL houve uma diminuição de Ers (37,0±2,2 cmH2O/L), Htis (37,9±3,5 cmH2O/ml/s), ENO (14,7±0,7 ppb), comparativamente ao grupo ELA (p < 0,05). No LBA houve atenuação de neutrófilos (0,003±0,001 104células/ml), linfócitos (0,003±0,001 104células/ml) e de Lm (54,6±6,0 mm). Complementando a avaliação, no grupo que recebeu elastase houve um aumento no número de macrófagos (22,88 +- 2,24 células/104um2), neutrófilos (1,18 +- 0,15 células/10 4um2), células positivas para TNF-ala (12,52 +- 0,42 células/104um2) no parênquima pulmonar. Nas alterações de remodelamento no parênquima pulmonar, houve um aumento da proporção de volume de fibras colágenas (11,5 +- 0,11%), elásticas (0,5 +- 0,03%), na quantidade de células positivas para MMP-9 (18,59 +- 1,87 células/104?m2), MMP-12 (20,17 +- 1,92 células/104?m2), TIMP-1 (14,42 +- 2,05 células/104um2) em comparação com os controlos (p < 0,001). No estresse oxidativo, houve um aumento de eNOS (13,15 +- 0,40 células/104um2), iNOS (10,49 +- 0,65 células/104um2) e isoprostano (18,11 =- 5,38%). O tratamento CrataBL (grupo ELA-CrataBL) reduziu no parênquima pulmonar a quantidade de macrófagos (9,58 +- 1,36 células/104um2), neutrófilos (0,75 +- 0,1 células/104um2), células positivas para TNF-alfa (10.4±0,49 células/104?m2), fibras colágenas (10,8 +- 0,13%), elásticas (0,3 +- 0,02%), a quantidade de células positivas para a MMP-9 (10,35±0,65 células/104um2), MMP-12 (14,15±0,59 células/104um2), TIMP-1 (9,89 +- 2,79 células/104um2), MUC-5 (3,56 +- 0,54 células/104um2), eNOS (6.98 +- 0.32 células/104um2) e iNOS (6,21 +- 0,42 células/104um2) e isoprostano (8,96 +- 3,08 %) em relação ao grupo ELA (p < 0,001). Nas vias aéreas também ocorreu um aumento significativo de neutrófilos (5,97 +- 1,03 células/104um2), células positivas para TNF-alfa (15,82 +- 1,03 células/104um2). Nas alterações de remodelamento pulmonar nas vias aéreas também ocorreu um aumento da proporção de volume de fibras colágenas (8,73 +- 2,59%), elásticas (2,56 +- 0,18%), na quantidade de células positivas para MMP-9 (14,86 +- 1,77 células/104um2), MMP-12 (18,56 +- 1,79 células/104um2), TIMP-1 (1,31 +- 0,12 células/104um2) e MUC-5 (7,09 +- 1,71 células/104um2) em comparação com os controlos (p < 0,001). No estresse oxidativo, houve um aumento de células positivas para eNOS (3,09 +- 0,08 células/104um2), iNOS (5,4 +- 0,3 células/104um2) e isoprostano (18,11 +- 5,38%) em comparação com os controlos (p < 0,001). O tratamento CrataBL (grupo ELA-CrataBL) reduziu nas vias aéreas a quantidade de neutrófilos (4,62 +- 0,61 células/104um2), TNF- alfa (14,30 +- 1,28 células/104um2), fibras colágenas (7,80 +- 1,37%), elásticas (1,4 +- 0,13%), a quantidade de células positivas para a MMP-9 (9,93 +- 1,39 células/104um2), MMP-12 (12,06 +- 1,15 células/104um2), TIMP-1 (0,73 +- 0,05 células/104?m2), MUC-5 (3,56 +- 0,54 células/104um2), eNOS (1,89 +- 0,16 células/104um2) e iNOS (4,3 +- 0,31 células/104um2), isoprostano (7,34 +- 2,31%) em relação ao grupo ELA (p < 0,001). Conclusão: CrataBL atenua as alterações de mecânica pulmonar, lavado bronco alveolar, responsividade inflamatória, controle do remodelamento e estresse oxidativo induzidas pela elastase. Embora mais estudos devam ser realizados, esta proteína bifuncional pode contribuir como potencial ferramenta terapêutica para o tratamento da DPOC / The aim of this study was to evaluate whether the bifunctional protein plant, CrataBL, which has lectin and enzyme inhibitory properties, modulates changes in lung mechanics, inflammatory and remodeling induced by intratracheal elastase in mice.Methods : 36 C57/Bl6 mice received elastase (0.025 mg) by intratracheal (group ELA and ELA-CrataBL). Control groups received saline (group SAL and SAL-CrataBL).The mice were treated with intraperitoneal instillation of CrataBL (2mg/kg) on days 1, 14 and 21 after intratracheal instillation of elastase (group SAL-CrataBL and ELA-CrataBL), control animals received saline in the same volume. On day 28, the mice were anesthetized and mechanically ventilated were analyzed resistance and respiratory system elastance (Ers and Rrs), elastance and tissue resistance (Htis and Gtis), airway resistance (Raw) and exhaled nitric oxide (ENO). After the bronchoalveolar lavage (BAL) was performed, the lungs were removed and morphometry were quantified and the linear intercept mean (Lm), the number of neutrophils, positive cells for TNF-alfa, collagen fibers, positive cells for MMP-9, MMP-12, TIMP-1, eNOS, iNOS and isoprostane in lung parenchyma and airways. Parenchyma was also evaluated macrophages in the alveolar septa. Airway was also evaluated MUC-5 cells. Results: In group ELA was an increase in Ers, Raw, Gtis, Htis, Lm, ENO, in total cells, macrophages, neutrophils, eosinophils and lymphocytes in BAL compared to controls (p < 0.05), and Raw, decreased in both groups SAL-CrataBL and ELA-CrataBL. In the groups treated with CrataBL there was a decrease in Ers (37.0±2.2 cmH2O/L) Htis (37 9±3.5 cmH2O/ml/s) and ENO (14.7±0.7 ppb) compared to the ELA group (p < 0.05). In BAL there was attenuation of neutrophils (0.003±0.001 104cells/ml), lymphocytes (0.003±0.001 104cells/ml) and Lm (54.6±6.0 mm). Complementing the assessment, the group that received elastase was an increase in the number of macrophages (22.88±2.24 cells/104um2), neutrophils (1.18±0.15 cells/104um2), positive TNF-alfa cells (12.52±0.42 cells/104um2) in the lung parenchyma. In remodeling changes in lung parenchyma, there was an increase in the volume ratio of collagen fibers (11.5 ± 0.11%), elastic (0.5±0.03%), the number of positive MMP-9 cells (18.59±1.87 cells/104um2), MMP-12 (20.17 ± 1.92 cells/104um2) TIMP-1 (14.42±2.05 cells/104um2) compared to controls (p < 0.001). Oxidative stress, was an increased of eNOS (13.15±0.40 cells/104um2), iNOS (10.49 ± 0.65 cells/104um2) and isoprostane (18.11±5.38%). Treatment CrataBL (ELA-CrataBL group) reduced the amount of parenchymal lung macrophages (9.58±1.36 cells/104um2), neutrophils (0.75±0.1 cells/104um2), positive TNF-alfa cells (10.4±0.49 cells/104um2), collagen (10.8±0.13%), elastic (0.3±0.02%), the number of positive MMP-9 cells (10.35±0.65 cells/104?m2), MMP-12 (14.15±0.59 cells/104um2), TIMP-1 (9.89±2.79 cells/104um2) MUC-5 (3.56±0.54 cells/104um2), eNOS (6.98±0:32 cells/104um2) and iNOS (6.21±0.42 cells/104um2) and isoprostane (8.96 ± 3.08%) compared to group ELA (p < 0.001). Airway was also a significant increase in neutrophils (5.97±1.03 cells/104um2), positive TNF-alfa cells (15.82±1.03 cells/104um2). Changes in lung airway remodeling also occurred an increase in the volume ratio of collagen fibers (8.73±2.59%), elastic (2.56±0.18%), the number of positive MMP-9 cells (14.86±1.77 cells/104um2), MMP-12 (18.56±1.79 cells/104um2) TIMP-1 (1.31±0.12 cells/104um2) and MUC-5 (7.09±1.71 cells/104um2) compared to controls (p < 0.001). Oxidative stress, an increase of eNOS (3.09 ± 0.08 cells/104um2), iNOS (5.4±0.3 cells/104um2) and isoprostane (18.11±5.38%) compared to controls (p < 0.001). Treatment CrataBL (ELA-CrataBL group) reduced the amount airway neutrophils (4.62±0.61 cells/104um2), TNF-alfa (14.30 ± 1.28 cells/104um2), collagen fibers (7 80±1.37%), elastic (1.4±0.13%), the number of positive MMP-9 cells (9.93±1.39 cells/104um2), MMP-12 (12.06±1.15), TIMP-1 (0.73±0.05 cells/104um2), MUC-5 (3.56±0.54 cells/104um2), eNOS (1.89±0,16 cells/104um2) and iNOS (4.3±0.31 cells/104um2), isoprostane (7.34±2.31%) compared to group ELA (p < 0.001). Conclusion: CrataBL attenuates changes in lung mechanics, broncho alveolar inflammatory responsiveness, control remodeling and oxidative stress induced by elastase. Although more studies should be conducted, this bifunctional protein may contribute as a potential therapeutic tool for the treatment of COPD
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Distúrbios ventilatórios em pacientes encaminhados para tomografia de coronária: associação entre alterações espirométricas e aterosclerose / Respiratory disorders in patients referred for coronary tomography: association between atherosclerosis and spirometric changes

Frederico Leon Arrabal Fernandes 20 October 2015 (has links)
Diversos estudos mostram a associação entre doenças respiratórias e doença arterial coronariana (DAC). Além de fatores de risco semelhantes, como tabagismo e sedentarismo, ambos estão associadas à idade avançada e inflamação sistêmica. O uso de tomografia computadorizada coronariana (TCC) com múltiplos detectores é método diagnóstico de doença coronariana, descrevendo a anatomia e a gravidade da obstrução. Uma das formas de se estimar o risco de eventos cardiovasculares é o escore de cálcio coronariano (ECC) obtido neste exame. Muitos pacientes são encaminhados para realizar a TCC para investigar DAC ou classificar o risco de eventos cardíacos futuros. Devido à associação entre os fatores de risco da doença respiratória e DAC, é provável que muitos desses pacientes tenham redução da função pulmonar associada. O objetivo deste estudo foi estabelecer a prevalência de alterações espirométricas na população em investigação cardiopatia por TCC e o impacto da alteração funcional no uso de recursos de saúde. Pacientes encaminhados para a realização de TCC realizaram espirometria. Esses foram, então, divididos de acordo com o padrão espirométrico em grupo função pulmonar normal e alterada (FPN e FPA). O FPA foi subdividido em padrão obstrutivo e restritivo (PO e PR). Os indivíduos foram seguidos por 1 ano quanto a internações hospitalares, procura a pronto-socorro e óbitos. Completaram o protocolo 205 pacientes. A prevalência de alteração espirométrica foi de 28,3% (11,2% no grupo PO e 17,2% no grupo PR). Apenas 8% da população do estudo tinha diagnóstico prévio de doença respiratória. Os preditores de alteração espirométrica foram tabagismo, idade e presença de lesão obstrutiva detectada na TCC. O grupo FPA apresentou aumento significativo no ECC (36 vs 1) e maior proporção de lesões obstrutivas coronarianas (57,2% VS 25,4%), principalmente à custa do grupo PR. Pacientes do grupo FPA tiveram maior procura à PS (20,7% vs 9,5%) e mortalidade (6,9% vs 0%) que o grupo FPN. Concluímos que existe alta prevalência de alterações espirométricas em pacientes encaminhados para a realização de TCC. Tanto a DPOC quanto doenças restritivas pulmonares são subdiagnosticadas nessa população. E a presença de alteração espirométrica está associada à maior morbidade cardiovascular e têm implicações prognósticas. Estes achados sugerem que durante a investigação de DAC a avaliação concomitante da função pulmonar é de grande relevância / Several studies have shown the association between respiratory disease and coronary artery disease (CAD). In addition to similar risk factors such as smoking and physical inactivity, both are associated with systemic inflammation and advanced age. Coronary computed tomography (CCT) with multiple detectors is diagnostic method for coronary heart disease, describing anatomy and vessel obstruction severity. One way to estimate risk of cardiovascular events is the coronary calcium score (CCS) from this examination. Many patients are referred to CCT in order to investigate CAD or classify the risk for future cardiac events. Because of the association between risk factors for respiratory disease and CAD, it is likely that many of these patients may have reduced lung function. The study objective was to establish the prevalence of spirometric changes in population investigating heart disease by CCT and the impact of functional changes in use of health care resources. Patients referred for CCT performed spirometry. They were then divided according to spirometry results in normal and abnormal lung function group (NLF and ALF). The ALF was subdivided into obstructive and restrictive pattern (OP and RP). Subjects were followed for 1 year regarding hospital admissions, emergency room visits and deaths. 205 patients completed the protocol. Spirometric change prevalence was 28.3% (11.2% in OP group and 17.2% in the RP group). Only 8% of the study population had a previous diagnosis of respiratory disease. Spirometric changes predictors were smoking, age and obstructive lesion detected in CCT. The ALF group showed significant increase in ECC (36 VS 1) and higher proportion of coronary obstructive lesions (57.2% vs 25.4%), mainly at the expense of the RP group. Patients in ALF group had greater demand for emergency visits (20.7% vs 9.5%) and mortality (6.9% vs 0%) that the NLF group. We conclude that there is a high prevalence of spirometric changes in patients referred for CCT. Both COPD and restrictive lung diseases are underdiagnosed in this population. And the presence of spirometric change is associated with increased cardiovascular morbidity and has prognostic implications. These findings suggest that during DAC assessment, concomitant evaluation of lung function is of great importance
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Composição da matriz extracelular na doença pulmonar obstrutiva crônica / Extracellular matrix composition in chronic obstructive pulmonary disease

Raquel Annoni 11 April 2011 (has links)
A doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) é caracterizada por inflamação crônica e alterações estruturais que levam a obstrução das pequenas vias aéreas e destruição do parênquima alveolar. A composição da matriz extracelular (MEC) nos pulmões tem um importante papel em prover e sustentar a arquitetura pulmonar. No entanto, não há uma descrição abrangente da composição da matriz extracelular no trato respiratório de indivíduos portadores de DPOC. No presente estudo investigou-se a composição da MEC das vias aéreas grandes (VAG), pequenas (VAP) e do parênquima pulmonar de pacientes com DPOC. Utilizando imunohistoquímica e análise de imagem analisou-se a área fracionada de fibras elásticas, colágenos I, III e IV, versicam, decorina, biglicano, lumicam, fibronectina e tenascina nas VAG, VAP e no parênquima peribrônquico e distal de 26 indivíduos com DPOC e comparou-se à área fracionada nos pulmões de 26 fumantes sem DPOC e 16 indivíduos não fumantes. A área fracionada de fibras elásticas foi significante maior no grupo de fumantes não obstruídos em comparação com os demais grupos, em todos os compartimentos analisados. Houve menor expressão de colágeno I na camada interna das VAG e nas camadas interna, muscular e externa das VAP dos indivíduos com DPOC e na camada externa das VAP dos fumantes não obstruídos quando comparados ao grupo controle. A área fracionada de versicam mostrou-se menor apenas no parênquima distal do grupo DPOC comparado ao grupo controle. O estudo da matriz de glicoproteínas mostrou maior área fracionada de fibronectina nas camadas interna, muscular e externa das VAP dos indivíduos com DPOC comparados aos demais grupos, assim como maior área fracionada de tenascina foi observado na membrana basal das VAG e na camada interna das VAP do grupo DPOC comparados aos controles. Além disso, a composição da MEC correlacionou-se com valores funcionais, como o VEF1 (% predito). A partir desses resultados, concluímos que a DPOC é caracterizada por complexas alterações nas principais proteínas estruturais nas pequenas e grandes vias aéreas. Tais alterações podem contribuir para a lesão tecidual persistente e com a obstrução ao fluxo aéreo observado na DPOC / COPD is characterized by chronic inflammation and structural alterations leading to small airway obstruction and to destruction of the lung parenchyma. The extracellular matrix (ECM) composition of the lungs has an important role in determining airway structure. However, there are no comprehensive descriptions of the ECM composition along the respiratory tract in COPD patients. We postulated that the ECM composition in large and small airways and in lung parenchyma of COPD patients differs from that observed in smoking and non-smoking controls. Using immunohistochemistry and image analysis, fractional areas of elastic fibers, type-I, -III and IV collagen, the proteoglycans versican, decorin, biglycan and lumican; fibronectin and tenascin were quantified in the large (LA) and small airways (SA), in peribronchiolar (PP) and distal parenchyma (DP) of 26 COPD patients and compared to 26 smokers without COPD and 16 non-smoking controls. The fractional area of elastic fibers was higher in non-obstructed smokers than in COPD and non-smoking controls subjects, in all lung compartments. Type-I collagen fractional area was lower in the inner layer of LA and in the inner, muscle and outer layer (OL) of SA of COPD patients and in the OL of SA of non-obstructed smokers when compared to non-smoking controls. The versican fractional area was lower in DP of COPD patients than non-smokers. Fibronectin fractional área was higher in the inner, muscle and outer layer of SA of COPD patients compared to non-smokers. Tenascin fractional area was higher in the subepithelial area of LA and inner layer of SA of COPD when compared to non-smoking controls. Furthermore, ECM composition correlated with FEV1% predicted. Architectural alterations due to an altered ECM composition in COPD are likely to contribute to the persistent tissue injury and to the airflow obstruction characteristic of this disease
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Composição da matriz extracelular na doença pulmonar obstrutiva crônica / Extracellular matrix composition in chronic obstructive pulmonary disease

Annoni, Raquel 11 April 2011 (has links)
A doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) é caracterizada por inflamação crônica e alterações estruturais que levam a obstrução das pequenas vias aéreas e destruição do parênquima alveolar. A composição da matriz extracelular (MEC) nos pulmões tem um importante papel em prover e sustentar a arquitetura pulmonar. No entanto, não há uma descrição abrangente da composição da matriz extracelular no trato respiratório de indivíduos portadores de DPOC. No presente estudo investigou-se a composição da MEC das vias aéreas grandes (VAG), pequenas (VAP) e do parênquima pulmonar de pacientes com DPOC. Utilizando imunohistoquímica e análise de imagem analisou-se a área fracionada de fibras elásticas, colágenos I, III e IV, versicam, decorina, biglicano, lumicam, fibronectina e tenascina nas VAG, VAP e no parênquima peribrônquico e distal de 26 indivíduos com DPOC e comparou-se à área fracionada nos pulmões de 26 fumantes sem DPOC e 16 indivíduos não fumantes. A área fracionada de fibras elásticas foi significante maior no grupo de fumantes não obstruídos em comparação com os demais grupos, em todos os compartimentos analisados. Houve menor expressão de colágeno I na camada interna das VAG e nas camadas interna, muscular e externa das VAP dos indivíduos com DPOC e na camada externa das VAP dos fumantes não obstruídos quando comparados ao grupo controle. A área fracionada de versicam mostrou-se menor apenas no parênquima distal do grupo DPOC comparado ao grupo controle. O estudo da matriz de glicoproteínas mostrou maior área fracionada de fibronectina nas camadas interna, muscular e externa das VAP dos indivíduos com DPOC comparados aos demais grupos, assim como maior área fracionada de tenascina foi observado na membrana basal das VAG e na camada interna das VAP do grupo DPOC comparados aos controles. Além disso, a composição da MEC correlacionou-se com valores funcionais, como o VEF1 (% predito). A partir desses resultados, concluímos que a DPOC é caracterizada por complexas alterações nas principais proteínas estruturais nas pequenas e grandes vias aéreas. Tais alterações podem contribuir para a lesão tecidual persistente e com a obstrução ao fluxo aéreo observado na DPOC / COPD is characterized by chronic inflammation and structural alterations leading to small airway obstruction and to destruction of the lung parenchyma. The extracellular matrix (ECM) composition of the lungs has an important role in determining airway structure. However, there are no comprehensive descriptions of the ECM composition along the respiratory tract in COPD patients. We postulated that the ECM composition in large and small airways and in lung parenchyma of COPD patients differs from that observed in smoking and non-smoking controls. Using immunohistochemistry and image analysis, fractional areas of elastic fibers, type-I, -III and IV collagen, the proteoglycans versican, decorin, biglycan and lumican; fibronectin and tenascin were quantified in the large (LA) and small airways (SA), in peribronchiolar (PP) and distal parenchyma (DP) of 26 COPD patients and compared to 26 smokers without COPD and 16 non-smoking controls. The fractional area of elastic fibers was higher in non-obstructed smokers than in COPD and non-smoking controls subjects, in all lung compartments. Type-I collagen fractional area was lower in the inner layer of LA and in the inner, muscle and outer layer (OL) of SA of COPD patients and in the OL of SA of non-obstructed smokers when compared to non-smoking controls. The versican fractional area was lower in DP of COPD patients than non-smokers. Fibronectin fractional área was higher in the inner, muscle and outer layer of SA of COPD patients compared to non-smokers. Tenascin fractional area was higher in the subepithelial area of LA and inner layer of SA of COPD when compared to non-smoking controls. Furthermore, ECM composition correlated with FEV1% predicted. Architectural alterations due to an altered ECM composition in COPD are likely to contribute to the persistent tissue injury and to the airflow obstruction characteristic of this disease
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Analyse de l’activité physique, de la position corporelle et de la qualité de sommeil chez les patients atteints de maladies chroniques : Traitement des signaux, fusion de données et stratégie de prise en charge / Analysis of physical activity, body posture and sleep quality with chronic diseases patients : signal processing, data fusion and disease management

Perriot, Bruno 03 September 2015 (has links)
Les maladies chroniques impliquant le système respiratoire nécessitent un suivi sur la durée. L’activité physique et les paramètres cardiovasculaires sont essentiels pour ces pathologies. Nous nous sommes intéressés en particulier à la BPCO et à l’apnée obstructive du sommeil. La BPCO est caractérisée par un cercle vicieux d’inactivité : une gêne respiratoire entraîne une diminution de l’activité, qui elle-même augmente la gêne respiratoire par désentraînement. Le monitoring de l’activité, en lien avec la SpO2 est donc essentiel pour cette pathologie. Les désaturations nocturnes sont un paramètre cardinal de l’apnée du sommeil. Un actimètre permet d’évaluer la qualité du sommeil, complétant ainsi le suivi de cette pathologie. De plus, l’activité diurne est un indicateur de l’asthénie provoquée par le syndrome. Le but de ce travail a donc été la mise au point d’un actimètre communicant, capable de mesurer l’activité diurne, d’évaluer le temps de sommeil et de s’interfacer avec un oxymètre de pouls pour synchroniser la collecte de données. À partir des données récoltées durant 26 jours d’enRégistrements, nous avons mis au point et évalué un algorithme permettant de mesurer le temps passé assis, debout et allongé. Cet algorithme a été conçu pour être embarqué dans un microcontrôleur, ayant des ressources de calcul limitées. Nous avons également proposé un algorithme de détection des pas, dont le fonctionnement a été validé sur plus de 5 heures de marche, sur 22 patients différents, contre un comptage manuel. Nous avons enfin proposé une méthode de détection des transitions assis-debout pour l’instrumentation du test de levers de chaise de 3 minutes. Lors de l’analyse nocturne, nous avons mis au point un algorithme de détection du temps de sommeil, testé sur 25 nuits. Nous avons également proposé une méthode d’analyse de l’onde de pouls permettant d’extraire le rapport LF/HF de la variabilité cardiaque, permettant de détecter le sommeil paradoxal. Nous avons montré le résultat de l’agrégation des différentes données acquises par le système formé de l’actimètre et de l’oxymètre lors d’une nuit d’examen, comme outils à disposition du praticien. L’actimètre mis au point dans le cadre de ces travaux et les méthodes d’analyse du signal associées sont adaptés au suivi non invasif de pathologies respiratoires. Ils peuvent également être intégrés à un système de télémédecine via une passerelle informatique pour un suivi de long terme. / Chronic diseases affecting the respiratory system require a long-term monitoring. Physical activity and cardiovascular parameters are essential in those pathologies. We focused on two of those diseases : COPD and obstructive sleep apnea. COPD is characterized by a downward cycle of inactivity : a respiratory impairment leads to a reduction of activity, whose in turn worsen the respiratory impairment by a conditioning loss. As a consequence, activity monitoring and SpO2 are essential for the monitoring of this pathology. Nocturnal oxygen desaturation are a main feature of sleep apnea. An actimeter allows for sleep quality evaluation, and is a logical choice for a complementary measure of this disease. Moreover, diurnal activity is an indicator of the degree of physical weakness that can occur as a consequence of sleep apnea. The main goal of the work has been the developement of a connected actimeter, able to monitor diurnal activity, estimate the duration of sleep and collect data from a pulse oximeter to synchronise the data. From 26 days of accelerometric measures, we designed and validated an algorithm that compute the time spend sitting, standing and lying. This algorithm has been designed to be embedded in a microcontroler with limited computing power. We also proposed a step detection algorithm validated on 5 hours of walking, on 22 different patients, against a visual count. Finally, we designed a method to detect the sitting-standing change of posture to monitor the 3-minutes chair stand test. On the nocturnal aspect, we designed an algorithm used to estimate the sleep duration during a night. It as been tested on 25 nights. We also proposed a pulse wave analysis method to extract the LF/HF ratio of cardiac variability, to detect REM sleep. We showed the result of the aggregation of the different parameters collected by the system composed of the actimeter and the oximeter during a monitored night, as a tool to the healthcare professional. The actimeter design in the context of this work and the associated signal processing methods are appropriate to the monitoring of respiratory pathologies with a light equipment. They also can be integrated into a telemedecine system through a gateway computer, allowing for a long-term monitoring.
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PROTECTIVE EFFECTS OF FORMOTEROL AND IPRATROPIUM BROMIDE AGAINST INFLAMMATION AND PULMONARY EMPHYSEMA INDUCED BY INHALATION OF CADMIUM IN RATS/EFFETS PROTECTEURS DU FORMOTÉROL ET DU BROMURE DIPRATROPIUM VIS-A-VIS DE LINFLAMMATION ET DE LEMPHYSÈME PULMONAIRE INDUITS PAR LINHALATION DE CADMIUM CHEZ LE RAT

Zhang, Wen Hui 15 February 2011 (has links)
Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is characterized by a non-fully reversible airflow limitation and a chronic inflammatory response accompanied by the development of emphysema. The β2-adrenoceptor agonists and anticholinergic agents are widely used in patients with COPD due to their bronchodilator properties. Today, many studies in vitro and in vivo in experimental animal models have shown that these bronchodilators also exert anti-inflammatory effects, but their protective roles against lung inflammation and the development of emphysema in patients with COPD remain to be determined. The imbalance between the activity of matrix metalloproteinases (MMPs) and their specific tissue inhibitors (TIMPs) is considered to play a key role in the pathogenesis of COPD, especially in the development of pulmonary emphysema. The modulation of inflammatory responses and emphysema via the inhibition of the MMPs activity induced by the use of synthetic inhibitors of MMPs suggests that MMPs may be therapeutic targets for COPD patients. However, very few studies have demonstrated the regulation exerted by β2-adrenoceptor agonists and anticholinergic agents on the activity of MMPs. The combination of β2-adrenoceptor agonists with anticholinergic agents has been found to exert an additive and even synergistic bronchodilator effect, but nothing is known about their combination on the inflammatory pathogenesis and the development of emphysema. Thus, a better knowledge of the activities of β2-adrenoceptor agonists and anticholinergic agents on controlling pulmonary inflammation and emphysema in COPD could provide a new therapeutic approach in this area. The first goal of the present work was to investigate the effects of formoterol, a β2-adrenoceptor agonist and/or ipratropium bromide, an anticholinergic agent, on acute pulmonary inflammation induced by cadmium inhalation in rats. In addition, we examined whether the expected anti-inflammatory effects of formoterol and/or of ipratropium bromide were associated with a modulation of the gelatinase A (MMP-2), gelatinase B (MMP-9) and macrophage metalloelastase (MMP-12) activity. Compared with the data observed in rats exposed to a single dose of cadmium, the pre-administration of formoterol or ipratropium bromide inhibited the cadmium-induced increase in airway resistance. Formoterol significantly reduced the total cell, neutrophil and macrophage counts in bronchoalveolar lavage fluid (BALF), whereas, ipratropium bromide only reduced the neutrophil number. Both bronchodilators administrated alone attenuated significantly the lung lesions associated with parenchyma inflammatory cell influx and congestion observed in cadmium-group. The increased MMP-9 activity was significantly attenuated. A reduction of pulmonary edema was also detected by measuring the lung wet-to-dry weight ratio. However, no additive or synergistic effect was obtained when formoterol was administrated in combination with ipratropium bromide. In conclusion, formoterol and ipratropium bromide partially protect the lungs against inflammation by reducing the neutrophilic infiltration. This protective effect may be related to the reduction of MMP-9 activity which plays an important role in the acute inflammation. Up to now, the impact of a long-term administration of bronchodilators aiming to control the chronic inflammation and the development of emphysema in experimental animal models and in patients with COPD has been poorly investigated. In this context, it was rational to investigate whether the protective role of formoterol and ipratropium bromide identified in acute conditions persists in a rat model of subacute neutrophilic pulmonary inflammation with an enlargement of airspaces. In the second part of this study, we also intended to determine whether these anti-inflammatory effects are related to the modulation of imbalance between MMPs and TIMPs. Though ipratropium induced no effect on the subacute pulmonary inflammation and the airspace enlargement induced by repeated cadmium inhalations during 5 weeks in rats, formoterol elicited marked anti-inflammatory effects on the increase of total cell and neutrophil counts as well as the activity of MMP-9 mainly expressed in alveolar macrophages and epithelial cells. This drug also prevented the inflammatory infiltration in alveoli and in interstitial tissue and significantly inhibited the airspace enlargement as demonstrated by the significant decrease in the mean linear intercept (Lm). The combination of both bronchodilators at inefficient concentrations induced synergistic inhibitory effects on the total cell and neutrophil counts and on the cadmium-induced increased Lm associated with a reduction of MMP-9 activity in BALF. These data suggest that formoterol alone or combined with ipratropium could protect lungs against subacute pulmonary inflammation and the airspace enlargement by inhibiting neutrophilic infiltration via the reduction of MMP-9 activity. To the best of our knowledge, this is the first report which reveals the anti-inflammatory effects of β2-adrenoceptor agonists and anticholinergic agents in an animal model which mimics the main features of COPD. The data obtained in this work contribute to identify new therapeutic targets in COPD for drugs currently used in clinical practice./ La broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO) est caractérisée essentiellement par une limitation du débit aérien qui n'est pas entièrement réversible et une inflammation chronique pulmonaire accompagnée dun développement demphysème. Les agonistes β2-adrénergiques et les anticholinergiques sont largement utilisés chez les patients atteints de BPCO en raison de leurs propriétés bronchodilatatrices. Aujourdhui, de nombreuses études expérimentales in vitro et in vivo, utilisant des modèles animaux, ont montré que ces bronchodilatateurs exerçaient également des effets anti-inflammatoires. Leur rôle protecteur contre linflammation pulmonaire et le développement d'emphysème chez des patients souffrant de BPCO reste à déterminer. Le déséquilibre entre les métalloprotéinases de la matrice (MMPs) et leurs inhibiteurs tissulaires (TIMPs) est considéré comme un mécanisme clé dans lévolution de la maladie et surtout dans le développement d'emphysème pulmonaire. La modulation des réactions inflammatoires et de lemphysème obtenue grâce à la réduction de lactivité des MMPs induite par des inhibiteurs synthétiques suggère que les MMPs pourraient être des cibles thérapeutiques importantes dans le traitement de la BPCO. Mais jusquà ce jour, très peu détudes ont été consacrées à la régulation de lactivité des MMPs par les agonistes β2-adrénergiques et les anticholinergiques. Lassociation dun agoniste β2-adrénergique avec un anticholinergique donne lieu à une amplification des effets bronchodilatateurs, mais il nest pas certain que leur combinaison débouche sur des effets additifs ou synergiques sur le plan dun meilleur contrôle de la réaction inflammatoire. Ainsi, une meilleure connaissance des activités des agonistes β2-adrénergiques et des anticholinergiques visant au contrôle de l'inflammation pulmonaire et de l'emphysème dans la BPCO pourrait fournir une nouvelle approche thérapeutique dans ce domaine. Lobjectif de la première partie de ce travail était donc d'étudier les effets du formotérol, un agoniste β2-adrénergique et / ou du bromure d'ipratropium, un anticholinergique, sur l'inflammation pulmonaire aiguë provoquée par linhalation de cadmium chez le rat. En outre, nous voulions aussi vérifier si ces effets anti-inflammatoires étaient associés à une modulation de lactivité de la gélatinase A (MMP-2), de la gélatinase B (MMP-9) et de la métallo-élastase du macrophage (MMP-12). Par rapport aux effets observés chez des rats exposés à une dose de cadmium, ladministration préventive de formotérol ou de bromure dipratropium a atténué laugmentation de la résistance des voies aériennes. Le formotérol a induit une diminution significative du nombre de cellules totales, des neutrophiles et des macrophages dans le liquide de lavage broncho-alvéolaire (BALF). Par contre, le bromure dipratropium na entraîné quune diminution du nombre de neutrophiles. Les lésions pulmonaires caractérisées par de la congestion et une réaction inflammatoire du parenchyme ont été significativement inhibées par ces deux bronchodilatateurs administrés séparément. Lélévation remarquable de lactivité de MMP-9 dans le BALF a été significativement atténuée par le prétraitement au formotérol ou au bromure dipratropium. Il en est de même pour ldème pulmonaire évalué par le biais du rapport entre le poids humide et le poids sec du parenchyme. Lorsque les deux principes actifs ont été combinés et administrés préventivement à laction du cadmium, aucun effet synergique ou additif na été constaté. En conclusion, le formotérol et le bromure dipratropium préviennent partiellement linflammation pulmonaire aiguë en réduisant linfiltration neutrophilique du parenchyme pulmonaire faisant suite à une exposition aiguë au cadmium. Cet effet protecteur pourrait être lié à une réduction de lactivité de MMP-9 qui joue un rôle pro-inflammatoire important dans linflammation aiguë. Jusquici, les effets potentiels des bronchodilatateurs contre linflammation chronique et lévolution de lemphysème pulmonaire chez des animaux et chez les patients atteints de BPCO restent mal connus. Il nous restait donc à vérifier si les effets protecteurs du formotérol et du bromure dipratropium révélés par nos premières études au cours desquelles les rats ont été exposés de manière aiguë au cadmium persistent dans un modèle dinflammation pulmonaire subaiguë accompagnée dun élargissement des espaces aériens. Nous voulions également déterminer si ces effets étaient liés à la modulation du déséquilibre entre les MMP-2/9/12 et les TIMP-1/2. Bien que le bromure dipratropium nait aucun effet sur linflammation subaiguë pulmonaire et lélargissement des espaces aériens induits par des inhalations répétées de cadmium chez le rat, le prétraitement par du formotérol a, quant à lui, inhibé significativement laugmentation du nombre de cellules totales et des neutrophiles ainsi que de lactivité de MMP-9 exprimée principalement dans les macrophages et les cellules épithéliales alvéolaires. En outre, une atténuation importante des lésions pulmonaires caractérisées par un élargissement des espaces aériens les plus distaux et une infiltration de cellules inflammatoires dans les alvéoles et le tissu ont été observées. La combinaison des deux bronchodilatateurs, à des concentrations pourtant inefficaces, a provoqué un effet synergique sur la plupart des paramètres étudiés, en particulier sur linfiltration par les neutrophiles et lactivité de MMP-9 dans le BALF. Ce travail suggère que le formotérol, seul ou combiné avec le bromure dipratropium, pourrait protéger partiellement les poumons contre linflammation pulmonaire et lélargissement des espaces aériens en réduisant l'infiltration neutrophilique éventuellement via l'inhibition de lactivité de MMP-9. A notre connaissance, il sagit du premier rapport montrant les effets anti-inflammatoires des agonistes β2-adrénergiques et des anticholinergiques dans un modèle animal mimant les principales caractéristiques physiopathologiques de la BPCO. Les données obtenues dans ce travail pourraient contribuer à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour cette maladie.

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