A inalação de material particulado (PM) exerce um papel importante na exacerbação de doenças respiratórias, incluindo DPOC e asma, no entanto os efeitos específicos do PM no desenvolvimento do enfisema pulmonar são ainda pouco descritos na literatura. Neste estudo investigamos os efeitos da exposição crônica a níveis ambientais de PM no desenvolvimento do enfisema e do remodelamento pulmonar em camundongos. Os animais receberam instilação intranasal de solução de papaína ou de solução salina e permaneceram em câmaras situadas em uma área de tráfego intenso de veículos: uma recebia ar ambiente e a outra possuía filtros para PM na entrada de ar. Fizemos medidas morfométricas, de densidade de fibras de colágeno e elástica, análise quantitativa de macrófagos, expressão de MMP- 12 (metaloproteinase de matriz), de isoprostano-8 e de caspase-3 no tecido pulmonar. Os animais que recebram papaína e que foram mantidos na câmara sem filtros apresentaram os maiores valores de intercepto linear médio (Lm) comparados aos que receberam a solução desta mesma substância, mas que permaneceram na câmara com os filtros (47,11±1,49 e 39,33±1,93 miu m, respectivamente, p=0.002). Também observamos um aumento na densidade de fibras de colágeno e na expressão de isoprostano-8 nos pulmões dos animais que receberam papaína e que permaneceram na câmara sem filtros comparado ao grupo que recebeu a mesma substância mas foi mantido na câmara com filtros (p<0,05 e p=0,002, respectivamente). Não houve diferença entre estes dois grupos ao avaliarmos a quantidade de células que expressaram MAC-2, MMP-12 e caspase-3. Não observamos diferença em nenhum dos parâmetros estudados entre os grupos que receberam solução salina, mas foram mantidos em câmaras diferentes. Concluimos que a exposição a níveis ambientais de PM piorou o enfisema induzido pela papaína e resultou em aumento do remodelamento pulmonar. O estresse oxidativo parece ser um dos mecanismos responsáveis por esta resposta. / Inhalation of particulate matter (PM) exacerbates a variety of pulmonary disorders, including COPD and asthma, but the specific effects of PM on the developing of emphysema are largely unknown. We investigated the effects of chronic exposure to ambient levels of PM on the development of emphysema and pulmonary remodeling in mice. Mice received either papain or normal saline and were kept for two months in two chambers in an area of high traffic density: one received ambient air and the other had filters for PM. We performed lung morphometry, measured the density of elastic and collagen fibers and studied the expression of matrix metalloproteinase-12 (MMP-12), macrophage MAC-2, 8-isoprostane and caspase 3. Lungs from papain-treated mice exposed to ambient air presented greater values of mean linear intercept than papain-treated mice kept in the chamber with filtered air (47.11±1.49 and 39.33±1.93 miu m, respectively, p=0.002). There was an increase in the density of collagen fibers and in the expression of 8- isoprostane in pulmonary tissue of papain-treated mice that remained in the chamber with ambient air (p<0.05 and p=0.002, respectively). There were no significant differences between these two groups in the amount of cells expressing MAC-2, MMP-12 and caspase-3. There were no significant differences in any of the parameters studied between saline-treated mice kept in the two chambers. We conclude that exposure to urban levels of PM worsens protease-induced emphysema and increases pulmonary remodeling. We suggest that an increase in oxidative stress induced by PM exposure influences this response.

A inalação de material particulado (PM) exerce um papel importante na exacerbação de doenças respiratórias, incluindo DPOC e asma, no entanto os efeitos específicos do PM no desenvolvimento do enfisema pulmonar são ainda pouco descritos na literatura. Neste estudo investigamos os efeitos da exposição crônica a níveis ambientais de PM no desenvolvimento do enfisema e do remodelamento pulmonar em camundongos. Os animais receberam instilação intranasal de solução de papaína ou de solução salina e permaneceram em câmaras situadas em uma área de tráfego intenso de veículos: uma recebia ar ambiente e a outra possuía filtros para PM na entrada de ar. Fizemos medidas morfométricas, de densidade de fibras de colágeno e elástica, análise quantitativa de macrófagos, expressão de MMP- 12 (metaloproteinase de matriz), de isoprostano-8 e de caspase-3 no tecido pulmonar. Os animais que recebram papaína e que foram mantidos na câmara sem filtros apresentaram os maiores valores de intercepto linear médio (Lm) comparados aos que receberam a solução desta mesma substância, mas que permaneceram na câmara com os filtros (47,11±1,49 e 39,33±1,93 miu m, respectivamente, p=0.002). Também observamos um aumento na densidade de fibras de colágeno e na expressão de isoprostano-8 nos pulmões dos animais que receberam papaína e que permaneceram na câmara sem filtros comparado ao grupo que recebeu a mesma substância mas foi mantido na câmara com filtros (p<0,05 e p=0,002, respectivamente). Não houve diferença entre estes dois grupos ao avaliarmos a quantidade de células que expressaram MAC-2, MMP-12 e caspase-3. Não observamos diferença em nenhum dos parâmetros estudados entre os grupos que receberam solução salina, mas foram mantidos em câmaras diferentes. Concluimos que a exposição a níveis ambientais de PM piorou o enfisema induzido pela papaína e resultou em aumento do remodelamento pulmonar. O estresse oxidativo parece ser um dos mecanismos responsáveis por esta resposta. / Inhalation of particulate matter (PM) exacerbates a variety of pulmonary disorders, including COPD and asthma, but the specific effects of PM on the developing of emphysema are largely unknown. We investigated the effects of chronic exposure to ambient levels of PM on the development of emphysema and pulmonary remodeling in mice. Mice received either papain or normal saline and were kept for two months in two chambers in an area of high traffic density: one received ambient air and the other had filters for PM. We performed lung morphometry, measured the density of elastic and collagen fibers and studied the expression of matrix metalloproteinase-12 (MMP-12), macrophage MAC-2, 8-isoprostane and caspase 3. Lungs from papain-treated mice exposed to ambient air presented greater values of mean linear intercept than papain-treated mice kept in the chamber with filtered air (47.11±1.49 and 39.33±1.93 miu m, respectively, p=0.002). There was an increase in the density of collagen fibers and in the expression of 8- isoprostane in pulmonary tissue of papain-treated mice that remained in the chamber with ambient air (p<0.05 and p=0.002, respectively). There were no significant differences between these two groups in the amount of cells expressing MAC-2, MMP-12 and caspase-3. There were no significant differences in any of the parameters studied between saline-treated mice kept in the two chambers. We conclude that exposure to urban levels of PM worsens protease-induced emphysema and increases pulmonary remodeling. We suggest that an increase in oxidative stress induced by PM exposure influences this response.

Analisamos as alterações cardíacas pós-indução de enfisema por instilação de papaína. Foram avaliados 75 ratos (grupos papaína e controle), sacrificados 30, 60, 90, 120 ou 180 dias pós-instilação. Foram realizados: gasometria do sangue arterial, avaliação morfométrica cardíaca e pulmonar. A papaína produziu destruição alveolar compatível com enfisema, sem repercussão nas trocas gasosas. Ventrículo direito e septo interventricular não apresentaram alterações significativas. Houve redução da área do ventrículo esquerdo, 90 dias pós-indução, e discreto espessamento de sua parede. / Cardiac alterations post-induction emphysema by instillation of papain were analyzed. Seventy-five rats (groups papain and control), sacrificed 30, 60, 90, 120 or 180 days post-instillation were evaluated. Arterial blood gases, cardiac and pulmonary morphometrical analysis were performed. Papain administration produced alveolar destruction compatible with emphysema, without arterial blood gases changes. Right ventricle and interventricular septum didn't show alterations. There were left ventricular area decrease (90 days post-induction) and light thickness increase of its wall.

Analisamos as alterações cardíacas pós-indução de enfisema por instilação de papaína. Foram avaliados 75 ratos (grupos papaína e controle), sacrificados 30, 60, 90, 120 ou 180 dias pós-instilação. Foram realizados: gasometria do sangue arterial, avaliação morfométrica cardíaca e pulmonar. A papaína produziu destruição alveolar compatível com enfisema, sem repercussão nas trocas gasosas. Ventrículo direito e septo interventricular não apresentaram alterações significativas. Houve redução da área do ventrículo esquerdo, 90 dias pós-indução, e discreto espessamento de sua parede. / Cardiac alterations post-induction emphysema by instillation of papain were analyzed. Seventy-five rats (groups papain and control), sacrificed 30, 60, 90, 120 or 180 days post-instillation were evaluated. Arterial blood gases, cardiac and pulmonary morphometrical analysis were performed. Papain administration produced alveolar destruction compatible with emphysema, without arterial blood gases changes. Right ventricle and interventricular septum didn't show alterations. There were left ventricular area decrease (90 days post-induction) and light thickness increase of its wall.

O propósito da presente investigação foi avaliar o papel da atividade física no desenvolvimento de enfisema induzido por papaína em ratos. Para tanto, ratos Wistar foram randomicamente divididos em quatro grupos (n = 10 para cada grupo) que receberam, respectivamente, infusão intra-traqueal de papaína (6 mg em 1 mL de NaCl 0,9%) ou veículo e foram submetidos ou não ao protocolo de exercício em uma esteira ergométrica. Os ratos exercitaram-se a 13,3 m/min, 6 dias por semana, durante 9 semanas (o tempo de exercício foi aumentado gradualmente, de 10 a 35 min). Foram medidas a elastância e a resistência do sistema respiratório (Ers e Rrs, respectivamente), o peso e tamanho do coração, volume das câmaras cardíacas, diâmetro médio das fibras cardíacas e diâmetro alveolar médio. Após 9 semanas de atividade física não houve diferença para os valores de Ers e Rrs entre os quatro grupos experimentais. Houve um aumento estatisticamente significativo do peso do coração preenchido por solução de formaldeído nos grupos de animais submetidos à atividade física comparados aos grupos de animais sedentários (P = 0,007). Não houve diferenças significativas entre os dois grupos que fizeram exercício físico (tendo ou não recebido papaína) ou entre os dois grupos sedentários. O volume das câmaras cardíacas direita e esquerda não foram diferentes entre os diferentes grupos. O diâmetro médio das fibras do ventrículo esquerdo foi significativamente maior nos grupos submetidos à atividade física quando comparados aos grupos sedentários (P = 0,006). O diâmetro alveolar médio foi significativamente maior em ratos que receberam papaína quando comparados aos ratos que receberam salina intratraqueal (P = 0,025). Entretanto o diâmetro alveolar médio foi significativamente maior nos animais que receberam instilação intratraqueal de papaína e que foram submetidos à atividade física, quando comparados aos animais que foram instilados com papaína, mas não foram submetidos ao condicionamento físico. Concluímos que a atividade física pode aumentar à lesão alveolar induzida pela infusão de papaína / The purpose of the present study was to evaluate the role of exercise training on the development of papain-induced emphysema in rats. Wistar rats were randomly assigned to four groups (n = 10 for each group) that received, respectively, intratracheal infusion of papain (6 mg in 1 mL NaCl 0.9%) or vehicle and were submitted or not to a protocol of exercise on a treadmill. Rats exercised at 13.3 m/min, 6 days per week, for 9 weeks (increasing exercise time, from 10 to 35 min). We measured respiratory system elastance (Ers) and resistance (Rrs), the size and weight of the heart and mean alveolar diameter (Lm). After 9 weeks of exercise training, there were no differences in Rrs and Ers values among the four experimental groups. There was a significant increase in the heart weight filled with formaldehyde solute in animals submitted to exercise training compared to the sedentary groups (P = 0.007). There were no differences between the two groups submitted to exercise training (receiving or not papaine) or between the sedentary groups. There were no differences in cardiac chambers volume between all groups. The left ventricule fibers mean diameter was significantly greater in rats submitted to exercise training compared to sedentary rats (P = 0.006). Lm was significantly greater in rats that received papain compared to saline-infused rats (P = 0.025). However, Lm was significantly greater in papain + exercise rats compared to rats that received papain and were not submitted to exercise. We conclude that exercise training can increase alveolar damage induced by papain infusion

O propósito da presente investigação foi avaliar o papel da atividade física no desenvolvimento de enfisema induzido por papaína em ratos. Para tanto, ratos Wistar foram randomicamente divididos em quatro grupos (n = 10 para cada grupo) que receberam, respectivamente, infusão intra-traqueal de papaína (6 mg em 1 mL de NaCl 0,9%) ou veículo e foram submetidos ou não ao protocolo de exercício em uma esteira ergométrica. Os ratos exercitaram-se a 13,3 m/min, 6 dias por semana, durante 9 semanas (o tempo de exercício foi aumentado gradualmente, de 10 a 35 min). Foram medidas a elastância e a resistência do sistema respiratório (Ers e Rrs, respectivamente), o peso e tamanho do coração, volume das câmaras cardíacas, diâmetro médio das fibras cardíacas e diâmetro alveolar médio. Após 9 semanas de atividade física não houve diferença para os valores de Ers e Rrs entre os quatro grupos experimentais. Houve um aumento estatisticamente significativo do peso do coração preenchido por solução de formaldeído nos grupos de animais submetidos à atividade física comparados aos grupos de animais sedentários (P = 0,007). Não houve diferenças significativas entre os dois grupos que fizeram exercício físico (tendo ou não recebido papaína) ou entre os dois grupos sedentários. O volume das câmaras cardíacas direita e esquerda não foram diferentes entre os diferentes grupos. O diâmetro médio das fibras do ventrículo esquerdo foi significativamente maior nos grupos submetidos à atividade física quando comparados aos grupos sedentários (P = 0,006). O diâmetro alveolar médio foi significativamente maior em ratos que receberam papaína quando comparados aos ratos que receberam salina intratraqueal (P = 0,025). Entretanto o diâmetro alveolar médio foi significativamente maior nos animais que receberam instilação intratraqueal de papaína e que foram submetidos à atividade física, quando comparados aos animais que foram instilados com papaína, mas não foram submetidos ao condicionamento físico. Concluímos que a atividade física pode aumentar à lesão alveolar induzida pela infusão de papaína / The purpose of the present study was to evaluate the role of exercise training on the development of papain-induced emphysema in rats. Wistar rats were randomly assigned to four groups (n = 10 for each group) that received, respectively, intratracheal infusion of papain (6 mg in 1 mL NaCl 0.9%) or vehicle and were submitted or not to a protocol of exercise on a treadmill. Rats exercised at 13.3 m/min, 6 days per week, for 9 weeks (increasing exercise time, from 10 to 35 min). We measured respiratory system elastance (Ers) and resistance (Rrs), the size and weight of the heart and mean alveolar diameter (Lm). After 9 weeks of exercise training, there were no differences in Rrs and Ers values among the four experimental groups. There was a significant increase in the heart weight filled with formaldehyde solute in animals submitted to exercise training compared to the sedentary groups (P = 0.007). There were no differences between the two groups submitted to exercise training (receiving or not papaine) or between the sedentary groups. There were no differences in cardiac chambers volume between all groups. The left ventricule fibers mean diameter was significantly greater in rats submitted to exercise training compared to sedentary rats (P = 0.006). Lm was significantly greater in rats that received papain compared to saline-infused rats (P = 0.025). However, Lm was significantly greater in papain + exercise rats compared to rats that received papain and were not submitted to exercise. We conclude that exercise training can increase alveolar damage induced by papain infusion