A lesão pulmonar aguda (LPA) é caracterizada por inflamação pulmonar de início súbito com recrutamento de polimorfonucleares e liberação de mediadores próinflamatórios. É uma condição grave que evolui com óbito em aproximadamente 40% dos casos. Diversos estudos que elucidaram a fisiopatologia da LPA, o tratamento ainda é insatisfatório. O sistema colinérgico anti-inflamatório foi descrito no pulmão e está relacionado a um reflexo via nervo vago que inibe a liberação de citocinas inflamatórias por efeitos relacionados a ação da acetilcolina em receptores nicotínicos. Nossa hipótese é de que a redução de VAChT, que está relacionada ao déficit na liberação de ACh, module a resposta inflamatória pulmonar em modelo de LPS. Objetivo: 1. Avaliar se a deficiência de VAChT modula a resposta pulmonar em animais geneticamente modificados; 2. Avaliar se a deficiência colinérgica induzida por redução de VAChT está envolvida na resposta pulmonar ao LPS e elucidar alguns mecanismos envolvidos; 3. Avaliar o potencial terapêutico do PNU, um agonista de alfa7nAChR nas alterações funcionais e histopatológicas em modelo de LPA em animais C57Bl6. Metodologia: Foram utilizados camundongos machos geneticamente modificados mutante (VAChT KDHOM) ou selvagem (WT) e C57BL/6. Inicialmente avaliamos a função pulmonar e a histopatologia pulmonar em animais VAChT KDHOM. Após, animais WT e VAChT KDHOM receberam instilação intranasal de LPS ou salina e a resposta inflamatória foi avaliada de 1,5h até 72 horas após. Ainda, foi avaliado a resposta pulmonar em VAChT KDHOM e WT após a instilação de LPS intraperitoneal. Por fim, animais C57BL/6 instilados com LPS intranasal, receberam tratamento prévio ou após com PNU, agonista do receptor nicotínico alfa7. Resultados: Animais mutante apresentaram maior quantidade de células recuperadas no lavado bronco alveolar (LBA) e aumento de citocinas próinflamatórias, aumento de edema peribrônquico e piora da função pulmonar. Ainda, observamos aumento da expressão de NF-kB e redução de JAK2. A deficiência de VAChT induziu aumento de células inflamatórias em animais que receberam LPS somente em 1.5h após a indução, sendo os valores iguais ao dos animais WT em 24 e 72 horas. Nos animais WT, o estimulo do receptor nicotínico melhora a inflamação, enquanto o estímulo de receptores muscarínicos parece contribuir com a piora da resposta da inflamação pulmonar. Os efeitos do PNU parecem que dependem da via colinérgica intacta, uma vez que esta droga não teve o mesmo efeito em animais mutante. Entretanto, o tratamento com PNU em animais C57BL/6 reduziu a inflamação, a produção de citocinas, a deposição de colágeno no tecido pulmonar e os níveis de MMP-2, MMP-9 e TIMP-1, melhorando a função pulmonar. Estes efeitos parecem estar associados a redução de macrófagos perfil M1, e a inibição de NF-kB. Conclusão: Estes dados claramente demonstram que o sistema colinérgico anti-inflamatório está envolvido no controle da resposta inflamatória pulmonar, seja na manutenção da homeostasia ou ainda nas fases iniciais do desenvolvimento da LPA. Ainda, está claro que o estímulo de receptores nicotínicos tem grande potencial como alvo terapêutico a ser explorado na SDRA / Acute lung injury (ALI) is characterized by acute lung inflammation with recruitment of polymorphonuclear and release of proinflammatory mediators. It is a severe condition since leads to death 40% of the cases. Several studies have elucidated the pathophysiology of ALI, however the treatment is still unsatisfactory. The anti-inflammatory cholinergic system was described in the lung and is related to a vagal nerve reflex that inhibits the release of inflammatory cytokines by the action o ACh on nicotinic receptors. Our hypothesis is that the VAChT reduction, which is related to the deficit in the release of ACh, modulates the pulmonary inflammatory response in a model of LPS. Aim: 1. To assess whether VAChT deficiency modulates the pulmonary response in genetically modified animals; 2. Assess whether cholinergic deficiency induced reduction VAChT is involved in pulmonary response to LPS and elucidate some mechanisms involved; 3. To evaluate the therapeutic potential of PNU, an agonist alfa7nAChR, in functional and histological changes in C57BL6 mice with LPA. Methods: Mutant genetically modified male mice (VAChT KDHOM) or wild (WT) and C57BL/6 were used. First, we evaluated lung function and lung histopathology in VAChT KDHOM animals. After, WT animals and VAChT KDHOM received intranasal instillation of LPS or saline and the inflammatory response was assessed 1.5 hours to 72 hours. Moreover, the pulmonary response was evaluated in WT and VAChT KDHOM after instillation of LPS intraperitoneally. Finally, C57BL6 instilled with intranasal LPS received prior or post-treatment with PNU, an alfa7 nicotinic receptor agonist. Results: Mutant animals had higher number of cells recovered in brochoalveolar lavage (BAL) and increased pro-inflammatory cytokines, peribronchial edema and worsening of lung function. Still, there was an increase of NF_kB expression and reduction of JAK2. The VAChT deficiency induced increase in inflammatory cells in animals receiving LPS only 1.5h after the LPS instilation, and the values were similar to WT in 24 and 72 hours. In WT mice, the stimulation of the nicotinic receptor improves inflammation, while the stimulation of muscarinic receptors appears to contribute to the worsening of the pulmonary inflammatory response. The effects of PNU seem to depend on the intact cholinergic pathway, since this drug had no effects on mutant animals. However, treatment with PNU in C57BL6 reduced pulmonar inflammation, cytokine production, collagen deposition in lung tissue and the levels of MMP-2, MMP-9 and TIMP-1, improving pulmonary function. These effects appear to be associated with reduced profile M1 macrophages and the inhibition of NF-kB. Conclusion: These data clearly demonstrate that the anti-inflammatory cholinergic system is involved in the control of lung inflammatory response, both to maintain the lung homeostasis or in the early stages of the development of ALI. Finally, it is clear that the stimulation of nicotinic receptors has great potential as a therapeutic target to be explored in ARDS

INTRODUÇÃO: Em 1994, a Conferência de Consenso Americano-Europeu estabeleceu pela primeira vez critérios diagnósticos para definir a Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo, critérios estes utilizados desde então em adultos e crianças. Em 2012, uma nova definição - a chamada definição de Berlim - foi proposta para adultos, porém sem referências quanto à sua aplicabilidade na faixa etária pediátrica. O objetivo deste estudo foi avaliar a prevalência, os desfechos e os fatores associados à ocorrência de Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo em crianças, utilizando a definição de Berlim, em comparação à definição da Conferência de Consenso Americano-Europeu. MÉTODOS: Estudo de coorte prospectivo, multicêntrico, realizado entre março e setembro de 2013 em oito Unidades de Terapia Intensiva Pediátrica no estado de São Paulo. Todas as crianças de 1 mês a 15 anos admitidas nos centros participantes foram consideradas elegíveis e avaliadas diariamente quanto à presença de Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo, de acordo com as definições da Conferência de Consenso Americano-Europeu e de Berlim, com os respectivos desfechos. RESULTADOS: Dentre os 562 pacientes admitidos no estudo, 58 (10,3%) e 57 (10%) pacientes desenvolveram Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo, de acordo com as definições da Conferência de Consenso Americano-Europeu e de Berlim, respectivamente. Dentre os pacientes diagnosticados, conforme a definição de Berlim, nove (16%) tiveram Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo leve, 21 (37%) moderada e 27 (47%) grave. Em comparação com pacientes que não desenvolveram a síndrome, pacientes com Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo tiveram maior número de comorbidades, maiores escores de gravidade à admissão, maior tempo de internação hospitalar, maior duração de ventilação mecânica e maior mortalidade (p < 0,05). As comparações de desfechos entre as três categorias de gravidade de acordo com a definição de Berlim mostraram diferenças significativas no número de dias livres de ventilação mecânica (21, 20 e 5 dias, p < 0,001) e de mortalidade (0, 15% e 41%, p=0,02) entre pacientes com Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo leve, moderada e grave, respectivamente. Estas diferenças foram observadas apenas para pacientes com Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo grave em relação aos outros dois grupos. Não foram observadas diferenças no tempo de internação em UTI e tempo de internação hospitalar entre as três categorias de gravidade. CONCLUSÕES: A definição de Berlim é capaz de identificar um subgrupo de pacientes com piores desfechos, conforme demonstrado pelo menor número de dias livres de ventilação mecânica e maior mortalidade em crianças com Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo grave / INTRODUCTION: In 1994, the American-European Consensus Conference first established the diagnostic criteria to define Acute Respiratory Distress Syndrome. Since then, these criteria have been used to define the syndrome in both adults and children. In 2012, a new definition - the so-called Berlin definition - was proposed to be used in adults, but no references were made regarding its applicability in children. The objective of this study was to evaluate the prevalence, outcomes and risk factors associated with the development of Acute Respiratory Distress Syndrome in children according to the Berlin definition as compared with the American-European Consensus Conference definition. METHODS: A prospective, multicenter cohort study conducted from March to September 2013 at eight Pediatric Intensive Care Units located at the state of Sao Paulo. All children aged 1 month to 15 years old who met eligibility criteria were evaluated daily for the presence of Acute Respiratory Distress Syndrome according to the American-European Consensus Conference and the Berlin definitions, and related outcomes. RESULTS: Of the 562 patients included, Acute Respiratory Distress Syndrome developed in 58 (10.3%) and 57 (10%) patients, according to the American-European Consensus Conference and the Berlin definitions, respectively. Among patients diagnosed according to the Berlin definition, 9 (16%) were classified as mild, 21 (37%) moderate, and 27 (47%) severe. Patients with Acute Respiratory Distress Syndrome had a significantly higher number of comorbidities, higher severity scores at admission, longer hospital length of stay, longer duration of mechanical ventilation and higher mortality (p < 0.05) than patients who did not develop the syndrome. Comparisons across the three severity categories according to the Berlin definition showed significant differences in the number of ventilator-free days (21, 20 and 5 days, p < 0.001) and mortality (0.15% and 41%, p < 0.02) for patients with mild, moderate and severe Acute Respiratory Distress Syndrome, respectively. Differences were observed only for patients with severe Acute Respiratory Distress Syndrome compared with the two other severity groups. No differences in Pediatric Intensive Care or hospital length of stay were observed across the three categories. CONCLUSIONS: The Berlin definition can identify a subgroup of patients with distinctly worse outcomes, as shown by the reduced number of ventilator-free days and higher mortality for children with severe Acute Respiratory Distress Syndrome

Introdução: A Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo (SDRA) apresenta alta incidência e mortalidade em pacientes de terapia intensiva. A ventilação mecânica é o principal suporte para os pacientes que apresentam-se com SDRA, entretanto ainda existe muito debate sobre a melhor estratégia ventilatória a ser adotada, pois a ventilação mecânica pode ser lesiva aos pulmões e aumentar a mortalidade se mal ajustada. Um dos principais mecanismos de lesão pulmonar induzida pela ventilação é o uso de volumes correntes altos, havendo evidência na literatura que a utilização de volumes correntes menores fornece uma ventilação dita protetora, a qual aumenta a probabilidade de sobrevivência. Objetivo: Explorar se uma estratégia ventilatória de alta frequência com pressão positiva (HFPPV) realizada através de um ventilador mecânico convencional (Servo-300) é capaz de permitir uma maior redução do volume corrente e estabilização da PaCO2 em um modelo de SDRA severa, inicialmente ventilado com uma estratégia protetora. Métodos: Estudo prospectivo, experimental que utilizou oito porcos que foram submetidos a uma lesão pulmonar através de lavagem pulmonar com soro fisiológico e ventilação mecânica lesiva. Em seguida, os animais foram ventilados com um volume corrente de 6 mL/kg, seguido de uma randomização de sequências diferentes de frequências respiratórias (30, 60, 60 com pausa inspiratória de 10 e 30%, 90, 120, 150, 60 com manobra de recrutamento alveolar mais titulação da PEEP e HFOV com 5 Hertz), até obter estabilização da PaCO2 entre 57 63 mmHg por 30 minutos. O ventilador Servo-300 foi utilizado para HFPPV e o ventilador SensorMedics 3100B utilizado para fornecer a ventilação oscilatória de alta frequência (HFOV). Dados são apresentados como mediana [P25th,P75th]. Principais Resultados: O peso dos animais foi de 34 [29,36] kg. Após a lesão pulmonar, a relação P/F, o shunt pulmonar e a complacência estática dos animais ficaram em 92 [63,118] mmHg, 26 [17,31] % e 11 [8,14] mL/cmH2O respectivamente. O PEEP total usado foi de 14 [10,17] cmH2O durante o experimento. Da frequência respiratória de 35 (e com volume corrente de 6 mL/kg) até a frequência ventilatória de 150 rpm, a PaCO2 foi 81 [78,92] mmHg para 60 [58,63] mmHg (P=0.001), o volume corrente (VT) progressivamente caiu de 6.1 [5.9,6.2] para 3.8 [3.7,4.2] mL/kg (P<0.001), a pressão de platô de 29 [26,30] para 27 [25,29] cmH2O (P=0.306) respectivamente. Não houve nenhum comprometimento hemodinâmico ou da oxigenação, enquanto os animais utilizaram a FiO2 = 1. Conclusões: Utilizando-se de uma ventilação mecânica protetora, a estratégia de HFPPV realizada com um ventilador mecânico convencional em um modelo animal de SDRA severa permitiu maior redução do volume corrente, bem como da pressão de platô. Esta estratégia também permitiu a manutenção de PaCO2 em níveis clinicamente aceitáveis / Introduction: Acute respiratory distress syndrome (ARDS) has a high incidence and mortality between critical ill patients. The mechanical ventilation is the most important support for these patients with ARDS. However, until now there is an important debate about how is the best ventilatory strategy to use, because the mechanical ventilation if not well set can cause lung injury and increase mortality. The use of high tidal volume is one of the most important mechanics of ventilation induced lung injury and there is evidence in the literature that using low tidal volume is a protective ventilation with better survival. Objective: To explore if high frequency positive pressure ventilation (HFPPV) delivered by a conventional ventilator (Servo-300) is able to allow further tidal volume reductions and to stabilize PaCO2 in a severe acute respiratory distress syndrome (ARDS) model initially ventilated with a protective ventilation. Methods: A prospective and experimental laboratory study where eight Agroceres pigs were instrumented and followed by induction of acute lung injury with sequential pulmonary lavages and injurious ventilation. Afterwards, the animals were ventilated with a tidal volume of 6 mL/kg, followed by a randomized sequence of respiratory rates (30, 60, 60 with pauses of 10 and 30% of the inspiratory time, 90, 120, 150, 60 with alveolar recruitment maneuver and PEEP titration and 5 Hertz of HFOV), until PaCO2 stabilization between 57 63 mmHg for 30 minutes. The Servo-300 ventilator was used for HFPPV and the ventilator SensorMedics 3100B was used for HFOV. Data are shown as median (P25th,P75th). Measurements and Main Results: Animals weight was 34 [29,36] kg. After lung injury, the P/F ratio, pulmonary shunt and static compliance of animals were 92 [63,118] mmHg, 26 [17,31] % and 11 [8,14] mL/cmH2O respectively. The total PEEP used was 14 [10,17] cmH2O throughout the experiment. From the respiratory rates of 35 (while ventilating with 6 mL/kg) to 150 breaths/ minute, the PaCO2 was 81 [78,92] mmHg and 60 [58,63] mmHg (P=0.001), the tidal volume progressively felt from 6.1 [5.9,6.2] to 3.8 [3.7,4.2] mL/kg (P<0.001), the plateau pressure was 29 [26,30] and 27[25,29] cmH2O (P=0.306) respectively. There were no detrimental effects in the hemodynamics and blood oxygenation, while the animals were using a FiO2 = 1. Conclusions: During protective mechanical ventilation, HFPPV delivered by a conventional ventilator in a severe ARDS swine model allows further tidal volume reductions. This strategy also allowed the maintenance of PaCO2 in clinically acceptable levels

INTRODUÇÃO: Em 1994, a Conferência de Consenso Americano-Europeu estabeleceu pela primeira vez critérios diagnósticos para definir a Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo, critérios estes utilizados desde então em adultos e crianças. Em 2012, uma nova definição - a chamada definição de Berlim - foi proposta para adultos, porém sem referências quanto à sua aplicabilidade na faixa etária pediátrica. O objetivo deste estudo foi avaliar a prevalência, os desfechos e os fatores associados à ocorrência de Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo em crianças, utilizando a definição de Berlim, em comparação à definição da Conferência de Consenso Americano-Europeu. MÉTODOS: Estudo de coorte prospectivo, multicêntrico, realizado entre março e setembro de 2013 em oito Unidades de Terapia Intensiva Pediátrica no estado de São Paulo. Todas as crianças de 1 mês a 15 anos admitidas nos centros participantes foram consideradas elegíveis e avaliadas diariamente quanto à presença de Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo, de acordo com as definições da Conferência de Consenso Americano-Europeu e de Berlim, com os respectivos desfechos. RESULTADOS: Dentre os 562 pacientes admitidos no estudo, 58 (10,3%) e 57 (10%) pacientes desenvolveram Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo, de acordo com as definições da Conferência de Consenso Americano-Europeu e de Berlim, respectivamente. Dentre os pacientes diagnosticados, conforme a definição de Berlim, nove (16%) tiveram Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo leve, 21 (37%) moderada e 27 (47%) grave. Em comparação com pacientes que não desenvolveram a síndrome, pacientes com Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo tiveram maior número de comorbidades, maiores escores de gravidade à admissão, maior tempo de internação hospitalar, maior duração de ventilação mecânica e maior mortalidade (p < 0,05). As comparações de desfechos entre as três categorias de gravidade de acordo com a definição de Berlim mostraram diferenças significativas no número de dias livres de ventilação mecânica (21, 20 e 5 dias, p < 0,001) e de mortalidade (0, 15% e 41%, p=0,02) entre pacientes com Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo leve, moderada e grave, respectivamente. Estas diferenças foram observadas apenas para pacientes com Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo grave em relação aos outros dois grupos. Não foram observadas diferenças no tempo de internação em UTI e tempo de internação hospitalar entre as três categorias de gravidade. CONCLUSÕES: A definição de Berlim é capaz de identificar um subgrupo de pacientes com piores desfechos, conforme demonstrado pelo menor número de dias livres de ventilação mecânica e maior mortalidade em crianças com Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo grave / INTRODUCTION: In 1994, the American-European Consensus Conference first established the diagnostic criteria to define Acute Respiratory Distress Syndrome. Since then, these criteria have been used to define the syndrome in both adults and children. In 2012, a new definition - the so-called Berlin definition - was proposed to be used in adults, but no references were made regarding its applicability in children. The objective of this study was to evaluate the prevalence, outcomes and risk factors associated with the development of Acute Respiratory Distress Syndrome in children according to the Berlin definition as compared with the American-European Consensus Conference definition. METHODS: A prospective, multicenter cohort study conducted from March to September 2013 at eight Pediatric Intensive Care Units located at the state of Sao Paulo. All children aged 1 month to 15 years old who met eligibility criteria were evaluated daily for the presence of Acute Respiratory Distress Syndrome according to the American-European Consensus Conference and the Berlin definitions, and related outcomes. RESULTS: Of the 562 patients included, Acute Respiratory Distress Syndrome developed in 58 (10.3%) and 57 (10%) patients, according to the American-European Consensus Conference and the Berlin definitions, respectively. Among patients diagnosed according to the Berlin definition, 9 (16%) were classified as mild, 21 (37%) moderate, and 27 (47%) severe. Patients with Acute Respiratory Distress Syndrome had a significantly higher number of comorbidities, higher severity scores at admission, longer hospital length of stay, longer duration of mechanical ventilation and higher mortality (p < 0.05) than patients who did not develop the syndrome. Comparisons across the three severity categories according to the Berlin definition showed significant differences in the number of ventilator-free days (21, 20 and 5 days, p < 0.001) and mortality (0.15% and 41%, p < 0.02) for patients with mild, moderate and severe Acute Respiratory Distress Syndrome, respectively. Differences were observed only for patients with severe Acute Respiratory Distress Syndrome compared with the two other severity groups. No differences in Pediatric Intensive Care or hospital length of stay were observed across the three categories. CONCLUSIONS: The Berlin definition can identify a subgroup of patients with distinctly worse outcomes, as shown by the reduced number of ventilator-free days and higher mortality for children with severe Acute Respiratory Distress Syndrome

Nonobstant d’immenses progrès accomplis depuis des décennies dans la prise en charge des patients soumis à la ventilation mécanique, les pneumonies acquises sous ventilation mécanique continuent de compliquer le séjour en réanimation de près de 28% des patients recevant une assistance respiratoire invasive prolongée. Parmi les malades des unités de soins intensifs, le risque de développer une pneumonie est de 3 à 10 fois supérieur chez les intubés sous ventilation. Elle reste cependant bien souvent le seul moyen de venir en aide aux patients souffrant de graves détresses respiratoires. Il a maintenant été clairement démontré que la ventilation mécanique, en particulier lorsqu’elle est mise en place selon des stratégies dites agressives, active les cellules pulmonaires conduisant alors à une réponse pro-inflammatoire même en l’absence de pathogène. Ce phénomène est connu sous le terme de biotrauma, et serait responsable en partie des lésions induites sur le poumon par la ventilation mécanique. En quelques sortes, la ventilation mécanique prépare les cellules épithéliales pulmonaires à répondre massivement à une seconde agression pro-inflammatoire par la libération de grandes quantités de cytokines (comme l’IL-8 notamment), accentuant alors les lésions du tissu pulmonaire essentiellement par le recrutement de polynucléaires neutrophiles attirés par la sécrétion massive d’IL-8. L’immunité innée joue donc un rôle très important dans le développement du VILI. L’implication des Toll Like Récepteurs a été suggérée par plusieurs études expérimentales. Par ailleurs, la ventilation en décubitus ventral a été décrite pour avoir des effets bénéfiques sur les patients ventilés souffrant de graves lésions pulmonaires particulièrement chez ceux souffrant du syndrome de détresse respiratoire aiguë. Notre équipe s’est particulièrement intéressée au TLR2, qui reconnait les bactéries à Gram-positif, car elle a montré dans des études précédentes in vitro que l’étirement cyclique de cellules pulmonaires humaines augmentait principalement l’expression de TLR2 ainsi que la réactivité de cellules pulmonaires à des composants de la paroi de bactéries à Gram positif. Ces données ont par la suite été confirmées dans un modèle in vivo de lapins ventilés dont la réponse immune innée était stimulée par du Pam3CSK4.Dans un premier projet, nous avons évalué l’impact d’une ventilation mécanique en décubitus ventral chez des lapins avec pneumonie unilatérale à Enterobacter aerogenes soumis à la ventilation mécanique. Nos résultats montrent que le décubitus ventral peut être protecteur si l’hôte est soumis à la ventilation mécanique dans le contexte d’une pneumonie bactérienne unilatérale.Pour vérifier la pertinence de nos hypothèses sur le TLR2 dans notre modèle animal de pneumonie acquise sous ventilation mécanique, nous avons mené des expériences avec des bactéries vivantes reconnues par le TLR2 (une souche de Staphylococcus aureus résistante à la methicilline SARM). Notre étude met en évidence qu’une ventilation mécanique modérément agressive impacte sur la clairance bactérienne pulmonaire en la diminuant, aggrave les lésions sur le tissu pulmonaire et favorise une réponse inflammatoire systémique. La surexpression du TLR2 tant au niveau pulmonaire que systémique pourrait expliquer ces résultats.Le troisième projet s’est attaché à évaluer l’impact d’une thérapie aux statines dans le contexte d’une pneumonie acquise sous ventilation mécanique à SARM, conjointement traitée par le linezolide, dans notre modèle animal de lapins ventilés. Nos résultats suggèrent qu’une pré-­‐exposition aux statines pourrait avoir un effet anti-inflammatoire au niveau pulmonaire et systémique dans ce modèle, qui pourrait passer par une régulation négative de l’expression de TLR2, contre-balançant les effets de l’étirement cyclique. / Despite major advances since decades in the management of ventilated patients, ventilator-associated pneumonia (VAP) continues to complicate the course of approximately 28% of the patients receiving mechanical ventilation (MV). Among patients hospitalized in intensive care units, the risk of pneumonia is 3- to 10- fold increased in MV patients. However, MV is often the only way to care for critically ill patients with respiratory failure. It has now been clearly demonstrated that MV, in particular adverse ventilatory strategies could activate lung cells, thus leading to a proinflammatory response, even in the absence of pathogen. This is the biotrauma paradigm, which accounts, at least in part, for the ventilator induced lung injury (VILI). In one way, MV primes airway cells to respond massively to a second proinflammatory insult, through the subsequent release of large amounts of cytokines (as interleukin (IL)‐ 8), thus leading to additional lung injury, particularly through the recruitment of neutrophils attracted by the massive release of IL-8. Accordingly, innate immunity plays an important role in the developement of VILI. The involvement of Toll-like receptors has been suggested by several experimental studies. Ventilation in the prone position (PP) has been described to have beneficial effects on patients under MV, especially in those with lobar involvement. Our team focused particularly on the TLR2, which interacts with Gram-positive bacteria, and we have previously demonstrated in vitro that cyclic stretch of human pulmonary cells resulted in TLR2 overexpression and enhanced TLR2 reactivity to Gram-positive cell wall components. We confirmed these datas in an in vivo model of ventilated rabbits which immune response had been stimulated with Pam3CSK4. In a first project, we assessed the impact of the PP on unilateral pneumonia to Enterobacter aerogenes in rabbits subjected to MV. Our results shows that the prone position could be protective if the host is subjected to MV and unilateral bacterial pneumonia. To ensure the relevance of our hypothesis on TLR2 in our animal model of VAP, we conducted experiments using live bacteria specifically recognized by TLR2 (Methicilin resist. aureus). We demonstrate that mild-­‐stretch MV impaired lung bacterial clearance, hastened tissue injury and promoted a systemic inflammatory response. Both pulmonary and peripheral blood TLR2 overexpression could account for such an impact. The third project assessed the impact of a statins therapy in the context of MRSA VAP, treated with linezolid, in our model of ventilated rabbits. Our results suggest that statin exposure prior to pneumonia provides an anti-­‐inflammatory effect within the lung and the systemic compartment of rabbits with MRSA VAP. Although LNZ enhances pulmonary bacterial clearance, dampening the host systemic inflammatory response with statin could impede defense against MRSA in this compartment. It could be subsequent to enhanced antibacterial defences and improvements in lung mechanics, thereby blunting overwhelming inflammation. In the last project, in collaboration with the University of Geneva, we assessed whether mitochondrial alarmins are released during VILI and can generate lung inflammation. Our results confirmed the hypothesis made and showed indeed that alarmins are released during during cyclic stretch of human epithelial cells, as well as in BAL fluids from rabbits ventilated with an injurious ventilatory regimen. These alarmins stimulate lung cells to produce bioactive IL-­‐1, and are likely to represent the proximal endogenous mediators of VILI and ARDS, released by injured pulmonary cells.

<p>The aim of this thesis was to test the capability of Artificial Neural Networks (ANN) to estimate respiratory mechanics during mechanical ventilation (MV). ANNs are universal function approximators and can extract information from complex signals. </p><p>We evaluated, in an animal model of acute lung injury, whether ANN can assess respiratory system resistance (R_RS) and compliance (C_RS) using the tracings of pressure at airways opening (P_AW), inspiratory flow (V’) and tidal volume, during an end-inspiratory hold maneuver (EIHM). We concluded that ANN can estimate C_RS and R_RS during an EIHM. We also concluded that the use of tracings obtained by non-biological models in the learning process has the potential of substituting biological recordings.</p><p>We investigated whether ANN can extract C_RS using tracings of P_AW and V’, without any intervention of an inspiratory hold maneuver during continuous MV. We concluded that C_RS can be estimated by ANN during volume control MV, without the need to stop inspiratory flow.</p><p>We tested whether ANN, fed by inspiratory P_AWand V’, are able to measure static total positive end-expiratory pressure (PEEP_tot,stat) during ongoing MV. In an animal model we generated dynamic pulmonary hyperinflation by shortening expiratory time. Different levels of external PEEP (PEEP_APP) were applied. Results showed that ANN can estimate PEEP_tot,stat reliably, without any influence from the level of PEEP_APP.</p><p>We finally compared the robustness of ANN and multi-linear fitting (MLF) methods in extracting C_RS when facing signals corrupted by perturbations. We observed that during the application of random noise, ANN and MLF maintain a stable performance, although in these conditions MLF may show better results. ANN have more stable performance and yield a more robust estimation of C_RS than MLF in conditions of transient sensor disconnection.</p><p>We consider ANN to be an interesting technique for the assessment of respiratory mechanics.</p>

The aim of this thesis was to test the capability of Artificial Neural Networks (ANN) to estimate respiratory mechanics during mechanical ventilation (MV). ANNs are universal function approximators and can extract information from complex signals. We evaluated, in an animal model of acute lung injury, whether ANN can assess respiratory system resistance (RRS) and compliance (CRS) using the tracings of pressure at airways opening (PAW), inspiratory flow (V’) and tidal volume, during an end-inspiratory hold maneuver (EIHM). We concluded that ANN can estimate CRS and RRS during an EIHM. We also concluded that the use of tracings obtained by non-biological models in the learning process has the potential of substituting biological recordings. We investigated whether ANN can extract CRS using tracings of PAW and V’, without any intervention of an inspiratory hold maneuver during continuous MV. We concluded that CRS can be estimated by ANN during volume control MV, without the need to stop inspiratory flow. We tested whether ANN, fed by inspiratory PAW and V’, are able to measure static total positive end-expiratory pressure (PEEPtot,stat) during ongoing MV. In an animal model we generated dynamic pulmonary hyperinflation by shortening expiratory time. Different levels of external PEEP (PEEPAPP) were applied. Results showed that ANN can estimate PEEPtot,stat reliably, without any influence from the level of PEEPAPP. We finally compared the robustness of ANN and multi-linear fitting (MLF) methods in extracting CRS when facing signals corrupted by perturbations. We observed that during the application of random noise, ANN and MLF maintain a stable performance, although in these conditions MLF may show better results. ANN have more stable performance and yield a more robust estimation of CRS than MLF in conditions of transient sensor disconnection. We consider ANN to be an interesting technique for the assessment of respiratory mechanics.

Des études adultes sur l’œdème pulmonaire lésionnel et le Syndrome de Détresse Respiratoire Aiguë ont mené à l’établissement de recommandations sur les stratégies de ventilation mécanique à employer chez ces patients. Cependant, il n’est pas clair si les recommandations adultes sont également bénéfiques pour l’enfant. Objectif Décrire les stratégies de ventilation mécanique employées chez les enfants atteints d’un œdème pulmonaire lésionnel. Méthodes Étude épidémiologique transversale tenue dans 59 unités de Soins Intensifs Pédiatriques de 12 pays en Amérique du Nord et en Europe. Six jours d’étude ont eu lieu entre juin et novembre 2007. Les enfants atteints d’un œdème pulmonaire lésionnel étaient inclus et des données sur la sévérité de leur maladie, les paramètres de ventilation mécanique et les thérapies adjuvantes employées ont été recueillies. Résultats Des 3823 enfants dépistés, 414 (10.8%) avaient un œdème pulmonaire lésionnel et 165 (40%) ont été inclus dans l’étude (124 étaient sous ventilation mécanique conventionnelle, 27 sous ventilation à haute fréquence par oscillation et 14 sous ventilation non invasive). Dans le groupe sous ventilation conventionnelle, 43.5% étaient ventilés avec un mode contrôlé à pression, le volume courant moyen était de 8.3±3.3 ml/kg et l’utilisation de la PEP et FiO2 était hétérogène. Conclusions Cette étude démontre une hétérogénéité dans les stratégies de ventilation mécanique employées chez les enfants souffrant d’un œdème pulmonaire lésionnel. Celle-ci pourrait être en partie reliée à la robustesse des critères diagnostiques actuellement utilisés pour définir l’ALI/SDRA. Une évaluation rigoureuse de ces stratégies est nécessaire pour guider la standardisation des soins et optimiser l’issue de ces patients. / Acute Lung Injury and Acute Respiratory Distress Syndrome are life-threatening conditions frequently leading to respiratory support with mechanical ventilation. Studies on mechanical ventilation strategies in adult patients have led to lung protective ventilation recommendations. However, there are few pediatric clinical trials on optimal mechanical ventilation management in Acute Lung Injury and it is still unclear if strategies studied in adults are equally beneficial to children. Objective Describe mechanical ventilation strategies in Acute Lung Injury in children. Methods Cross-sectional study for six 24-hour periods from June to November 2007 across 59 Pediatric Intensive Care Units in 12 countries in North America and Europe. We identified children meeting Acute Lung Injury criteria and collected detailed information on illness severity, mechanical ventilation support and use of adjunctive therapies. Results Of 3823 patients screened, 414 (10.8%) were diagnosed with Acute Lung Injury and 165 were included in the study (124 received conventional mechanical ventilation, 27 high frequency oscillatory ventilation, 14 non-invasive mechanical ventilation). In the conventional mechanical ventilation group, 43.5% were ventilated in a pressure control mode, the mean tidal volume was 8.3±3.3 ml/kg and there was no clear relationship between PEEP and FiO2 delivery. Conclusions Our study reveals inconsistent mechanical ventilation practice and use of adjunctive therapies in children with Acute Lung Injury. Rigorous evaluation of ventilator management strategies in children with an Acute Lung Injury are urgently needed to guide standardization of care and optimize clinical outcomes.

Orientador: José Roberto Fioretto / Resumo: A Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo (SDRA) caracteriza-se por processo inflamatório que leva à quebra da barreira alvéolo-capilar com desenvolvimento de edema intersticial e alveolar, diminuição da complacência pulmonar, hipertensão pulmonar, desequilíbrio da relação ventilação/perfusão e hipoxemia refratária à administração de oxigênio. Apesar do progresso no entendimento de sua fisiopatologia e consequente avanço em estratégias terapêuticas de pacientes com SDRA, a mortalidade permanece elevada. Entre os mecanismos que levam a síndrome, várias evidências sugerem que pacientes portadores de SDRA estão expostos a elevado grau de estresse oxidativo (EO) induzido por ampla variedade de eventos. Por essa razão é fundamental a compreensão do papel do EO tanto na instalação como na perpetuação do processo infamatório que ocorre na doença. No entanto, apesar do uso de antioxidantes ter mostrado algum benefício na evolução da doença, ainda não há evidência clínica para sua utilização rotineira na prática. O licopeno é um carotenoide sem atividade provitamina A encontrado principalmente no tomate e nas frutas vermelhas. Em decorrência de seu grande número de duplas ligações conjugadas, o licopeno é considerado um dos melhores antioxidantes entre os carotenoides. Além disso, é um dos mais potentes antioxidantes encontrados no organismo humano, apresentando potência antioxidante 100 vezes maior do que a vitamina E e a vitamina C. A ventilação mecânica convencional protetora (V... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

A necessidade de intubação e uso de ventilação mecânica (VM) na prematuridade está relacionada à chamada lesão pulmonar induzida pela ventilação (VILI) e consequente displasia broncopulmonar (DBP). Estudos com animais e também em humanos mostraram que breves períodos de VM são suficientes para a liberação de interleucinas pró-inflamatórias. Outras formas de VM que regulam o volume-corrente evitando o volutrauma e as ventilações não invasivas como a pressão positiva contínua em via aérea por pronga nasal (CPAPn) parecem medidas protetoras ou menos lesivas para VILI. Esses efeitos protetores do CPAPn não foram ainda estudados em humanos. Objetivo: avaliar os níveis plasmáticos da interleucina (IL)-1β, IL-6, IL-8, IL-10 e fator de necrose tumoral (TNF)-α em recém-nascidos tão logo instituído CPAPn e duas horas após. Secundariamente, avaliação dessa resposta inflamatória em pacientes que necessitaram de VM. Metodologia: estudo de coorte prospectivo, incluindo recém-nascidos admitidos com idade gestacional (IG) de 28-35 semanas e necessidade de assistência ventilatória, excluindo malformações, infecção congênita, sepse, surfactante profilático e suporte ventilatório em sala de parto. Amostras de sangue coletadas nesses dois momentos. Realizada descrição das variáveis em medianas e interquartis (p25-p75), empregado Teste de Wilcoxon. Resultados: 43 recém-nascidos, médias de peso 1883,5±580g e IG 32±2,4semanas, 23 (53%) receberam CPAPn como primeira modalidade ventilatória. Pré-termos após duas horas de VM apresentaram níveis significativamente maiores de IL-6, TNF-α e IL-8. Já os níveis de IL-6 reduziram significativamente após duas horas de CPAPn. Em 15 dos 22 (68%) neonatos cujas mães receberam corticoide pré-natal, as medianas das citocinas foram menores no início do uso do CPAPn, mas esse efeito não se sustentou duas horas após. O uso de surfactante pelos prematuros em VM não alterou a resposta inflamatória em comparação aos que não necessitaram do fármaco. Conclusão: demonstramos que os RN em CPAPn apresentaram mínima liberação de citocinas pro-inflamatórias e essa modalidade pode ter um papel protetor - nesse estudo potencializado pelo uso de corticoide ante natal. Por outro lado, VM promove significativa resposta inflamatória, estimulando-se CPAPn como estratégia ventilatória inicial protetora ao prematuro maior de 28 semanas de IG com desconforto respiratório moderado. Ainda assim, serão necessários mais estudos para determinar o papel de outras formas de ventilação não invasiva e outras formas de VM consideradas protetoras na prevenção da VILI. Essa nova compreensão dos mecanismos de lesão envolvendo resposta inflamatória mediada pelas citocinas possibilitará o desenvolvimento de novas estratégias no cuidado dos recém-nascidos prematuros. / The need for intubation and mechanical ventilation (MV) in preterm infants is related to ventilator-induced lung injury (VILI) and subsequent bronchopulmonary dysplasia (BPD). Studies in animals and in humans have shown that short periods of MV are enough for the release of pro-inflammatory interleukins. Other forms of MV that regulate tidal volume avoiding volutrauma and non- invasive ventilation such as continuous positive airway pressure by nasal prongs (nCPAP) seem protective measures against VILI. These protective effects of nCPAP have not been studied in humans. Objective: To evaluate the plasma levels of interleukin (IL) - 1β , IL - 6 , IL - 8 , IL - 10 and tumor necrosis factor (TNF) - α in preterm infants as soon as established nCPAP and two hours after. Secondarily, to evaluate this inflammatory response in patients who required MV. Methods: Prospective cohort including newborns admitted with gestational age (GA) of 28-35 weeks and requiring ventilation support, excluding malformations, congenital infections, sepsis, previous surfactant use and ventilatory support need in the delivery room. Blood samples were collected at those two moments. Cytokines were described as medians and interquartile ranges (p25 - p75), and Wilcoxon test was performed. Results: 43 newborns, medium weight 1883.5 ± 580g and gestational age of 32 ± 2.4 weeks, 23 (53 %) received nCPAP as the first ventilatory mode. Preterm two hours after MV had significantly higher levels of IL - 6, TNF - α and IL - 8. The levels of IL - 6 decreased significantly two hours after nCPAP. In 15 of 22 (68 %) neonates whose mothers received antenatal corticosteroids, the median of cytokines were lower at the onset of the nCPAP, but this effect was not sustained after two hours. The use of surfactant in preterm infants in MV did not alter the inflammatory response compared to those who did not need the drug. Conclusion: we demonstrated that nCPAP presents minimal release of pro-inflammatory cytokines and may have a protective role - in this study enhanced by the use of antenatal corticosteroids. Still, MV promotes significant inflammatory response, thus stimulating nCPAP as initial less harmful ventilatory strategy to preterm greater than 28 weeks of GA with moderate respiratory discomfort. Therefore, further studies are needed to determine the role of other forms of non-invasive ventilation and other forms of MV considered protective in preventing VILI. This new understanding of injury mechanisms involving inflammatory response mediated by cytokines allows the development of new strategies in the care of premature infants.