INTRODUÇÃO: A circulação extracorpórea (CEC) é um fator etiológico importante para a lesão pulmonar, observada após cirurgia cardíaca. No entanto, o impacto da CEC na função mucociliar respiratória é desconhecido. O objetivo do estudo foi avaliar os efeitos imediatos da CEC sobre o sistema de transporte mucociliar. MÉTODOS: 22 porcos mestiços das raças Large White e Landrace com peso entre 33 a 47 kg alocados nos grupos controle (n = 10) e CEC (n = 12) completaram o estudo. As técnicas de anestesia e ventilação mecânica foram padronizadas. Após a indução da anestesia, foi realizada traqueostomia e uma amostra do tecido traqueal foi excisado (T0) em ambos os grupos. Todos os animais foram submetidos a toracotomia e CEC aorto-bicaval foi instalada no grupo CEC e mantida durante 90 minutos. Após o desmame da CEC (T90), uma segunda amostra do tecido traqueal foi obtida 180 minutos após a traqueostomia (T180). Amostras de muco foram coletadas na traquéia por meio de broncoscopia em T0, T90 e T180. Frequência de batimento ciliar (FBC) e transporte mucociliar in situ (TMC) foram estudados em epitélio traqueal ex vivo. As características do muco respiratório in vitro foram estudadas por transportabilidade ciliar no palato de rã (VTM), Transporte do muco respiratório in vitro pela tosse (TMT), Ângulo de contato (AC) e da viscosidade do muco por viscosímetro Cone-Plate (VM). RESULTADOS: A FBC diminuiu no grupo CEC (13,09 ± 1,91 Hz vs 11,06 ± 2,1 Hz, p <0,05), mas não no grupo controle (13,42 ± 0,96 Hz vs 12, 98 ± 2,84 Hz). No momento T90, a viscosidade aparente avaliado em 100 RPM estava aumentada no grupo CEC em relação ao controle. Não foram observadas diferenças significativas no TMC, VTM, TMT e AC. No grupo de CEC, foi percebida a perda do epitélio ciliado, edema submucoso e infiltração de células inflamatórias na avaliação histológica da traqueia. CONCLUSÃO: A CEC compromete agudamente o sistema de transporte mucociliar traqueal. Novos estudos são necessários para avaliar se esse comportamento tem implicações clínicas / BACKGROUND: Cardiopulmonary bypass (CPB) is an important etiologic factor for lung injury observed after cardiac surgery. However, the impact of CPB on respiratory mucociliary function is unknown. The objective of this study was to assess the immediate effects of CPB on mucociliary transport system. METHODS: Twenty-two mixed breed of Large White and Landrace pigs with weight between 33 to 47kg assigned to control (n=10) and CPB groups (n=12) completed the study. The techniques of anesthesia and mechanical ventilation were standardized. After anesthesia induction, tracheotomy was performed and a tracheal tissue sample was excised (T0) in both groups. All animals underwent thoracotomy and aorto-bicaval CPB was installed in CPB group and maintained during 90 minutes. After weaning from CPB (T90), a second tracheal tissue sample was obtained 180 minutes after tracheotomy (T180). Mucus samples were collected from the trachea using a bronchoscope at T0, T90 and T180. Ciliary beat frequency (CBF) and in situ mucociliary transport (MCT) were studied in ex vivo tracheal epithelium. In vitro respiratory mucus characteristics were studied by mucociliary transportability in frog palate (MT), Cough clearance (CC), Contact angle (CA) and the mucus viscosity by Cone-Plate viscometer (MV). RESULTS: CBF decreased in CPB group (13.09 ± 1.91 Hz vs. 11.06 ± 2.1 Hz, p < 0.05) but not in control group (13.42 ± 0.96 Hz vs. 12.98 ± 2.84 Hz). At T90 Apparent viscosity evaluated at 100 RPM increased in CPB group compared to control. No significant differences were observed in MCT, MT, CA and CC. In CPB group, it was observed loss of ciliated epithelia, submucosal edema and inflammatory cells infiltration in tracheal histology. CONCLUSION: CPB acutely compromise the tracheal mucociliary transport system. New studies are necessary to investigate if this behavior has any clinical implication

A pneumonia é uma das principais causas de morte na população idosa. O prejuízo do transporte mucociliar pode aumentar a susceptibilidade à infecção respiratória. Nosso objetivo foi avaliar os efeitos do envelhecimento, isolado e combinado com diabetes ou hipertensão, sobre a transporte mucociliar nasal e as propriedades do muco. De 440 pacientes contactados por telefone, 252 pessoas participaram do estudo: 79 saudáveis (18-94 anos, 50 homens), 38 indivíduos com diabetes (14-85 anos, 13 homens), 51 indivíduos com hipertensão (23-90 anos, 12 homens) e 84 indivíduos com diabetes e hipertensão (18-84 anos, 33 homens). Os indivíduos foram divididos em dois grupos principais, saudável e co-morbidade. Cada grupo foi separado em três sub-grupos de faixas etárias: (a) <40 anos, (b) 40-59 anos e (c) 60 anos. Foram avaliados os dados demográficos, os dados clínicos, o questionário de Qualidade de Vida SF-36, o pH nasal, o transporte mucociliar nasal por meio do teste de tempo de trânsito da sacarina (TTS), as propriedades do muco in vitro por meio da transportabilidade do muco por alto fluxo e o ângulo de contato. Neste estudo, observamos no grupo saudável uma maior frequência de mulheres (p=0,040) no sub-grupo 60 anos (70%) comparado com <40 anos (35%) e 40-59 anos (22%). Nos indivíduos saudáveis não observamos diferença entre as faixas etárias quanto aos seguintes parâmetros: sumário do componente físico do SF-36 (51±7), sumário do componente mental do SF-36 (51±9), pressão arterial sistólica (116±7 mmHg), pressão arterial diastólica (76±6 mmHg), freqüência cardíaca (74±10 bpm), frequência respiratória (17±3 rpm), oximetria de pulso (97±1%), glicemia (98±8 mg/dl), pH nasal (6,7±1,3), TTS (9,5±2,7 min), transportabilidade do muco por alto fluxo (46±18 mm) e ângulo de contato do muco (42±7°). No entanto, no grupo co-morbidade, o subgrupo 60 anos apresentou aumento do índice de massa corpórea (p=0,021), da pressão arterial sistólica (p<0,001), da frequência respiratória (p<0,001) e do TTS (p=0,003) e redução do sumário do componente físico SF-36 (p<0,001) em comparação com o sub-grupo <40 anos. Observamos correlação entre TTS e idade associada a co-morbidades (p<0,001). Nosso estudo sugere que o envelhecimento combinado com o diabetes e/ou a hipertensão podem reduzir a eficiência do transporte mucociliar nasal / Pneumonia is a leading cause of death in elderly populations. Impairment of mucociliary clearance may increase susceptibility to respiratory infection. We aimed to evaluate the effects of aging alone and in combination with diabetes or hypertension on nasal mucociliary clearance and mucus properties. Of 440 subjects contacted by telephone, 252 entered the study: 79 healthy subjects (18-94 yrs, 50 male); 38 with diabetes (14-85 yrs, 13 male); 51 with hypertension (23-90 yrs, 12 male); and 84 with both diabetes and hypertension (18-84 yrs, 33 male). The subjects were divided into healthy and co-morbid groups. Each group was separated into three subgroups by age: (a) <40 yrs, (b) 40-59 yrs, and (c) 60 yrs. We assessed demographic data, clinical data, quality of life questionnaire (SF-36), nasal pH, nasal mucociliary clearance using the saccharine transit test (STT) and in vitro mucus properties by examining the high-flow clearability and contact angle. In this study, in the healthy group there was a high frequency of female (p=0.040) in the sub-group 60 yrs (70%) compared with <40 yrs (35%) and 40-59 yrs (22%). In healthy group, there were no differences between age groups in SF-36 physical component summary (51±7), SF-36 mental component summary (51±9), systolic blood pressure (116±7 mmHg), diastolic blood pressure (78±6 mmHg), heart rate (74±10 bpm), respiratory rate (17±3), pulse oximetry (97±1%), glycemia (98±8 mg/dl), nasal pH (6.7±1.3), STT (9.5±2.7 min), high-flow clearability (46±18 mm), and mucus contact angle (42±7o). In the co-morbid group, however, subjects aged 60 yrs had higher body mass indices (p=0.021), systolic blood pressures (p<0.001), respiratory rate (p<0.001), STT (p=0.003) and decreased SF-36 physical component summary scores (p<0.001) compared to the subjects aged <40 yrs. There was a significant correlation between STT and aging associated with co-morbid conditions (p<0.001). Our study suggests that aging combined with diabetes and/or hypertension can reduce nasal mucociliary clearance efficiency

Estudos anteriores (Zayas, 1990) tem sugerido a existência de uma melhor transportabilidade por cílio do muco respiratório de pacientes fumantes que não apresentam câncer de pulmão em comparação com pacientes fumantes com câncer de pulmão e semelhante carga tabágica. Nosso principal objetivo foi verificar esta hipótese. Nós estudamos 16 tabagistas com câncer de pulmão (média carga tabágica = 58,78), 16 tabagistas com câncer extra-pulmonar (média carga tabágica = 53,87) e 11 não Tabagistas com Metástase Pulmonar com indicação de broncoscopia diagnóstica. O muco respiratório foi coletado durante a broncoscopia, usando um pequeno cateter através do canal de aspiração do broncoscopio. A transportabilidade por cílio no palato de rã, ângulo de contato (wetabilidade), transportabilidade pela tosse e viscosidade (cone-plate) e análise morfológica do epitélio respiratório foi realizado. Não foi encontrada diferença estatística entre os pacientes Tabagistas (Câncer de pulmão e Câncer extra-Pulmonar) para os parâmetros de muco estudos. Da mesma forma não foi encontrada diferença estatística nas análises do muco coletado de um lado do tumor comparado com o lado contralateral. Entretanto, encontramos diferença estatística entre os grupos não tabagistas com Metástase Pulmonar e Tabagistas com câncer Pulmonar e Extra-Pulmonar para os parâmetros de Transportabilidade pela Tosse (p = 0,018), Viscosidade 10 rpm (p= 0,021), FEV 1 (L) (p= 0,028) e FEV 1 (%) (p= 0,042) e diferença estatística nos Tabagistas para Correlação entre carga tabágica e idade (p=0,038) e Viscosidade (p= 0,029). Na análise histologica observamos 10 Tabagistas (60% alteração, sendo, 30% metaplasia escamosa; 20% hyperplasia e 10% epitélio com ausência de cílios) e 15 não Tabagistas (40% com alteração histológica sendo 20% destes com metaplasia escamosa e em pacientes com Câncer pulmonar ou Câncer extra-pulmonar). Não teve diferença na composição das mucinas entre os tabagistas. Concluímos que não há diferença entre as propriedades físicas do muco respiratório de Tabagistas com Câncer de Pulmão e Câncer Extra-Pulmonar com similar carga tabágica e que essas alterações das propriedades físicas do muco respiratório e alterações morfológicas, devem-se mais à exposição dose-tempo da fumaça do cigarro ao epitélio respiratório / Previous study (Zayas 1990) has suggested the existence of a better transportability by cilia in respiratory mucus of smoking patients who did not present lung cancer in comparison to lung cancer patients smoking similar packages/year. Our aim was to verify this hypothesis. We studied 16 smoking patients with lung cancer (mean packages/year = 58,78), 16 smoking patients with extra pulmonary cancer (esophagus and head and neck), (mean packages/year = 53,87), and 11 non-smoking patients (metastasis) that underwent diagnostic bronchoscopy. Respiratory mucus was collected during bronchoscopy, using a small catheter passed through the aspiration channel of the bronchoscope. Mucus transportability in frog palate, contact angle (wettability), transportability by cough and viscosity (cone-plate) as well as morphological analysis the respiratory epithelium were performed. No statistical differences were found between smoking patients (lung and extra pulmonary cancer) in the mucus parameters studied. In the same way, no difference was found in the analysis of mucus samples collected from the tumor side compared to contra lateral samples. Nevertheless, statistical difference between Smoking (Lung Cancer and Extra-Pulmonary Cancer) and non Smoking (metastasis Pulmononary) for valous Clearance by cough (p = 0,018), viscosity 10rpm (p=0,021) FEV 1 (L) (p= 0,028) and FEV1 (%) (p=0,042) and statistical difference for correlation between smoking history and age (p=0,038) and viscosity 10 rpm (p= 0,029). The analysis histological of the 10 smoking, observed 60% of cases with alteration histological (30% with squamous metaplasia; 20% with hyperplasia and 10% with epithelium with cilia absence) and 15 non smoking presented 40% of cases with alteration histological (205 with squamous metaplasia in patients with lung cancer or exra-pulmonary cancer. We conclude that there is no difference between the physical properties of the respiratory mucus of smokers with lung cancer and extra-pulmonary cancer with similar packages/year and that changes in physical properties of respiratory mucus and morphological changes, due to more exposure to the dose-time of cigarette smoke in the respiratory epithelium

A queima de biomassa produz gases tóxicos e partículas suspensas que contribuem para a poluição atmosférica. Este estudo avaliou os efeitos da colheita de cana-de-açúcar queimada sobre o transporte mucociliar (TMC) nasal, as propriedades físicas do muco nasal e celularidade e concentrações de citocinas em lavado nasal (LN) de cortadores de cana-de-açúcar e residentes de região urbana próxima aos canaviais (Mendonça, São Paulo). Métodos: Avaliamos 154 jovens não tabagistas (idade entre 18 e 43 anos) sendo 73 residentes e 81 cortadores na: (a) Pré-safra: 4 meses sem exposição à queimada de biomassa (fevereiro e março), e na (b) Pós-safra: aproximadamente 7 a 8 meses de exposição (outubro e novembro). Avaliamos: o TMC nasal por meio do teste da sacarina (TTS), as propriedades físicas do muco por meio da transportabilidade por alto fluxo e ângulo de contato, a expressão de fator de necrose tumoral (TNF)-, interleucinas (IL)-4, IL-6, IL-8 e IL-10 em LN, celularidade total e diferencial em LNsinais vitais e ocorrência de eventos respiratórios. Resultados: Na Pré-safra, comparados com os residentes, cortadores apresentaram menor pressão arterial média (95,5±9,1 e 88,7±9,4 mmHg, respectivamente; p<0,001), frequência cardíaca (76±13 e 70±10 bpm, respectivamente; p<0,003), e células ciliadas (61±20 e 47±18%, respectivamente; p<0,001). Além de TTS mais prolongado (10,4±4,6 e 11,8±5,1, respectivamente; p=0,035), e maior porcentagem de macrófagos em LN (21±15 e 43±15%, respectivamente; p<0,001). Na Pós-safra, comparados com os residentes, os cortadores apresentaram menor pressão arterial média (96,5±9,1 e 92,8±9,6 mmHg, respectivamente; p=0,042), frequência cardíaca (76±14 e 63±11 bpm, respectivamente; p<0,001), IL-4 (0,4±0,5 e 0,3±0,6 pg/ml, respectivamente; p=0,001), células ciliadas (64±19 e 52±14%, respectivamente; p<0,001), células caliciformes em LN (13±14 e 4±5%, respectivamente; p<0,001), assim como maior número de células totais (24±29 e 32±30 104células/ml, respectivamente; p=0,040), neutrófilos (1±2 e 2±3%, respectivamente; p<0,001), eosinófilos (0±0 e 0±1%, respectivamente; p<0,001), macrófagos (21±16 e 40±13%, respectivamente; p<0,001) e IL-6 (2,8±3,4 e 4,0±3,7 pg/ml, respectivamente; p=0,026) em LN. Não houve diferenças significantes nas propriedades físicas do muco, na quantificação da secreção de IL-8 e TNF-, e na porcentagem de linfócitos em LN entre os dois grupos e ao longo do estudo. Conclusão: A queimada de cana-de-açúcar induz alterações na primeira barreira de defesa do sistema respiratório em residentes e em cortadores da área urbana próxima aos canaviais observada por aumento no CO exalado, aumento de celularidade total e redução da concentração de IL-10 em LN em residentes, e prolongamento do TTS acompanhado de aumento na expressão de IL-6 e células ciliadas em LN em cortadores / Biomass burning produces toxic gases and suspended particle that contribute for high levels of air pollution. We aimed to assess the effects of sugarcane harvesting on nasal mucociliary clearance (MCC), mucus physical properties, and celularity and cytokines concentrations in nasal lavage (NL) of sugarcane workers and residents that live near to sugarcane fields (Mendonça, São Paulo). Methods: We evaluated 154 young non-smoking subjects, aged between 18 to 42 years (residents, n=73 and sugarcane workers, n=81) at two time-points: (a) non-harvesting, 4-months of no exposure to biomass burning (in February and March), and (b) harvesting, after 7 to 8-months of exposure to biomass burning (in October and November). We evaluated: Nasal MCC was assessed by saccharine transit test (STT), mucus physical properties were evaluated by sneeze clearability and contact angle, expression of tumor necrosis factor-, interleukin (IL)-4, IL-6, IL-8 e IL-10 in NL and total and differential cells counts in NL, vital signs and respiratory events. Results: At Non-harvesting, compared with residents, sugarcane workers presented lower mean blood pressure (95.5±9.1 and 88.7±9.4 mmHg, respectively; p<0.001), heart rate (76±13 and 70±10 bpm, respectively; p<0.003), and ciliated cells (61±20 and 47±18%, respectively; p<0.001) and prolonged STT (10.4±4.6 and 11.8±5.1, respectively, p=0.035), and higher percentage of macrophages in NL (21±15 and 43±15%, respectively; p<0.001). At Harvesting, compared with residents, sugarcane workers presented lower mean blood pressure (96.5±9.1 and 92.8±9.6 mmHg, respectively; p=0.042), heart rate (76±14 and 63±11 bpm, respectively; p<0.001), IL-4 (0.4±0.5 and 0.3±0.6 pg/ml, respectively, p=0.001), ciliated cells (64±19 and 52±14%, respectively; p<0.001), goblet cells (13±14 and 4±5%, respectively; p<0.001), and higher number of total cells (24±29 and 32±30 104cells/ml, respectively; p=0.040), neutrophils (1±2 and 2±3%, respectively, p<0.001), eosinophils (0±0 and 0±1%, respectively, p<0.001), macrophages (21±16 and 40±13%, respectively, p<0.001) and IL-6 concentration in NL (2.8±3.4 and 4.0±3.7 pg/ml, respectively, p=0.026). There were no significant differences in mucus physical properties, concentration of IL-8 and TNF-, and percentage of lymphocytes in NL between the two groups and along the study. Conclusion: Sugarcane burning induces changes in the first defense barrier of the respiratory system in residents of the urban area near of the sugarcane fields and in sugarcane workers which were observed by increase in exhaled CO and total cell count, and a decrease in IL-10 concentrations in NL in residents, and prolonged STT accompanied by an increase in IL-6 concentration and percentage of ciliated cells in NL in sugarcane workers

O transporte mucociliar (TMC) é um mecanismo básico de defesa do sistema respiratório necessário na resistência à infecção. A efetividade desse mecanismo de defesa depende da composição e profundidade do muco, da integridade e da função dos cílios e da interação muco-cílio. O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos crônicos do oxigenoterapia de baixo fluxo via cateter nasal com e sem umidificação sobre o TMC nasal, nas propriedades físicas do muco, na inflamação e nos sintomas de vias aéreas em pacientes com hipoxemia crônica com necessidade de oxigenoterapia domiciliar de longo prazo (>15 horas/dia). Dezoito pacientes (idade média de 68 anos, 7 do sexo masculino, índice de massa corpórea (IMC) médio de 26 kg/m2, 66% com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), 60% com hipertensão arterial (HAS) e ex-tabagistas) iniciando oxigenoterapia de baixo fluxo via cateter nasal foram randomizados para o grupo Oxigênio Seco (n=10) ou Oxigênio Umidificado (n=9). Os pacientes foram avaliados nos tempos: basal, 12 horas, 7 dias, 30 dias, 12 meses e 24 meses para o TMC nasal por meio do teste de trânsito da sacarina, as propriedades físicas do muco por meio de ângulo de contato, a inflamação por meio de quantificação do número total de células e diferenciais e da concentração de citocinas no lavado nasal assim como para sintomas por meio do questionário SNOT-20. O sintoma mais importante relatado por pacientes no basal foi tosse que melhorou após 7 dias de oxigenoterapia. No nosso estudo, os pacientes de ambos grupos apresentaram prolongamento significativo (40%) do TMC nasal ao longo do estudo. O lavado nasal mostrou um aumento das proporções de neutrófilos, das células caliciformes e da concentração do fator de crescimento epidermal (EGF) assim como reduções em macrófagos e concentrações de interferon alfa (IFN-alfa), interleucina (IL)-8 e IL-10 ao longo do estudo. Não houve alterações na proporção de células ciliadas, na concentração de IL-6 e no ângulo de contato do muco em ambos os grupos. A tosse e os sintomas de sono diminuiram significativamente em ambos os grupos. Nosso estudo sugere que a umidificação não tem impacto sobre o TMC nasal, as propriedades do muco, a inflamação e os sintomas em pacientes com baixo fluxo de oxigênio via cateter nasal (BFON) / Mucociliary clearance (MCC) is a basic defense mechanism of the respiratory system against respiratory infection. The efficiency of this defense mechanism depends on the mucus composition and mucus depth, on the cilia integrity and function and the mucus-cilia interaction. The aim of this study was investigate the long-term effects of low-flow oxygen via nasal catheter (NLFO) using dry oxygen (Dried-NLFO) or humidified oxygen (Humidified-NLFO) on nasal mucociliary clearance, mucus properties, inflammation and symptoms in patients with chronic hypoxemia requiring long-term domiciliary oxygen therapy ( > 15 hours/day). Eighteen patients (mean age of 68 years, 7 male, mean BMI of 26 kg/m2, 66% COPD, 60% hypertensive and former smokers) initiating NLFO were randomized to Dried-NLFO (n=10) or Humidified-NLFO (n=9). Patients were assessed at baseline and along 12 hours, 7 days, 30 days, 12 months and 24 months for nasal MCC using saccharine test, mucus properties by means of contact angle, inflammation using total number of cells and cytokines concentration in nasal lavage fluid as well as symptoms by SNOT-20 questionnaire. The most important airway symptom reported by patients at baseline was cough that improved after 7 days of oxygen therapy. In our study, nasal MCC prolonged significantly (40%) and similarly in both groups along the study. Nasal lavage showed increased proportions of neutrophils, goblet cells and epidermal growth factor concentration as decreases in macrophages, IFN-a lfa, IL-8 and IL-10 concentrations along the study. No changes in the proportion of ciliated cells, IL-6 and mucus contact angle were observed in both groups. Coughing and sleep symptoms significantly decreased similarly in both groups. Our study suggests that humidification does not impact on nasal MCC, mucus properties, inflammation and symptoms in patients using NLFO

INTRODUÇÃO: As infecções pulmonares constituem uma das principais causas de morbidade e mortalidade após o transplante pulmonar. O transplante expõe a árvore brônquica a uma série de condições, como à lesão de secção e anastomose brônquica e à ação dos imunossupressores, alterando os componentes do epitélio mucociliar. O sistema mucociliar presente nas vias aéreas do sistema respiratório é o principal mecanismo de defesa do trato respiratório, assim a influência de drogas neste sistema precisa ser investigada. A prednisona é um importante corticosteróide usado após o transplante de pulmão, no entanto seu uso pode estar associado ao aumento da mortalidade no período pós por complicações como baixa cicatrização e infecções. Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da secção brônquica e da terapia com prednisona na depuração mucociliar. MÉTODOS: Foram utilizados 180 ratos machos Wistar distribuídos em 6 grupos (P1, P2, P3, ScP2, ScSal e Sal). Os animais dos grupos P1, P2 e P3 receberam diferentes doses de prednisona (0,625, 1,25 e 2,5 mg/kg/dia); os do grupo ScP2 foram submetidos à cirurgia de secção e anastomose brônquica e terapia com 1.25 mg/kg/dia de prednisona; do grupo ScSal foram submetidos à cirurgia de secção e anastomose brônquica e gavagem diária de solução fisiológica; por fim, os animais do grupo Sal receberam gavagem de solução fisiológica. Após o período de tratamento (7, 15 ou 30 dias), os animais foram sacrificados, e as medidas de freqüência de batimento ciliar (FBC), velocidade de transporte mucociliar (VTMC) e transportabilidade do muco (TM) coletadas. Para avaliar os efeitos da droga realizamos a análise estatística comparativa entre os grupos P1, P2, P3 e Sal. Para avaliar a possível interação da droga com o procedimento cirúrgico comparamos os grupos ScP2, ScSal e P2. RESULTADOS: A administração das diferentes doses de prednisona estudadas prejudicaram a TM e a dosagem mais alta (P3) diminuiu a VTMC. Os animais submetidos à secção e anastomose brônquica mostraram redução significativa de VTMC e FBC após 7 e 15 dias da cirurgia (p<0.001) Observamos a recuperação desses parâmetros após 30 dias do procedimento cirúrgico. A droga melhorou a TM dos animais submetidos à secção e anastomose brônquica (p<0,02). CONCLUSÕES: Altas dosagens de prednisona prejudicam a depuração mucociliar. A terapia com prednisona associada à cirurgia de secção e anastomose brônquica não altera a depuração mucociliar visto que, apesar de melhorar a transportabilidade do muco, a freqüência de batimento ciliar e a velocidade de transporte mucociliar não são influenciadas / INTRODUCTION: Infections have been and still are the major cause of morbidity and mortality after lung transplantation. Since mucociliary clearance (MCC) plays an important role on the human defense mechanism, the influence of drugs on MCC of patients submitted to lung transplantation must be examined. Prednisone is the most important corticosteroid used after lung transplantation. The aim of this study was to evaluate the effects of bronchial transection and prednisone therapy (P) on mucociliary clearance. METHODS: 180 rats were assigned to 6 groups (P1, P2, P3, ScSal, e Sal) according to surgical procedure or drug therapy: P1 (0.625mg/kg/day), P2 (1.25 mg/kg/day), P3 (2.5mg/kg/day), ScP2 (bronchial section and reanastomosis + 1.25 mg/kg/day ), Sal (saline solution 2ml/day) and ScSal (bronchial section + saline solution 2ml/day). After 7, 15 or 30 days they were killed and lungs were removed from thoracic cavity. Mucociliary transport velocity (MCTV), ciliary beting frequency (CBF) and mucus transportability (MT) were evaluated. RESULTS: The administration of different doses of prednisone studied harmed MT and the highest dosage (P3) decreased MCTV. FBC and MCTV was significantly impaired 7 and 15 days after bronchial transection and reanastomosis (p<0.001), but they showed a partial recovery on the 30th day after surgery procedure. Prednisone therapy improved MT after surgery procedure (p<0,02). CONCLUSION: High dosages of prednisone affect mucociliary clearance. The Prednisone therapy after section and reanastomosis surgery not affect mucociliary clearance since, despite improving MT, the CBF and MCTV are not influenced

Ionenbewegungen über das Atemwegsepithel bilden die Grundlage einer definierten Zusammensetzung intraluminaler pulmonaler Flüssigkeit. Ein perinataler Anstieg maternaler und damit einhergehend fetaler Glukokortikoid (GC)-Serumlevel ist vergesellschaftet mit einer Veränderung im epithelialen Ionentransport der Lunge. So erfährt das respiratorische Epithel in einer perinatalen Anpassungsreaktion eine Transition fetaler Fruchtwasserproduktion hin zu überwiegend flüssigkeitsabsorbierenden Vorgängen. In den distalen Abschnitten spiegelt sich dies in einer Aktivierung flüssigkeitsabsorptiv wirkender epithelialer Natriumkanäle (ENaC) wider. Vor Beginn der Transition überwiegt ein sekretorisch aktiver, apikaler Chloridkanal, der cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR). Als Gegenspieler zum ENaC gewährleistet der CFTR einen transepithelialen Flüssigkeitsstrom in das Lumen des respiratorischen Systems. Diese Prozesse ermöglichen den pulmonalen Gastaustausch sowie die Bereitstellung eines periziliären Flüssigkeitsfilms, welcher die postnatale mukoziliäre Clearance (MCC) gewährleistet. Während bereits gezeigt werden konnte, dass GC den ENaC vor allem in distalen Atemwegsepithelien in Expression und Aktivität steigern (Thome et al. 2003; Venkatesh und Katzberg 1997), gibt es bisher nur wenige Daten zum Einfluss von GC auf den CFTR. Zusammenfassend kann durch die vorliegende Arbeit gezeigt werden, dass es durch GC zu einer Zunahme des CFTR-abhängigen Ionentransportes kommt und dass dieser aktivitätssteigernde Einfluss von der PI3K sowie der AKT abhängig ist, während die SGK1 nicht wesentlich in diesen Wirkmechanismus involviert zu sein scheint. Es ließ sich nachweisen, dass es durch GC zu einer gesteigerten Phosphorylierung von AKT, SGK1 sowie NEDD4L kommt, woraus eine Aktivitätssteigerung der AKT und der SGK1 sowie ein Rückgang in der NEDD4L-Aktivität resultieren. Eine AKT-Inhibition verhindert die zunehmende NEDD4L Phosphorylierung, während eine Inhibition der SGK1 keinen Einfluss auf den NEDD4L-Phosphorylierungsstatus zeigt. Des Weiteren ergibt sich ein stimulierender Einfluss von GC auf die CFTR-Aktivität innerhalb von 30 Minuten. Im Gegensatz zum Ionentransport zeigten GC keinen Einfluss auf den Epithelwiderstand und damit die Barrierefunktion der Zellkultur.:1. Abkürzungsverzeichnis S. 3 2. Abbildungsverzeichnis S. 5 3. Bibliographische Beschreibung S. 6 4. Einleitung S. 7 4.1. Der CFTR und seine Rolle im epithelialen Chloridtransport S. 7 4.2.Die Struktur und Regulation des CFTR S. 8 4.3.Die (Patho-)Physiologie des CFTR S. 10 4.4.Alternative Chloridkanäle S. 11 4.5.Methodik – Etablierung der Methode S. 12 5. Originalpublikation 5.1. “Glucocorticoids Distinctively Modulate the CFTR Channel with Possible Implications in Lung Development and Transition into Extrauterine Life” S. 14 5.2. “Signaling Cascade involved in Rapid Stimulation of Cystic Fibrosis Conductance Regulator (CFTR) by Dexamethasone” S. 36 6. Zusammenfassung der Ergebnisse S. 52 6.1 Hintergrund und Ziel S. 52 6.2 Ergebnisse S. 53 7. Diskussion der Ergebnisse S. 54 8. Literaturverzeichnis S. 57 9. Anmerkungen zur Originalpublikation – Darstellung des eigenen Beitrags S. 64 10. Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit S. 65 11. Curriculum vitae S. 66 12. Danksagung S. 68

As infecções são a causa mais freqüente de morbidade e mortalidade observadas tanto aguda como tardiamente nos pacientes receptores de transplante pulmonar, o que pode estar diretamente relacionado a uma deficiência no transporte mucociliar do sistema respiratório. Nosso objetivo foi avaliar a influência de dois fatores envolvidos com o transplante pulmonar sobre o transporte mucociliar de ratos: a secção e anastomose brônquica e a imunossupressão pela ciclosporina A. Setenta e dois ratos foram distribuídos aleatoriamente em cinco grupos de acordo com: i) procedimento operatório e ii) terapia a que seriam submetidos. Os resultados mostram que houve uma diminuição significativa da Freqüência de Batimento Ciliar in situ, da Transportabilidade do Muco in vitro e da Velocidade de Transporte Mucociliar in situ medidos a partir do brônquio principal esquerdo dos ratos tratados com ciclosporina A (p<0,001). A Freqüência de Batimento Ciliar in situ dos brônquios operados mostrou-se diminuída também no grupo tratado com solução salina e sacrificado no 30º dia após a operação (p=0,001). Já a Velocidade de Transporte Mucociliar in situ mostrou uma diminuição significativa em todos os grupos submetidos à secção brônquica (p<0,001). Houve um efeito sinérgico entre a terapia com ciclosporina A e a secção brônquica, causando um prejuízo ao transporte mucociliar ainda maior do que quando analisados isoladamente. Concluímos que a Velocidade de Transporte Mucociliar in situ foi agudamente prejudicada após a secção brônquica e terapia imunossupressora pela ciclosporina A, havendo diminuição da freqüência de batimento dos cílios e alteração das propriedades viscoelásticas do muco respiratório. / Infections are the most common cause of early and late morbidity and mortality in lung transplant recipient, and can be directly related to impaired mucociliary transport. Our aim was to assess the influence of bronchial section and imunossupression on mucociliary transport in rats. Seventy two rats were randomly distributed in five groups according to i) surgical procedure and ii) drug therapy. There was a significant impairment on Ciliary Beating Frequency in situ, Mucus Transportability Rate in vitro and Mucociliary Transport Speed in situ from operated bronchus of cyclosporine A-treated rats (p<0.001). Ciliary Beating Frequency from operated bronchus was also impaired in saline-treated rats that were killed on 30th postoperative day (p=0.001). Mucociliary Transport Speed was impaired in all bronchi underwent to section (p<0.001). We conclude that bronchial section and cyclosporine therapy impaired all factors analyzed. Also there was a synergic effect between cyclosporine therapy and bronchial section on ciliary beating frequency.

Introdução: Há crescentes evidências que sinalizam o papel do estresse crônico como desencadeante e mesmo perpetuador de crises asmáticas, bem como a importância da produção de muco e do transporte mucociliar na fisiopatologia da asma brônquica. Objetivos: Deste modo, consideramos relevante avaliar em cobaias com inflamação alérgica crônica pulmonar como o estresse físico repetido, induzido pela natação forçada, modula as respostas de transporte mucociliar, as propriedades do muco, o infiltrado eosinofílico e a expressão de IL-13 no epitélio e nas células inflamatórias na parede das vias aéreas. Métodos: Os animais receberam inalações duas vezes por semana durante quatro semanas com doses crescentes de ovoalbumina (grupo OVA e OVA-NAT) ou solução fisiológica (grupo SAL e SAL-NAT). Após 24 horas da quarta inalação os animais dos grupos denominados SAL-NAT e OVA-NAT foram submetidos ao protocolo de natação forçada por dez dias com intervalo de dois dias, para a indução do estresse. Após 72 horas da última inalação, os animais foram anestesiados, sendo testadas: a velocidade de transporte mucociliar (VTM), a freqüência de batimento ciliar (FBC), e a diferença de potencial transepitelial (PD). Após estas medidas foram coletadas amostras de muco para avaliação do ângulo de contato (AC) e da transportabilidade pela tosse (TT). Foi coletada uma amostra de sangue para a dosagem de cortisol sérico. Os pulmões foram retirados, fixados e submetidos à coloração de LUNA, para identificação de eosinófilos, e à técnica imunohistoquímica para detecção da expressão de IL-13 no epitélio brônquico e nas células inflamatórias presentes na parede das vias aéreas. As adrenais também foram retiradas, imediatamente pesadas e submetidas à coloração de hematoxilina e eosina para avaliação histopatológica, utilizando a morfometria para determinação das áreas de cada uma de suas camadas. Resultados: Os Resumo animais do grupo OVA apresentaram uma redução da VTM, do PD, da TT e aumento do AC, da área de epitélio de vias aéreas, de muco ácido, do número de eosinófilos e da expressão de IL-13, no epitélio brônquico e nas células inflamatórias presentes ao redor das vias aéreas, comparativamente aos controles (p<0,05 para todas as comparações). Houve redução da área total da adrenal e de cada uma de suas camadas comparativamente aos controles (p<0,05 para todas as comparações). Os animais submetidos ao protocolo de estresse (grupos SAL-NAT e OVA-NAT) apresentaram aumento nos níveis de cortisol sérico (p<0,05), no peso das adrenais comparativamente aos grupos e OVA (p<0,05). Os animais submetidos ao protocolo de estresse e expostos à ovoalbumina (grupo OVA-NAT) mostraram redução na VTM, aumento no AC, na área de muco ácido do epitélio brônquico e em todas as camadas das adrenais, comparativamente aos resultados obtidos nos animais do grupo OVA (p<0,05 para todas as comparações). Conclusão: O processo inflamatório crônico pulmonar altera o transporte mucociliar e as propriedades reológicas do muco, o que se associou ao recrutamento eosinofílico, aumento da expressão de IL-13 no epitélio brônquico e nas células inflamatórias presentes na parede brônquica. Além disto, observamos a redução de todas as camadas da adrenal. Neste modelo experimental, o estresse físico repetido reduz o transporte mucociliar devido a alterações das propriedades do muco, particularmente potencializando o aumento de muco ácido e de sua hidrofobicidade e adesividade. Estes efeitos parecem estar relacionados à ativação adrenal, mas independentes do recrutamento eosinofílico e da resposta Th2 mediada pela IL-13 / Background: It has increasing evidence linking the role of stress in the onset of asthma exacerbation and in the maintenance of asthmatic crises, as well as the importance of mucus production and the mucociliary clearance in the asthma physiopathology. Objectives: So, we consider relevant to evaluate in guinea pigs with pulmonary chronic allergic inflammation how the induced repeated physical stress, caused by forced swimming, modulates the mucociliary clearance, the mucus properties, the eosinophilic infiltration and the IL-13 expression on bronchial epithelial cells in the airway wall. Methods: The animals had received inhalations two times per week during four weeks with increasing doses of ovalbumin (OVA and OVA-S groups) or saline solution (SAL and SAL-S groups). After twenty four hours of the 4th inhalation, the animals (named as SAL-S and OVA-S groups) had been submitted to the protocol of forced swimming, per ten days with an interval of two days, for the stress induction. After 72 hours of the last inhalation, the animals were anaesthetized and the tracheal mucus clearance (TMC), the ciliary beat frequency (CBF), and the difference of transepithelial potential difference (PD) were measured. After these measurements had been done mucus samples were collected for evaluation of the contact angle (CA) and cough transportability (CT). To serum cortisol dosage a little amount of blood was collected. The lungs were dissected, fixed and submitted to histological techniques, like LUNA stain for identification of eosinophils and the IL-13 immunohistochemistry technique for its detection in the bronchial epithelium and in the inflammatory cells present in the airways walls. The adrenal glands were excised, immediately weighed and submitted to haematoxylin and eosin stain for histopathological evaluation using the morphometry to determine the areas of each of their layers. Results: The animals of OVA Summary group presented a reduction of the TMC, the PD, and the CT. On the other hand they presented an increase of the CA, of the airways epithelial area, of the acid mucus, of the eosinophils number as well as on the IL-13 expression in the airways epithelium and on the inflammatory cells around the airways, compared to the controls (p<0.05 for all comparisons). There was a reduction of the adrenal gland total area and on each one of its layers compared to the controls (p<0.05 for all comparisons). The animals submitted to the forced swim stress protocol (SAL-S and OVA-S groups) showed an increase on serum cortisol levels, on adrenal gland weight compared to OVA group (p<0.05). The animals submitted to the forced swim stress protocol and to the sensitization protocol with ovalbumin (OVA-S) showed a reduction in the TMC and an increase on the CA, bronchial epithelial acid mucus area and in all adrenal gland layers compared to the results obtained in the OVA group animals (p<0.05 for all comparisons). Conclusions: The chronic inflammatory pulmonary process alters the mucociliary transport and mucus rheological properties which was associated to eosinophilic recruitment, increases in the IL-13 expression on bronchial epithelial cells and inflammatory cells in airway walls. In addition, we observed a reduction in all adrenal zones. In this experimental model the repeated physical stress reduces the mucociliary clearance due to the mucus rheological properties alterations, particularly increasing the amount of acid mucus and its wettability and adhesivity. These effects seem to be related to the adrenal activation but independently of the eosinophilic recruitment and of Th2 responses mediated by IL-13

O tabagismo está fortemente associado ao desenvolvimento da Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica, porém poucos estudos que relatam alterações funcionais ou inflamatórias nas vias aéreas superiores em jovens são encontrados na literatura. Nosso objetivo foi investigar as alterações funcionais e inflamatórias nas vias aéreas superiores e inferiores em jovens tabagistas com idade igual ou inferior a 35 anos. Setenta e dois indivíduos participaram do estudo: 32 jovens não tabagistas (JNT) saudáveis (21±4 anos, 29 homens) e 40 jovens tabagistas subdivididos de acordo com a carga tabágica: menor que 2,5 anos-maço (< 2,5) (19±2 anos, 20 homens) e igual ou maior que 2,5 anos-maço (>= 2,5) (24 ± 5 anos, 17 homens e três mulheres). Foram avaliados os dados demográficos, os dados clínicos, os sintomas de desconforto das vias aéreas por meio do questionário SNOT-20, os volumes e capacidades pulmonares por meio do teste de função pulmonar, o transporte mucociliar nasal por meio do teste de tempo de trânsito da sacarina, a propriedade de superfície do muco nasal por meio do ângulo de contato, a inflamação na cavidade nasal por meio da contagem total e diferencial das células e citocinas em lavado nasal e a inflamação de vias aéreas inferiores por meio do pH do condensado do ar exalado. Observamos neste estudo que os jovens tabagistas >= 2,5 foram mais velhos comparados aos JNT e com os tabagistas < 2,5 (p < 0,01). Comparados com os JNT, os tabagistas >= 2,5 apresentaram maior índice de massa corporal (p=0,036), de frequência cardíaca (p=0,001) e de pressão arterial sistólica (p=0,036). Os tabagistas >= 2,5 apresentaram maior queixa sobre tosse (p=0,05) e secreção nasal escorrendo para a garganta (p=0,016) quando comparados com os JNT e tabagistas < 2,5. Não encontramos diferenças significativas na pontuação total do questionário SNOT-20 (p=0,140), nos valores do teste de função pulmonar e nos valores do ângulo de contato (p=0,803) entre os grupos. O tempo de trânsito da sacarina foi significativamente menor nos jovens tabagistas (5,9 ± 3,1 minutos) quando comparados aos JNT (7,7 ± 4,1 minutos, p=0,033). Na análise do lavado nasal encontramos maior número de células totais em tabagistas < 2,5 (48+-14) e tabagistas >= 2,5 (37+-25) comparados aos JNT (24+-12, p < 0,001). Encontramos também maior número de macrófagos (p=0,001), células ciliadas (p=0,008) e células caliciformes (p=0,004) nos tabagistas < 2,5 e tabagistas >= 2,5 quando comparados aos JNT, e maiores concentrações de mieloperoxidase nos tabagistas < 2,5 comparados aos tabagistas >= 2,5 (p=0,005). Os valores do pH do EBC foram menores em tabagistas >= 2,5 (7,65 ± 0,42) comparados com os tabagistas < 2,5 (7,83 ± 0,26) e com os JNT (7,90 ± 0,21, p=0,038). Por meio de análise de regressão linear, verificamos um efeito dose-dependente significativo do tabagismo sobre a redução dos valores do pH do EBC (r=-0,47, p < 0,001). Concluímos que o tabagismo em jovens tabagistas com idade igual ou inferior a 35 anos induz alterações do transporte mucociliar nasal, inflamação nasal e inflamação em vias aéreas inferiores e que essas alterações estão associadas à carga tabágica / Cigarette smoking is strongly associated with the development of Chronic Obstructive Pulmonary Disease, but few studies that reported functional or inflammatory changes in upper airway in young are found in the literature. We aimed to evaluate the effects of smoking on nasal mucociliary clearance, the mucus surface property and if there is inflammation in the nasal cavity and lower airways in young smokers aged less than 35 years. Of the 200 individuals contacted by telephone, 72 individuals entered in the study: 32 healthy young nonsmokers (YNS) (21 ± 4 years, 29 male) and 40 young smokers, subdivided according to smoking history: less than 2.5 pack-years (< 2.5) (19 ± 2 years, 20 male) and 2.5 pack-years or more ( >= 2.5) (24 ± 5 years, 17 male and three female). We assessed demographic data, clinical data, SNOT-20 questionnaire for symptoms of airway discomfort, the volumes and lung capacities by the pulmonary function test, the nasal mucociliary clearance using the saccharine transit test, the mucus surface property by the contact angle, the inflammation in the nasal cavity by the total and differential count of cells and cytokines in nasal lavage and inflammation of the lower airways by the exhaled breath condensate pH. In this study, we observed that young smokers >= 2.5 were older compared to YNS and smokers < 2.5 (p < 0.01). Compared with YNS, smokers >= 2.5 had higher body mass index (p=0.036), heart rate (p=0.001) and systolic blood pressure (p=.036). Smokers >= 2.5 complained more about cough (p = 0.05) and post-nasal discharge (p=0.016) when compared to YNS and smokers < 2.5. No significant differences were found in the total score of the SNOT-20 (p=0.140), in the pulmonary function test and mucus contact angle (p=0.803) between groups. The saccharine transit time was significantly lower in young smokers (5.9 ± 3.1 minutes) compared to YNS (7.7 ± 4.1 minutes, p=0.033). The number of total cells in nasal lavage fluid were greater in smokers < 2.5 (48±14) and smokers >= 2.5 (37 ± 25) compared to YNS (24 ± 12, p < 0.001). We also found greater number of macrophages (p=0.001), ciliated cells (p=0.008) and goblet cells (p = 0.004) in smokers < 2.5 and smokers >= 2.5 compared to YNS and a higher concentration of myeloperoxidase in smokers < 2.5 compared to smokers >= 2.5 (p=0.005). The EBC pH were lower in smokers >= 2.5 (7.65 ± 0.42) compared with smokers < 2.5 (7.83 ± 0.26) and with YNS (7.90 ± 0.21, p=0.038). Linear regression analysis confirmed a significant dose-dependent effect of smoking in decreasing EBC pH (r= -0.47, p < 0.001). We conclude that cigarette smoking induces changes in nasal mucociliary clearance, nasal inflammation and inflammation in the lower airways in young smokers aged less than 35 years and these changes are associated with smoking history