CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / IntroduÃÃo: A DoenÃa Pulmonar Obstrutiva CrÃnica (DPOC) caracteriza-se por graus variÃveis de bronquite crÃnica e enfisema pulmonar, tendo por conseqÃÃncia aprisionamento aÃreo e hiperinsuflaÃÃo dinÃmica. Essas alteraÃÃes predispÃem à fadiga muscular e à necessidade de suporte ventilatÃrio. A ventilaÃÃo nÃo invasiva com pressÃo positiva (VNI) à o suporte ventilatÃrio de escolha para tratamento da exacerbaÃÃo aguda da DPOC, com reduÃÃo da mortalidade. Os efeitos da aplicaÃÃo de diferentes nÃveis de pressÃo positiva contÃnua em vias aÃreas (CPAP) sobre a hiperinsuflaÃÃo sÃo controversos, podendo ocasionar agravamento, atenuaÃÃo ou nenhum efeito. Os mÃtodos de imagem podem contribuir para maior compreensÃo dos efeitos da CPAP nos pulmÃes de pacientes com DPOC, incluindo seus efeitos regionais no parÃnquima pulmonar. Pacientes e MÃtodo: Trata-se de um trabalho prospectivo, intervencionista que estudou 11 pacientes com DPOC. Todos foram submetidos a TCAR, sem VNI e com VNI-CPAP (5, 10 e 15 cmH2O) aplicada por mÃscara nasal. A seqÃÃncia das pressÃes foi randomizada e os cortes tomogrÃficos realizados em Capacidade Residual Funcional. Os cortes foram realizados em trÃs regiÃes, para cada nÃvel de pressÃo: Ãpice (2 cm acima do arco aÃrtico), hilo (1cm abaixo da carina) e base (2 cm acima do diafragma). As unidades com densidades menores que -950 UH foram consideradas hiperaeradas. Os resultados foram analisados agrupando-se todos os nÃveis de corte e por regiÃes: Ãpice, hilo e base; e ventral, medial e dorsal. Resultados: Houve reduÃÃo das densidades pulmonares e aumento do nÃmero de pixels nas Ãreas hiperaeradas, com aplicaÃÃo de nÃveis de CPAP de 10 e 15 cmH2O em todas as anÃlises (p<0,05). Na anÃlise dos cortes agrupados, a densidade mÃdia foi reduzida progressivamente, sendo -846 UH (sem CPAP), -849 UH (CPAP de 5 cmH2O), -859 UH (CPAP de 10 cmH2O) e -869UH (CPAP de 15 cmH2O) (p<0,05). Na subdivisÃo em regiÃes, comparado-se sem CPAP com CPAP de 15 cmH2O: em Ãpice houve reduÃÃo de -840 para -871UH (p<0,05), em hilo de -848 para -882 UH (p<0,05), em base de -848 para -876 UH (p<0,05), em regiÃo ventral de -859 para -885 UH (p<0,05), em regiÃo medial de -848 para -864 UH (p<0,05) e em regiÃo dorsal de -832 para -860UH (p<0,05) .Ocorreu aumento do percentual de pixels nas Ãreas hiperaeradas na maioria das anÃlises com CPAP de 10 e 15 cmH2O (p<0,05). Em 2 pacientes houve aumento da densidade pulmonar mÃdia e diminuiÃÃo da aeraÃÃo com CPAP de 5 cmH2O . Observou-se um padrÃo de aeraÃÃo pulmonar de forma nÃo homogÃnea sendo maior em Ãpice em relaÃÃo à base do pulmÃo e em regiÃo ventral em relaÃÃo a dorsal, que nÃo foi modificado com aplicaÃÃo de CPAP. ConclusÃo: A aplicaÃÃo da CPAP por VNI resultou em aumento da hiperaeraÃÃo pulmonar com CPAP de 10 e 15 cmH2O detectÃvel a TCAR. Este padrÃo de resposta nÃo foi homogÃneo, havendo um subgrupo de pacientes em que houve reduÃÃo da hiperaeraÃÃo com CPAP de 5 cmH2O. A distribuiÃÃo do grau de hiperaeraÃÃo induzida pela CPAP dentro do parÃnquima pulmonar segue a distribuiÃÃo heterogÃnea de hiperaeraÃÃo basal / Introduction: The Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is characterized by different stages of chronic bronchitis and pulmonary emphysema with air trapping and dynamic hyperinflation. These conditions lead to respiratory muscles fatigue and need of ventilator support. Noninvasive positive pressure support ventilation (NIPPV) is the treatment of choice for COPD exacerbations with mortality reduction. Continuous positive airway pressure (CPAP) effects on hyperinflation is controversy; it can worsen, attenuate or have no effect. Imaging methods can facility the comprehension of CPAP effects on COPD patients, including regional effects on lung parenchyma. Objectives: To evaluate the effect of CPAP application by NIPPV-CPAP on pulmonary hyperinflation in COPD patients. Patients and Method: This is a prospective and interventionist study that evaluated 11 patients with COPD. All patients were evaluated by high resolution CT (HRCT), without and with NIPPV-CPAP (5, 10 and 15 cmH2O) applied by nasal mask. The pressures sequence was randomized and the HRCT images were done in Functional Residual Capacity. HRCT images were done in three regions for each level of pressure: apex (2 cm above the aortic arc), hilar (1cm below the carina) and basis (2 cm above the diaphragm). The units with densities lower than -950 UH were considered hyperinflated. For analysis the results were divided in full lung and in regions: apex, hilar and basis and ventral, medial and dorsal. Results: It was observed a pulmonary density reduction and an increase of pixels on hyperinflated areas with application of CPAP levels greater than 10 cmH2O in all analyses (p<0,05). In grouped lung analysis the mean density was reduced gradually from -846 UH (without CPAP), -849 UH (5 CPAP of cmH2O), -859 UH (10 CPAP of cmH2O) to -869UH (15 CPAP of cmH2O) (p<0,05). In subdivisions, comparing without CPAP and with CPAP of 15 cm cmH2O: in apex it was observed reduction from -840 to -871UH (p<0,05), in hilar region from -848 to -882 UH (p<0,05), in basis from -848 to -876 UH (p<0,05), in ventral region from -859 to -885 UH (p<0,05), in medial region from -848 to -864 UH (p<0,05) and in dorsal region from -832 to -860UH (p<0,05). It was also noted an increase of the percentage of pixels on hyperinflated areas in the majority of analyses with CPAP of 10 and 15 cmH2O (p<0,05). In 2 patients it was observed elevation of mean pulmonary density with CPAP of 5 cmH2O. It was observed that pulmonary parenchyma aeration was distributed in a non homogeneous way with predominance of the apex area comparing with basis of the lung and of the ventral area comparing with dorsal area. Conclusion: The CPAP application by NIPPV resulted in increase of pulmonary hyperinflation with levels of CPAP of 10 and 15 cmH2O detectable by HRCT. However this was not homogeneous, a subgroup of patients had aeration reduction with CPAP of 5 cmH2O. The distribution of aeration induced by CPAP is heterogeneous inside pulmonary parenchyma and follows the heterogeneous basal hyperaeration

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The knowledge of the professionals was measured before, shortly after and three months after being trained by the "Primary Care - COPD Knowledge Questionnaire (QAP-COPD)". To analyze the reproducibility and reliability of the questionnaire, the Kappa and α Cronbach tests were applied respectively. In the evaluation of the knowledge, the tests of Friedman and Tukey a posteriori, Bonferroni correction and the χ2 test were used. A significance level of 5% was adopted. Results: The questionnaire presented reproducibility in most items (87.5%) from good to excellent (Kappa: 0.61 - 0.88) and reliability with α Cronbach = 0.763. Of the 16 items in the questionnaire, the professionals who indicated the "agree" option, before the training, soon after opting for the "totally agree" option, in 11 items (68.8%). Fourteen items had a significant difference before and after training, but in the moments just after and three months after the training, 14 items did not present significant differences. The median score of the participants' questionnaire increased from 60 points before training to 77 shortly after and three months after training (p <0.001). In the three months after there was no significant statistical difference, in relation to the soon after (p = 0.38). Conclusions: The questionnaire met the psychometric properties and proved to be reproducible and reliable in the evaluation of knowledge about COPD among primary care professionals. The videotaped training presented satisfactory results observed by the good performance of the knowledge of Primary Care professionals, before and shortly after the training and the maintenance of this knowledge after three months of the training program. / Introdução: A videoaula é um sistema de multimídia, com narração de texto e ilustração, capaz de promover a capacitação de profissionais da Atenção Primária. Para avaliar o efeito da capacitação é preciso um instrumento de avaliação, no entanto, não há instrumentos validados que meçam o conhecimento sobre Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC) entre esses profissionais. Objetivo: Validar questionário de conhecimento sobre DPOC para os profissionais da Atenção Primária e capacitá-los sobre doença pulmonar obstrutiva crônica. Métodos: Inicialmente realizouse estudo metodológico com 88 profissionais da Atenção Primária para elaborar e validar um questionário. Em seguida, estudo quase experimental com 36 profissionais da Atenção Primária com intuito de capacitá-los, por meio de videoaulas. O conhecimento dos profissionais foi medido antes, logo após e três meses após a capacitação pelo “Questionário de Conhecimento sobre DPOC na Atenção Primária – (QAP-DPOC)”. Para análise da reprodutibilidade e confiabilidade do questionário, aplicou-se o teste Kappa e α Cronbach respectivamente. Na avaliação do conhecimento utilizou os testes de Friedman e Tukey á posteriori, correção de Bonferroni e o teste χ2. Foi adotado um nível de significância de 5%. Resultados: O questionário apresentou reprodutibilidade na maioria dos itens (87,5%) de bom a excelente (Kappa: 0,61 – 0,88) e confiabilidade com α Cronbach = 0,763. Dos 16 itens do questionário, os profissionais que assinalaram a opção “concordo”, antes da capacitação, logo após optaram pela opção “concordo totalmente”, em 11 itens (68,8%). Quatorze itens apresentaram diferença significativa antes e logo após a capacitação, porém nos momentos logo após e três meses após a capacitação, 14 itens não apresentaram diferenças significativas. A mediana do escore total do questionário dos participantes aumentou de 60 pontos antes da capacitação para 77 logo após e três meses após a capacitação (p < 0,001). Nos três meses após não houve diferença estatística significante, em relação ao logo após (p = 0,38). Conclusões: O questionário atendeu às propriedades psicométricas e mostrou-se reprodutível e confiável na avaliação do conhecimento sobre DPOC entre profissionais da Atenção Primária. A capacitação por videoaula apresentou resultados satisfatórios observados pelo bom desempenho do conhecimento dos profissionais da Atenção Primária, antes e logo após a capacitação e a manutenção deste conhecimento decorrido três meses do programa de capacitação.

Introdução: As alterações da mecânica diafragmática e a alta atividade dos músculos da caixa torácica estão associadas com maior sensação de dispnéia em pacientes com DPOC. Tem sido demonstrado que a respiração diafragmática (RD) aumenta a mobilidade abdominal durante o padrão diafragmático voluntário, porém, até o presente momento, nenhum estudo investigou as mudanças na mobilidade abdominal adotadas naturalmente. O objetivo desse estudo foi investigar os efeitos de um programa de treinamento de respiração diafragmática (PTRD) na mobilidade tóraco-abdominal, mobilidade diafragmática e capacidade funcional de pacientes com DPOC. Método: Trinta pacientes com DPOC (VEF1 42 +/- 13% do predito) foram alocados aleatoriamente para o grupo treinamento (GT) ou grupo controle (GC). O GT completou um PTRD supervisionado de 4 semanas (3 sessões semanais individualizadas). A efetividade do treinamento foi avaliada por meio da mensuração da relação da amplitude de movimento da caixa torácica pelo abdômen (CT/ABD; variável primária) e da mobilidade diafragmática (variável secundária). A relação CT/ABD foi quantificada utilizando a pletismografia respiratória por indutância durante RD voluntária e respiração natural (RN) e a mobilidade diafragmática foi determinada por avaliação ultra-sonográfica. O teste de caminhada em 6 minutos (TC6min) e os fatores de saúde relacionados à qualidade de vida (FSRQV) também foram avaliados. Resultados: Apenas os pacientes do GT apresentaram uma melhora na mobilidade diafragmática (18,8%) e uma redução na relação CT/ABD durante RN (26,1%) e RD voluntária (28,3%), sugerindo que a mobilidade abdominal aumentou em ambas as condições. Também foram observadas melhoras no TC6min e nos FSRQV no GT. Não foi observada diferença no GC para nenhuma variável mensurada. Conclusões: O PTRD para pacientes com DPOC induziu um aumento do recrutamento diafragmático durante a respiração natural resultando em melhora da capacidade funcional / Background: Impairment of diaphragm mechanics and enhanced activity of the chest wall muscles are associated with increased dyspnea in COPD patients. Diaphragmatic breathing (DB) has been suggested to improve abdominal motion but only during voluntarily DB, and no controlled studies have investigated the naturally adopted change in abdominal motion. The aim of this study was to investigate the effects of a diaphragmatic breathing training program (DBTP) on thoracoabdominal motion, diaphragmatic mobility and functional capacity in COPD patients. Methods: Thirty subjects (FEV1 42+/-13% predicted) were randomly allocated to either training (TG) or control group (CG). TG completed a 4-week supervised DBTP (3 individualized weekly sessions). Effectiveness was assessed by amplitude of the rib cage to abdominal motion ratio (RC/ABD ratio; primary outcome) and diaphragmatic mobility (secondary outcome). The RC/ABD ratio was measured using respiratory inductive plethysmography during voluntarily DB and natural breathing (NB). Diaphragmatic mobility was measured by ultrasonography. A 6-minute walk test (6MWT) and health-related quality of life (HRQoL) were also evaluated. Results: Only COPD patients from the TG demonstrated an improvement in diaphragmatic mobility (18.8%) and a reduction of the RC/ABD ratio during both NB (26.1%) and voluntarily DB (28.3%), suggesting that the abdominal motion improved in both conditions. An improvement in the 6MWT and in HRQoL was also observed in the TG. No differences were found in the CG for any measured outcome. Conclusions: We concluded that DBTP for COPD patients induced increased diaphragm recruitment during natural breathing resulting in an improvement in functional capacity

Introdução: A asma e a DPOC são doenças crônicas inflamatórias que afetam a qualidade de vida dos pacientes. O tratamento medicamentoso é feito, em sua maioria, por via inalatória utilizando para isso os dispositivos inalatórios. O uso incorreto dos dispositivos inalatórios diminui a eficácia dos medicamentos, o que pode ocasionar a não aderência dos pacientes ao tratamento. Vários tipos de programas educativos para asma e DPOC têm sido desenvolvidos, diferenciando-se quanto à forma de abordagem, à situação em que a doença é atendida e aos desfechos considerados. O farmacêutico por meio de um programa educacional pode orientar os pacientes sobre a técnica correta dos dispositivos inalatórios e auxiliar este paciente na adesão ao tratamento. Objetivos: Realizar a compilação e sistematização dos resultados dos trabalhos apresentados pelo programa de atenção farmacêutica aos pacientes asmáticos e portadores de DPOC do ICHC FMUSP e do programa de pós-graduação de Fisiopatologia Experimental. Método: estudo retrospectivo e descritivo dos trabalhos de conclusão dos alunos do Curso de Aprimoramento Profissional em Farmácia Hospitalar e Introdução a Farmácia Clínica da Divisão de Farmácia do ICHC FMUSP e do programa de pós-graduação de Fisiopatologia Experimental da Faculdade de Medicina da USP. Estes estudos desenvolveram a temática da atenção farmacêutica e educação em asma e em DPOC, apresentados entre os anos de 2004 a 2012 que não tiveram artigos ou capítulos de livros publicados. Resultados: Foram enviados três capítulos para publicação no livro Atenção Farmacêutica - Gestão e Prática do HCFMUSP e um artigo será publicado no Jornal Brasileiro de Pneumologia. Conclusão: Publicações acadêmicas com o tema atenção farmacêutica ao paciente portador de doenças respiratórias crônicas demonstram a importânica da orientação/ educação desses pacientes quanto ao tratamento de suas doenças respiratórias / Introduction: Asthma and COPD are chronic inflammatory diseases that affect the quality of life of patients. Drug treatment is done mostly by inhalation, using for it inhalation devices. Incorrect use of inhalers decreases the effectiveness of medications which can cause non-adherence of patients to treatment. Various types of educational programs for asthma and COPD have been developed, differing on the mode the approach, the situation in which the disease is answered and the outcomes considered. The pharmacist through an educational program can educate patients about the proper technique of inhalation devices and assisting the patient to adhere to treatment. Objectives: Perform the compilation and systematization from studies data submitted by the pharmaceutical care program for patients with asthma and COPD developed by pharmacists from course of improvement of the Division of Pharmacy ICHC USP and also by the program of graduate Experimental Pathophysiology, Faculty of Medicine, USP. Method: A retrospective, descriptive study with the outcomes of studies of the students that completed the course in Professional Development Course in Hospital Pharmacy and Introduction to Clinical Pharmacy, of Division of Pharmacy of ICHC USP and the program graduate in Experimental Pathophysiology, Faculty of Medicine of USP. The studies show the theme of pharmaceutical care and asthma education and COPD, submitted between the years 2004 to 2012 and who had no articles or book chapters related books published. Results: three book chapters were sent for publication in the book Pharmaceutical Care - Management and Practice HC FMUSP and one article will be published in the Brazilian Journal of Pulmonology. Conclusion: academic publications on the theme pharmaceutical care to patients with chronic respiratory diseases shows the importance orientation/education of patients regarding the treatment of their respiratory diseases

Embora a fumaça do cigarro configure-se como o principal fator de risco para o desenvolvimento da DPOC, nem todos os fumantes desenvolvem a DPOC clinicamente significativa, sugerindo outros fatores intrínsecos ao indivíduo, como diferenças nas respostas imunológicas envolvidas na patogênese e progressão desta doença. Objetivos: Compreender melhor o papel da resposta imune adaptativa na progressão da DPOC. Métodos: Foram estudados amostras de tecidos pulmonares de 21 indivíduos não fumantes (grupo controle); 22 fumantes não obstrutivos (FNO) e 17 fumantes com DPOC. A densidade de células CD4+ e CD8+, células T regulatórias (Treg) FOXP3+, células B e células positivas para interleucinas IL-10 e IL-17, e citocinas como CCL19, BAFF e TGF-beta foram avaliadas em pequenas e grandes vias aéreas, e em tecidos linfoides associados ou não aos brônquios (BALT e iBALT, respectivamente). Resultados: Observamos um aumento das células T CD4+ e CD8+ em pequenas e grandes vias aéreas, BALT e iBALT em fumantes; no entanto, os valores mais elevados foram detectados em pequenas vias aéreas dos indíviduos DPOC. Além disso, observouse uma diminuição na expressão de TGF-? em pacientes com DPOC em comparação aos grupos de FNO e controle em pequenas e grandes vias aéreas ao passo que uma diminuição na densidade de Treg foi observado apenas em pequenas vias aéreas, com consequente diminuição da densidade de células positivas para IL-10 em pequenas e grandes vias aéreas. Em BALT observou-se uma resposta diferente, com um aumento na densidade de Treg no grupo DPOC, sem diferenças para as análises de IL-10. Houve um aumento da densidade de células positvas para IL-17 em pequenas e grandes vias aéreas e iBALT na DPOC. Conclusões: Observamos que a redução da atividade regulatória do processo inflamatório em pequenas vias aéreas e a progressão da obstrução em fumantes esteve associado à diminuição da densidade de células Treg e da expressão de IL-10 e aumento da expressão de IL-17. Além disso, verificou-se diferenças entre o perfil inflamatório nos compartimentos pulmonares estudados / Although cigarette smoke is configured as the primary risk factor for the development of COPD, not all smokers develop COPD clinically significant, suggesting that there are other factors intrinsic to the individual, such as differences in immune responses involved in the pathogenesis and progression of this disease. Objectives: To better understand the role of the adaptive immune response in the progression of COPD. Methods: Lung tissue samples from 21 nonsmokers were studied (control group); 22 non-obstructive smokers (NOS) and 17 COPD smokers. The density of CD4 + cells and CD8 + regulatory T cells (Treg) FOXP3 + cells, B cells and positive cells for interleukins IL-10 and IL-17, and cytokines as CCL19, BAFF and TGF-beta were evaluated in large and small airways, and lymphoid tissue associated with bronchi or not (BALT and iBALT, respectively). Results: We observed an increase in CD4 + T cells and CD8 + in small and large airways, BALT and iBALT in smokers; however, the highest amounts were detected in the small airways of COPD patients. Furthermore, there was a decrease in TGF-beta expression in COPD patients compared to FNO and control groups in large and small airways while a decrease in Treg density was observed only in small airway and consequent decrease in the density of cells positive for IL-10 in large and small airways. In BALT we observed a different response, with an increase in Treg density in COPD patients without differences in IL-10 analysis. There was an increase in cell density for IL-17 in large and small airways, and iBALT in COPD. Conclusions: We observed that reduction of inflammation regulatory activity in small airways obstruction and progression of smoking was associated with decreased Treg cell density and IL-10 expression and increased IL-17 expression. Furthermore, there are differences between the inflammatory profile in the lung compartments studied

A doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) é uma das principais causas de morbidade crônica e mortalidade em todo o mundo e tem como principal manifestação o enfisema pulmonar, caracterizado pelo contínuo e progressivo remodelamento dos componentes da matriz extracelular (MEC). De acordo com estudos experimentais e clínicos esse remodelamento pode ser atribuído à ação proteolítica das metaloproteases de matriz (MMPs), especialmente da MMP-12, sobre os componentes da MEC, sendo a elastina considerada, até recentemente, a principal fibra alvo da proteólise. Dessa forma, só recentemente tem sido esclarecida a importância de outros componentes da MEC e outras MMPs, como as colagenases, no remodelamento da MEC. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi analisar a progressão do remodelamento das fibras no parênquima pulmonar e a expressão gênica das MMPs no início do desenvolvimento do enfisema. Para isso camundongos C57BL/6 receberam instilação intranasal de elastase pancreática suína (PPE 0,667 UI / Grupos ELA: n=40) ou o mesmo tratamento com solução salina (NaCl 0,9% / Grupos controle SAL: n=40). Os animais foram anestesiados, eutanasiados e separados em sub-grupos iguais (n=8) de acordo com o tempo após a instilação de PPE (1, 3, 6 horas, 3 e 21 dias) para remoção dos seus pulmões. Foram medidos o intercepto linear médio (Lm) e as proporções do volume de colágeno tipo I e tipo III, elastina e fibrilina. A expressão gênica para metaloproteinases (MMP-1a, MMP-1b, MMP-8, MMP-12 e MMP-13) no parênquima pulmonar foi avaliada por RT-PCR em tempo real. Os resultados demonstraram que o Lm aumentou desde 3 horas após a instilação de PPE, atingindo os maiores aumentos no 3º e 21º dias, sugerindo uma progressão no alargamento alveolar. Em comparação com o grupo SAL, os grupos ELA apresentaram uma diminuição no colágeno tipo I (no 3º dia) e colágeno tipo III (a partir de 6 horas até 3 dias) em tempos posteriores ao aumento da expressão gênica para MMP-8 (a partir de 3 até 6 horas) e - 13 (a partir de 1 até 6 horas). Após 21 dias, o colágeno tipo III apresentou aumento e o colágeno tipo I retornou a valores semelhantes aos do seu respectivo grupo controle. A expressão gênica para MMP-12 aumentou nos grupos ELA em tempos anteriores (3 e 6 horas) aos que constatamos a redução na proporção de elastina no pulmão (3º dia), reforçando a importância já estabelecida da MMP-12 na quebra deste componente da MEC. A proporção de volume de elastina aumentou no grupo ELA em relação ao respectivo grupo SAL no 21º dia. Não houve aumento na expressão gênica da MMP-1b em nenhum momento e a MMP-1a não teve expressão mensurável em nenhum dos grupos. Não foram observadas diferenças entre os grupos experimentais na avaliação da fibrilina. Nossos resultados serão úteis para melhor elucidar as alterações dinâmicas nos componentes da MEC e a importância, não só da metaloelastase, mas também das colagenases em estágios iniciais do enfisema, fornecendo novas ferramentas para futuros estudos sobre possíveis alvos terapêuticos / Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a major cause of chronic morbidity and mortality worldwide and has as the major manifestation pulmonary emphysema in which the components of the extracellular matrix (ECM) are in a continuous process of remodeling. According to experimental and clinical studies that remodeling can be attributed to proteolytic action of matrix metalloproteinases (MMPs), particularly MMP-12, on the ECM components, with elastin being considered until recently, the primary target fiber of proteolysis. Therefore, only recently has been clarified the importance of other components of the ECM and other MMPs such as collagenases on ECM remodeling. Thus, the objective of this study was to analyze the progression of lung parenchymal fibers remodeling and the gene expression of MMPs in the early development of emphysema. For this C57BL/6 mice were given intranasal instillation of porcine pancreatic elastase (PPE 0,667 IU / ELA groups: n=40) or the same treatment with saline (0.9% NaCl / SAL Control groups: n=40). The animals were anesthetized and euthanized divided into equal sub-groups (n=8) according to time after PPE instillation (1, 3, 6 hours, 3 and 21 days) to remove their lungs. The mean linear intercept (Lm) and the volume proportions of type I and type III collagen, elastin and fibrillin were measured. Gene expression of metalloproteinases (MMP-1a, 1b-MMP, MMP-8, MMP-12 and MMP-13) in the lung parenchyma was evaluated by Real Time RT-PCR. The results demonstrated that the Lm has increased from 3 hours after PPE instillation, with the highest increases reached at 3rd and 21th day, suggesting a progression in the alveolar enlargement. Compared to SAL group, ELA group showed a decrease in type I collagen (3rd day) and collagen type III (from 6 hours to 3 days) on later times to the increase in MMP-8 gene expression (from 3 to 6 hours) and - 13 (from 1 to 6 hours). After 21 days, type III collagen showed an increase and collagen type I returned to values similar to those of their respective control group. Gene expression for MMP-12 increased on PPE groups in earlier times (3 and 6 hours) at which we detected reduction in elastin proportion in the lung (3rd day), reinforcing the importance already established of MMP-12 in the breakage of this ECM component. The elastin volume proportion increased in PPE group compared to respective SAL group at 21st day. There was no increase in MMP-1b gene expression at any time and MMP-1a shows no measurable expression in either group. There were no differences between the experimental groups in the evaluation of fibrillin. Our results will be useful to better elucidate the dynamic changes in ECM components and the importance not only of metalloelastase but also of collagenases in the early stages of emphysema, providing new tools for future studies of potential therapeutic targets

Os modelos experimentais têm sido utilizados para o estudo dos mecanismos fisiopatológicos envolvidos no desenvolvimento da Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC). O modelo que melhor mimetiza a doença em humanos é o que utiliza a exposição à fumaça de cigarro. No entanto, a utilização deste modelo experimental requer um longo tempo de exposição (6 meses) e a lesão do parênquima obtida é considerada leve. O desequilíbrio protease/anti-protease é considerado um importante mecanismo fisiopatológico envolvido no desenvolvimento da DPOC. Desta forma, neste estudo propomos o desenvolvimento de um modelo experimental no qual associamos a instilação de elastase previamente ao início da exposição ao fumo na tentativa de obter um maior grau de lesão tecidual em um menor espaço de tempo. Para tanto, camundongos C57Bl/6 foram divididos em quatro grupos: Controle, Elastase, Fumo, Fumo/Elastase 1 dose e Fumo/Elastase 2 doses e analisados após dois meses de exposição. Os animais do grupo Fumo/Elastase 1 dose e 2 doses foram submetidos à instilação intranasal de elastase pancreática de porco (0,33UI) e expostos a fumaça de cigarro por dois meses. O grupo controle recebeu o mesmo tratamento com solução fisiológica (NaCl 0.9%). A exposição ao fumo foi feita por 30min, 2 vezes/dia, 5 dias da semana. Após dois meses, os animais foram sacrificados e observamos aumento de LM no grupo Fumo/Elastase 1 dose e 2 doses comparado aos grupos Controle e Fumo; aumento de células positivas para MAC-2 no parênquima (Fumo/Elastase 2 doses) e vias aéreas (Fumo/Elastase 1 dose e 2 doses), MMP-12 no parênquima pulmonar (Fumo/Elastase 2 doses), GP91 no parênquima (Fumo/Elastase 1 dose e 2 doses) e vias aéreas (Fumo e Fumo/Elastase 1 dose) e aumento de proporção de fibras elásticas no parênquima pulmonar do grupo Fumo/Elastase 1 dose e do grupo Fumo, caracterizando presença de enfisema pulmonar. A instilação de elastase pancreática de porco juntamente com a exposição à fumaça de cigarro aumentou a susceptibilidade ao desenvolvimento do enfisema / Experimental models have been used to study the pathophysiological mechanisms involved in the development of COPD. Cigarette Smoke exposure (CS) is considered the best model to mimetize the disease in humans. However, the CS requires a long exposure time (6 months) and the parenchymal destruction obtained is considered mild. The protease / anti - protease imbalance is considered an important pathophysiological mechanism involved in the development of COPD. Thus, in this study we propose the development of an experimental model in which we associate instillation of elastase before the start of exposure to smoke, trying to increase the parenchymal destruction degree in a shorter time. For that, C57BL / 6 mice were divided into four groups: Control, Elastase, Smoke and Smoke/Elastase 1 dose and Smoke/Elastase 2 doses and analyzed in two months after the CS exposition. The Smoke/Elastase 1 dose and 2 doses animals group received an intranasal instillation of porcine pancreatic elastase (0.33 IU) and exposed to cigarette smoke for two months. The control group received the same treatment with saline (NaCl 0.9 %). Animals were exposed to CS for 30min, 2 times / day, 5 days a week. After two months, we observed increased mean linear intercept (LM) and positive cells for MAC-2, MMP-12 and GP91 in the airways and lung parenchyma and increase of elastic fibers in the lung parenchyma characterizing the presence of pulmonary emphysema. The instillation of porcine pancreatic elastase along the exposure to cigarette smoke increased susceptibility to the development of emphysema

A Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC) é caracterizada pela limitação persistente de trocas gasosas, usualmente progressiva e associada a uma resposta inflamatória crônica exacerbada das vias aéreas a partículas e gases nocivos. Apesar de prevenível e tratável, não se logrou até o presente uma terapêutica eficaz, que resulte na cura da doença. Neste cenário, a terapia celular apresenta-se como uma alternativa terapêutica potencialmente promissora em DPOC, bem como em outras doenças pulmonares degenerativas e de caráter inflamatório. Porém, vários aspectos da terapia celular carecem de um melhor entendimento. Um dos principais desafios ao sucesso da terapia celular são as baixas taxas de sobrevivência das células transplantadas. O Inibidor do Ativador de Plasminogênio 1 (Plasminogen Activator Inhibitor 1 - PAI-1) pode representar um potencial mediador da sobrevivência de células estromais mesenquimais (CTM) pós-transplante, pois tem sido proposto que anticorpos neutralizadores do PAI-1 auxiliam no aumento da sobrevivência de CTM no tecido-alvo da terapia celular. Desta forma, a diminuição dos níveis de PAI-1 possui um potencial terapêutico interessante, ao modular os principais processos envolvidos na criação de um ambiente pouco propício ao \"homing\" celular durante o processo de injúria. A diminuição dos níveis de PAI-1 é promovida, pela sinvastatina, fármaco da família das estatinas. Desta forma, objetivou-se com este trabalho analisar os efeitos da sinvastatina sobre a expressão do PAI-1, bem como sua influência na sobrevivência das células infundidas para terapia celular de enfisema pulmonar em modelo murino. Camundongos da linhagem FVB foram submetidos à instilação intranasal de elastase para indução de enfisema pulmonar e, posteriormente, tratados com CTM do tecido adiposo e sinvastatina. Os resultados mostraram que, quanto aos aspectos morfológicos e funcionais, considerando-se a análise conjunta de ambos os pulmões, não houve diferença estatisticamente significativa entre os grupos submetidos à instilação intranasal de elastase e submetidos à terapia celular com CTM tratados ou não com sinvastatina. Quando porém os pulmões foram analisados individualmente constatou-se que não houve diferença estatisticamente significativa entre os grupos controle e os resultados referentes ao lado direito do pulmão dos animais tratados com elastase e que receberam sinvastatina e infusão de CTM. Diferenças anatômicas entre os lados direito e esquerdo do pulmão, levaram a uma maior deposição de células no lado direito, como evidenciado pelos resultados obtidos nos ensaios de bioluminescência. Pode-se, portanto, inferir que a recuperação morfológica no lado direito do pulmão de animais com DPOC/enfisema poderia ser decorrente de um efeito regenerativo parácrino das CTM associadas à sinvastatina. / Chronic Obstructive Pulmonary Disease - COPD is characterized by the persistent limitation of gas exchange, is usually progressive, and associated to a chronic augmented inflammatory response of the airways to particles and noxious gases. Despite preventable e treatable, an effective, curative therapeutic approach is yet to be achieved. In this context, cell therapy presents itself as a promising therapeutic approach for COPD and other pulmonary inflammatory and degenerative diseases. However, many aspects of cell therapy with stem cells remain unclear. One of the major challenges to the success of cell therapy are the low survival rates of transplanted cells. The Plasminogen Activator Inhibitor 1 (PAI-1) is a potential mediator of the survival of mesenchymal stromal cells (MSC) after transplantation, since PAI-1 neutralizing antibodies have been shown to increase the survival rate of MSC in the target tissue of cell therapy. Thus, the decreased levels of PAI-1 has an interesting therapeutic potential to modulate key processes involved in creating an inhospitable environment, during the process of injury, to the homing of transplanted cells. Decreased levels of PAI-1 are promoted by simvastatin, a drug of the statins family. Thus, the goal of this work was to evaluate the effect of simvastatin in vivo on the expression of PAI-1, as well as its influence on the survival rate of infused cells in mice model of cell therapy for pulmonary COPD/emphysema. FVB mice were submitted pulmonary emphysema induction by means of intranasal instillation of elastase and than treated with adipose-derived mesenchymal stem cells and simvastatin. The results regarding morphological and functional aspects, when considering the analisys of both lungs, presented no statistically significant difference among the groups submitted to intranasal instillation of elastase and cell therapy with MSC, treated or not with simvastatin. However, when the lungs where analyzed individually, it was found that there was no statistically significant difference between the control group and the results regarding the right lung of animals treated with elastase and that received simvastatin and MSC infusion. Anatomical differences between the right and left sides of the lung lead to a higher deposition of cells in the right side, as observed in the bioluminescence assays. Thus, it is possible to infer that the morphological recovery in the right side of the lung of animals with DPOC/emphysema could be due to a regenerative paracrine effect of mesenchymal stem cells associated with simvastatin.

Mais de 60% dos pacientes com Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC) podem apresentar hiper-responsividade brônquica. Entretanto, não se sabe se, além das vias aéreas, o tecido pulmonar periférico também apresenta uma resposta exagerada a um agonista na DPOC. No presente estudo foi investigado o comportamento mecânico in vitro e as alterações estruturais e inflamatórias do tecido pulmonar periférico de 10 pacientes com DPOC comparados com 10 controles não fumantes. Foram realizadas medidas de resistência (R) e elastância (E) de fatias pulmonares em situação basal e após desafio com Acetilcolina. Também foram analisados no tecido alveolar as densidades de neutrófilos, eosinófilos, macrófagos, mastócitos e linfócitos CD8+ e CD4+, além do conteúdo de células positivas para -actina de músculo liso, fibras elásticas e colágenas. Os valores de R após o tratamento com Acetilcolina (RACh) e a porcentagem de aumento de resistência (%R) foram significativamente maiores no grupo DPOC comparado ao grupo controle (p0,03). O grupo DPOC também apresentou densidade de macrófagos (p=0,04) e linfócitos CD8+ (p=0,017) significativamente maior e conteúdo de fibras elásticas significativamente menor (p=0,003) comparado ao grupo controle. Foi observada uma correlação positiva significativa entre a %R e a densidade de eosinófilos e linfócitos CD8+ (r=0,608, p=0,002; e r=0,581, p=0,001, respectivamente), e também uma correlação negativa significativa entre a %R e a relação VEF1/ CVF (r=-0,451, p<0,05). Concluímos que a resposta colinérgica de fatias de parênquima pulmonar está aumentada em pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica e parece estar relacionada tanto à densidade de eosinófilos e de linfócitos CD8+ no tecido alveolar quanto ao grau de obstrução determinado pela prova de função pulmonar. / Up to 60% of COPD patients can present airway hyperresponsiveness. However, it is not known whether the peripheral lung tissue also presents an exaggerated response to agonists in COPD. In this study we investigated the in vitro mechanical behavior and structural and inflammatory changes of peripheral lung tissue of 10 COPD patients and compared to 10 non-smoking controls. We measured resistance (R) and elastance (E) of lung strips at baseline and after acetylcholine (ACh) challenge. We further assessed the alveolar tissue density of neutrophils, eosinophils, macrophages, mast cells and CD8+ and CD4+ cells, and the content of -smooth muscle actin+ cells, elastic fibers and collagen fibers. Values of R after ACh treatment (RACh) and percent increase of tissue resistance (%R) were significantly higher in COPD group compared to controls (p0.03). There was a significantly higher density of macrophages (p=0.04) and CD8+ cells (p=0.017) and a lower elastic fiber content (p=0.003) in COPD group compared to controls. We observed a significant positive correlation between %R and eosinophil and CD8+ cells density (r=0.608, p=0.002; and r=0.581, p=0.001, respectively), and also a negative correlation between %R and FEV1/FVC (r=-0.451, p<0.05). We conclude that the cholinergic responsiveness of parenchymal lung strips is increased in COPD patients and seems to be related to alveolar tissue eosinophilic and CD8 lymphocytic inflammation and also to the degree of airway obstruction at pulmonary function test.

Abstract Pulmonary fibrosis, lung cancer and chronic obstructive pulmonary disease (COPD) are severe diseases and common death causes worldwide. Due to the lack of an effective therapy, the investigation of cell biological mechanisms behind these diseases is essential. An activation of stromal cells, including myofibroblasts, is a main feature found in the pathogenesis of lung diseases. Myofibroblasts express alpha-smooth muscle actin (α-SMA), have specific ultrastructure, produce extracellular matrix proteins and possess contractile capacity. Detailed structure and function of myofibroblasts and their roles in healthy and diseased lung are not yet wholly understood. The investigation of the myofibroblasts may further offer novel tools for the acquisition of proper diagnosis, prognosis and medical treatment. The study aimed to characterize the ultrastructural, functional and disease-specific features of stromal cells, particularly myofibroblasts, in interstitial and malignant lung diseases. The functional properties evaluated here were differentiation, invasive and contractile properties. The study material included in vitro stromal cells cultured from bronchoalveolar lavage (BAL) fluids. The appearance and location of myofibroblasts in different lung compartments of non-smokers and the COPD-patients were examined in vivo. The cells were investigated by light and electron microscopy. The α-SMA expression was analysed by gene or protein assays. The study demonstrated that stromal cells could be cultured from diagnostic BAL fluid samples and lung tissues. Cultured cells were a mixture of fibroblasts and myofibroblasts. A small proportion of cells exhibited progenitor-like features. Myofibroblasts revealed differential features in electron microscopy and invasive or contractile assays. When studying tissues from healthy and COPD lungs, myofibroblasts were located both in alveoli and airways. In alveoli myofibroblasts localized in widened alveolar tips which were newly described structures and locations of myofibroblasts in healthy and diseased lung. The amount of myofibroblasts in large airways, but not in peripheral lung, was increased in COPD. We concluded that myofibroblasts have several locations in normal and COPD lung, which suggests a function both in pulmonary regeneration and the pathogenesis of COPD. Smoking altered the phenotype of myofibroblasts regardless of its origin. / Tiivistelmä Keuhkofibroosi, keuhkosyöpä ja keuhkoahtaumatauti (COPD) ovat kansallisesti ja maailmanlaajuisesti yleisiä ja kuolemaan johtavia sairauksia. Taudinmääritys ja hoito ovat vaativia, eikä kaikille potilaille ole parantavaa hoitoa. Keuhkosairauksien kaikkia solubiologisia mekanismeja ei vielä tunneta, mikä on yksi syy lääkekehityksen ongelmiin. Interstitiaaleissa ja pahanlaatuisissa keuhkosairauksissa esiintyy paljon aktiivisia sidekudossoluja, kuten muuntuneita fibroblasteja eli myofibroblasteja. Ne tunnistetaan hienorakenteesta, jota voidaan tutkia elektronimikroskoopilla. Myofibroblastit ilmentävät myös solun sisäistä sileän lihaksen alfa-aktiinia (α-SMA), tuottavat sidekudoksen proteiineja ja kykenevät supistumaan. Myofibroblastien hienorakenteen ja toiminnan selvittäminen voi antaa lisätietoa keuhkosairauksien syntymekanismeista, jolloin diagnostiikkaa, ennustetta sekä hoitoja voidaan arvioida paremmin. Väitöskirjassa selvitettiin myofibroblastien hienorakennetta ja toimintaa eri keuhkosairauksissa. Tutkitut toiminnalliset ominaisuudet olivat erilaistumispotentiaali, invasiivisuus ja supistumiskyky. Sairauksien kliinistä käyttäytymistä ja potilaiden tupakointitottumuksia tarkasteltiin suhteessa solubiologiatason havaintoihin. Tutkimusmateriaali kerättiin taudinmäärityksen yhteydessä interstitiaalisia keuhkosairauksia, keuhkoahtaumatautia tai keuhkosyöpää sairastavilta potilailta. Tulosten mukaan bronkoalveolaarihuuhtelunesteestä (BAL) ja keuhkokudospaloista voidaan soluviljelymenetelmin kasvattaa ja ylläpitää solulinjoja. Viljellyt solut muodostivat sekasolupopulaatiota, joissa esiintyi pääosin fibroblasteja ja vaihteleva osuus myofibroblasteja. Pieni osa soluista ilmensi kantasoluille tyypillisiä piirteitä. Myofibroblastien tyyppipiirteet ja toiminnalliset ominaisuudet vaihtelivat taudeittain. Kudoksessa myofibroblasteja ilmentyi sekä keuhkorakkuloissa että ilmateissä. Keuhkorakkulatasolla myofibroblastit sijoittuivat irrallisten alveoliseinämien laajentuneisiin päihin, joita ei ole aiemmin tutkittu tieteellisessä kirjallisuudessa myofibroblastien yhteydessä. Keuhkoahtaumatauti ja tupakointi vähensivät näiden rakenteiden määrää perifeerisessä keuhkossa, kun taas suurissa ilmateissä keuhkoahtaumatauti lisäsi myofibroblasteja. Päättelimme, että myofibroblastit edistävät keuhkoahtaumataudin syntyä isoissa ilmateissä, mutta saattavat osallistua keuhkojen korjaukseen keuhkorakkuloissa ja pienissä ilmateissä.