Ventilação mecânica (MV) com pressão positiva no final da expiração (PEEP) melhora a oxigenação sanguínea e oferta de oxigênio aos tecidos no tratamento da insuficiência respiratória aguda. No entanto, a pressão intratorácica elevada pode alterar o fluxo sanguíneo no mesentério que pode contribuir para complicações gastrointestinais durante a VM. Investigamos os efeitos da PEEP sobre as interações leucócito-endotélio durante a VM em ratos com pulmões normais e sem administração de fluido (Fase I) e os efeitos do volume corrente baixo (LTV) e pentoxifilina (PTX) sobre a microcirculação mesentérica (Fase II). O protocolo e resultados da Fase I são os seguintes: 44 ratos Wistar machos (~240g) foram anestesiados com pentobarbital (I.P., 50mg.kg-1) e com isoflurane inalatório (1.5-2%) após instrumentação, e aleatoriamente divididos em (1) INTACTO (somente anestesia), (2) PEEP0 (PEEP=0 cmH2O), (3) PEEP5 (PEEP=5 cmH2O), e (4) PEEP10 (PEEP=10 cmH2O). Os grupos PEEP foram submetidos à traqueostomia e VM com volume corrente de 10 ml.kg-1, frequência respiratória de 70 rpm e fração inspirada de oxigênio de 1. Após 2-h de VM, realizamos laparotomia mediana e avaliamos as interações leucócito-endotélio por meio de microscopia intravital e inflamação pumonar por meios histológicos. Não observamos alterações significantes na pressão sanguínea arterial média (PAM) entre os grupos ao longo do estudo. A pressão traqueal do grupo PEEP5 foi menor comparada com os grupos PEEP0 e PEEP10 (11, 15, e 16 cmH2O, respectivamente; p<0.05). Após 2-h de VM, não houve diferenças significantes entre os grupos INTACTO, PEEP0 e PEEP5 no número de leucócitos rollers (118±9, 127±14 e 147±26 células/10minutos, respectivamente), aderidos (3±1, 3±1 e 4±2 células/100m de comprimento de vênula, respectivamente), e migrados (2±1, 2±1 e 2±1 células/5,000m2, respectivamente) no mesentério. No entanto, PEEP10 aumentaram (p<0.05) o número de leucócitos rollers (188±15 células/10minutos), aderidos (8±1 células/100m de vênula) e migrados (12±1 células/5,000 m2). Observamos inflamação pulmonar nos grupos PEEP0 e PEEP10. O protocolo e resultados da Fase II são os seguintes: 57 ratos Wistar machos (~253g) foram anestesiados com pentobarbital (I.P., 50 mg.kg-1), submetidos a traqueostomia, anestesia inalatória com isoflurane (1.5-2%), VM com PEEP de 10 cmH2O, fração inspirada de oxigênio de 0,21, e aleatoriamente divididos em (1) LTV (7 ml.kg-1), (2) volume corrente elevado (HTV, 10 ml.kg-1), e (3) PTX (HTV+ PTX, 25 mg.kg-1). Nós registramos a PAM, mecânica respiratória e gases sanguíneos arteriais no basal e após 2-h de VM. Realizamos laparotomia mediana e avaliamos as interações leucócito-endotélio no mesentério, fluxo de artéria mesentérica (FAM), mecânica respiratória e inflamação pulmonar. Não observamos diferenças entre os grupos no basal e após 2-h em PAM (113±15 vs 109± 6 mmHg). Após 2-h de VM, o FAM foi similar em todos os grupos (12.4±2.6 ml.min-1). A pressão traqueal foi menor no grupo LTV (11.2±1.6 cmH2O) comparada com HTV (14.7±1.1 cmH2O) e PTX (14.1±2.4 cmH2O). Em todos os grupos a VM aumentou a elastância pulmonar (~22%, p<0.05) e diminuiu a resistência de vias aéreas (~10%, p<0.05). LTV e PTX apresentaram valores similares de leucócitos aderidos (5±2 e 6±4 células/100m de vênula, respectivamente), e migrados (1±1 e 2±1 células/5,000m2, respectivamente). Contrariamente, HTV aumentou o número de aderidos (14±4 leucócitos/100m de vênula, p<0.05) e migrados (9±3 células/5,000m2, p<0.05) no mesentério. O grupo HTV apresentou infiltrado neutrofílico e edema pulmonar. Em conclusão, nosso estudo mostrou que a pressão intratorácica elevada é prejudicial para a microcirculação mesentérica e pulmões no modelo experimental de ratos com pulmões normais e pressão sanguínea sistêmica estável, LTV previne alterações microcirculatórias e pulmonares, e a administração precoce de PTX atenua as interações leucócito-endotélio no mesentério e inflamação pulmonar durante a VM. Esses achados podem ter relevância na compreensão das complicações induzidas pela VM e prognóstico. / Mechanical ventilation (MV) with positive end expiratory pressure (PEEP) improves blood oxygenation and tissue oxygen delivery during treatment of acute respiratory failure. However, high intrathoracic pressure may alter blood flow at mesentery, which may contribute to gastrointestinal complications during MV. We investigated the effects of PEEP on mesenteric leukocyte-endothelial interactions during MV in rats with normal lungs and without fluid administration (Phase I) and the effects of low-tidal volume (LTV) and pentoxifylline (PTX) on mesenteric microcirculation (Phase II). The protocol and results of Phase I are the following: 44 male Wistar rats (~240g) were anesthetized with pentobarbital (I.P., 50mg.kg-1) and inhaled isoflurane (1.5-2%) after instrumentation, and randomly divided in (1)NAIVE (only anesthesia), (2) PEEP0 (PEEP=0 cm H2O), (3) PEEP5 (PEEP=5 cmH2O), and (4) PEEP10 (PEEP=10 cmH2O). PEEP groups were submitted to tracheostomy and MV with tidal volume of 10 ml.kg-1, respiratory rate of 70 rpm and inspired oxygen fraction of 1. After 2-hrs of MV, we performed a median laparotomy and evaluated leukocyte-endothelial interactions at the mesentery and lung inflammation by histology. We did not observe significant changes mean arterial blood pressure (MABP) among groups throughout the study. Tracheal pressure in PEEP5 was lower compared with PEEP0 and PEEP10 groups (11, 15, and 16 cmH2O, respectively; p<0.05). After 2-hrs of MV, there were no differences among NAIVE, PEEP0 e PEEP5 groups in the number of rollers (118±9, 127±14 and 147±26 cells/10 minutes, respectively), adherent leukocytes (3±1, 3±1 and 4±2 cells/100 m venule, respectively), and migrated leukocytes (2±1, 2±1 and 2±1 cells/5,000 m2, respectively) at the mesentery. However, PEEP10 increased (p<0.05) the number of rolling (188±15 cells/10min), adherent (8±1 cells/100 m) and migrated leukocytes (12±1 cells/5,000 m2). We observed lung inflammation in PEEP0 and PEEP10 groups. The protocol and results of Phase II are the following: 57 male Wistar rats (~253g) were anesthetized with pentobarbital (I.P.,50 mg.kg-1), submitted to tracheostomy, inhaled anesthesia with isoflurane (1.5-2%), MV with PEEP of 10 cmH2O, inspired oxygen fraction of 0.21, and randomly divided in (1) LTV (7 ml.kg-1), (2) High-tidal volume (HTV, 10 ml.kg-1), and (3) PTX (HTV+ PTX, 25 mg.kg-1). We registered MABP, respiratory mechanics and arterial blood gases at baseline and after 2-hrs of MV. We performed a median laparotomy and evaluated leukocyte-endothelial interactions, mesenteric artery flow (MAF), respiratory mechanics and lung inflammation. We did not observe significant differences among groups at baseline and after 2-hrs in MABP (113±15 vs 109± 6 mmHg). After 2-hrs, MAF was similar in all groups (12.4±2.6 ml.min-1). Tracheal pressure was lower in LTV (11.2±1.6 cmH2O) compared with HTV (14.7±1.1 cmH2O) and PTX (14.1±2.4 cmH2O). In all groups MV increased pulmonary elastance (22%, p<0.05) and decreased airway resistance (10%, p<0.05). LTV and PTX presented similar values of adherent (5±2 and 6±4 cells/100m venule, respectively), and migrated leukocytes (1±1 and 2±1 cells/5,000m2, respectively). On the contrary, HTV increased the number of adherent (14±4 leukocytes/100m venule, p<0.05) and migrated leukocytes (9±3 cells/5,000m2, p<0.05) in the mesentery. HTV presented lung neutrophil infiltration and edema. In conclusion, our study showed that high intrathoracic pressure is harmful to mesenteric microcirculation and lungs in the experimental model of rats with normal lungs and stable systemic blood pressure, LTV prevents microcirculatory and pulmonary alterations, and early administration of PTX attenuates leukocyte-endothelial interactions at the mesentery and lung inflammation during MV. These findings may have relevance for complications MV-induced and outcome.

INTRODUÇÃO: Colapso alveolar é achado freqüente em lesão pulmonar aguda (LPA), levando ao aumento do shunt intrapulmonar e hipoxemia. Estratégias de tratamento atuais visam o recrutamento alveolar para melhora das trocas gasosas. Embora as manobras de recrutamento alveolar (MRA) sejam objetos de investigação nas últimas duas décadas, seu uso tem se tornado mais freqüente para o tratamento de pacientes com LPA. Volumes pulmonares e pressões pleurais elevados associados a MRA podem afetar a resistência vascular pulmonar e o trabalho cardíaco negativamente. Porém, o benefício da MRA na oxigenação, perante seus efeitos hemodinâmicos negativos, permanecem incertos devido à falta de informações dos efeitos cardiovasculares das MRAs. O objetivo deste estudo foi verificar, em modelo de LPA, os efeitos de um tipo de MRA- insuflação sustentada- associada a diferentes valores de PEEP no sistema cardiovascular durante um determinado período de observação. TIPO DE ESTUDO: estudo experimental prospectivo, controlado e randomizado. LOCAL: Laboratório de Anestesiologia Experimental- LIM 08. MATERIAL: Trinta e dois animais suínos. MÉTODO: Os animais anestesiados foram ventilados em modo volume-controlado e randomizados em quatro grupos (G1-PEEP; G2-PEEP-MRA; G3-LPA-PEEP; G4-LPA-PEEP-MRA) com oito animais cada. Os valores de PEEP foram progressivamente aumentados e diminuídos (5, 10, 15 e 20 cmH2O) em todos os animais e eram mantidos inalterados por 20 minutos em cada valor. Três insuflações sustentadas (MRA) de 30 cmH2O com duração de 20 segundos cada foram aplicadas em cada valor de PEEP nos grupos G2-PEEP-MRA e G4-LPA-PEEP-MRA. Para indução da LPA, principalmente em regiões pulmonares dependentes, o ácido clorídrico (0.05N, 4mL/kg) foi instilado na traquéia por meio de broncofibroscópio nos grupos G3-LPA-PEEP e G4-LPA-PEEP-MRA. Ecocardiografia transesofágica, saturação venosa mista (SVO2), débito cardíaco por termodiluição intermitente e contínuo, pressões pulmonares e sistêmicas, transporte e consumo de oxigênio, tonometria gástrica e índices metabólicos foram medidos em determinados tempos. RESULTADOS : A manobra de recrutamento tipo insuflação sustentada não causou efeitos negativos cardiovasculares adicionais durante as 3 horas de protocolo. Indepedentemente da lesão pulmonar, durante o aumento progressivo de PEEP foi observado uma redução significativa (p<0.001) do índice cardíaco durante PEEP de 10 cmH2O (11.8 +- 7.4%), 15 cmH2O(25.5 +- 5.7%) e 20 cmH2O (36.1+- 5.1%), acompanhados de uma significativa redução da saturação venosa de oxigênio (p<0.001) durante PEEP de 15 e 20 cmH2O. Ao mesmo tempo, os volumes diastólicos finais dos ventrículos direito (VD) e esquerdo (VE) foram significativamente reduzidos durante PEEP de 10, 15 e 20 cmH2O (p<0.001) e durante PEEP de 20 cmH2O (p<0.001) respectivamente. A fração de ejeção do VD mostrou diminuição significativa durante PEEP de 10 cmH2O (p<0.05), 15 e 20 cmH2O (p<0.001) enquanto a fração de ejeção do VE permaneceu inalterada. O transporte de oxigênio foi significativamente reduzido (p<0.05) durante PEEP de 15 e 20 cmH2O, acompanhado por elevação da taxa de extração de oxigênio (p<0.001), sem comprometimento do consumo de oxigênio, lactato arterial sérico e tonometria gástrica. CONCLUSÕES: A instilação pulmonar de ácido clorídrico causou LPA caracterizada por queda na relação paO2/ FiO2, diminuição da complacência e hipertensão pulmonar. As insuflações sustentadas não causaram efeitos deletérios ao sistema cardiovascular durante as 3 horas de protocolo independentemente da presença de LPA. Os efeitos cardiovasculares negativos observados neste estudo foram resultantes do incremento de PEEP. Não houve diferença quanto aos efeitos cardiovasculares relacionados à PEEP entre os grupos. / INTRODUCTION: Alveolar collapse is a common finding in acute lung injury (ALI), leading to increased shunt and hypoxemia. Current treatment strategies aim to recruit alveoli for gas exchange. Although the alveolar recruitment maneuver (ARM) has been the subject of much investigation over the last two decades, its use has currently become much more prevalent for treatment of patients with ALI. Elevated lung volumes and increased pleural pressures associated with ARM may undesirably affect pulmonary vascular resistance and cardiac performance. However, the benefits of ARM in oxygenation gain, weighed against negative hemodynamic effects, remain uncertain in part due to lack of data on the effects of ARM on cardiovascular function. The primary objective of this study was to verify, in an acute model of lung injury, the effects of one type of recruitment maneuver -sustained inflation- associated with different PEEP levels on cardiac function during a determined period of observation. DESIGN: Prospective, randomized, controlled experimental study. SETTING: Academic research laboratory. SUBJECTS: Thirty-two white landrace pigs.Interventions: Thirty-two anesthetized pigs were ventilated in volume-controlled mode. The animals were randomly allocated into four groups (G1-PEEP, G2-PEEP-ARM, G3-ALI-PEEP, G4-ALI-PEEP-ARM) of eight each. PEEP values were progressively increased and decreased from 5, 10, 15 and 20 cm H2O in all animals and were kept unaltered for 20 minutes at each plateau value. Three sustained recruitment maneuvers of 30 cmH2O with 20 seconds of duration each were apllied at each PEEP level in the G2-PEEP-ARM and G4-PEEP-ALI-ARM groups. To induce an acute injury, mainly in dependent lung regions, hydrochloric acid (0.05N, 4ml/kg ) was instillated juxt carinae by means of a flexible bronchoscope in groups G3-ALI-PEEP and G4-ALI-PEEP-ARM. Transesophageal echocardiography, mixed central venous saturation (SVO2), intermittent and continous cardiac output by thermodilution, systemic and pulmonary pressures, gastric tonometry, oxygen transportation, consumption and metabolic indexes were measured at established points. MEASUREMENTS AND MAIN RESULTS: Sustained alveolar recruitment maneuver did not provoke significant additional cardiovascular negative effects in selected groups during the 3 hours of the protocol. Independently of pulmonary lesion, during progressive PEEP augmentation, it was observed a significative (p<0.001) reduction (11.8 +- 7.4%) in cardiac index during 10 cmH2O of PEEP, (25.5?5.7%) and (36.1 +- 5.1%), during 15 and 20 cmH2O respectively, accompanied by a significant reduction in SVO2 (p<0.001) during 15 and 20 cmH2O of PEEP. At the same time, end diastolic volumes of right and left ventricles were significantly reduced during 10, 15 and 20 cmH2O of PEEP (p<0.001) and 20 cmH2O of PEEP (p<0.001) respectively. Ejection fraction of RV showed significant reduction during 10 cmH2O (p<0.05), 15 and 20 cmH2O (p< 0.001) of PEEP while LV ejection fraction remained unaltered. Oxygen transportation was significantly decreased (p<0.05) during 15 and 20 cmH2O of PEEP, acompanied by a significative oxygen extraction elevation, (p<0.001) without compromise of oxygen consumption, serum lactate, gastric tonometry and delta pCO2. CONCLUSIONS: Lung instillation of hydrochloric acid in two selected groups promoted an acute injury characterized by a drop in PaO2/FIO2 ratio, a decrease in respiratory compliance and pulmonary hypertension. During 3 hours of experimental protocol, ARM did not cause a significative hemodynamic embarrassment independently of presence of LPA. The negative cardiovascular effects during this study were related to a PEEP progression in the airway. No significant difference concerning cardiovascular effects related to PEEP was observed among the four established groups.

INTRODUÇÃO: Colapso alveolar é achado freqüente em lesão pulmonar aguda (LPA), levando ao aumento do shunt intrapulmonar e hipoxemia. Estratégias de tratamento atuais visam o recrutamento alveolar para melhora das trocas gasosas. Embora as manobras de recrutamento alveolar (MRA) sejam objetos de investigação nas últimas duas décadas, seu uso tem se tornado mais freqüente para o tratamento de pacientes com LPA. Volumes pulmonares e pressões pleurais elevados associados a MRA podem afetar a resistência vascular pulmonar e o trabalho cardíaco negativamente. Porém, o benefício da MRA na oxigenação, perante seus efeitos hemodinâmicos negativos, permanecem incertos devido à falta de informações dos efeitos cardiovasculares das MRAs. O objetivo deste estudo foi verificar, em modelo de LPA, os efeitos de um tipo de MRA- insuflação sustentada- associada a diferentes valores de PEEP no sistema cardiovascular durante um determinado período de observação. TIPO DE ESTUDO: estudo experimental prospectivo, controlado e randomizado. LOCAL: Laboratório de Anestesiologia Experimental- LIM 08. MATERIAL: Trinta e dois animais suínos. MÉTODO: Os animais anestesiados foram ventilados em modo volume-controlado e randomizados em quatro grupos (G1-PEEP; G2-PEEP-MRA; G3-LPA-PEEP; G4-LPA-PEEP-MRA) com oito animais cada. Os valores de PEEP foram progressivamente aumentados e diminuídos (5, 10, 15 e 20 cmH2O) em todos os animais e eram mantidos inalterados por 20 minutos em cada valor. Três insuflações sustentadas (MRA) de 30 cmH2O com duração de 20 segundos cada foram aplicadas em cada valor de PEEP nos grupos G2-PEEP-MRA e G4-LPA-PEEP-MRA. Para indução da LPA, principalmente em regiões pulmonares dependentes, o ácido clorídrico (0.05N, 4mL/kg) foi instilado na traquéia por meio de broncofibroscópio nos grupos G3-LPA-PEEP e G4-LPA-PEEP-MRA. Ecocardiografia transesofágica, saturação venosa mista (SVO2), débito cardíaco por termodiluição intermitente e contínuo, pressões pulmonares e sistêmicas, transporte e consumo de oxigênio, tonometria gástrica e índices metabólicos foram medidos em determinados tempos. RESULTADOS : A manobra de recrutamento tipo insuflação sustentada não causou efeitos negativos cardiovasculares adicionais durante as 3 horas de protocolo. Indepedentemente da lesão pulmonar, durante o aumento progressivo de PEEP foi observado uma redução significativa (p<0.001) do índice cardíaco durante PEEP de 10 cmH2O (11.8 +- 7.4%), 15 cmH2O(25.5 +- 5.7%) e 20 cmH2O (36.1+- 5.1%), acompanhados de uma significativa redução da saturação venosa de oxigênio (p<0.001) durante PEEP de 15 e 20 cmH2O. Ao mesmo tempo, os volumes diastólicos finais dos ventrículos direito (VD) e esquerdo (VE) foram significativamente reduzidos durante PEEP de 10, 15 e 20 cmH2O (p<0.001) e durante PEEP de 20 cmH2O (p<0.001) respectivamente. A fração de ejeção do VD mostrou diminuição significativa durante PEEP de 10 cmH2O (p<0.05), 15 e 20 cmH2O (p<0.001) enquanto a fração de ejeção do VE permaneceu inalterada. O transporte de oxigênio foi significativamente reduzido (p<0.05) durante PEEP de 15 e 20 cmH2O, acompanhado por elevação da taxa de extração de oxigênio (p<0.001), sem comprometimento do consumo de oxigênio, lactato arterial sérico e tonometria gástrica. CONCLUSÕES: A instilação pulmonar de ácido clorídrico causou LPA caracterizada por queda na relação paO2/ FiO2, diminuição da complacência e hipertensão pulmonar. As insuflações sustentadas não causaram efeitos deletérios ao sistema cardiovascular durante as 3 horas de protocolo independentemente da presença de LPA. Os efeitos cardiovasculares negativos observados neste estudo foram resultantes do incremento de PEEP. Não houve diferença quanto aos efeitos cardiovasculares relacionados à PEEP entre os grupos. / INTRODUCTION: Alveolar collapse is a common finding in acute lung injury (ALI), leading to increased shunt and hypoxemia. Current treatment strategies aim to recruit alveoli for gas exchange. Although the alveolar recruitment maneuver (ARM) has been the subject of much investigation over the last two decades, its use has currently become much more prevalent for treatment of patients with ALI. Elevated lung volumes and increased pleural pressures associated with ARM may undesirably affect pulmonary vascular resistance and cardiac performance. However, the benefits of ARM in oxygenation gain, weighed against negative hemodynamic effects, remain uncertain in part due to lack of data on the effects of ARM on cardiovascular function. The primary objective of this study was to verify, in an acute model of lung injury, the effects of one type of recruitment maneuver -sustained inflation- associated with different PEEP levels on cardiac function during a determined period of observation. DESIGN: Prospective, randomized, controlled experimental study. SETTING: Academic research laboratory. SUBJECTS: Thirty-two white landrace pigs.Interventions: Thirty-two anesthetized pigs were ventilated in volume-controlled mode. The animals were randomly allocated into four groups (G1-PEEP, G2-PEEP-ARM, G3-ALI-PEEP, G4-ALI-PEEP-ARM) of eight each. PEEP values were progressively increased and decreased from 5, 10, 15 and 20 cm H2O in all animals and were kept unaltered for 20 minutes at each plateau value. Three sustained recruitment maneuvers of 30 cmH2O with 20 seconds of duration each were apllied at each PEEP level in the G2-PEEP-ARM and G4-PEEP-ALI-ARM groups. To induce an acute injury, mainly in dependent lung regions, hydrochloric acid (0.05N, 4ml/kg ) was instillated juxt carinae by means of a flexible bronchoscope in groups G3-ALI-PEEP and G4-ALI-PEEP-ARM. Transesophageal echocardiography, mixed central venous saturation (SVO2), intermittent and continous cardiac output by thermodilution, systemic and pulmonary pressures, gastric tonometry, oxygen transportation, consumption and metabolic indexes were measured at established points. MEASUREMENTS AND MAIN RESULTS: Sustained alveolar recruitment maneuver did not provoke significant additional cardiovascular negative effects in selected groups during the 3 hours of the protocol. Independently of pulmonary lesion, during progressive PEEP augmentation, it was observed a significative (p<0.001) reduction (11.8 +- 7.4%) in cardiac index during 10 cmH2O of PEEP, (25.5?5.7%) and (36.1 +- 5.1%), during 15 and 20 cmH2O respectively, accompanied by a significant reduction in SVO2 (p<0.001) during 15 and 20 cmH2O of PEEP. At the same time, end diastolic volumes of right and left ventricles were significantly reduced during 10, 15 and 20 cmH2O of PEEP (p<0.001) and 20 cmH2O of PEEP (p<0.001) respectively. Ejection fraction of RV showed significant reduction during 10 cmH2O (p<0.05), 15 and 20 cmH2O (p< 0.001) of PEEP while LV ejection fraction remained unaltered. Oxygen transportation was significantly decreased (p<0.05) during 15 and 20 cmH2O of PEEP, acompanied by a significative oxygen extraction elevation, (p<0.001) without compromise of oxygen consumption, serum lactate, gastric tonometry and delta pCO2. CONCLUSIONS: Lung instillation of hydrochloric acid in two selected groups promoted an acute injury characterized by a drop in PaO2/FIO2 ratio, a decrease in respiratory compliance and pulmonary hypertension. During 3 hours of experimental protocol, ARM did not cause a significative hemodynamic embarrassment independently of presence of LPA. The negative cardiovascular effects during this study were related to a PEEP progression in the airway. No significant difference concerning cardiovascular effects related to PEEP was observed among the four established groups.