Η επίδραση του είδους της ισχαιμικής επανάρδευσης σε συνδυασμό με την πίεση των αεραγωγών στην προκαλούμενη απο τον αναπνευστήρα πνευμονική βλάβη

Abstract

Lung ischemia reperfusion injury (LIRI) remains the most important cause of acute lung rejection during pulmonary transplantation. Application of mechanical ventilation represents an additional, rather significant cause of stress on pulmonary tissue, thus decisively influencing the final outcome of a particularly complicated process.The purpose of our study was to investigate the effects of lung ischemia reperfusion injury in combination with the injury caused by the use of mechanical ventilation [Ventilator Induced Lung Injury (VILI)] in the rabbit lung.Sixty ex vivo heart-lung preparations were randomized in three sub-group pairs (six sub-groups comprising of 10 animals each), according to reperfusion conditions (Hyperoxic→PO2>300 mmHg, Hypoxic→ PO2=40-45 mmHg, Normoxic →PaO2=120-170 mmHg). According to the adopted mechanical ventilation pattern, the preparations were randomized in two sub-groups [low pressure ventilation sub-group (Pmax 15 cm H20) and high pressure ventilation groups (Pmax 25 cm H20)]. The increase in the weight values of each preparation as well as the increase of the ultrafiltration coefficient (Kfc) were used as indicators of the induced lung injury. At the conclusion of the protocol cytokine measurements in the bronchoalveolar fluid (BALF) contributed to a more complete investigation of the possible parenchymal damage.The main finding of our study has been the significant increase in the weight values of the high pressure ventilation sub-groups (Pmax 25 cm H20) compared with ones of the corresponding low pressure ventilation subgroups (Pmax 15 cm H20) (p<0,05). There was a similar increase of the ultrafiltration coefficient (Kfc) in the sub-groups undergoing high pressure mechanical ventilation (p<0,05), while changes of the ultrafiltration coefficient (dKfc) were more statistically significant in the sub-group which underwent high pressure ventilation combined with hyperoxic reperfusion conditions (p<0,05 compared with the hypoxic and normoxic reperfusion subgroups combined with high pressure ventilation, p<0,001 compared with the hyperoxic, hypoxic and normoxic reperfusion subgroups combined with low pressure ventilation). Tumor necrosis factor (TNF-a) values as well as the corresponding malonyl-dialdehyde (MDA) levels in the broncho-alveolar fluid (BALF) showed no statistically significant differences, although TNF-a values were higher in the high pressure ventilation subgroups.In conclusion the gravity of lung injury (leading to pulmonary edema) is mainly determined by the characteristics of the mechanical ventilation employed (high end-inspiratory pressures and volumes). Nevertheless, it has been detected that the combination of non protective, high end-inspiratory pressure mechanical venti-lation with certain conditions of oxygen partial pressure in the reperfusion liquid (i.e. hyperoxic reperfusion) contributes to the development of the severity of lung injury.

Η ισχαιμική βλάβη επανάρδευσης των πνευμόνων (LUNG ISCHEMIA REPERFUSION INJURY-LIRI) παραμένει η κυριότερη αιτία της οξείας απόρριψης των πνευμονικών μοσχευμάτων ενώ το μηχανικό stress που προκαλεί η εφαρμογή μηχανικού αερισμού αντιπροσωπεύει ένα επιπρόσθετο σημαντικό πλήγμα με καθοριστικό ρόλο στην τελική έκβαση μιας ιδιαίτερα πολύπλοκης διαδικασίας. Σκοπός της μελέτης μας ήταν να διερευνηθεί η συνδυασμένη επίδραση της μετά από ισχαιμία βλάβης επανάρδευσης και της προκαλούμενης από τον μηχανικό αερισμό πνευμονικής βλάβης (VENTILATOR INDUCED LUNG INJURY-VILI) σε πνεύμονα κουνελιού. Μελετήθηκαν 60 ex vivo παρασκευάσματα καρδιάς - πνευμόνων που τυχαιο-ποιήθηκαν σε τρία ζεύγη υπο-ομάδων (6 υπο-ομάδες συνολικά των 10 ζώων) με βάση τις συνθήκες επανάρδευσης (Υπεροξική→PO2>300 mmHg, Υποξική→ PO2=40-45 mmHg, Νορμοξική επανάρδευση→PaO2=120-170 mmHg). Όσον αφορά στην κατανομή στις κατηγορίες μηχανικού αερισμού ελεγχόμενης πίεσης, τα παρασκευάσματα κάθε ζεύγους χωρίστηκαν σε δύο υπο-ομάδες και συγκεκριμένα υπο-ομάδα χαμηλών πιέσεων (Pmax 15 cm H20) και υπο-ομάδα υψηλών πιέσεων (Pmax 25 cm H20). Δείκτες της προκαλούμενης πνευμονικής βλάβης αποτέλεσαν η αύξηση του βάρους του παρασκευάσματος καθώς και η αύξηση του συντελεστή υπερδιήθησης (Kfc). Η μέτρηση των κυτταροκινών στο βρογχοκυψελιδικό έκπλυμα (BALF) στο τέλος του πρωτοκόλλου, συνέβαλλε στην ολοκληρωμένη διερεύνηση της ενδεχόμενης βλάβης.Κύριο εύρημα της μελέτης μας αποτελεί η μεγαλύτερη αύξηση βάρους που παρουσίασαν τα πειραματόζωα που αερίστηκαν με μηχανικό αερισμό υψηλών πιέσεων (Pmax 25 cm H20) σε σχέση με τις αντίστοιχες υπο-ομάδες που αερίστηκαν με μηχανικό αερισμό χαμηλών πιέσεων (Pmax 15 cm H20) (p<0,05). Ανάλογη αύξηση παρουσίασε ο συντελεστής υπερδιήθησης (Kfc) στις υπο-ομάδες μηχανικού αερισμού υψηλών πιέσεων (p<0.05), ενώ οι μεταβολές του (dKfc) ήταν στατιστικά σημαντικότερες στην υπο-ομάδα εκείνη όπου ο αερισμός υψηλών πιέσεων συνδυάστηκε με υπεροξικές συνθήκες επανάρδευσης (p<0,05 συγκριτικά με τις υπο-ομάδες υποξικής και νορμοξικής επανάρδευσης σε συνδυασμό με μηχανικό αερισμό υψηλών πιέσεων, p<0,001 συγκριτικά με τις υπο-ομάδες υπεροξικής, υποξικής και νορμοξικής επανάρδευσης σε συνδυασμό με μηχανικό αερισμό χαμηλών πιέσεων). Τα επίπεδα του παράγοντα νέκρωσης του όγκου (Tumor Necrosis Factor – TNF-a) και τα αντίστοιχα επίπεδα της μαλονυλ- διαλδεϋδης (MDA) στο βρογχοκυψελιδικό έκπλυμα (BALF) δεν παρουσίασαν στατιστικά σημαντικές διαφορές αν και οι τιμές του TNF-a ήταν υψηλότερες στις ομάδες που αερίστηκαν με μηχανικό αερισμό υψηλών πιέσεων.Συμπερασματικά, από τη μελέτη μας προκύπτει ότι η βαρύτητα της πνευμο-νικής βλάβης (δημιουργία πνευμονικού οιδήματος) καθορίζεται κυρίως από τα χαρακτηριστικά του μηχανικού αερισμού (μηχανικός αερισμός με υψηλές τελοεισπνευστικές πιέσεις και υψηλούς τελοεισπνευστικούς όγκους). Παρ’ όλα αυτά, διαπιστώθηκε ότι ο συνδυασμός μη προστατευτικού μηχανικού αερισμού υψηλών πιέσεων με συγκεκριμένες συνθήκες μερικής πίεσης οξυγόνου στο υγρό της επανάρδευ¬σης και ειδικότερα με υπεροξική επανάρδευση, συμβάλλει στη διαμόρφωση της βαρύτητας της προκαλούμενης πνευμονικής βλάβης.