Abstracto
Fondo
La presión positiva en las vías respiratorias al final de la espiración (PEEP) es un potente componente del tratamiento de los pacientes que reciben ventilación mecánica (MV). Sin embargo, la PEEP puede provocar el desarrollo de una remodelación del diafragma, lo que dificulta que los pacientes abandonen la VM. El estudio actual tuvo como objetivo explorar el papel de PEEP en VIDD.
Métodos
Dieciocho conejos machos adultos de Nueva Zelanda se dividieron en tres grupos al azar: animales sin ventilación (el grupo CON), animales con modo de control/asistido por volumen sin/con PEEP de 8 cmH2O (el grupo VM/el grupo VM + PEEP) durante 48 h con ventilación mecánica. Los parámetros del ventilador y el diafragma se recogieron durante el experimento para su posterior análisis.
Resultados
No hubo diferencia entre los tres grupos en la gasometría arterial y la excursión diafragmática durante el experimento. El volumen corriente, la frecuencia respiratoria y la ventilación por minuto fueron similares en el grupo VM + PEEP y en el grupo VM. La presión máxima de las vías respiratorias en el grupo VM + PEEP fue significativamente mayor que en el grupo VM (pag< 0.001), y la potencia mecánica fue significativamente mayor (pag< 0,001). RNA-seq mostró que los genes asociados con la fibrosis se enriquecieron en el grupo MV + PEEP. Estos resultados se confirmaron adicionalmente en la expresión de ARNm. Como se muestra en la tinción tricrómica de Masson, hubo más fibra de colágeno en el grupo MV + PEEP que en el grupo MV (pag= 0,001). La tinción con rojo Sirius mostró una tinción más positiva de las fibras de colágeno totales y las fibras de tipo I/III en el grupo MV + PEEP (pag= 0,001; pag= 0,001). Los resultados de Western blot también mostraron una regulación positiva de los tipos de colágeno 1A1, III, 6A1 y 6A2 en el grupo MV + PEEP en comparación con el grupo MV (pag< 0,001, todos). Además, la inmunofluorescencia positiva de COL III en el grupo MV + PEEP fue más intensa (pag= 0,003). Además, la expresión de TGF-β1, uno de los factores fibrogénicos más potentes, aumentó tanto a nivel de mRNA como de proteína en el grupo MV + PEEP (mRNA: pag= 0,03; proteína: pag= 0,04).
Conclusiones
Demostramos que la aplicación de PEEP durante 48 h en conejos ventilados mecánicamente causará depósito de colágeno y fibrosis en el diafragma. Además, la activación de la vía de señalización de TGF-β1 y la diferenciación de miofibroblastos pueden ser el mecanismo potencial de esta fibrosis diafragmática. Estos hallazgos podrían proporcionar nuevos objetivos terapéuticos para la disfunción del diafragma inducida por la aplicación de PEEP.
Fondo
La presión positiva en las vías respiratorias al final de la espiración (PEEP) es un potente componente del tratamiento de los pacientes que reciben ventilación mecánica (VM). Para los pacientes en estado crítico, la PEEP mejora el intercambio de gases, aumenta el volumen pulmonar espiratorio final (EELV) y mejora la homogeneidad pulmonar, mejora los resultados clínicos, incluida la mortalidad [1, 2]. Sin embargo, recientemente, la evidencia ha demostrado que la aplicación prolongada de PEEP durante la ventilación mecánica puede causar remodelación del diafragma, especialmente atrofia de las fibras musculares longitudinales. [3]. La PEEP puede provocar el desarrollo de una disfunción del diafragma inducida por la ventilación (VIDD), lo que dificulta que los pacientes abandonen la VM.
Los primeros estudios tenían un enfoque particular en el efecto de la asistencia del ventilador (ventilación asistida o controlada) en la disfunción del diafragma. Sin embargo, se ha prestado poca atención al papel de la PEEP en este proceso. Una variedad de estudios han demostrado que un volumen corriente más bajo (VT) y una PEEP más alta pueden desempeñar un papel protector pulmonar en la ventilación mecánica [4,5,6,7]. Sin embargo, el aumento del volumen pulmonar al final de la espiración (EELV) causado por una PEEP alta afecta la geometría del diafragma. Por lo tanto, el diafragma siempre está sujeto a fuerzas mecánicas de los pulmones, lo que puede estar relacionado con la disfunción diafragmática debido a la ventilación mecánica. [3]. Recientemente, Lindqvist descubrió que la ventilación con PEEP resultó en la remodelación del diafragma [8]. Por lo tanto, una mayor comprensión del mecanismo potencial en la disfunción del diafragma inducida por la aplicación de PEEP es crucial para establecer estrategias para guiar la práctica clínica.
La reparación normalmente ocurre muy rápidamente después de que el tejido sufre un trauma mecánico, exposición a toxinas o infecciones. Sin embargo, una reparación exitosa involucra una serie de eventos complicados y bien orquestados; de lo contrario, se producirá una reparación fallida del tejido, incluida la degeneración, la inflamación y la fibrosis. La fibrosis es la acumulación aberrante o desregulada de componentes de la matriz extracelular (ECM), especialmente colágenos, en el proceso de reparación de tejidos, lo que lleva a una disfunción de órganos/tejidos. [9, 10]. La fibrosis causa disfunción muscular. Con la acumulación de tejido fibrótico, la rigidez muscular aumenta y obstruye el diafragma para que alcance la longitud compensada requerida para la respiración. Además, un estudio encontró que los cambios en la estructura y la mecánica de la organización del colágeno tienen un impacto en la función del diafragma. [11]. En el músculo esquelético, el factor de crecimiento transformante-β1 (TGF-β1) se considera uno de los reguladores más efectivos en el proceso de fibrosis, ya que controla la síntesis, remodelación y degradación de la MEC [12]. La hiperactivación de TGF-β1 eventualmente contribuye a la conversión de la fibra muscular en tejido fibrótico no funcional y a la disfunción de la capacidad de generación de fuerza en el músculo esquelético. [12, 13]. Por lo tanto, apuntar a la fibrosis puede ser una de las estrategias terapéuticas en ventilación mecánica con aplicación de PEEP.
En este contexto, exploramos si la aplicación de PEEP alta aumenta la deposición de colágeno y promueve la fibrosis en los diafragmas de conejos con MV, lo que puede proporcionar nuevos conocimientos sobre la fisiopatología y el tratamiento de VIDD.
Métodos
Diseño del estudio
El propósito de este estudio fue evaluar el efecto de la aplicación de PEEP en el diafragma durante la ventilación mecánica. Este tratamiento se estudió en un modelo de ventilación mecánica en conejos.
En este estudio se incluyeron dieciocho conejos machos adultos de Nueva Zelanda que pesaban 2,5 ± 0,2 kg. Los conejos se dividieron aleatoriamente en tres grupos (seis por grupo) en base a una lista generada por un generador de números aleatorios en Excel. Grupo 1: animales no ventilados bajo sedación (grupo CON); Grupo 2: animales con ventilación mecánica con una PEEP de 0 cmH2O (grupo MV); Grupo 3: animales con ventilación mecánica con una PEEP de 8 cmH2O (grupo VM + PEEP). Todos los animales fueron sacrificados después de 48 h de ventilación, se midió la gasometría arterial (valor de pH, presión arterial parcial de dióxido de carbono y presión arterial parcial de oxígeno, etc.) y se recolectaron muestras del músculo del diafragma para análisis posteriores.
animales
Los animales del grupo MV y del grupo MV + PEEP fueron ventilados mecánicamente y la anestesia se realizó mediante inyección intraperitoneal de solución de pentobarbital sódico al 3% (1 ml/kg) e inyección de lidocaína en el cuello en el sitio de la incisión para reducir el dolor. Además, se colocó una aguja permanente venosa debajo de la vena de la oreja de conejo. La anestesia se mantuvo con infusión intravenosa de pentobarbital sódico. Se insertó una sonda de alimentación en el estómago a través de una pequeña incisión en el esófago. El ventilador utilizado en el experimento fue el ventilador de circuito neonatal SV800 (tipo neonatal: Mindray, Shenzhen, China). En el experimento, se utilizó el modo de asistencia/control de volumen, el volumen corriente fue de 8 ml/kg, la frecuencia respiratoria fue de 40 a 50 lpm y el nivel de PEEP fue de 0 cm H2O o 8 cm H2O. Como se muestra en la Fig. 1el CO espiratorio final2 presión (PETCO2) fue monitoreado cada 4 h durante el experimento, y los parámetros del ventilador fueron ajustados de acuerdo a los valores. Las formas de onda de presión y flujo de aire del ventilador se monitorearon continuamente a través del puerto de salida RS-232 del ventilador, y los parámetros respiratorios se registraron continuamente de manera similar (RespcareRM, Hangzhou ZhiRuiSi Company, China). La prueba de respiración espontánea (SBT) se realizó después de 48 h de ventilación mecánica. Se cambió el modo de ventilación a modo de respiración espontánea (tanto la presión de soporte como…
