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Revista Brasileira de Anestesiologia

Print version ISSN 0034-7094

Rev. Bras. Anestesiol. vol.60 no.3 Campinas May/June 2010

http://dx.doi.org/10.1590/S0034-70942010000300004 

ARTIGO CIENTÍFICO

 

Avaliação do impacto da aplicação de manobra de hiperinsuflação pulmonar sobre a resposta inflamatória sistêmica e colapso pulmonar em pacientes submetidos a procedimentos cirúrgicos sob ventilação espontânea

 

 

Luiz Marcelo Sá Malbouisson, TSAI; Elton Lúcio Silva de SouzaII; Larissa BarbalhoIII; Cristina de Oliveira MassocoIV; Maria José Carvalho Carmona, TSAV; José Otávio Costa Auler Jr, TSAVI

IAnestesiologista e Especialista em Terapia Intensiva; Médico Supervisor da UTI Cirúrgica da Disciplina de Anestesiologia do Instituto Central do HCFMUSP; Doutor em Ciências pela USP
IIAnestesiologista
IIIAnestesiologista; Médico-assistente do Serviço de Anestesiologia do HCFMUSP
IVMédico-veterinário; Doutor em Ciências pela USP
VDiretora da Divisão de Anestesiologia do Instituto Central do HCFMUSP; Professora Associada da Disciplina de Anestesiologia da FMUSP
VIDiretor da Divisão de Anestesiologia e Terapia Intensiva Cirúrgica do Instituto do Coração do HCFMUSP; Professor Titular da Disciplina de Anestesiologia da FMUSP

Endereço para correspondência

 

 


RESUMO

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: O uso de manobras de hiperinsuflação pulmonar (MHP) reverte atelectasias intraoperatórias. Contudo, pode induzir resposta inflamatória sistêmica de origem pulmonar. O objetivo deste estudo foi testar o impacto da aplicação de MHP sobre a resposta inflamatória sistêmica e sobre a estrutura pulmonar em pacientes submetidos à anestesia subaracnoidea.
MÉTODO: Após aprovação do Comitê de Ética institucional e obtenção do consentimento escrito pós-informado, 20 pacientes submetidos a procedimentos cirúrgicos de pequeno e médio porte foram alea torizados em dois grupos: 1) Controle (GC) e 2) MHP (GMHP). Uma hora após a instalação do bloqueio espinhal, foi realizada MHP no GMHP aplicando-se pressão positiva nas vias aéreas em dois níveis (BIPAP) com pressão expiratória de 20 cmH2O e pressão inspiratória de 20 cmH2O durante 1 a 2 minutos. TNF
α, IL-1, IL-6, IL-8, IL-10 e IL-12 foram medidos no sangue através de técnica de citometria de fluxo nos momentos basal, 90, 180 e 780 minutos. Os volumes e peso pulmonares foram computados a partir de tomografias computadorizadas obtidas imediatamente após a cirurgia.
RESULTADOS: A aplicação de MHP resultou em redução da fração de parênquima pulmonar não aerado (7,5 ± 4,3% no Grupo Controle versus 4 ± 2,1% no Grupo MHP, p = 0,02), sem alterações nos volumes pulmonares. Foi observada elevação progressiva nos valores plasmáticos das interleucinas IL-1, IL-6, IL-8 e IL-10, similar nos dois grupos. Os níveis plasmáticos de TNF
α e IL-12 foram indetectáveis durante o estudo.
CONCLUSÕES: A aplicação de MHP única reduziu a fração de atelectasias, porém não amplificou a resposta inflamatória observada em pacientes com pulmões normais submetidos a cirurgias de pequeno e médio portes sob anestesia subaracnoidea.

Unitermos: COMPLICAÇÕES: atelectasia; METABOLISMO: síndrome de resposta inflamatória sistêmica; TÉCNICA ANESTÉSICA, Regional: subaracnoidea; VENTILAÇÃO, Mecânica: pressão positiva; manobra de hiperinsuflação pulmonar.


 

 

INTRODUÇÃO

Colapso pulmonar é uma complicação frequente em pacientes submetidos à anestesia geral 1. A aplicação de manobras que causam hiperinsuflação pulmonar até a capacidade pulmonar total tem sido descrita como terapia capaz de reverter as atelectasias associadas ao relaxamento muscular, à sedação e à ventilação mecânica 2,3.

Apesar dos efeitos benéficos das manobras de hiperinsuflação pulmonar (MHP), promovendo reversão das atelectasias e melhora da oxigenação sanguínea e da segurança clínica quanto ao aparecimento de barotrauma quando utilizadas pressões de até 40 cmH2O por curtos períodos de tempo, alguns estudos demonstraram que o estiramento do parênquima pulmonar induzido pela elevação sustentada de pressões nas vias aéreas pode levar a lesões das estruturas parenquimatosas pulmonares e à inflamação pulmonar com subsequente liberação de interleucinas na corrente sanguínea 4-8. Em estudo recente, observou-se pequena porém significativa liberação de interleucinas na corrente sanguínea em população de voluntários saudáveis sem evidências de atividade inflamatória submetidos à manobra de hiperinsuflação pulmonar usando dois níveis de pressões nas vias aéreas (BIPAP) 9.

Entretanto, mesmo em pacientes com função pulmonar previamente normal, a própria ventilação mecânica pode promover ativação de resposta inflamatória sistêmica 10,11. Por esse motivo, não é possível separar a inflamação gerada pela MHP da inflamação promovida pelo procedimento cirúrgico sem o viés da ventilação mecânica em pacientes submetidos a cirurgias sob anestesia geral. Este estudo foi desenhado para avaliar se a aplicação de MHP isolada pode amplificar a resposta inflamatória gerada pela cirurgia, sabendo-se que a aplicação de MHP com pressões de até 40 cmH2O por curtos períodos de tempo, mesmo em pacientes ventilando espontaneamente, é um procedimento seguro 9.

O objetivo deste estudo foi avaliar o impacto da aplicação de MHP sobre os níveis de interleucinas sanguíneas e sobre a morfologia pulmonar observada em tomografias computadorizadas de tórax em pacientes respirando espontaneamente submetidos a procedimentos cirúrgicos sob anestesia subaracnoidea.

 

MÉTODO

Após aprovação do estudo pela Comissão de Ética institucional do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo e obtenção do consentimento escrito pós-informado, 20 pacientes submetidos a cirurgias de pequeno e médio portes sob anestesia subaracnoidea foram distribuídos de maneira aleatória em dois grupos: 1) Grupo Controle, n = 10, e 2) Grupo Manobra de Hiperinsuflação Pulmonar (Grupo MHP), n = 10. A distribuição dos pacientes nos grupos foi realizada por sorteio e o anestesiologista encarregado da seleção dos pacientes só era informado do grupo de que cada paciente participaria quando o paciente entrava na sala de operações, de maneira a reduzir o viés de seleção.

Os critérios de inclusão foram: 1) pacientes com classificação de risco pelo escore proposto pela Sociedade Americana de Anestesiologistas como P1 ou P2; 2) idade maior que 18 anos; 3) cirurgia eletiva com indicação de anestesia subaracnoidea.

Os critérios de exclusão foram: 1) infecções ativas; 2) imunossupressão de qualquer etiologia; 3) uso de fármacos antiinflamatórios durante o período perioperatório; 4) transfusão sanguínea perioperatória; 5) neoplasia maligna; 6) doença pulmonar aguda; 7) índice de massa corporal > 30 kg.m2.

No dia da operação, após admissão ao centro cirúrgico, todos os pacientes foram monitorados com cardioscópio (derivações DII e V5), pressão arterial não invasiva e oxímetro de pulso e foi obtido acesso venoso periférico com cateter calibre 18G. Após monitoração, todos os pacientes foram submetidos à anestesia subaracnoidea sendo administrada, bupivacaína hiperbárica 15 mg no espaço subaracnoideo através de agulha Whitacre 27G. Os pacientes foram mantidos em ventilação espontânea com cateter nasal de oxigênio com fluxo de 2 L.min-1 e receberam 2 mg de midazolam para sedação consciente.

Uma hora após o início do procedimento cirúrgico, foi efetuada manobra de hiperinsuflação pulmonar até a capacidade pulmonar total no Grupo MHP. A manobra de hiperinsuflação pulmonar foi realizada através de equipamento de ventilação mecânica não invasiva (BiPAP Vision, Respironics Inc., Carlsbad, Califórnia, Estados Unidos) com fração inspirada de oxigênio a 30% durante respiração espontânea. Após instalação de máscara facial total (Respironics Inc., Carlsbad, Califórnia, Estados Unidos), ajustada para evitar fugas aéreas, pressão positiva contínua (CPAP) de 5 cmH2O foi aplicada e aumentada em 3 cmH2O a cada cinco respirações até atingir 20 cmH2O. Quando a CPAP de 20 cmH2O foi atingida, foi aplicada pressão inspiratória adicional de 20 cmH2O na modalidade ventilatória de dois níveis de pressão (BIPAP), atingindo pressão máxima de 40 cmH2O nas vias aéreas durante 10 ciclos respiratórios. Então, a CPAP foi reduzida de maneira escalonada de 20 cmH2O até 5 cmH2O em degraus de 3 cmH2O a cada 5 ciclos respiratórios. Ao final do procedimento cirúrgico, os pacientes de ambos os grupos foram transportados para a sala de tomografia computadorizada, onde foi feita a tomografia computadorizada helicoidal de tórax, obtida durante pequeno período de apneia ao final de uma expiração normal.

Amostras de sangue venoso foram coletadas no momento basal, após instalação de acesso venoso periférico e 90, 180 e 780 minutos após a realização do bloqueio espinhal. Imediatamente após a coleta da amostra, alíquotas de 5 mL de sangue contendo EDTA foram centrifugadas a 1.500 g por 5 minutos e o plasma foi aspirado e estocado a -70 °C para análise posterior. Detecção simultânea de múltiplas interleucinas em imunoensaio por meio da técnica de citometria de fluxo foi utilizada para quantificar as interleucinas (IL)-1β, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12p70 e fator de necrose tumoral (TNF)-α (Cytometric Bead Array - Human Inflammation Kit, BD Biosciences, Heidelberg, Alemanha).

As tomografias volumétricas espirais do tórax foram obtidas em um tomógrafo helicoidal Toshiba e as imagens reconstruídas de maneira contígua com espessura de 5 mm foram analisadas com o programa Osiris 4.19 (Hospital Universitário de Geneva, Suíça).

O volume pulmonar foi computado somando o número total de voxels (unidade elementar de volume da tomografia computadorizada), cujas dimensões eram conhecidas, em todas as zonas de delineamento pulmonar nas diversas imagens contíguas. Os volumes de gás e tecido foram computados usando as seguintes fórmulas:

(1) Volume do voxel = (área do pixel) x espessura da seção, sendo a área do pixel fornecida para cada estudo tomográfico

(2) Volume total do compartimento = número de voxels x volume do voxel para cada faixa de densidade radiológica

(3) Volume de gás = (coeficiente CT /1.000) x volume total do compartimento se o compartimento considerado tem coeficiente CT entre -1.000 UH e 0 UH; ou (3') volume de gás = 0 se o compartimento considerado tem coeficiente CT maior que 0 UH; ou (3'') volume de gás = volume total do compartimento se o coeficiente CT é -1000 UH

(4) Volume de tecido = (1 + coeficiente CT/1.000) x volume total do compartimento se o compartimento considerado tem coeficiente CT entre -1.000 UH e 0 UH; ou (4') volume de tecido = número de voxels x volume do voxel se o compartimento considerado tem coeficiente CT maior que 0 UH; ou (4'') volume de tecido = 0 se o compartimento considerado tem coeficiente CT menor que -1.000 UH

(5) Peso do parênquima pulmonar = volume de tecido se o compartimento considerado tem densidade radiológica menor que 0 UH; ou (5') peso do parênquima pulmonar = 1 + densidade radiológica/1.000) × volume total do compartimento se o compartimento considerado tem coeficiente CT maior que 0 UH, onde coeficiente CT é o coeficiente de atenuação aos raios-X que caracteriza cada voxel na imagem.

Num segundo tempo, o volume total, de gás, de tecido e o peso do parênquima pulmonar de 1 determinada região de interesse foram computados somando os volumes e os pesos respectivos dos compartimentos analisados nas diversas regiões de interesse.

O volume de tecido mensurado a partir de tomografia computadorizada representa a soma dos volumes do parênquima pulmonar, sangue e elementos figurados e água extravascular pulmonar.

Paralelamente à determinação dos volumes de gás e tecido nos pulmões, o parênquima pulmonar foi repartido em quatro compartimentos em função do grau de aeração:

1) Parênquima pulmonar hiperinsuflado: coeficiente CT entre -1.000 UH e -900 UH

2) Parênquima pulmonar normalmente aerado: coeficiente CT entre -900 UH e -500 UH

3) Parênquima pulmonar pouco aerado: coeficiente CT entre -500 UH e -100 UH

4) Parênquima pulmonar não aerado: coeficiente CT entre -100 UH e + 100 UH

Esses limites indicam que a região hiperinsuflada contém mais de 90% de gás, a região normalmente aerada, entre 50% e 90% de gás, a região mal aerada, entre 50% e 10% e a região não aerada, menos de 10% de gás. Este tipo de análise permite computar a quantidade (peso) do parênquima em cada um dos quatro compartimentos.

Todas as variáveis medidas neste estudo foram testadas quanto à normalidade de distribuição através do teste de Kolmogorov-Smirnov. Os dados antropométricos, laboratoriais e relativos aos resultados totais dos dois pulmões foram comparados por meio do teste t de Student para amostras independentes se normalmente distribuídos ou teste de Wilcoxon se não. Os dados categóricos nos dois grupos foram comparados usando o teste de Qui-quadrado. O comportamento temporal das interleucinas nos dois grupos foi estudado através da analise de variância de duas vias para medidas repetidas, seguida de comparações múltiplas pelo método de Bonferroni quando indicado. As análises estatísticas foram realizadas utilizando os programas Aabel 2.4.2 (Gigawiz, Oklahoma City, Oklahoma, Estados Unidos) e Graphpad Prism 4.02 (GraphPad Software, La Jolla, Califórnia, Estados Unidos), com nível de significância fixado em 0,05. Os resultados foram expressos como média ± desvio-padrão, sendo especificado caso contrário.

 

RESULTADOS

Na Tabela I, podem ser observadas as características antropométricas dos pacientes estudados. Os grupos foram comparáveis quanto à distribuição de gênero, tipo de procedimentos cirúrgicos, idade, IMC e classificação de estado físico de acordo com a ASA. Exceto pelos valores de sódio, que foram discretamente superiores no grupo MHP com relação ao grupo controle (141 ± 21 mEq.L-1 versus 138 ± 3 mEq.L-1, p = 0,04), os perfis laboratoriais em ambos os grupos foram comparáveis.

 

 

A Figura 1 mostras imagens tomográficas obtidas imediatamen te após o procedimento cirúrgico representativas dos Grupos Controle e MHP. Como pode ser observado na Figura 2, o volume pulmonar total computado a partir das tomografias computadorizadas de tórax obtidas após a admissão dos pacientes à unidade de recuperação pósanestésica foi de 3116 ± 1184 mL no Grupo Controle versus 3383 ± 793 mL, sem significância estatística. Quando os volumes de gás e tecidos foram considerados como fração do volume pulmonar total, observou-se que esses volumes representavam 30,5 ± 8,5% e 69,5 ± 8,5% no Grupo Controle e 26,6 ± 6,4% e 73,2 ± 6,4% no Grupo MHP, respectivamente.

 

 

 

 

O peso médio do parênquima pulmonar foi de 871 ± 158 g no Grupo Controle versus 875 ± 164 g no Grupo MHP, sem dife ren ça entre os grupos. Quando o parênquima pulmonar foi analisado com relação à aeração, observou-se que o parênquima não aerado representou 7,5 ± 4,3% do peso total do parênquima pul monar no Grupo Controle contra 4 ± 2,1% no Grupo MHP, com p = 0,02. Não foram observadas diferenças significativas com relação aos compartimentos pouco aerado, normalmente aerado ou hiperinsuflado entre os grupos (Figura 3).

 

 

Quando o comportamento temporal das interleucinas sanguíneas foi comparado entre os grupos, observou-se discreto aumento nos valores das interleucinas IL-1β, IL-6, IL-8 e IL-10 sem diferenças entre os grupos, conforme mostrado na Figura 4. Os níveis das interleucinas TNFα e IL-12 se mantiveram indetectáveis durante todos os tempos do estudo em ambos os grupos.

 

 

DISCUSSÃO

Os principais achados deste estudo foram: 1) a aplicação de manobra de hiperinsuflação pulmonar, habitualmente utilizada para promover recrutamento alveolar, não causou aumento na intensidade da resposta inflamatória sistêmica em pacientes submetidos à cirurgia de baixo e médio portes; 2) a manobra de hiperinsuflação pulmonar promoveu redução na fração de parênquima pulmonar colapsado no Grupo MHP quando comparado ao colapso pulmonar observado no Grupo Controle.

Diversas publicações demonstraram efeitos benéficos na aplicação de manobras de recrutamento alveolar que promovem hiperinsuflação pulmonar até a capacidade pulmonar total, gerando melhora na oxigenação sanguínea e aumento da complacência pulmonar em pacientes submetidos à anestesia geral 2,12-14. Contudo, o estiramento do parênquima pulmonar além dos seus limites fisiológicos pelo uso de alta pressão na vias aéreas poderia estar associado à indução de resposta inflamatória de origem pulmonar.

Quase todos os tecidos do corpo exibem imediata resposta mecânica e aumentam sua rigidez na proporção direta ao estresse mecânico aplicado 15. Nos pulmões, a pressão de insuflação residual que permanece no parênquima após uma expiração normal (volume de recolhimento elástico) é responsável por manter tensa e endurecida a matriz extra celular que está em torno dos alvéolos e por evitar o colapso alveolar 16. Quando são aplicadas forças no parênquima pulmonar que promovem estiramento deste além dos limites fisiológicos, pode ocorrer modificação na expressão de determinados genes e nas expressões de moléculas inflamatórias e anti-inflamatórias nos pulmões 17. Vlahakis e col. observaram que o estiramento de pneumócitos tipo II maior que 30% do seu comprimento promovia liberação de interleucina 8 18. Von Bethmann e col. descreveram que a hiperventilação induziu aumento na liberação de TNFα e IL-6 no perfusato em modelo de pulmão saudável de ratos 19. Diversos outros estudos experimentais demonstraram acha dos semelhantes quando modelos de tecidos ou de pulmão foram submetidos a estiramento além dos limites fisiológicos 7,20,21. Estudos clínicos em pacientes com insuficiência respiratória aguda submetidos à ventilação mecânica confirmam os dados experimentais, mostrando que estiramento repetitivo do parênquima pulmonar promove a liberação de interleucinas e que estratégias ventilatórias que limitam as pressões de insuflação e o colapso pulmonar cíclico reduziriam essa resposta inflamatória 8,22.

Contudo, é controverso o papel de manobra de recrutamento alveolar isolada na ativação de inflamação sistêmica em pacientes com pulmões normais ventilando espontaneamente. Em estudo prévio em voluntários saudáveis com pulmões homogeneamente aerados, observamos que a aplicação de manobras de hiperinsuflação pulmonar por um curto período de tempo promoveu discreta porém significativa elevação das interleucinas inflamatórias e anti-inflamatórias circulantes no plasma sanguíneo 9. Neste estudo, o único estímulo ao desenvolvimento de resposta inflamatória sistêmica foi a aplicação da manobra de hiperinsuflação pulmonar. Entretanto, a resposta inflamatória observada foi de pequena intensidade e autolimitada, uma vez que os valores das interleucinas voltaram ao normal em um período de 12 horas. Além disso, não existem estudos pesando o impacto fisiológico da liberação de interleucinas na corrente sanguínea após manobra de recrutamento alveolar quando contra os possíveis benefícios em pacientes submetidos à anestesia geral e que evoluem com hipoxemia.

Neste estudo, investigou-se se a magnitude dessa resposta inflamatória induzida pelo estiramento pulmonar seria aditiva ou sinérgica à resposta inflamatória relacionada com o ato cirúrgico em pacientes com pulmões normais. Não foi observada amplificação da resposta inflamatória em pacientes submetidos à manobra de recrutamento alveolar quando comparados ao Grupo Controle. Possivelmente, a pequena magnitude da resposta inflamatória relacionada com essa manobra de recrutamento alveolar isolada foi insignificante mesmo em pacientes submetidos a cirurgias de baixo e médio riscos, nos quais se esperaria uma resposta inflamatória discreta ao trauma cirúrgico. Dados semelhantes foram relatados por Puls e col., que não encontraram liberação de interleucinas inflamatórias e anti-inflamatórias na corrente sanguínea quando foi aplicada manobra de recrutamento alveolar com pressão contínua de 40 cmH2O CPAP por um período de 7 segundos 23.

É importante ressaltar que foi testada neste estudo manobra de recrutamento alveolar única em pacientes sem evidências prévias de atividade inflamatória. Não é possível neste momento afirmar se diferentes manobras de recrutamento alveolar com diferentes regimes de pressurização das vias aéreas, duração e periodicidade de repetição em seres humanos podem produzir padrões similares de resposta inflamatória. Assim, não é possível generalizar esses dados para outras manobras de recrutamento utilizando regimes de pressurização das vias aéreas, assim como para o uso repetido dessas mesmas manobras ou para pacientes com insuficiência respiratória.

Outro achado relevante deste estudo foi que a aplicação de manobra de hiperinsuflação pulmonar foi capaz de reduzir a fração de parênquima não aerado em pacientes submetidos à anestesia subaracnoidea. No nosso conhecimento, esta é a primeira vez em que é quantificado o colapso pulmonar em pacientes submetidos à anestesia regional e avaliado o impacto da aplicação de manobras de hiperinsuflação pulmonar causando reversão de atelectasias nessa população. Possivelmente, os mecanismos relacionados ao pequeno colapso observado foram a posição supina e o uso de sedação que poderia reduzir a amplitude dos movimentos respiratórios. Contudo, do ponto de vista clínico, esse colapso pulmonar não apresenta significado.

Alguns pacientes incluídos no estudo apresentavam comorbidades, como pode ser observado na Tabela I. Três pacientes no Grupo Controle e cinco no Grupo MHP apresentavam hipertensão arterial e alguns pacientes apresentavam casos isolados de hipotireoidismo, disritmias e diabetes melito tipo 2. Todas as comorbidades observadas estavam clinicamente controladas, sendo esses pacientes classificados como P2 de acordo com o escore proposto pela Sociedade America de Anestesiologistas (ASA). Parece-nos improvável que qualquer das comorbidades apresentadas pelos pacientes e clinicamente controladas possa ter influenciado os resultados dos estudos.

Em conclusão, a aplicação de manobra de hiperinsuflação pulmonar única não causou aumento da resposta inflamatória sistêmica já desencadeada pelo procedimento cirúrgico em pacientes com pulmões normais submetidos a cirurgias de pequeno e médio portes sob anestesia subaracnoidea e respirando espontaneamente. A análise de tomografia volumétrica evidenciou pequeno colapso pulmonar nos pacientes submetidos a procedimentos cirúrgicos sob anestesia subaracnoidea, porém sem impacto clínico e revertido pela MHP.

 

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Endereço para correspondência:
Dr. Luiz Marcelo Sá Malbouisson
Programa de Pós-Graduação e Pesquisa em Anestesiologia Coordenador: Prof. Dr. José Otávio Costa Auler Jr. Instituto do Coração
Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da USP
Av. Enéas de Carvalho Aguiar, 44, 2º andar
05403-000 - São Paulo, SP
E-mail: malbouisson@hcnet.usp.br

Submetido em 13 de maio de 2009
Aprovado para publicação em 20 de janeiro de 2010
Suporte Financeiro: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), processo 2006/57786-2

 

 

Recebido do Hospital das Clínicas (HC) da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (FMUSP), SP