A randomized clinical trial of ascorbic acid in open abdominal aortic aneurysm repair

BACKGROUND: Open AAA repair is associated with ischaemia-reperfusion injury where systemic inflammation and endothelial dysfunction can lead to multiple organ injury including acute lung injury. Oxidative stress plays a role that may be inhibited by ascorbic acid.

METHODS: A double blind, allocation concealed, randomized placebo-controlled trial was performed to test the hypothesis that a single bolus dose (2g) of intra-operative parenteral ascorbic acid would attenuate biomarkers of ischaemia-reperfusion injury in patients undergoing elective open AAA repair.

RESULTS: Thirty one patients completed the study; 18 received placebo and 13 ascorbic acid. Groups were comparable demographically. Open AAA repair caused an increase in urinary Albumin:Creatinine Ratio (ACR) as well as plasma IL-6 and IL-8. There was a decrease in exhaled breath pH and oxygenation. Lipid hydroperoxides were significantly higher in the ascorbic acid group following open AAA repair. There were no other differences between the ascorbic acid or placebo groups up to 4 hours after removal of the aortic clamping.

CONCLUSIONS: Open AAA repair caused an increase in markers of systemic endothelial damage and systemic inflammation. Administration of 2g parenteral ascorbic acid did not attenuate this response and with higher levels of lipid hydroperoxides post-operatively a pro-oxidant effect could not be excluded.

TRIAL REGISTRATION: ISRCTN27369400.

Cigarette Smoke, Airway Epithelial Cells and Host Defence

In COPD inflammation driven by exposure to tobacco smoke results in impaired innate immunity in the airway and ultimately to lung injury and remodeling. To understand the biological processes involved in host interactions with cigarette derived toxins submerged epithelial cell culture is widely accepted as a model for primary human airway epithelial cell culture research. Primary nasal and bronchial epithelial cells can also be cultured in air-liquid interface (ALI) models. ALI and submerged culture models have their individual merits, and the decision to use either technique should primarily be determined primarily by the research hypothesis.

Cigarette smoke has gaseous and particulate matter, the latter constituent primarily represented in cigarette smoke extract (CSE). Although not ideal in order to facilitate our understanding of the responses of epithelial cells to cigarette smoke, CSE still has scientific merit in airway cell biology research. Using this model, it has been possible to demonstrate differences in levels of tight junction disruption after CSE exposure along with varied vulnerability to the toxic effects of CSE in cell cultures derived from COPD and control study groups.

Primary nasal epithelial cells (PNECs) have been used as an alternative to bronchial epithelial cells (PBECs). However, at least in subjects with COPD, PNECs cannot consistently substitute for PBECs. Although airway epithelial cells from patients with COPD exhibit a constitutional pro-inflammatory phenotype, these cells have a diminished inflammatory response to CSE exposure. COPD epithelial cells have an increased susceptibility to undergo apoptosis, and have reduced levels of Toll-like receptor-4 expression after CSE exposure, both of which may account for the reduced inflammatory response observed in this group.

The use of CSE in both submerged and ALI epithelial cultures has extended our understanding of the cellular mechanisms that are important in COPD, and helped to unravel important pathways which may be of relevance in its pathogenesis.

Acute skin GVHD following syngeneic BMT for CLL

A 41-year-old woman received a syngeneic BMT for CLL and subsequently developed acute skin GVHD. Transfusion-related allogeneic GVHD was excluded on the basis of an unchanged HLA type in circulating lymphocytes. Short tandem repeat PCR was used to confirm syngeneicity between donor and recipient. The patient had a personal and family history of autoimmune disease which may have made her particularly susceptible to development of syngeneic GVHD. The distinction between allogeneic and syngeneic or autologous GVHD is important because of therapeutic implications.

Targeting Siglecs with a sialic acid-decorated nanoparticle abrogates inflammation

Sepsis is the most frequent cause of death in hospitalized patients, and severe sepsis is a leading contributory factor to acute respiratory distress syndrome (ARDS). At present, there is no effective treatment for these conditions, and care is primarily supportive. Murine sialic acid-binding immunoglobulin-like lectin-E (Siglec-E) and its human orthologs Siglec-7 and Siglec-9 are immunomodulatory receptors found predominantly on hematopoietic cells. These receptors are important negative regulators of acute inflammatory responses and are potential targets for the treatment of sepsis and ARDS. We describe a Siglec-targeting platform consisting of poly(lactic-co-glycolic acid) nanoparticles decorated with a natural Siglec ligand, di(α2→8) N-acetylneuraminic acid (α2,8 NANA-NP). This nanoparticle induced enhanced oligomerization of the murine Siglec-E receptor on the surface of macrophages, unlike the free α2,8 NANA ligand. Furthermore, treatment of murine macrophages with these nanoparticles blocked the production of lipopolysaccharide-induced inflammatory cytokines in a Siglec-E-dependent manner. The nanoparticles were also therapeutically beneficial in vivo in both systemic and pulmonary murine models replicating inflammatory features of sepsis and ARDS. Moreover, we confirmed the anti-inflammatory effect of these nanoparticles on human monocytes and macrophages in vitro and in a human ex vivo lung perfusion (EVLP) model of lung injury. We also established that interleukin-10 (IL-10) induced Siglec-E expression and α2,8 NANA-NP further augmented the expression of IL-10. Indeed, the effectiveness of the nanoparticle depended on IL-10. Collectively, these results demonstrated a therapeutic effect of targeting Siglec receptors with a nanoparticle-based platform under inflammatory conditions.

Innate Lymphoid Cells are the Predominant Source of Interleukin-17A During the Early Pathogenesis of Acute Respiratory Distress Syndrome

Rationale: IL-17A is purported to help drive early pathogenesis in acute respiratory distress syndrome (ARDS) by enhancing neutrophil recruitment. Whilst IL-17A is the archetypal cytokine of T helper (Th)17 cells, it is produced by a number of lymphocytes, the source during ARDS being unknown.

Objectives: To identify the cellular source and the role of IL17A in the early phase of lung injury

Methods: Lung injury was induced in WT (C57BL/6) and IL-17 KO mice with aerosolised LPS (100 µg) or Pseudomonas aeruginosa infection. Detailed phenotyping of the cells expressing RORγt, the transcriptional regulator of IL-17 production, in the mouse lung at 24 hours was carried out by flow cytometry.

Measurement and Main Results: A 100-fold reduction in neutrophil infiltration was observed in the lungs of the IL-17A KO compared to wild type (WT) mice. The majority of RORγt+ cells in the mouse lung were the recently identified type 3 innate lymphoid cells (ILC3). Detailed characterisation revealed these pulmonary ILC3s (pILC3s) to be discrete from those described in the gut. The critical role of these cells was verified by inducing injury in Rag2 KO mice which lack T cells but retain ILCs. No amelioration of pathology was observed in the Rag2 KO mice.

Conclusions: IL-17 is rapidly produced during lung injury and significantly contributes to early immunopathogenesis. This is orchestrated largely by a distinct population of pILC3 cells. Modulation of pILC3s’ activity may potentiate early control of the inflammatory dysregulation seen in ARDS, opening up new therapeutic targets.

Cigarette smokers have exaggerated alveolar barrier disruption in response to lipopolysaccharide inhalation

RATIONALE: Cigarette smoke exposure is associated with an increased risk of the acute respiratory distress syndrome (ARDS); however, the mechanisms underlying this relationship remain largely unknown.

OBJECTIVE: To assess pathways of lung injury and inflammation in smokers and non-smokers with and without lipopolysaccharide (LPS) inhalation using established biomarkers.

METHODS: We measured plasma and bronchoalveolar lavage (BAL) biomarkers of inflammation and lung injury in smokers and non-smokers in two distinct cohorts of healthy volunteers, one unstimulated (n=20) and one undergoing 50 μg LPS inhalation (n=30).

MEASUREMENTS AND MAIN RESULTS: After LPS inhalation, cigarette smokers had increased alveolar-capillary membrane permeability as measured by BAL total protein, compared with non-smokers (median 274 vs 208 μg/mL, p=0.04). Smokers had exaggerated inflammation compared with non-smokers, with increased BAL interleukin-1β (p=0.002), neutrophils (p=0.02), plasma interleukin-8 (p=0.003), and plasma matrix metalloproteinase-8 (p=0.006). Alveolar epithelial injury after LPS was more severe in smokers than non-smokers, with increased plasma (p=0.04) and decreased BAL (p=0.02) surfactant protein D. Finally, smokers had decreased BAL vascular endothelial growth factor (VEGF) (p<0.0001) with increased soluble VEGF receptor-1 (p=0.0001).

CONCLUSIONS: Cigarette smoke exposure may predispose to ARDS through an abnormal response to a 'second hit,' with increased alveolar-capillary membrane permeability, exaggerated inflammation, increased epithelial injury and endothelial dysfunction. LPS inhalation may serve as a useful experimental model for evaluation of the acute pulmonary effects of existing and new tobacco products.

Extracellular cyclophilins contribute to the regulation of inflammatory responses.

The main regulators of leukocyte trafficking during inflammatory responses are chemokines. However, another class of recently identified chemotactic agents is extracellular cyclophilins, the proteins mostly known as receptors for the immunosuppressive drug, cyclosporine A. Cyclophilins can induce leukocyte chemotaxis in vitro and have been detected at elevated levels in inflamed tissues, suggesting that they might contribute to inflammatory responses. We recently identified CD147 as the main signaling receptor for cyclophilin A. In the current study we examined the contribution of cyclophilin-CD147 interactions to inflammatory responses in vivo using a mouse model of acute lung injury. Blocking cyclophilin-CD147 interactions by targeting CD147 (using anti-CD147 Ab) or cyclophilin (using nonimmunosuppressive cyclosporine A analog) reduced tissue neutrophilia by up to 50%, with a concurrent decrease in tissue pathology. These findings are the first to demonstrate the significant contribution of cyclophilins to inflammatory responses and provide a potentially novel approach for reducing inflammation-mediated diseases.

Enhanced expression of 70-kilodalton heat shock protein limits cell division in a sepsis-induced model of acute respiratory distress syndrome.

OBJECTIVE: Fibrotic changes are initiated early in acute respiratory distress syndrome. This may involve overproliferation of alveolar type II cells. In an animal model of acute respiratory distress syndrome, we have shown that the administration of an adenoviral vector overexpressing the 70-kd heat shock protein (AdHSP) limited pathophysiological changes. We hypothesized that this improvement may be modulated, in part, by an early AdHSP-induced attenuation of alveolar type II cell proliferation. DESIGN: Laboratory investigation. SETTING: Hadassah-Hebrew University and University of Pennsylvania animal laboratories. SUBJECTS: Sprague-Dawley Rats (250 g). INTERVENTIONS: Lung injury was induced in male Sprague-Dawley rats via cecal ligation and double puncture. At the time of cecal ligation and double puncture, we injected phosphate-buffered saline, AdHSP, or AdGFP (an adenoviral vector expressing the marker green fluorescent protein) into the trachea. Rats then received subcutaneous bromodeoxyuridine. In separate experiments, A549 cells were incubated with medium, AdHSP, or AdGFP. Some cells were also stimulated with tumor necrosis factor-alpha. After 48 hrs, cytosolic and nuclear proteins from rat lungs or cell cultures were isolated. These were subjected to immunoblotting, immunoprecipitation, electrophoretic mobility shift assay, fluorescent immunohistochemistry, and Northern blot analysis. MEASUREMENTS AND MAIN RESULTS: Alveolar type I cells were lost within 48 hrs of inducing acute respiratory distress syndrome. This was accompanied by alveolar type II cell proliferation. Treatment with AdHSP preserved alveolar type I cells and limited alveolar type II cell proliferation. Heat shock protein 70 prevented overexuberant cell division, in part, by inhibiting hyperphosphorylation of the regulatory retinoblastoma protein. This prevented retinoblastoma protein ubiquitination and degradation and, thus, stabilized the interaction of retinoblastoma protein with E2F1, a key cell division transcription factor. CONCLUSIONS: : Heat shock protein 70-induced attenuation of cell proliferation may be a useful strategy for limiting lung injury when treating acute respiratory distress syndrome if consistent in later time points.

Étude multicentrique sur les stratégies de ventilation mécanique employées chez les enfants avec un œdème pulmonaire lésionnel

Des études adultes sur l’œdème pulmonaire lésionnel et le Syndrome de Détresse Respiratoire Aiguë ont mené à l’établissement de recommandations sur les stratégies de ventilation mécanique à employer chez ces patients. Cependant, il n’est pas clair si les recommandations adultes sont également bénéfiques pour l’enfant. Objectif Décrire les stratégies de ventilation mécanique employées chez les enfants atteints d’un œdème pulmonaire lésionnel. Méthodes Étude épidémiologique transversale tenue dans 59 unités de Soins Intensifs Pédiatriques de 12 pays en Amérique du Nord et en Europe. Six jours d’étude ont eu lieu entre juin et novembre 2007. Les enfants atteints d’un œdème pulmonaire lésionnel étaient inclus et des données sur la sévérité de leur maladie, les paramètres de ventilation mécanique et les thérapies adjuvantes employées ont été recueillies. Résultats Des 3823 enfants dépistés, 414 (10.8%) avaient un œdème pulmonaire lésionnel et 165 (40%) ont été inclus dans l’étude (124 étaient sous ventilation mécanique conventionnelle, 27 sous ventilation à haute fréquence par oscillation et 14 sous ventilation non invasive). Dans le groupe sous ventilation conventionnelle, 43.5% étaient ventilés avec un mode contrôlé à pression, le volume courant moyen était de 8.3±3.3 ml/kg et l’utilisation de la PEP et FiO2 était hétérogène. Conclusions Cette étude démontre une hétérogénéité dans les stratégies de ventilation mécanique employées chez les enfants souffrant d’un œdème pulmonaire lésionnel. Celle-ci pourrait être en partie reliée à la robustesse des critères diagnostiques actuellement utilisés pour définir l’ALI/SDRA. Une évaluation rigoureuse de ces stratégies est nécessaire pour guider la standardisation des soins et optimiser l’issue de ces patients.

Syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) : étude de mécanismes impliqués dans la phase exsudative

Le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) se développe suite à une atteinte pulmonaire lésionnelle, induisant un œdème et une inflammation excessive, généralement suivis d’une réparation atypique menant à la fibrose. Malgré de signifiants progrès dans les traitements, la mortalité reste élevée : ~ 40 %. Mon hypothèse de travail est que l’atténuation de l’œdème ou de la réponse inflammatoire pourrait freiner le développement ou la sévérité de la phase exsudative. Nous avons évalué cette hypothèse à l’aide d’un modèle de phase exsudative du SDRA, i.e. instillation intra-trachéale de bléomycine, chez les souris.  La modulation des fluides alvéolaires est étudiée avec des souris transgénique (Tg) pour le canal ENaC, qui sont sensibles à la formation d’un œdème. Cependant, ces souris Tg ne sont pas plus sensibles au développement de la phase exsudative en condition lésionnelle (bléomycine). Nous avons déterminé par une étude électrophysiologique des cellules épithéliales alvéolaires de type II (AT II) que ce n’est pas lié à une inhibition par la bléomycine de la fonction du canal ENaC.  Le traitement de la réponse inflammatoire associée au SDRA par des glucocorticoïdes est une thérapie potentielle mais controversée. Les glucocorticoïdes dans notre modèle murin ne réduisent pas la sévérité des lésions. Nous avons pu déterminé lors d’expériences in vitro que ce serait dû à une réduction de la capacité de réparation des AT II. En résumé :  La modulation du canal ENaC ne modifie pas le développement de la phase exsudative, suggérant que la régulation de l’œdème n’est pas suffisante pour modifier l’évolution du SDRA.  La modulation de l’inflammation par les glucocorticoïdes est ineffective, possiblement à cause d’une altération de la réparation. Mon étude suggère que le traitement de la phase exsudative du SDRA est complexe. En effet, la régulation de l’œdème ou de l’inflammation de façon isolée ne peut pas modifier l’évolution du SDRA. L'hétérogénéité des sources du SDRA et la redondance des mécanismes cellulaires impliqués dans l’évolution des lésions pulmonaires suggèrent que le traitement nécessitera une approche visant plusieurs cibles mécanistiques afin d’en accélérer la résolution.

Ventilación controlada por volumen vs. ventilación controlada por presión en pacientes sometidos a ventilación de un solo pulmón

El establecimiento de la ventilación de un solo pulmón (OLV) tiene varios inconvenientes como el incremento de las presiones de la vía aérea y aumento del shunt. Estos cambios pueden estar influenciados por el modo ventilatorio escogido. La ventilación controlada por presión (VCP) es un modo alternativo ampliamente usado en pacientes con falla respiratoria por sus características de aporte de flujo y presión. En este estudio la VCP fue usada en los pacientes que requerían OLV y sus efectos sobre las presiones en la vía aérea, oxigenación y estado hemodinámico fueron comparados con la ventilación controlado por volumen (VCV). Nosotros estudiamos 41 pacientes que requerian OLV. Después de ventilar los dos pulmones con volumen los pacientes fueron aleatorizados a uno de dos grupos. En el primer grupo (n=19) OLV fue iniciada con VCV y luego de transcurrido 30 minutos los pacientes fueron cambiados a VCP, donde se mantuvo la ventilación por el mismo tiempo. En el otro grupo (n=21) los pacientes iniciaron en VCP 30 minutos y luego fueron cambiados a VCV con una duración similar. Las presiones en la vía aérea, gases arteriales y variables hemodinámicas fueron medidos durante OLV en cada modo ventilatorio previo al cambio. Nosotros observamos que el inicio de OLV genera un incremento de la presión inspiratoria pico (PIP) (p=0.0002) y presión plateau (p=0.005). Este aumento es mayor en el grupo que fue VCV (p=0.008) que en el grupo que fue VCP (p=0.003). No hubo diferencia estadísticamente significativa en las otras varibles estudiadas entre los grupos. Nosotros concluimos que la VCP puede ser una alternativa a VCV en pacientes que requieren OLV porque disminuye las presiones en la vía aérea y aunque no mejora la oxigenación si puede minimizar el desarrollo de lesiones pulmonares inducidas por la ventilación en una población que es de alto riesgo para el desarrollo de la misma.

Estudio de correlación entre la PaO2/FiO2 y la SO2/FiO2 en niños en ventilación mecánica de la Fundación Cardioinfantil en Bogotá entre Abril y Junio de 2011

Objetivos: Determinar si existe correlación entre las variables SaFiO2 y PaFiO2 de pacientes con patología respiratoria aguda en la unidad de Cuidado Intensivo Pediátrico, en la Fundación Cardioinfantil en la ciudad de Bogotá D.C. Materiales y métodos: Se analizaron las variables cuantitativas con medidas de tendencia central como la media y medidas de dispersión como la desviación estándar. Se utilizó un nivel de confiabilidad del 95% y un poder estimado 80%, para prueba de hipótesis de una proporción. Se realizó un análisis de correlación para medir la fuerza de la relación entre las variables PaO2/FiO2 y SO2/FiO2 a través del coeficiente de correlación. Resultados: Se incluyeron 12 pacientes y se tomaron un total de 65 registros de SO2/FiO2 y PaO2/FiO2 encontrando que existe relación positiva entre las variables SaO2/FIO2 y PaO2/FIO2, la cual es variable dependiendo de la fracción inspirada de oxigeno con el cual se encuentre el paciente. De acuerdo a las observaciones realizadas, la variable SaO2/FIO2 está moderadamente correlacionada (r = 0,602) con la PaO2/FIO2, cuando la FIO2 está entre 0.35 y 0.55; un grado de correlación aceptable (r = 0,319) cuando la FIO2 está entre 0.60 – 0.80 y 0.81 – 1 (r = 0,318). Conclusiones: Los métodos no invasivos en la evaluación de la oxigenación podrían ser una alternativa para el seguimiento clínico en niños con lesión pulmonar aguda o síndrome de dificultad respiratorio agudo. Se requiere de estudios analíticos que brinden una mejor evidencia científica que pueda ser extrapolable a la población infantil objeto de este estudio.

Efectos de la ventilación mecánica con heliox en niños y adolescentes con patología bronquial obstructiva

Evaluar si el Heliox reduce la resistencia en la vía aérea en niños y adolescentes con patología bronquial obstructiva que requieren ventilación mecánica. Materiales y Métodos: Estudio prospectivo observacional descriptivo en niños y adolescentes con patología bronquial obstructiva y ventilación mecánica con Fi02 ≤ 0,5. Medición de variables: resistencia, presión pico, presión media de la vía aérea, presión meseta, volumen corriente, autoPEEP, distensibilidad, PetCO2, ventilación de espacio muerto antes de inicio de heliox y a los 30 minutos, 2, 4, 6, 12, 18 y 24 horas y diariamente hasta suspenderlo por extubación o FiO2 > 0,5. Resultados: Resultados parciales, incluyó 9 pacientes encontrando descenso significativo de resistencia espiratoria a los 30 minutos (51,2 vs 32,3; p=0,0008 ), 2 horas ( 51,2 vs 33,4; p=0,0019) y 4 horas (51,2 vs 30,7; p=0,0012) así como de la resistencia inspiratoria a la hora 2 (48,6 vs 36,2; p = 0,013) y hora 4 (48,6 vs 30 ; p=0,004). Se observó tendencia al descenso de la PetCO2 que no fue significativa (52,3 vs 34,3: p=0,06). No se evidenció cambios en las variables; autoPEEP, presión pico, presión media de la vía aérea, distensibilidad, ventilación de espacio muerto, presión meseta y volumen corriente antes y después del inicio del Heliox. Conclusión: La ventilación mecánica con Heliox en niños con patología bronquial obstructiva parece ser que reduce de manera significativa la resistencia de la vía aérea, con tendencia al descenso de la PetC02. Se necesitan estudios prospectivos al menos observacionales analíticos que corroboren estos hallazgos.

Correlación SO2/FiO2 con PaO2/FiO2 en niños en ventilación mecánica a grandes alturas : estudio multicéntrico

Cambios en la PaO2 se correlacionan de manera positiva con cambios en la SO2 permitiendo determinar la severidad de la hipoxemia. La búsqueda de un predictor que de forma no invasiva detecte pacientes con mayor compromiso pulmonar ha ganando auge; estableciendo los grados de hipoxemia moderada o severa como criterios para LPA y SDRA, a partir de los valores de PaO2/FiO2 y su correlación con la SO2/FiO2. No se conocen los valores de SO2/FiO2 que a más de 2500msnm permitan identificar la severidad de la hipoxemia en pediatría. Metodología: estudio de correlación y predicción en pacientes de un mes a 18 años de edad admitidos a UCIP, con soporte ventilatorio mecánico y análisis de gases arteriales seriados en dos Hospitales de referencia. Análisis de relación lineal y determinación de la correlación SOFiO2 y PaFiO2 a partir de 430 mediciones. Resultados: el estudio mostro una media para PaO2/FiO2 de 192,12 (DS+75,62) y para SO2/FiO2 de 208,61 (DS+62,79). La correlación SO2/FiO2 y Pa/FiO2 fue positiva y moderada-alta (r= 0,702;p<0.01). A partir de la regresión lineal entre las variables se obtuvo la ecuación de determinación PaO2/FiO2 = (0.92xSO2/FIO2) - 12, con sensibilidad y especificidad de 76% para detectar hipoxemia severa (SO2/FiO2<231), y sensibilidad de 74% y especificidad de 71% para hipoxemia moderada (SO2/FiO2<340). Discusión: los hallazgos obtenidos son muy útiles desde el punto de vista clínico para detectar rápidamente pacientes con hipoxemia moderada y severa, con riesgo potencial de deterioro, cuando no se dispone de línea arterial ó gases arteriales.

Hallazgos radiológicos de la enfermedad pulmonar en pacientes Colombianos con esclerodermia

La esclerosis sistémica (ES) es una enfermedad autoinmune multisistémica que afecta principalmente la piel, los pulmones, el tracto gastrointestinal, el corazón y los riñones. La enfermedad pulmonar, presente en casi el 100% de los casos, es el factor con mayor influencia en la mortalidad. El propósito de este estudio es realizar un análisis detallado de la enfermedad pulmonar por tomografía computarizada de alta resolución(TCAR) en pacientes Colombianos con ES, para lo cual se realizó un estudio de prevalencia analítica en 44 pacientes con ES valorados en el Hospital Universitario Mayor Méderi en los últimos 7 años. Los resultados mostraron características demográficas y clínicas similares a las previamente descritas. La prevalencia de enfermedad pulmonar intersticial fue alta, y los hallazgos de fibrosis pulmonar como vidrio esmerilado y panal de abejas se asociaron con la presencia del autoanticuerpo antiSCL70. La medida del diámetro esofágico por TCAR fue mayor en los pacientes con disfagia, antiSCL 70 y linfopenia, los cuales son marcadores de mal pronóstico.