Brazilian Journal of Pulmonology

ISSN (on-line): 1806-3756 | ISSN (printed): 1806-3713

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Current Issue: 2002 - Volume 28 - Number 1 (January/February)

ORIGINAL ARTICLE

Papain-induced experimental pulmonary emphysema model in rats

Modelo experimental de enfisema pulmonar em ratos induzido por papaína

 

Laerte Brasiliense Fusco; Paulo M. Pêgo-Fernandes; Alexandre Martins Xavier; Rogério Pazetti; Dolores Helena Rodriguez Ferreira Rivero; Vera Luiza Capelozzi; Fábio Biscegli Jatene

 

Abstract

Objective: The reproduction of an experimental emphysema model in rats by intratracheal instillation of papain was proposed for the evaluation of lung volume reduction surgeries. Method: The study used orotracheal instillation of papain (20 mg/kg) dissolved in 0.9% saline solution. Forty days after instillation, animals underwent mechanical ventilation. Elastance and resistance of the respiratory system were measured, and the rats were sacrificed by having their lungs removed. The pulmonary tissue of the animals was qualitatively analyzed with hematoxylineosin staining and submitted to morphometric analysis for the measurement of the mean alveolar diameter. The pulmonary tissue was also subjected to resorcin-fuchsin staining for the identification of elastic fibers, which were quantified in alveolar septa by digital imaging. Results: In the animals instilled with papain, the histological analysis of the lungs showed pan-acinar emphysema, with rupture of alveolar septa and hyperdistention. Morphometric analysis showed higher mean values for mean alveolar diameter in the lungs of the animals submitted to papain (149.08 μm and 100.56 μm) as compared to the group receiving saline solution (64.08 μm and 75.90 μm). The quantification of elastic fibers of alveolar septa of papain-treated animals was 70% lower than in the animals receiving saline solution. Mechanic ventilation did not show differences in respiratory system resistance of animals receiving papain or saline solution. Respiratory system elastance was lower in the group receiving papain than in the group receiving saline solution, showing a functional status compatible with pulmonary emphysema, with decreased elasticity of the pulmonary tissue. Conclusion: The reproduction of an experimental model of pan-acinar pulmonary emphysema in rats was achieved by papain instillation through the respiratory tree with functional and morphologic evidences.

 

Resumo

Objetivo: Com a finalidade de estabelecer uma linha de pesquisa em cirurgia redutora de volume pulmonar, foi proposta a reprodução de um modelo experimental de enfisema em ratos através da instilação intratraqueal de papaína. Métodos: Foi feita a instilação orotraqueal de papaína (20mg/kg) dissolvida em 3,5ml/kg de solução fisiológica a 0,9%. Após 40 dias da instilação, os animais foram submetidos a mecânica ventilatória, com medidas de elastância e resistência do sistema respiratório, e sacrificados com retirada dos pulmões. O tecido pulmonar dos animais foi analisado qualitativamente com coloração de hematoxilina-eosina e submetido à análise morfométrica com medida do diâmetro alveolar médio. O tecido pulmonar foi também submetido à coloração de resorcina-fucsina, para identificação de fibras elásticas, que foram quantificadas em septos alveolares através de análise digital de imagem. Resultados: A análise histológica dos pulmões dos animais submetidos à instilação de papaína mostrou um enfisema pan-acinar, com rotura de septos alveolares e hiperdistensão alveolar. A análise morfométrica revelou médias superiores de diâmetro alveolar médio nos pulmões dos animais submetidos à papaína (149,08μm e 100,56μm), em comparação com o grupo de solução fisiológica (64,08μm e 75,90μm). A quantificação de fibras elásticas de septos alveolares de animais tratados com papaína foi 70% menor do que a de animais submetidos à solução fisiológica. A mecânica ventilatória não mostrou diferença na resistência do sistema respiratório de animais submetidos à papaína ou à solução fisiológica. Já no caso da elastância do sistema respiratório, esta foi menor nos animais do grupo com papaína, em comparação com o grupo com solução fisiológica, demonstrando comportamento funcional do grupo com papaína compatível com enfisema pulmonar, apresentando diminuição da capacidade de recolhimento elástico do tecido pulmonar. Conclusão: Foi possível reproduzir um modelo experimental de enfisema pulmonar pan-acinar em ratos, através da instilação de papaína pela árvore respiratória, com comprovação funcional e morfológica.

 

 

Keywords: Pulmonary emphysema. Experimental model. Papain. Rats. Drug instillations.

 

Palavras-chave: Enfisema pulmonar. Modelo experimental. Papaína. Ratos. Instilação de medicamentos.

 

 

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