originales
PRODUCCION DEL ENFISEMA PULMONAR
EXPERIMENTAL EN EL PERRO *
B. Vicens*, G. Palados**, A. Sitges***, X. Rius***, J. Bofill*** y
J. Reventós***
Introducción
La definición de enfisema se basa
en la actualidad en una constatación
anatomopatológica. Así, la O.M.S.
define como enfisema a < de los espacios aéreos, con rotura de los septos interalveolares» 1. La producción experimental de tales alteraciones en el animal presenta un gran interés, tanto para el estudio de su patogenia como de una posible profilaxia y tratamiento de esta importante enfermedad degenerativa. Uno de los métodos, entre los utilizados para la producción del enfisema experimental, al que más aten- * Este trabajo ha sido realizado mediante la ayuda de la «Fundación María Francisca Roviralta » de Barcelona. * Servicio de Asmatología y Alergia. Director: R. Frouchtman. Hospital de la Santa Cruz y S. Pablo. ** Cátedra de Histología, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Barcelona. * * * Servicio de Cirugía Experimental. Director: J. Reventós. Hospital de la Santa Cruz y S. Pablo. 14 ción se presta en la actualidad es el que se basa en la destrucción del tejido elástico pulmonar mediante la administración local de enzimas proteolíticas dotadas de acción elastolítica. En efecto, la posibilidad de producir un cuadro similar al del enfisema centrolobulillar o panlobulillar mediante la administración de papaína fue demostrada en la rata por Gross y cols. 2 y por Johanson jr. y cols. 1 y en el perro por Marco y cols. • y por Pushpakom y cols. '· Un efecto similar al de la papaína fue logrado con la elastasa pancreática por Johanson jr. y cols. 6 ; en el curso del mismo experimento dicho autor fracasó con la colagenasa clostridial y anteriormente Gross y cols. 2 habían fracasado con ex- quimotripsina. El objeto del presente trabajo es la reproducción del enfisema experimental en el perro mediante la administración de papaína, estandarizando una técnica que nos permita la reproductibilidad necesaria para ulteriores investigaciones. Material y métodos Doce perros bastardos, no escogidos, fueron sometidos al siguiente protocolo experimental: Tras haber sido anestesiados mediante penthotal sódico a la dosis de 30 mg/kg de peso, se les colocó un tubo endotraqueal. En ocho de esos animales, se colocó un catéter en la arteria pulmonar por vía venosa y otro en la aorta por vía arterial, siendo conectados a un electromanométro. En todos los animales se practicó en este momento una biopsia pulmonar por toracotorrúa. A continuación se inyectó por el tubo traqueal una solución de 2 mg/kg de peso, de papaína en 1 O e.e. de suero salino fisiológico. Inmediatamente se conectó al tubo traqueal el respirador (Bomba de Starling), de forma que mediante éste se facilitase la llegada de la solución de papaína hasta el nivel alveolar. Semanalmente y durante tres semanas, bajo anestesia general se administró a dichos perros un aerosol de papaína, a la dosis de 2 mg/kg de peso, a través del tubo de intubación traqueal. Durante una semana se administró por vía intramuscular 1 millón de unidades de Penicilina y 1/2 gr de Estreptomicina diariamente. Al mes de la primera dosis, se les practicó una biopsia pulmonar mediante toracotorrúa, indistintamente en uno u otro pulmón y se tomaron las presiones en aorta y arteria pulmonar. De 4 a 6 meses después de la primera biopsia, se practicó una nueva biopsia en el pulmón contralatera!. [34] Resultados a) Anatomía patológica. En ninguna de las biopsias practicadas previamente a la inhalación de papaína, se hallaron alteraciones anatomo-patológicas compatibles con el enfisema pulmonar. En todos los animales en que realizó una biopsia pulmonar mediante toracotomia, al cabo de un mes de iniciado el tratamiento con papaína, macroscópicamente se encontró un parénquima pulmonar, eréctil similar al del enfisema hipertrófico del lactante, y microscópicamente se observaron lesiones enfisematosas, aunque la intensidad de las mismas varió de un animal a otro, sin que mediase causa diferencial alguna. Las lesiones enfisematosas predominaron en áreas subpleurales. También pudieron ser observadas otras lesiones histológicas, como edema y hemorragia intraalveolares y focos neumónicos (figuras 1, 2 y 3). En las biopsias efectuadas tardíamente (4-6 meses después de practicada la segunda biopsia, tras la inhalación de papaína) también se observaron alteraciones anatomopatológicas de tipo enfisematoso de la misma intensidad a las halladas previamente. En alguna de estas biopsias tardías, existían también focos neumónicos y zonas de edema en regresión (véanse tabla I, y figu ra 4). b) Manometría (Tabla II). A pesar de la relatividad propia de las manometrías en la arteria pulmonar, dado que en su medición interfieren una gran cantidad de factores (anestesia, shock operatorio, acción del respirador, etc.) pudo observarse una tendencia a la elevación de las presiones pulmonares principalmente en el grupo de perros explorados tardíamente sin que las presiones aórticas se modificaran. Figura 1. Imagen típica de enfisema pulmonar provocado por instilación traquea{ de papaína, a las cuatro semanas. Obsérvese la /oca/izac1ón subpleural con la ruptura de septos. · (3 7) B. VICENS Y COLS. - PRODUCCION DEL ENFISEMA PULMONAR EXPERIMENTAL EN EL PERRO Figura 2. Otra imagen característica de enfisema producido por la instilación intratraqueal de papaína. Obsérvese el edema intra-alveolar. TABLA I Figura J. Imagen de enfisema pulmonar panlobulillar junto a una zona de ate/ectasia y neumonía. Cronología de las inyecciones traqueales de papaína, relacionadas con el resultado anatomo-patológico de las biopsias pulmonares. Biopsia N.' 1.• lnhal. 2.• lnhal. ).• lnhal. previa i.• Biopsia 2.• Biopsia papaína 692 5-X-71 13-X-71 20-X-71 5-X-71 25-X-71 13-III-72 Pulmón Enfisema + + + Enfisema + + + normal Foco neumónico Atelectasia. Edema. Hepatización Edema 693 8-X-71 14-X-71 20-X-71 8-X-71 28-X-71 14-III-72 Pulmón Enfisema + Enfisema + normal En zonas sub- En zonas subpleurales pleurales 697 18-X-71 25-X-71 3 1-X-71 18-X-71 6-XI-71 7-Xl-71 Pulmón Enfisema + + + Fallece. normal Quistes aéreos. Edema 702 22-X-71 29-X-71 5-XI-71 22-X-71 12-Xl-71 9-111-71 Pulmón Enfisema + Enfisema + nom1al Infiltrados neumónicos. Edema subpleural 709 29-X-71 5-Xl-71 12-Xl -71 29-X-71 19-Xl-71 2-IV-72 Pulmón Enfisema + + + Enfisema + + + normal Quistes. Atelectasia. Quistes. Edema Focos neumónicos 7 12 4-XI-71 l l-Xl-71 18-Xl-71 4-XI-71 7-XJJ-71 l 6-lll-72 Pulmón Enfisema + + Enfisema + + normal Quistes. Edema. Quistes. Edema. Focos neumónicos. Focos neumónicos Atelectasia en resolución. Atelectasia 713 5-XI-71 12-XI-71 19-Xl-71 5-XI-71 6-XIJ-71 l 3-III-72 Pulmón Enfisema + + + Enfisema + + + normal Sobre todo subpleural. Edema Subpleural. Edema 721 12-XI -71 19-XJ-71 27-Xl-71 12-Xl-71 16-Xll-7 I l-VI-72 2-XII-71 Pulmón Enfisema + + Enfisema + + 16-XII-71 normal Sobre todo subpleural Atelectasia. Atelectasia Focos neumónicos en resolución 730 25-XI-7 I l-XII-72 7-XI I-72 Pulmón 24-Xll-72 23-III-72 14-Xll-72 normal Enfisema + + Enfisema + + + 4-Xll-72 25-XI-72 Quistes aéreos. Sobre todo subpleural Focos neumónicos 734 3-XIl-71 9-XII-71 15-Xll-71 3-Xll-71 14-1-72 IO·III-72 Pulmón Enfisema + Edema Enfisema + + + normal Edema 735 10-XII-72 l 5-XII-72 24-Xll-72 10-XII-72 14-I-72 IO-III-72 Pulmón Enfisema + + + Enfisema++ normal Zonas atelectásicas subpleural. Foco neumónico en resolución 793 l 6-lll-72 20-JII-72 24-111-72 l 6-III-72 21-JV-72 l-IV-72 Pulmón Enfisema + + + Enfisema + + + normal Quistes aéreos. Quistes aéreos. Atelectasia. Edema Atelectasia 1 5 ARCHIVOS DE BRONCONEUMOLOGIA. VOL 10. NUM. 1, 1974 Excluyendo de la serie el perro n.0 712, que mostraba una clara hipertensión pulmonar de entrada, se obtuvieron los siguientes valores medios: a. -Exploración precoz a las 4 semanas (6 casos). Conlrol antes de la papalna A.A. 108/33 A.P. 29/8 Exploración precoz 109/81 30/14 b. -Exploración tardía después de los 3 meses (4 casos). Control antes de la papalna A.A. 120/60 A.P. 26/ 7 Discusión Exploración tardía 121/78 44/13 Los métodos ensayados para intentar la producción del enfisema experimental en el animal de laboratorio han sido múltiples: obstrucción traqueal y sobredistensión pulmonar, inmovilización y descenso del diafragma 1 , alteración del tamaño y forma de la jaula torácica, sobredistensión de una zona por resección de la continua 8, hipoxia crónica 9 • 10 , broncoespasmo producido por eserina y pilocarpina 10, alteración del lecho vascular pulmonar 11, insulto químico por polvo de nitrógeno 12 , inhalación de polvo de cuarzo', exposición del tórax TABLA II Valores manométricos N.º Antes de la papaina Figura 4. 1 magen de enjisema pulmonar tras inhalación intratraqueal de papaína, a los 6 meses de haberse iniciado (3 inhalaciones en total, practicadas semanalmente durante J semanas consecutivas). a los rayos X 11 , sensibilización frente al propio tejido pulmonar 1 • y por destrucción química del tejido pulmonar mediante encimas proteolíticos, a.quimotripsina 2 papaína 2 • 3 • •· ~ colagenasa clostridial y elastasa pancreática•. Sólo alguno de esos métodos se ha revelado realmente eficaces en la producción de lesiones anatomopatológicas similares a las del enfisema, Dcspu~s de la papaína Precoz a las 4 semanas Tardia después de 3 meses 693 A= 160/80 AP= 35/8 AP= 50/15 709 A= 50/15 A= 85/60 AP= 40/25 AP= 50/20 712 A= 130/105 A= 170/80 AP = 125/100 AP = 105/80 713 A= 145/100 A= 160/125 AP= 20/-5 AP= 35/20 721 A= 160/100 - AP= 20/12 730 A= 60/10 A= 45/20 AP= 10/5 AP= 10/5 734 A= 130/80 - AP= 20/5 735 A= 130/50 A= 92/62 AP= 55/5 AP= 65/10 793 A=ll0/50 A= 160/130 AP= 15/5 AP= 30/15 mcdi,1' A ... 110/80 A ... 120/80 1 AP ... 26/7 AP ... 40/18 A = Presión en Aorta (mm ele Hg). AP = Presión en Arteria Pulmonar (mm de Hg). * Medias, exceptuando el perro 712. 16 A=l75/90 - - - A= 130/100 AP= 27/8 A= 123/70 AP= 35/20 A= 92/62 AP = 55 /5 A= 140/80 AP= 60/18 A ... 120/50 AP ... 44/12 hipoxia crónica, alteración del lecho vascular pulmonar, inhalación de óxido de nitrógeno, exposición de los rayos X y administración intrapulmonar de papaína O· elastasa pancreática. El hecho de que sólo dos de los cuatro encimas proteolíticos ensayados hayan sido capaces de reproducir unas lesiones similares a las del enfisema, y que precisamente sean estos dos enzimas los únicos que presentan poder elastolítico, parece confirmar que la etiopatogenia en ese caso sea la elastolisis. No obstante se pueden oponer ciertos reparos a esa tesis ya que los perros tratados por Gross y cols. 2 con quimotripsina, no acusaron la aparición de signos de inflamación, lo que podría ser debido a que la a.quimotripsina hubiera sido neutralizada antes de que hubiera podído ejercer acción irritante alguna, si es que la tiene. Los resultados obtenidos in vitro con papaína, elastasa y colagenasa por Johanson jr. •son dificiles de valorar ya que los mecanismos de respuesta del ser vivo estaban ausentes. En nuestros perros, las lesiones de neumonía eran tan evidentes, que creemos que el resultado anatomopatológico final podría deberse no sólo a la acción elastolítica de la papaína, sino a la resoludón de la brutal neumonía química que se produce, y posiblemente a la degradación de la sustancia tensioactiva pulmonar con alteración de la estabilidad de los sacos alveolares. Por otra parte, el que la acción prolongada de los rayos X, la inhalación de óxido de nitrógeno, la alteración del lecho vascular pulmonar y la hihipoxia crónica sean capaces de producir lesiones similares a las del enfisema, insultos capaces de producir una inflamación del tejido pulmonar, sugiere que una inflamación aguda o crónica de los septos alveolares puede conducir a la aparición de enfisema. Creemos pues, que el enfisema es una lesión a la que puede llegarse por diferentes caminos y que la producción experimental del mismo en el perro mediante la administración intrapulmonar de papaína, si bien no nos da ninguna luz sobre el díscutido papel del déficit de a.1 -antitripsina en la génesis del enfisema esencial del hombre, evidentemente nos abre un camino para ulteriores estudíos que tal vez puedan ser más resolutivos. Reconocimiento. - Damos las gracias a la Srta. Maria Luisa Martinez, por habemos asistido en nuestros expetimentps, y especialmente por haber practicado las inhalaciones de papaina en los perros. [38] Resumen En 12 perros bastardos fue provocado enfisema experimentalmente mediante la administración intratraqueal de papaína, ya sea por inyección directa, ya por aerosol, a dosis de 2 mg/kg de peso, semanalmente durante un mes. Transcurridas 5 semanas se procedió a la biopsia pulmonar, encontrándose enfisema en todos los casos, aunque en grado variable. No pudieron detectarse elevaciones conspícuas en la presión de la arteria pulmonar. Entre 4-6 meses tras haber cesado la inhalación de papaína volvió a practicarse una nueva biopsia pulmonar en el lado opuesto al que se había realizado la primera. Las lesiones enfisematosas persistían y eran del mismo grado que en la primera biopsia. (39] B. VICENS Y COLS. - PRODUCCION DEL ENFISEMA PULMONAR EXPERIMENTAL EN EL PERRO Summary PULMONARY EMPHYSEMA PRODUCED EXPERIMENTALLY IN DOGS Emphysema was provoked experimentally in twelve bastard dogs by mea ns of the intratracheal administration of papa in, both by direct injection and with aerosol, with doses of 2 mg per kilo of body weight per week over a period of one month. Five weeks afterwards a pulmonary biopsy was carried out and emphysema was found present in every case, although in varying degree. No conspicuous rise in the pressure of the pulmonary artery could be detected. Between four and six months after inhalation ofthe papain had ceased a further pulmonary biopsy was performed, this time on the opposite side to the previous one. The emphysematic lesions persisted, and in the same degree as on the first occasion. BIBLIOGRAFIA l. REPORT OF AN EXPERT COMMITEE ON CHRONIC COR PULMONALE. W.H.O.: Techn. rep. Serv .. 213: 15, 1961. 2. 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(ref. 4). 17
