Programa de Mestrado Interinstitucional em Bioengenharia
WELLINGTON DOS SANTOS ALVES
ESTUDO DO EFEITO DA TERAPIA COM LASER DE BAIXA POTÊNCIA SOBRE A INFLAMAÇÃO PULMONAR INDUZIDA PELA DOENÇA PULMONAR OBSTRUTIVA
CRÔNICA EXPERIMENTAL (DPOC) EM RATOS
São Jose dos Campos, SP 2010
Estudo do efeito da terapia com laser de baixa potência sobre a inflamação pulmonar induzida pela doença pulmonar obstrutiva crônica experimental (dpoc) em ratos
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-graduação em Bioengenharia, como complementação dos créditos necessários para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Biomédica.
Orientadores:
Profº Drº Flávio Aimbire Soares de Carvalho
Profº Drº Wellington Ribeiro
São José dos Campos, SP 2010
.íESTUDO DO EFEITO DA TERÂPIÀ COM LÀSER DE BAIXA POTENCIA SOBRE A INFLAMACÃO PULMONAR INDUZIDA POLÀ DOENÇÀ PT]LMONAR OBSTRUTIVA
CRôNICA EXPERIMENTAL (DPOC) EM RATOS''
Dissertação aprovada como requisito parcial Biomédica, do ProgÍama de Pós-Graduação Desenvolvimento da Universidade do vaÌe do banca examìnadora:
PÍof. Dr. WELLINGTON RIBEIRO (LINIVAP)
PTOf. DT. FLÁVIO AIMBIRE SOARES DE CARVALH Prcf. Dra. ANA PAULA LIGEIRO DE OLMIRA (USP)
Prof. Dra. Sandra MaÍia Fonseca da Costa Dirctor do IP&D - Univap
São José dos Campos, 07 dejulho de 2010.
à obtenção do grau de Mestre em Engenharia em Bioengeúaria. do lnstituto de Pesquisa e Paraíba, São José dos Campos, SP, pela seguinte
Dedico à minha esposa: Márcia Rejane
Por sempre me apoiar nos momentos difíceis desta caminhada, com o seu amor, fornecendo equilíbrio e energia positiva para o bom andamento deste trabalho.
Aos meus pais: Nonato e Francisca Por terem sido os mentores da minha caminhada, e fonte de minha vida.
AGRADECIMENTOS
À DEUS, por ter me dado três coisas importantes, a vida, a paciência e a compreensão, me fazendo entender que tudo tem seu tempo, e que temos que está preparados pra esse momento.
À meus pais, que foram as fontes de inspiração e determinação na luta para esta conquista importante.
À minha esposa Márcia Rejane que sempre colaborou com o meu trabalho, me mostrando a sua importância e relevância pra minha vida pessoal e profissional.
Aos meus filhos Wellington Henrique, Letícia Marcelle e Larissa Gabrielle por terem suportado os momentos que lhes foram tirados da nossa convivência para que fosse realizado este trabalho.
Aos meus orientadores Flávio Aimbire e Wellington Ribeiro, pelos ensinamentos, e por dividirem seus conhecimentos comigo.
Aos meus alunos Geraldo, Luanna, Romero, Rafael, Givago e Hoctávio pelas suas contribuições no andamento da pesquisa.
Ao professor Maia pela sua ajuda nos momentos necessários.
À Faculdade Santo Agostinho por ter me fornecido bolsa mestrado e as instalações de laboratório, possibilitando a concretização desta etapa do estudo.
À Universidade Estadual do Piauí-UESPI, por ter me liberado parte da carga horária de trabalho para a dedicação aos estudos do mestrado.
A todos os demais envolvidos e colaboradores neste trabalho.
Obrigado!
RESUMO
Introdução. A DPOC é definida como uma enfermidade respiratória com manifestações sistêmicas e que se caracteriza pela presença de obstrução crônica do fluxo aéreo sendo associada a uma resposta inflamatória anormal. Vários trabalhos mostram a possibilidade de indução desta patologia respiratória em ratos ou camundongos, através da inalação passiva de fumaça de cigarro, e também a utilização do laser de baixa potência no tratamento de inflamações de diversas formas. Objetivos. Verificar o efeito da laserterapia de baixa potência, laser 670nm, no tratamento da inflamação pulmonar induzida em Rattus novergicu, através da contagem de neutrófilos no LBA, da análise histopatológica e da quantificação de TNF-α, MMP’s, MIP-2 e IL-1β pelo teste de ELISA. Metodologia. Foram utilizados 30 ratos, divididos em três grupos (grupo controle; grupo DPOC; grupo DPOC + laser) sendo cada grupo constituído por dez animais, estes foram expostos à fumaça de cigarro durante 45 dias e posteriormente tratados com laser 670nm. Para obtenção dos resultados foram realizados LBA e ELISA e análise das lâminas histológicas através de microscópio óptico . Resultados.
A análise do LBA demonstrou um aumento altamente significativo (p < 0,001) no número de neutrófilos no grupo DPOC quando comparado ao controle. O grupo tratado quando comparado ao grupo DPOC evidenciou uma diminuição significativa (p < 0,05) no número de neutrófilos. Para o resultado do ELISA, houve queda altamente significativa de TNF-α, quando tratado com laser 670nm, e uma redução significativa de MIP-2 e IL-1β, quando do mesmo tratamento. Na histologia, as fibras elásticas não sofreram alterações quantitativas em nenhum dos grupos, porém percebe-se alterações nos parênquimas dos grupos DPOC e DPOC+laser. Conclusão. Verifica-se que a ação do laser de 670nm pode atenuar o processo inflamatório induzido em ratos, pois houve uma redução de células primárias desta inflamação e de mediadores inflamatórios importantes nesta doença, porém não há uma reorganização do parênquima pulmonar, no entanto, os resultados colocam o laser como um novo mecanismo e pode ser mais estudado a fim de que se aperfeiçoe sua utilização no tratamento da DPOC.
Palavras - chaves: Laserterapia; Inflamação pulmonar; Neutrófilos; Mediadores inflamatórios.
Introduction. COPD is defined as a respiratory illness with systemic manifestations and is characterized by the presence of chronic airflow obstruction and is associated with an abnormal inflammatory response. Several studies show the possibility of induction of respiratory disease in rats or mice by passive inhalation of cigarette smoke and also the use of low power laser in the treatment of inflammation in various ways. Objectives.To investigate the effect of low level laser, 670nm laser in the treatment of pulmonary inflammation induced in Rattus novergicu by counting neutrophils in BAL, the pathological findings TNF-α, MMP’s, MIP-2 and IL-1β by the test ELISA. Methodology. 30 rats were divided into three groups (control group, COPD, COPD + laser) with each group consisting of ten animals were exposed to cigarette smoke for 45 days and then treated with 670 nm laser. To obtain these results we performed BAL and ELISA and examination of histological slides by light microscope. Results. BAL analysis showed a highly significant increase (p <0.001) in neutrophils in the COPD group compared to control. The treated group compared with the COPD group showed a significant decrease (p <0.05) in neutrophils. For the outcome of the ELISA results were highly significant decrease of TNF-α when treated with 670 nm laser, and a significant reduction of MIP-2 and IL-1β, while the same treatment. Histologically, the elastic fibers did not undergo quantitative changes in either group, but it is perceived changes in the parenchyma of COPD patients and COPD + laser. Conclusion. It appears that the action of the 670nm laser can attenuate the inflammatory process in rats, since there was a reduction of primary cells of inflammation and inflammatory mediators important in this disease, however there is a reorganization of the lung parenchyma, however, the results put the laser as a new mechanism and can be further examined so that is perfect use for the treatment of COPD.
Key - words: Laser therapy, pulmonary inflammation, neutrophils, inflammatory mediators.
Gráfico 1 – Neutrófilos no lavado broncoalveolar ...49
Gráfico 2 – Concentração de TNF-α ...52
Gráfico 3 – Concentração de RNAm MMP-9/GAPDH nos grupos estudados ...52
Gráfico 4 – Concentração de RNAm MMP-12/GAPDH nos grupos estudados ...52
Gráfico 5 – Concentração de MIP-2 ...53
Gráfico 6 – Concentração de IL-1β ...53
Figura 1 – Característica da luz LASER de monocromaticidade ...20
Figura 2 – Característica de coerência da luz LASER ...21
Figura 3 – Característica de coerência da luz LASER de unidirecionalidade ou colimação ...21
Figura 4 – Aparelho e caneta laser ...41
Figura 5 – Câmara para inalação do cigarro ...42
Figura 6 – Tricotomia da região torácica do rato ...43
Figura 7 – Pontos de aplicação do laser ...44
Figura 8 – Realização do lavado bronco alveolar ...45
Figura 9 – Corte histológico de pulmão de rato exposto à fumaça de cigarro e controle, mostrando região de parênquima com espaços largos – HE ...55
Figura 10 – Corte histológico de pulmão de rato – fibras elásticas - grupo controle e expostos a fumaça de cigarro, resorcina-fuccina ...56
AIDS – Síndrome da Imunodeficiência Adquirida ANOVA – Análise de variância
AsGa – Arseneto de gálio
AsGaAl – Arseneto de Gálio-Alumínio ATP – Adenosina trifosfato
ATT-1 – Antitripsina 1
AVD’s – Atividades da vida diária
COBEA – Colégio Brasileiro de Experimentação Animal CVF – Capacidade vital forçada
C5a – Componente 5 do complemento
DPOC – Doença pulmonar obstrutiva crônica DNA – Ácido desoxirribonucléico
EGF – Fator de crescimento epidérmico ET-1 – Endotelina 1
EUA – Estados Unidos da América FE – Fibras elásticas
FSA – Faculdade Santo Agostinho
GOLD – Global Iniative for Chronic Obstructive Lung Disease GM-CSF – Fator estimulador de colônia de macrófagos-granulócitos HE – Hematoxilina-eosina
He-Ne – Hélio-Neônio
HIV – Vírus da Imunodeficiência Humana IFN-γ – Interferon gama
IL-1β – Interleucina 1 beta IL-8 – Interleucina 8
InGaAlP – Fosfato de índio-gálio e alumínio KDa – Quilo dalton
LBA – Lavado bronco alveolar LBP – Laserterapia de baixa potência LLLT – Low level laser terapy
LPS - Lipopolissacarideo
MEC – Matriz extracelular
MHC-I – Complemento principal de histocompatibilidade 1 MHC-II – Complemento principal de histocompatibilidade 2 MMP-1 – Metaloproteinase 1
MMP-9 – Metaloproteinase 9 MMP-12 – Metaloproteinase 12 MPO – Mieloperoxidase NE – Elastase neutrofílica
NE- - Deficiência de elastase neutrofílica NE+ - Presença de elastase neutrofílica OMS – Organização Mundial de Saúde PBS – Solução salina fosfatada tamponada PGG2 – Prostaglandina G2
PGH2 – Prostaglandina H2
POE – Proteína catiônica eosinofílica
SBPT – Sociedade Brasileira de Pneumologia e Tisiologia TGF-β – Fator de crescimento mutável beta
TNF-α – Fator de necrose tumoral alfa UNIVAP – Universidade do Vale do Paraíba
VEF1 – Volume expiratório forçado no primeiro segundo
1 INTRODUÇÃO ...14
2 JUSTIFICATIVA ...17
3 OBJETIVOS ...18
3.1 OBJETIVO GERAL...18
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...18
4 REVISÃO DE LITERATURA...19
4.1 LASERTERAPIA ...19
4.1.1 RESUMO DA HISTÓRIA ...19
4.1.2 CARACTERÍSTICAS DA RADIAÇÃO DO LASER ...20
4.1.3 TIPOS DE LASER ...22
4.1.4 LASERTERAPIA DE BAIXA POTÊNCIA ...22
4.1.5 PESQUISAS ENVOLVENDO O LASER NO PROCESSO INFLAMATÓRIO ...24
5 SISTEMA RESPIRATÓRIO ...25
5.1 ANATOMIA E FISIOLOGIA BÁSICA ...25
5.2 HISTOLOGIA DOS BRONQUIOS E PULMÃO...26
6 INFLAMAÇÃO PULMONAR ASSOCIADA AO TABAGISMO ...28
6.1 CÉLULAS ENVOLVIDAS NO PROCESSO DE INFLAMAÇÃO PULMONAR ...29
6.1.2 NEUTRÓFILOS ...29
6.1.3 MACRÓFAGOS ...30
6.1.4 LINFÓCITOS ...31
6.1.5 EOSINÓFILOS ...33
6.2 ALGUNS MEDIADORES ENVOLVIDOS NA INFLAMAÇÃO PULMONAR CRÔNICA ...33
6.3 DOENÇA PULMONAR OBSTRUTIVA CRÔNICA (DPOC) ...34
6.3.1 CONCEITOS ...35
6.3.2 EPIDEMIOLOGIA ... 36
6.3.3 ESTADIAMENTO DA DPOC ...37
6.3.4 EXPECTATIVAS DE TRATAMENTO E MELHORA DA QUALIDADE DE VIDA DOS PACIENTES COM DPOC ...38
7 METODOLOGIA ...40
8 RESULTADO E DISCUSSÃO ...48
ANEXOS ...69 A COMITÊ DE ÉTICA E PESQUISA ... 70 B COMITÊ DE ÉTICA E PESQUISA EM ANIMAIS ...71
1 INTRODUÇÃO
O Consenso da Sociedade Brasileira de Pneumologia e Tisiologia (SBPT), publicado em 2004, definiu a Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC) como uma enfermidade respiratória previsível e tratável com manifestações sistêmicas e que se caracteriza pela presença de obstrução crônica do fluxo aéreo, que não é totalmente reversível, e associada a uma resposta inflamatória anormal à inalação de fumaça de cigarro e outras partículas e gases tóxicos. A doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC) é uma das principais causas de morbidade e mortalidade em todo o mundo (BORGES, VIANNA, TERRA FILHO, 2003).
Muitas pessoas sofrem desta doença há vários anos e morrem prematuramente a partir dele ou de suas complicações (NASCIMENTO ; JARDIM, 2006).
A DPOC é a quarta maior causa de morte no mundo (BORGES,VIANNA,TERRA FILHO, 2003) e ainda mais aumentos na sua prevalência e mortalidade podem ser previstas nas próximas décadas (NASCIMENTO ; JARDIM, 2003; LOPEZ, et al 2006). No Brasil não há um banco de dados que afirmem com segurança qual de fato a prevalência de casos de DPOC, já que as informações são de questionários de sintomas, que permitem estimar a doença em adultos maiores de 40 anos, o que corresponde a apenas 12% da população.
(GALVEZ et al, 2007).
Segundo a American Thoracic Society (1999), os dados de morbidade incluem consultas médicas, visitas a setores de emergência e hospitalizações. A morbidade devido a DPOC aumenta com a idade, sendo maior nos homens do que nas mulheres. As taxas de admissão são altas para pacientes com nível socioeconômico baixo. A morbidade tende a aumentar no futuro, não somente devido às mudanças de hábito, mas também devido ao envelhecimento da população.
A DPOC também está associada aos efeitos sistêmicos, tais como a inflamação sistêmica e a disfunção muscular esquelética (EUROPEAN RESPIRATORY SOCIETY, 1999). A evidência de inflamação sistêmica inclui presença de estresse oxidativo sistêmico, concentrações anormais de citocinas circulantes e ativação das células inflamatórias (TARANTINO, 2008). A evidência da disfunção muscular esquelética inclui a perda progressiva de massa muscular esquelética e a presença de várias anomalias bioenergéticas (SILVA et al,2008). Tais efeitos sistêmicos possuem conseqüências clínicas importantes, pois contribuem para a limitação da capacidade física do paciente e, dessa forma, para o declínio da condição de saúde na DPOC (WEST, 2002) .
Na conceituação de DPOC revisada em Kierszenbaum (2008) e Lemura e Duvillard (2006) está implícita uma resposta inflamatória aumentada, cujas características acometem vários órgãos e sistemas, principalmente o respiratório. O processo inflamatório crônico pode produzir alterações dos brônquios (bronquite crônica) e bronquíolos (bronquiolite respiratória), e também causar destruição do parênquima pulmonar (enfisema pulmonar), com conseqüente redução de sua elasticidade. A presença destas alterações é variável em cada indivíduo e elas determinam os sintomas da enfermidade.
Todas as mudanças promovidas pela inflamação, aumento da produção de muco, contração da musculatura lisa das vias aéreas e destruição alveolar levam à obstrução de vias aéreas, inadequação da relação ventilação-perfusão, hiperinsuflação pulmonar estática e dinâmica e são responsáveis pelo aparecimento de sintomas relacionados à manifestação clínica da enfermidade. As principais células inflamatórias envolvidas na fisiopatologia da DPOC são os neutrófilos, macrófagos e linfócitos CD8. Os mediadores inflamatórios mais envolvidos neste processo são fator de necrose tumoral alfa (TNF-α), leucotrieno B4 (LTB4) e interleucina 8 (IL-8). Este aspecto fisiopatológico é muito importante na diferenciação do diagnóstico entre DPOC e asma, pois são representados por células e mediadores inflamatórios distintos. (WEST, 2002; TARANTINO, 2008; GERALDES, TODO-BOM, LOUREIRO, 2009; WRIGHT; CHURG, 2007)
Cada vez mais estudos têm mostrado que o TNF-α desempenha um papel importante na patogênese da DPOC (OUDIJK, LAMMERS, KOENDERMAN, 2003; D’HULST et al, 2006; VALENÇA; PORTO, 2008; COSTA, RUFINO, SILVA, 2009), e está envolvido na indução de apoptose de células endoteliais, como as células endoteliais das artérias coronárias humanas e células endoteliais na artéria pulmonar da Síndrome da Pneumonia Idiopática. Em modelo experimental de DPOC induzido pela inalação de fumaça de cigarro (D’HULST et al, 2006), demonstrou a presença de apoptose após o tabagismo passivo. Além disso, esse mesmo autor demonstrou redução do processo inflamatório induzido pela DPOC experimental após o tratamento com um recombinante dos receptores de TNF-α. Os resultados indicam que o tratamento crônico de ratos com o recombinante dos receptores de TNF-α reduz a apoptose celular e melhora da função pulmonar em fumantes experimental induzida por DPOC.
A terapia de baixa intensidade é uma denominação genérica que define a aplicação terapêutica de lasers e diodos superluminosos monocromáticos de intensidade relativamente baixa (< 1W) para o tratamento de afecções e lesões. Esta intensidade é considerada demasiadamente baixa para que qualquer aquecimento detectável dos tecidos irradiados.
Assim, a terapia laser de baixa potência é uma modalidade terapêutica atérmica e seus efeitos
são de fotobiomodulação por laser (JIMBO et al., 1998). Estas características fazem com que este recurso seja hoje empregado em vários tratamentos inclusive em situações como antiinflamatório não medicamentoso.
Alguns estudos demonstram diversos efeitos biológicos associados à terapia com laser de baixa potência tais como: crescimento celular estimulado (tecidos conjuntivos, tendinoso e ósseo), reparação celular (aceleração nas células nervosas), efeito antiinflamatório (redução da capacidade dos linfócitos em reagir a estímulos antigênicos), dentre outros (PRENTICE, 2004). Estudos bibliográficos apresentam uma série de autores que demonstram a ação do LBP em patologias que afetam regiões de tendão, auxiliam na cicatrização de queimaduras, na hiperreatividade da traquéia e poucos trabalhos na utilização desta terapia nas patologias que acometem as vias aéreas e o pulmão com a redução do processo inflamatório e diminuição do mecanismo de migração de células.
Diante do levantamento bibliográfico sobre a DPOC e das propriedades antiinflamatórias do LBP, vê-se a possibilidade neste trabalho de promover a DPOC pela inalação de fumaça de cigarro como mostra Valença e Porto (2008), fazendo algumas adaptações para o aparato onde os ratos fumam e posteriormente fazer as análises histopatológicas e de quantificação de mediadores inflamatórios no que diz respeito a elementos que demonstrem a existência da DPOC, e a atuação do LBP neste mecanismo de obstrução pulmonar crônica, como uma alternativa terapêutica.
2 JUSTIFICATIVA
De acordo com a literatura atual, com prevalência de 5% na população adulta e estimativa de 7,5 milhões de doentes no Brasil, a DPOC (inflamação pulmonar) tem significativa morbimortalidade, comprometimento da qualidade de vida, da produtividade e alto custo social. O tratamento tem como objetivos reduzir a mortalidade, obter melhora funcional e da qualidade de vida, redução das exacerbações e das internações. Necessita-se, portanto de uma terapia efetiva em favor da saúde de tantos pacientes com DPOC. O laser de baixa potência vem mostrando-se, em trabalhos experimentais recentes, uma opção efetiva no tratamento da inflamação pulmonar pelo fato de diminuir os mediadores inflamatórios na hiperreatividade das vias aéreas inferiores, da diminuição da migração de leucócitos para o espaço pleural após exposição à LPS e redução da contração da musculatura lisa da traquéia e brônquios. Nesse sentido, o tratamento do enfisema pulmonar torna-se um alvo para a TLBP como uma tentativa de diminuir o processo inflamatório ocasionado existente nesse tipo de paciente pela ação dos diversos grupos celulares e seus mediadores inflamatórios.
Torna-se imprescindível a realização de estudos que avaliem a eficácia da laserterapia de baixa potência na inflamação pulmonar, para a posterior aplicação em humanos, como forma de tratamento que melhore o estado de saúde desse tipo de paciente, melhorando a sua qualidade de vida.
Esta pesquisa será utilizada para elaboração da monografia de conclusão de curso de mestrado em Bioengenharia.
3 OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GERAL
Verificar a eficácia da laser 670nm, de baixa potência, no tratamento da inflamação pulmonar tipo enfisema (DPOC) provocada em Rattus novergicus pela inalação passiva de fumaça de cigarros
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Observar a inflamação pulmonar pela presença de mediadores inflamatórios;
Verificar a existência de neutrófilos no LBA e comparar os achados entre os grupos com inflamação e tratados com laser 670nm
Comparar os grupos experimentais correlacionando os resultados obtidos diante do experimento;
Analisar o efeito da laserterapia de baixa potência na inflamação pulmonar.
4 REVISÃO NA LITERATURA
4.1 LASERTERAPIA
4.1.1 RESUMO DA HISTÓRIA
O termo laser é um acrônimo para Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (amplificação da luz através da emissão estimulada de radiação) (KITCHEN, 2003;
LOW ;REED, 2001).
Embora Albert Einstein originalmente tenha iniciado a teconologia a laser em 1917 com a Teoria da “Emissão Estimulada”(SILVA, 2003), foi somente em 1960 que Theodore Maiman produziu o primeiro disparo de luz laser de rubi no Hughes Laboratories nos EUA. Nas décadas subseqüentes, vários dispositivos laser baseados no protótipo original de Maiman têm encontrado aplicações que vão desde apontadores a laser e leitores de código de barras, até localizadores para utilização militar e sistemas para alcance de alvos (KITCHEN, 2003).
O primeiro laser a gás, um He-Ne, foi desenvolvido por Javan e colaboradores em 1961(GENOVESE, 2000).
Desde sua concepção, os lasers têm encontrado aplicação na medicina e particularmente na cirurgia: os cirurgiões oftálmicos foram os primeiros especialistas a usar laser de rubi pulsado com sucesso no tratamento de deslocamento de retina em seres humanos. Em geral, a maioria das aplicações médicas atualmente têm contato com as interações fototérmicas e fotoablativas do laser com os tecidos; portanto, os lasers são usados rotineiramente para cortar, soldar e mesmo destruir tecido (KITCHEN, 2003; GENOVESE, 2000). Nos últimos 10-15 anos, a introdução de pequenos fotodiodos compactos para emissão de laser tem produzido um aumento no uso dessa terapia, conhecida como laserterapia de baixa potência ou baixa intensidade (LILT – low-intensity laser therapy) no ocidente. A laserterapia, tem encontrado aplicação cada vez maior por fisioterapeutas (para uso humano e animal), dentistas, acupunturistas, podólogos e alguns médicos, para uma variedade de condições incluindo o tratamento de feridas abertas, lesões de tecidos moles, condições artríticas e dores associadas a várias etiologias (GENOVESE, 2000).
4.1.2 CARACTERÍSTICAS DA RADIAÇÃO DO LASER
Laseres são considerados aparelhos que geram ou amplificam radiação coerente em freqüências na região do infravermelho, visível e ultravioleta do espectro eletromagnético (PACHECO, 2007).
O principio de funcionamento de um sistema laser consiste no bombeamento de um fóton ou partícula energética de luz para um meio ativo ou meio laser. Essa ação faz com que os átomos do meio laser absorvam, reflitam ou transmitam a energia fornecida por esse fóton.
Nas duas últimas situações (transmissão ou reflexão) não haverá modificações na energia luminosa do sistema, mas quando existe absorção o fenômeno é observado (YOUNG, 1998).
Trata-se então de um complexo de ondas eletromagnéticas que apresentam características ou propriedades precisas (AGNE, 2005), como a monocromaticidade que é considerada como a luz produzida por um laser de uma cor só, como conseqüência do seu único comprimento de onda oscilar na mesma freqüência. (GUIRRO; GUIRRO, 2004; KITCHEN, 2003). No caso dos lasers visíveis é produzida uma única cor pura, por exemplo, os lasers de rubi dão uma luz vermelha de 694,3 nm. A radiação laser com comprimento de onda único é também chamada de monocromática nas regiões infravermelha e ultravioleta, apesar de invisível (LOW; REED, 2001; AGNE, 2005). O comprimento de onda é um fator crítico na determinação dos efeitos terapêuticos produzidos por tratamentos por laser, já que esse parâmetro determina quais biomoléculas especificas serão absorvidas na radiação incidente e assim qual a interação fotobiológica básica por trás de um determinado efeito de tratamento (GENOVESE, 2000).
Figura 1 - Característica da luz LASER de monocromaticidade (possui apenas um comprimento de onda), enquanto que a luz branca comum possui vários comprimentos de onda, portanto várias cores.
Fonte: Adaptado de Neves et al.( 2005).
Coerência, quando a radiação laser não tem apenas o mesmo comprimento de onda, mais a mesma fase, onde os picos e as depressões dos campos elétricos e magnéticos ocorrem ao mesmo tempo; isto é chamado de “coerência temporal”. Além disso, todos correm na mesma direção, é o mecanismo de “coerência especial”. À distância na qual os comprimentos de onda permanecem na mesma fase é chamada de extensão da coerência e varia de menos de um milímetro até centenas de metros (LOW; REED, 2001). A relevância biológica e clínica dessa propriedade é ainda debatida, em parte devido à disponibilidade dos chamados “diodos superluminosos” que possuem todas as qualidades de um diodo laser “verdadeiro”, menos a coerência (KITCHEN, 2003).
Figura 2 - Característica de coerência da luz LASER. Comprimentos de onda coerente no tempo e espaço (A).
Comprimentos de onda incoerentes no tempo e espaço (B).
Fonte: Adaptado de Neves et al. (2005).
A colimação é tida como conseqüência da coerência espacial, os raios lasers permanecem em um feixe paralelo. Como as radiações não divergem, a energia é propagada em distâncias muito longas (GUIRRO; GUIRRO, 2004; LOW; REED, 2001; SENE, 2005). Essa propriedade mantém a potência óptica do aparelho “agrupada” em uma área relativamente pequena durante distâncias consideráveis e, em certo grau, mesmo quando passando através dos tecidos (KITCHEN, 2003).
Figura 3 - Característica da luz LASER de unidirecionalidade ou colimação. A luz natural é divergente ao contrário que a luz LASER é paralela ao tubo onde é produzida.
Fonte: Adaptado de Neves et al. (2005)
4.1.3 TIPOS DE LASER
A radiação laser pode ser classificada de acordo com a potência de emissão em categorias considerando sua potência e perigos, em potência muito baixa, são os que emitem luz vermelha visível, categorias I e II, potência média, categorias IIIA e IIIB, geralmente inferior a 50 mW, tendo luz vermelha visível e infravermelha invisível, e laser de potência elevada, categoria IV, sendo os utilizados nas cirurgias para coagulação ou corte, incluindo cauterização e oftálmicos (AGNE, 2005). Outros autores consideram Laser de Alta Potência ou Laser Cirúrgico, sistema que emite radiações de alta potência com poder destrutivo associado aos efeitos fototérmicos; e Laser de Baixa Potência ou Laser Não-cirúrgico, que emitem radiações de baixa potência, sem poder ser destrutivo, e possuem ação fotoquímica e fotobiológica, como analgésica, antiinflamatória e de bioestimulação (SILVA, 2003).
Os meios laser mais utilizados nas irradiações de LLLT (low level laser terapy) são os da mistura gasosa de hélio e neônio (HeNe), e os semicondutores (diodo) de arseneto de gálio (GaAs), arseneto de gálio e alumínio (GaAlAs) e fosfato de índio, gálio e alumínio (InGaAlP) que habitualmente produzem radiação na faixa situada entre 630 e 950 nm (BAXTER, 1994).
E ainda podem ser classificados de acordo com o tipo de luz produzida (laser de rubi, laser de hélio-neônio, laser de diodo) (SILVA, 2003). Os diodos podem produzir somente potências baixas com emissão contínua, já que se aquecem muito. Um diodo são dois minerais de distintas características elétricas, os quais postos em contato, deixam passar corrente elétrica num só sentido (AGNE, 2005).
4.1.4 LASERTERAPIA DE BAIXA POTÊNCIA
A laserterapia de baixa intensidade ou de baixa potência é um termo genérico que define a aplicação terapêutica de lasers e diodos superluminosos monocromáticos com potencia relativamente baixa (< 500 mW) para o tratamento de doenças e lesões utilizando dosagens (normalmente < 35 J/cm2) consideradas baixas demais para efetuar qualquer aquecimento detectável nos tecidos irradiados. A laserterapia de baixa intensidade é, portanto, uma modalidade de tratamento atérmica (KITCHEN, 2003).
A interação da radiação laser com os tecidos se realiza nas interfases, mediante os fenômenos da reflexão e refração e, no interior do meio, onde tem lugar a transmissão, fato que depende principalmente dos fenômenos de absorção e dispersão. A absorção e a transmissão da radiação laser dependem fundamentalmente de dois fatores: o comprimento de onda e a natureza absorvente (AGNE, 2005).
A irradiação do laser He-Ne apresenta maior absorção que a do AsGa (infravermelho).
Dessa forma, temos a identificação de ação de profundidade com os diferentes tipos de laser usados em fisioterapia, ou seja, He-Ne atingindo estruturas mais superficiais e AsGa, estruturas mais profundas (AGNE, 2005).
Essa modalidade é também conhecida com freqüência de laser (foto) bioestimulação, particularmente nos EUA, onde o termo é, às vezes, abreviado para biostim. O uso dessa terminologia nas primeiras observações do grupo de Mester e outros, que sugeriam o potencial desses aparelhos para acelerar seletivamente vários processos de regeneração de feridas e funções celulares. Contudo, o termo é inapropriado para definir a modalidade por duas razões. Primeiro porque as aplicações da modalidade excedem meramente o tratamento de feridas. Além disso, e o mais importante, é que lasers também têm o potencial, mesmo em intensidade terapêuticas, de inibir os processos celulares; portanto um termo genérico mais acurado para os efeitos biológicos da irradiação laser de baixa intensidade é laser fotobiomodulação (KITCHEN, 2003).
Vários efeitos podem ser esperados, como antiálgicos, bioestimulantes de trofismo celular, antiinflamatório, antiedematoso, normalizador circulatório (BUSO, 2006) e estimulante do reparo tecidual, que para alguns autores é o mais expressivo (FARIA, 2006; RABELO et al, 2006; SILVA, 2006).
A ação antiinflamatória e a antiedematosa é exercida mediante a aceleração da microcirculação, originando as alterações na pressão hidrostática capilar, com reabsorção do edema e eliminação do acúmulo de catabólitos intermediários. Por outro lado, o laser aumenta a celularidade dos tecidos irradiados acelerando o tempo de mitose, a ação que se observa principalmente na reparação cicatricial das lesões, por maior vascularização e formação abundante de tecido de granulação (KARU, 1987; VEÇOSO, 1993; BORTOLLETO, 2000.) O equipamento laser de baixa potência é parte integrante do arsenal fisioterápico, estando presente em um elevado número de clínicas, consultórios e laboratórios (WEIS et al, 2005).
4.1.5 PESQUISAS ENVOLVENDO O LASER NO PROCESSO INFLAMATÓRIO
Kitchen (2003) em seu livro cita vários estudos com animais, desde Lyon et al, (1987), passando por uma série de autores como Mester (1975), trabalhando com lesões musculares, onde a maior parte dos relatos envolve a análise dos efeitos fotoestimuladores do laser e posteriormente outros com estudos dos efeitos neurofisiológicos e antinociceptivos, até mesmo trabalhos em seres humanos com destaque para efeitos fisiológicos e hipoalgésicos, como os de Brockhan e Elger em 1990.
Analisando outras fontes de pequisas, como os bancos de dados online, observa-se uma vastidão de artigos ou outras publicações como dissertações de mestrado ou teses de doutorado que enfocam a ação antiinflamatória e analgésica do laser, como sugere Montello (2002), que em seu trabalho usa o laser de baixa potência He-Ne e AsGa na dermatite em orelha de camundongo, mostrando a eficácia do laser 632nm (He-Ne) na redução de edema.
Carvalho (2006) promove inflamação aguda em patas de ratos com a carragenina e trata com LBP, verificando ao final da pesquisa a redução tanto do edema quanto de mediadores inflamatórios como o IL-1β, IL-6, TNF-α e outros. Yasukawa et al (2007) comprovou que laserterapia de baixa potência tem eficácia no tratamento da inflamação aguda em ratos. Na inflamação pulmonar há outros trabalhos, como os de Aimbire (2001; 2006), Magalhães (2004), Gulsou et al (2006), com os efeitos biológicos do laser 632,8 nm em células mononucleadas do sangue periférico, e muitos outros.
5 SISTEMA RESPIRATÓRIO
5.1 ANATOMIA E FISIOLOGIA BÁSICA
Em qualquer forma que se apresente, a respiração é uma das características básicas dos seres vivos. Essencialmente, consiste na absorção, pelo organismo, de oxigênio, e a eliminação do gás carbônico resultante de oxidações celulares (DANGELO; FATTINI, 2007).
Didadicamente e funcionalmente, o sistema respiratório pode ser dividido em duas partes:
vias aéreas de condução e vias aéreas de respiração (WEST, 2002). As vias aéreas consistem em uma série de tubos ramificados que se tornam mais estreitos e mais numerosos à medida que eles penetram mais profundamente no pulmão (ZALPOUR, 2005). A traquéia divide-se em brônquios principais direito e esquerdo, os quais dividem-se em brônquios lobares, e a seguir segmentares. Este processo continua para baixo até os bronquíolos terminais, os quais são as menores vias sem alvéolos. Todos estes brônquios constituem as vias aéreas de condução (WEST, 2002).
Os bronquíolos terminais dividem-se em bronquíolos respiratórios, que possuem alvéolos ocasionais que brotam de suas paredes. Finalmente, chegamos aos ductos alveolares, que são completamente revestidos em alvéolos. Esta região alveolada do pulmão onde a troca gasosa ocorre é conhecida como a zona respiratória (WEST, 2002).
O nariz constitui uma passagem para o ar, funciona como uma estrutura condicionadora de ar (filtra, aquece e umidifica), recebe as lágrimas, as secreções da mucosa nasal e paranasal e é órgão periférico do sentido da olfação (DANGELO ; FATTINI, 2007).
A faringe é um tubo formado por musculatura, o qual se estende da base do crânio até o esôfago, associando-se a dois sistemas: respiratório e digestório, situando-se posteriormente à cavidade nasal, oral e à laringe (ZALPOUR, 2005). Trata-se de um canal que é comum para a passagem do alimento ingerido e do ar inspirado e, no seu trajeto, as vias seguidas pelo bolo alimentar e pela corrente aérea se cruzam (DANGELO ; FATTINI, 2007).
A laringe é um tubo cartilaginoso, situado no plano mediano e anterior do pescoço que, além de via aerífera, é um órgão da fonação, ou seja, da produção do som (TORTORA;
GRABOWSKI, 2006). Ela apresenta um esqueleto cartilaginoso e é contínua com a traquéia que conduz o ar até os pulmões.
A respiração é um processo biológico que pode ser visto sob o aspecto físico da ventilação mecânica ou do celular, quando há queima de compostos orgânicos nas mitocôndrias para o fornecimento de ATP para as atividades vitais. Estes fenômenos estão diretamente relacionados, já que é através das regiões condutoras que o ar vai chegar até a zona respiratória e daí para a corrente sanguínea para o oxigênio seja transportado até as demais células corporais. Para isso, os movimentos de inspiração e expiração são fundamentais.
Durante a inspiração, a contração diafragmática puxa as superfícies inferiores do pulmão para baixo, o volume da cavidade torácica aumenta e o ar é puxado para dentro do pulmão. Depois, durante a expiração, o diafragma simplesmente relaxa, e o recuo elástico dos pulmões, parede torácica e estruturas abdominais comprimem os pulmões e expele o ar (WEST, 2002;
GUYTON, 2006). Dessa forma as trocas gasosas ocorrem com sucesso e a respiração é dita normal.
A nível de alvéolos pulmonares ocorrem as trocas gasosas onde o CO2 é trocado por O2, com uma forte interferência das pressões parciais dos gases, favorecendo a entrada de oxigênio no sangue e a chegada do gás carbônico no ar alveolar. Existe ainda neste sistema uma série de regiões onde embora estes gases estejam presentes, não há mecanismo de hematose, é o chamado espaço morto anatômico, formado pelo conjunto das vias aéreas (TORTORA ; GRABOWSKI, 2006).
5.2 HISTOLOGIA DOS BRÔNQUIOS E PULMÃO
A árvore brônquica esta revestida por um epitélio colunar ciliado que é pseudo- estratificado nos brônquios maiores e se torna menos complexo nos ramos periféricos menores. O epitélio contem células basais, células intermediárias, células caliciformes mucosecretoras e células neuroendócrinas. (STEVENS; LOWE, 2001)
Os brônquios direito e esquerdo são ramificações da traquéia que entram no hilo de cada pulmão (KIERSZENBAUM, 2008). Pelo hilo também entram artérias e saem vasos linfáticos e veias. Todas essas estruturas são revestidas por tecido conjuntivo denso, sendo o conjunto conhecido por raiz do pulmão (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2004).
Os brônquios principais são revestidos por um epitélio pseudo-estratificado cilíndrico ciliado disposto sobre uma distinta lâmina basal. Podem-se identificar diversos tipos de células como as células cilíndricas ciliadas sendo a população celular predominante,
estendendo-se do lúmen até a lâmina basal, as células caliciformes, abundantes células não- ciliadas, também em contato com o lúmen e a lâmina basal, as células basais que repousam sobre a lâmina basal, mas não se estendem até o lúmen e as células de Kulchitsky que são células neuroendócrinas que também repousam sobre a lâmina basal e são encontradas predominantemente na bifurcação dos brônquios lobares (KIERSZENBAUM, 2008).
Nos ramos menores dos brônquios o epitélio pode ser cilíndrico simples ciliado. A lamina própria é rica em fibras elásticas. Contém glândulas seromucosas, cujos ductos se abrem na luz traqueal (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2004). Os bronquíolos são definidos como vias aéreas distais, localizadas entre os brônquios com parede cartilaginosa e o local onde cessa o epitélio ciliado, tendo diâmetro de 1 nm ou menos, ramificam-se repetidamente, reduzindo, portanto, o tamanho da sua luz. Não apresentam cartilagem e o músculo liso torna-se componente principal de sua parede. O epitélio nas porções iniciais é cilíndrico simples ciliado, passando a cúbico simples, ciliado ou não, na porção final (STEVENS; LOWE, 2001;
CORMACK, 2003).
Os bronquíolos respiratórios são mais simples ainda, possuem epitélio cúbico simples e se percebe já em suas paredes, ainda mais simplificadas, alguns alvéolos. Os bronquíolos respiratórios se ramificam e originam os ductos alveolares e os sacos alveolares. Os alvéolos constituem as últimas partes da árvore brônquica, são envolvidos por uma membrana fibroelástica e constituídos por algumas células importantes como os pneumócitos tipo I, que são células epiteliais pavimentosas especializadas na troca gasosa, os pneumócitos tipo II, células epiteliais arredondadas secretoras de corpos multilamelares que contêm surfactante pulmonar rico em fosfolipídeos (GLEREAN, 2003; CORMACK, 2003)
No parênquima pulmonar, um brônquio segmentar origina um brônquio subsegmentar que é contínuo com um bronquíolo. Nesta formação há perda de tecido cartilaginoso na região e um aumento progressivo de fibras elásticas (KIERSZENBAUM, 2008). Estas fibras são componentes estruturais importantes destas regiões.
6 INFLAMAÇÃO PULMONAR ASSOCIADA AO TABAGISMO
Vários estudos têm mostrado que o tabagismo está associado com um processo inflamatório das vias aéreas centrais, periféricas e parênquima pulmonar (JEFFERY, 1991;
SAETTA, 1993; TURATO, 1995; CHUNG; ADCOCK, 2008). Em biópsias brônquicas, obtidos a partir de vias aéreas centrais, foi constado que fumantes tiveram um aumento do número de macrófagos e linfócitos T em comparação com não fumantes (SAETTA, 1993), enquanto outros células inflamatórias, por exemplo, neutrófilos, eosinófilos e mastócitos, estavam presentes em quantidades semelhantes nos dois grupos de indivíduos examinados (BOSKEN et al, 1992).
Entretanto Tarantino (2008) afirma que na doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), há um aumento do numero de neutrófilos, macrófagos e linfócitos T CD8+ em várias partes do pulmão. Vários estudos demonstram associação positiva entre o número de células inflamatórias e a gravidade da DPOC. Durante os períodos de exacerbação, em alguns pacientes pode ocorrer aumento do número de eosinófilos (CHUNG ; ADCOCK, 2008) . Os neutrófilos têm sido considerados por alguns pesquisadores de ser o principal tipo de célula envolvida nesta lesão elastolítica (BABIOR, 2000; DHAMI et al, 2000). Há também evidências sugerindo que os macrófagos alveolares podem desempenhar um papel importante na ruptura da arquitetura pulmonar (SHAPIRO, 1994; HAUTAMAKI, 1997; SANSORES et al, 1997; OFULUE, 1999; ATKINSON;SENIOR, 2003). Valença e Porto (2008), por exemplo, considera que macrófagos alveolares são representantes da primeira linha de defesa pulmonar e ocupam uma posição de função primordial importância na depuração pulmonar, uma vez que eles são capazes de captação, transporte e eliminação de partículas, microorganismos e líquidos por processos de fagocitose, pinocitose e a digestão (VALENÇA et al, 2004).
A fumaça do cigarro é o gatilho para o início do processo inflamatório por ativar os macrófagos e as células epiteliais, fazendo com que produzam TNF-α e também possam fazer com que os macrófagos liberem outros mediadores inflamatórios, incluindo IL-8 e leucotrieno B4 (LTB4) (TARANTINO, 2008; BARBES; STOCKLEY,2005).
Em estudos com animais, a exposição ao cigarro e outros irritantes promove prontamente o aparecimento de neutrófilos nas vias aéreas (COSIO, 1999). Hulbert et al (1985), utilizando modelo de cobaia, observaram a ocorrência de edema da mucosa brônquica após 30 minutos e um aumento de cinco vezes no número de neutrófilos após seis horas de inalação de fumaça
de cigarro. Valença e Porto (2008) trabalharam com camundongos aplicando doses de fumaça em 10, 20, 30 e 60 dias e verificaram apenas o crescimento de macrófagos proporcional ao tempo de exposição, não aumentando neutrófilos. D’Hulst et al (2005) além de mostrar o aumento de células inflamatória, também apresentou uma crescente concentração em mediadores inflamatórios como TNF-α, MCP-1, e outros mediadores sistêmicos de inflamação e aumento da expressão do RNAm da metaloproteinase da matriz MMP-12.
6.1 CÉLULAS ENVOLVIDAS NO PROCESSO DE INFLAMAÇÃO PULMONAR
6.1.2 NEUTRÓFILOS
Estas células possuem núcleo lobulado. Seu citoplasma contem grânulos secundários (específicos) e primários. Em esfregaços corados, os neutrófilos possuem uma cor rosa - pálida (salmão). Os neutrófilos que constituem 60% a 70% dos leucócitos circulantes, têm um tempo de vida de 6 a 7 horas e podem sobreviver por ate 4 dias no tecido conjuntivo. Após deixar a circulação através de vênulas pós-capilares, os neutrófilos atuam com o objetivo de eliminar bactérias opsonizadas ou eliminar a extensão da reação inflamatória no tecido conjuntivo (KIERSZENBAUM, 2008).
Os neutrófilos são uma das células centrais no mecanismo fisiopatogênico da DPOC, em que existem claramente acúmulo e ativação deste tipo celular. Os neutrófilos são abundantes no sangue, mas praticamente ausentes nos tecidos pulmonares em pessoas saudáveis (DALLEGRI; OTTONELLO, 1997; WAGNER; ROTH, 2000).
Tanto a estrutura quanto a função dos neutrófilos estão modificadas nos tabagistas. O fumo aumenta o número de inclusões citoplasmáticas de algumas células residentes no pulmão e altera a fixação do receptor para o composto C3 do complemento ativado, o que dificulta a fagocitose. Diminui também as rugosidades da membrana dos neutrófilos e macrófagos (DALLEGRI; OTTONELLO, 1997).
Os neutrófilos estão implicados na liberação de citocinas inflamatórias, mediadores lipídicos e enzimas capazes de promover dano tecidual. Além disso, podem promover hipersecreção de muco por meio de efeito secretagogo e pela proliferação de glândulas mucosas (HOLZ et al, 2008; COSTA; RUFINO; SILVA, 2009).
Numerosos neutrófilos são observados no escarro induzido e no lavado broncoalveolar (LBA) de portadores de DPOC. O aumento do número de neutrófilos também ocorre nos indivíduos tabagistas e sem DPOC, porém em menor proporção que nos portadores de DPOC.
Além do mais, há estudos que mostram atividades nesses neutrófilos dentro do tecido pulmonar quando avaliadas a mieloperoxidase (MPO) e a lipocalina neutrofílica humana. Os neutrófilos secretam proteinases como a elastase neutrofílica, a catepsina neutrofílica e a proteinase neutrofílica-3, que irão contribuir para o desequilíbrio entre proteases e antiproteases e provocar destruição do tecido pulmonar e hipersecreção crônica da mucosa brônquica. No período da exacerbação da DPOC, há maior aumento do número de neutrófilos nas vias aéreas e no Lavado Broncoalveolar (LBA) (TARANTINO, 2008).
6.1.3 MACRÓFAGOS
Normalmente os macrófagos alveolares situam-se sobre as células alveolares de revestimento e podem ser observados aparentemente livres no espaço alveolar, freqüentemente contendo material fagocitado, em particular partículas de carbono inaladas.
Estes patrulham no espaço aéreo alveolar e o septo interalveolar passando livremente entre os dois. Eles fagocitam os detritos inalados (p. ex., poeira fina, incluindo o carbono) e são um mecanismo importante de defesa contra bactérias inaladas. Os macrófagos também removem o surfactante em excesso e secretam um grande número de elementos, incluindo enzimas como lisozima, colagenases, elastases e hidrolases ácidas (STEVENS; LOWE, 2001; HIB, 2003).
Os macrófagos migram para locais de inflamação, atraídos por certos mediadores, particularmente o C5a (um membro da cascata do complemento). No tecido conjuntivo possuem as seguintes características estruturais: eles contêm abundantes lisossomas, necessários para a fragmentação de partículas fagocitadas. Macrófagos ativos possuem numerosas vesículas fagocíticas (ou fagossomas) para o armazenamento transitório de materiais ingeridos. O núcleo tem um contorno irregular. Os macrófagos do tecido conjuntivo propriamente dito desempenham três funções principais: Reabsorção e degradação de componentes da MEC, como fibras antigas. Apresentação de antígenos a linfócitos como parte das respostas inflamatórias e imunológicas. Produção de citocinas (p. ex., a interleucina-
1, um ativador dos linfócitos T auxiliares [helper] e o fator de necrose tumoral-α, um mediador inflamatório) (KIERSZENBAUM, 2008).
Apresentam importante pleomorfismo no pulmão, com tamanhos diferentes, o menor com intensa capacidade de fagocitose e os maiores com grande atividade bioquímica (DALLEGRI;
OTTONELLO, 1997; HOGG; SENIOR, 2002). Em geral, representam na contagem celular do lavado broncoalveolar 90% das células aspiradas. Nos fumantes, pode até ser mantido este percentual; contudo, o número absoluto costuma ser quatro a cinco vezes maior. Estão localizados difusamente desde nas grandes vias aéreas até no alvéolo (RUFINO; SILVA, 2006).
Apesar de não se saber exatamente como os macrófagos atuam na DPOC, está claro que, além de quantitativamente aumentados, estas células estão relacionadas com a destruição pulmonar. Avaliando tecido pulmonar biopsiado de pacientes com DPOC foi verificado que as áreas mais destruídas eram circundadas por processo macrofágico e linfocitário (HOGG;
SENIOR, 2002). Estudos do processo inflamatório que ocorre tanto nas vias aéreas quanto na periferia pulmonar de pacientes com DPOC têm demonstrado infiltrados de linfócitos T associados aos macrófagos, fazendo com que os autores sugerissem a interação entre essas células na patogênese da DPOC (HOGG; SENIOR, 2002; COSIO; GUERASSIMOV, 1999).
Macrófagos são visualizados nas pequenas e grandes vias aéreas e no parênquima pulmonar dos pacientes portadores de DPOC. Naqueles com maior predomínio de enfisema, os macrófagos encontram-se localizados em locais de destruição da parede alveolar. Os macrófagos desempenham, provavelmente, um papel preponderante na inflamação da DPOC por meio da liberação de mediadores, tais como TNF-α, IL-8 e LTB4, que promovem a inflamação neutrofílica. Em biópsias brônquicas obtidos a partir de vias aéreas centrais, nos constatou que fumantes tiveram um aumento do número de macrófagos e linfócitos T em comparação com não fumantes (MENEZES et al, 2005).
6.1.4 LINFÓCITOS
Os linfócitos são células grandes (3% dos linfócitos; 9 a 12 µm) ou pequenas (97% dos linfócitos; 6 a 8 µm). Estes se dividem em duas categorias: os linfócitos B (também chamados de células B) são produzidos e amadurecem na medula óssea. As células B são estimuladas por antígenos se diferenciam em plasmócitos secretores de anticorpos. Os linfócitos T
(também chamados de células T) são produzidos na medula óssea, mais completam sua maturação no timo. As células T ativadas participam da imunidade celular (KIERSZENBAUM, 2008).
Evidências acumuladas nos últimos seis anos indicam que a DPOC é uma doença com forte participação patogênica de linfócitos T CD8+ citotóxicos. Expressam moléculas MHC I e os linfócitos T CD4+, MHC II. Além desta diferença, as células T CD8+ possuem alta suscetibilidade para apoptose e baixa sobrevida. Este último dado pode ser um dos fatores para explicar o pouco conhecimento das células CD8+. Outro fator de importância na diferenciação entre os subtipos de linfócitos é a alta resistência para apoptose induzida pela ligação do receptor Fas nos linfócitos T CD4+ (MAJO; GHEZZO; COSIO, 2001). Os linfócitos CD8+ predominam nas regiões perivasculares, enquanto que os CD4+ predominam no subepitélio. Quando ocorre ativação dos CD8+, eles levam à citólise de células infectadas ou alteradas do hospedeiro, através da liberação de Interferon-gama (IFN-γ) e TNF-α, ocasionando rápida resolução de infecções virais. A excessiva e inapropriada estimulação de CD8+, em modelos experimentais, tem demonstrado alterações patológicas destrutivas pulmonares (SILVA, 1989).
Alguns autores publicaram trabalhos que evidenciavam o aumento da concentração de CD8+ nos pulmões de pacientes com DPOC fumantes em relação a não fumantes. Outros também encontraram maior população de células CD8+ no sangue periférico em pacientes com DPOC (DE JONG et al, 1997; SAETTA et al, 1993; O'SHAUGHNESSY et al, 1997).
Os linfócitos T CD8+ (citotóxico) podem ser visualizados por todo o tecido pulmonar.
Sua função na inflamação da DPOC ainda não foi totalmente compreendida, mas eles podem contribuir para a DPOC liberando perforina, granzima-B e TNF-α, que causam citólise e apoptose das células epiteliais alveolares que são provavelmente responsáveis pela persistência da inflamação. É de salientar que não observamos um aumento número de neutrófilos em biópsias brônquicas de fumantes, que contrasta com as declarações de lavado broncoalveolar. Uma possível explicação para esta discrepância entre o número relativamente baixo de neutrófilos observado na parede da via aérea e do elevado número de neutrófilos no lavado é relatado à rápida migração de neutrófilos através do tecido no lúmen, de modo que o efeito da acumulação dessas células é indetectável pela análise do tecido, mas bastante detectável através da análise de lavado (MENEZES et al, 2005).
6.1.5 EOSINÓFILOS
Como os neutrófilos, os eosinófilos possuem um núcleo bilobado característico. A sua característica mais marcante, entretanto, é a presença de seus grandes grânulos específicos acidófilos, os quais se coram de vermelho brilhante ou em púrpura avermelhado. Apenas 1 a 4% dos leucócitos no sangue periférico normal adulto são de eosinófilos. Estas células são a primeira linha de defesa contra parasitas e também participam na deflagração do processo de asma brônquica (CORMACK, 2003).
A presença e a função dos eosinófilos na DPOC ainda são incertas. Alguns estudos mostram aumento no número de eosinófilos nas vias aéreas de alguns pacientes com DPOC estável. Entretanto, alguns desses pacientes poderiam ter tido asma concomitantemente, pois outros estudos não relatam aumento dos eosinófilos em pacientes com DPOC. Outros estudos sugerem aumento da proteína catiônica eosinofílica (POE) no escarro induzido nos portadores de DPOC. Isso sugere que os eosinófilos podem estar presentes, mas degranulados, e podem não ser visualizados pela microscopia óptica. A maioria dos estudos concorda que os eosinófilos das vias aéreas estão aumentados durante as exacerbações da DPOC (TARANTINO, 2008).
As células epiteliais alveolares e das vias aéreas são fonte importante de mediadores inflamatórios na DPOC, pois quando expostas a partículas de gases houve síntese e liberação de mediadores pró-inflamatórios, incluindo os eicosanóides, as citocinas e as moléculas de adesão. Em estudos de cultivos de células epiteliais brônquicas de portadores de DPOC foi demonstrado que elas liberam níveis mais baixos de mediadores inflamatórios, tais como TNF-α e IL-8, do que as células de fumantes ou não-fumantes não-portadores de DPOC, sugerindo que pode ocorrer diminuição da liberação de mediadores inflamatórios pelas células epiteliais de indivíduos com DPOC (BOSKEN et al, 1992).
6.2 ALGUNS MEDIADORES ENVOLVIDOS NA INFLAMAÇÃO PULMONAR CRÔNICA
As células inflamatórias ativadas na DPOC liberam uma variedade de mediadores, incluindo proteinases, oxidantes e peptídeos tóxicos. Muitos dos mediadores que parecem ser importantes na doença são capazes de danificar as estruturas pulmonares e/ou sustentarem a
inflamação neutrofílica, principalmente leucotrieno B4 (LTB4), interleucina 8 (IL-8) e fator de necrose tumoral-α (TNF-α) (TARANTINO, 2008), interleucina 8 (IL-8) e o leucotrieno B4 tem a capacidade de promover quimiotaxia e ativação de outros neutrófilos. Exercem, assim, amplificação e perpetuação do processo inflamatório neutrofílico. Estas substâncias contribuem para a alteração do balanço entre produção e degradação de proteínas da matriz extracelular, que leva à destruição da parede alveolar (HASLETT, 1999; JEFFERY, 1999).
O TNF-α ativa diretamente as vias de transdução de sinal que afeta a produção de matriz de tecido conectivo e síntese de enzimas proteolíticas. Em estudos com camundongos o TNF- α está em níveis aumentados logo após a exposição a fumaça de cigarro, levando ao enfisema pulmonar (DINARELLO, 1996; LUCEY et al, 2002).
De acordo com Tarantino (2008) além dos já citados, ainda participam desta patologia, a MCP-1, proteína quimiotáxica de macrófago, presentes no LBA de pacientes com DPOC e de fumantes sem DPOC, atraindo macrófagos. GM-CSF, fator estimulador de colônia de magrófagos que é importante para a sobrevivência dos neutrófilos e a endotelina-1 (ET-1) presente em pacientes graves.
Existe ainda o TGF-β, fator de crescimento mutável, que compreende uma família de peptídeo com funções parecidas, esta citocina é relacionada com estímulos para a produção de colágeno fibroblastico (SWRGRIS; BROWN, 2006), modula várias funções celulares, incluindo o crescimento e diferenciação celular, apoptose e remodelamento da matriz. Seus efeitos biológicos são mediados por receptores de TGF tipo I e II, existindo três tipos isomorfos, o TGF-β1, TGF-β2 e TGF-β3 (McDEVITT et al, 2006). Analisando vários outros artigos há citações de proteases e anti-proteases, como por exemplo a protease α1-antitripsina, que é a principal responsável pela inibição da elastase neutrofílica, onde a redução de sua concentração no soro e nos tecidos está associada à DPOC (SERRA et al, 2008) e a metaloproteinase do macrófago que contém uma família de enzimas que destroem a matriz extracelular do pulmão, tendo sua expressão anormal presente em pacientes com DPOC, causando a destruição parenquimal no pulmão (COSTA et al, 2006).
6.3 DOENÇA PULMONAR OBSTRUTIVA CRÔNICA (DPOC)
6.3.1 CONCEITOS
O termo doença pulmonar obstrutiva crônica, abreviada como DPOC, se refere a uma condição patológica caracterizada pela presença de obstrução ao fluxo aéreo resultante da bronquite crônica ou do enfisema. Como foi definido pela American Thoracic Society, a obstrução ao fluxo aéreo na DPOC usualmente é progressiva, podendo ser acompanhada por uma hiper-reatividade das vias aéreas e ser parcialmente (embora incompletamente) reversível (SCANLAN; WILKINS; STOLLER, 2000).
Outros autores complementam, a DPOC é uma enfermidade respiratória prevenível e tratável, que não é totalmente reversível. A obstrução do fluxo aéreo é geralmente progressiva e está associada a uma resposta inflamatória anormal dos pulmões à inalação de partículas ou gases tóxicos, causada primariamente pelo tabagismo. Embora a DPOC comprometa os pulmões, ela também produz conseqüências sistêmicas significativas. O processo inflamatório crônico pode produzir alterações dos brônquios (bronquite crônica), bronquíolos (bronquiolite obstrutiva) e parênquima pulmonar (enfisema pulmonar). A predominância destas alterações é variável em cada indivíduo, tendo relação com os sintomas apresentados (JARDIM;
OLIVEIRA; NASCIMENTO, 2004).
Embora existam muitos fatores de risco para a DPOC, os dois mais comuns são o tabagismo (que foi estimado como sendo responsável por 80% a 90% de todas as mortes relacionadas com a DPOC) e a deficiência da alfa1-antitripsina. Os mecanismos de obstrução ao fluxo aéreo na DPOC incluem a inflamação e a obstrução das pequenas vias aéreas (<
2mm de diâmetro), a perda da elasticidade que mantem as pequenas vias aéreas quando a elastina é destruída no enfisema e o broncoespasmo ativo (DWEIK; STOLLER, 2001).
Muitas definições anteriores de DPOC têm enfatizado os termos "enfisema e bronquite crônica," que não estão incluídas na definição utilizada neste e em anteriores relatórios GOLD. Enfisema, ou destruição do parênquima do pulmão (alvéolos), é um termo patológico que é muitas vezes (mas incorretamente) utilizado clinicamente e descreve apenas uma das várias anormalidades estruturais presentes em pacientes com DPOC. A bronquite crônica, ou a presença de tosse e expectoração por pelo menos 3 meses a cada dois anos consecutivos, continua a ser um termo epidemiologicamente e clinicamente útil. No entanto, não reflete o impacto da limitação do fluxo aéreo na morbidade e mortalidade em pacientes com DPOC.
Também é importante reconhecer que a tosse e a produção de escarro podem preceder o desenvolvimento da limitação do fluxo aéreo, em contrapartida, alguns pacientes
desenvolvem limitação do fluxo aéreo significativo sem tosse crônica e produção de expectoração (GOLD, 2005).
6.3.2 EPIDEMIOLOGIA
A maioria das informações disponíveis sobre a prevalência, morbidade e mortalidade da DPOC é proveniente de países desenvolvidos. Mesmo nesses países, dados epidemiológicos precisos sobre a DPOC são raros e difíceis de coletar. Os dados sobre prevalência e morbidade subestimam enormemente o impacto total da DPOC, pois, geralmente, a doença não é diagnosticada até que ela esteja clinicamente aparente e moderadamente avançada. As definições imprecisas e variáveis da DPOC dificultaram a quantificação da morbidade e da mortalidade dessa doença em países desenvolvidos e em desenvolvimento (PRIDE;
VERMEIRE; ALLEGRA, 1989).
No Impacto Global do Estudo da Doença (Global Burden of Disease Study), conduzido sob o patrocínio da OMS e do Banco Mundial, a prevalência mundial da DPOC em 1990 foi estimada em 9,34/1.000 em homens e 7,33/1.000 em mulheres. Contudo, tais estimativas incluem todas as faixas etárias e subestimam a verdadeira prevalência da DPOC em adultos de idade mais avançada. A prevalência da DPOC é mais alta em países onde o consumo de cigarros foi, ou ainda é muito comum, ao passo que a prevalência é mais baixa em países onde o fumo é menos comum ou o consumo total de tabaco por indivíduo é baixo (MURRAY;
LOPEZ, 1996; MURRAY; LOPEZ , 1996).
Não se conhece a real prevalência da DPOC em nosso meio. Os dados de prevalência no Brasil, obtidos até o momento, são de questionários de sintomas, que permitem estimar a DPOC em adultos maiores de 40 anos em 12% da população, ou seja, 5.500.000 indivíduos (JARDIM; OLIVEIRA; NASCIMENTO, 2004).
Segundo a American Thoracic Society, os dados de morbidade incluem consultas médicas, visitas a setores de emergência e hospitalizações. A morbidade devido a DPOC aumenta com a idade, sendo maior nos homens do que nas mulheres. As taxas de admissão são altas para pacientes com nível socioeconômico baixo. A morbidade tende a aumentar no futuro, não somente devido às mudanças de hábito, mas também devido ao envelhecimento da população (GALVEZ et al., 2007).
A Organização Mundial de Saúde estima que a DPOC mate mais de 2,75 milhões de pessoas a cada ano. Uma pessoa morre a cada 10 segundos de DPOC. A OMS coloca a DPOC
como a quarta maior causa de morte em todo o mundo ao lado da AIDS/HIV e atrás das doenças cardíacas, doenças cérebro-vasculares e pneumonia. No Brasil cerca de 40.000 pessoas morrem anualmente da DPOC, cerca de sete milhões de brasileiros sofrem desta doença. A DPOC é a doença respiratória de maior custo ao SUS. (PAUWELS et al, 2001).
6.3.3 ESTADIAMENTO DA DPOC
Embora exceções ocorram, os padrões gerais de desenvolvimento dos sintomas na DPOC estão bem estabelecidos. Os principais sintomas dos pacientes em estágio I (DPOC leve) são:
tosse crônica e produção de expectoração. Estes sintomas podem estar presentes por muitos anos antes do desenvolvimento da limitação do fluxo aéreo e são muitas vezes ignorados ou descontados pelos pacientes e atribuído ao envelhecimento ou à falta de condicionamento.
Como a limitação ao fluxo aéreo se agrava no estágio II (DPOC moderada): pacientes com dispnéia, experiência, muitas vezes, que pode interferir nas suas atividades diariamente.
Normalmente, esta é a fase em que procuram atendimento médico e pode ser diagnosticada com DPOC. Entretanto, alguns pacientes não têm tosse, produção de escarro, dispnéia ou no estágio I ou no estágio II, e não chegam à atenção médica até a sua limitação do fluxo aéreo torna-se mais graves ou sua função pulmonar é agravada por uma infecção aguda do trato respiratório. Como a limitação do fluxo aéreo se agrava o paciente entra na fase III: DPOC grave, os sintomas de tosse e expectoração continuam normalmente, piora da dispnéia e sintomas adicionais anunciando complicações (como insuficiência respiratória, insuficiência cardíaca direita, perda de peso e hipoxemia arterial) podem ser desenvolvidas. É importante notar que, uma vez que a DPOC pode ser diagnosticada em qualquer estádio, qualquer um dos sintomas descritos a seguir podem estar presentes em um paciente que apresenta uma crise pela primeira vez (NASCIMENTO, 2006).
O diagnostico da DPOC é feito considerando principalmente a história clinica do paciente.
Entre os sintomas mais comuns estão dispnéia, tosse seca e limitação nas atividades de vida diária (AVD’s).
A espirometria deve ser realizada em todos os pacientes que podem ter DPOC. É necessário fazer um diagnóstico da DPOC que seja confiante para excluir outros diagnósticos que podem apresentar sintomas semelhantes. A espirometria não consegue captar o impacto da DPOC sobre a saúde dos pacientes, ela continua sendo o padrão-ouro para diagnóstico da
doença e para acompanhar a sua progressão. É a mais padronizada, mais reprodutível e mais objetiva mensuração de limitação do fluxo aéreo disponível. Deve medir o volume de ar expirado forçadamente, do ponto de inspiração máxima (capacidade vital forçada, CVF) e o volume de ar exalado durante o primeiro segundo da manobra (volume expiratório forçado no primeiro segundo VEF 1), e a proporção destas duas medidas (VEF1/CVF) deve ser calculado (PELLEGRINO et al, 2005).
6.3.4 EXPECTATIVAS DE TRATAMENTO E MELHORA DA QUALIDADE DE VIDA DOS PACIENTES COM DPOC
A terapia atual para DPOC tem melhorado o manejo desta doença difícil, mas ainda há uma necessidade premente de novas abordagens terapêuticas, especialmente na redução da progressão e mortalidade desta doença. DPOC tornou-se uma fuga muito maior dos recursos para a saúde do que a asma, e ultrapassa as despesas de saúde sobre asma por cerca de três vezes nos países industrializados. Como a prevalência da DPOC é previsto para aumentar em todo o mundo durante os próximos 20 anos vai escalar esses custos adicionais.
Não há dúvida de que a gestão da DPOC tem melhorado consideravelmente com a introdução de tratamentos mais eficazes e a utilização de intervenções não-farmacológicas, como reabilitação pulmonar e ventilação não invasiva (RENNARD, 2004; SUTHERLAND;
CHERNIACK, 2004). Há várias novas terapias atualmente em desenvolvimento para a DPOC, que são orientados sobre o processo inflamatório crônico (BARNES, 2002; BARNES;
HANSEL, 2004).
O tabagismo é a principal causa da DPOC no mundo e cessação do tabagismo é a única intervenção terapêutica que até agora demonstrou reduzir a progressão da doença (SCANLON, et al, 2000). Orientações para DPOC recomendam agora o uso de broncodilatadores de ação prolongada como o pilar da gestão de DPOC. A introdução dos b2- agonistas, formoterol, salmeterol e do brometo de tiotrópio, anticolinérgicos, têm sido importantes avanços no tratamento da DPOC (SIN et al, 2003; TASHKIN; COOPER, 2004).
O local de corticosteróides no tratamento da DPOC permanece incerto. Altas doses de corticóides sistêmicos (via oral ou intravenosa) fornecem um benefício modesto na redução da permanência hospitalar e nos tempo até a próxima exacerbação e estão, portanto, rotineiramente utilizado na gestão das internações hospitalares (NIEWOEHNER, 2002). Eles
também são úteis na redução da taxa de re-admissão quando administrado a ambulatorial após tratamento de emergência (AARON et al, 2003). No entanto, em geral, os corticosteróides não devem ser administrados por mais de 2 semanas por causa de efeitos adversos.
Vários estudos randomizados de grande escala, têm demonstrado que a reabilitação pulmonar melhora o desempenho do exercício e estado de saúde em pacientes com DPOC (LACASSE et al, 2002).
A magnitude desses efeitos é muitas vezes maior do que as observadas com a maioria dos broncodilatadores. A reabilitação pulmonar também reduz a utilização dos recursos de saúde.
Permanece incerto se a reabilitação pulmonar afeta a freqüência de exacerbações, a progressão da doença ou mortalidade.
É claro que a atual terapia da DPOC está longe do ideal e que as terapias melhoradas são necessárias. Há várias abordagens para a descoberta de novas terapias, mas mais pesquisa anormalidades na base celular, molecular e genética da DPOC são necessários, bem como as melhores maneiras de pacientes fenótipo e identificar biomarcadores úteis da doença (BARNES; HANSEL, 2004).
7 METODOLOGIA
ASPECTOS ÉTICOS
Os animais foram manipulados segundo padrões estabelecidos pelo os Princípios Éticos na Experimentação Animal, adotado pelo Colégio Brasileiro de Experimentação Animal (COBEA) e aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade do Vale do Paraíba – UNIVAP (Protocolo nº A013CEP/2009) e pelo Comitê de Ética e Pesquisa com Animais da Faculdade Santo Agostinho (Protocolo n° 190/09).
TIPOS DE PESQUISA
Estudo de caráter experimental, descritivo, e qualitativo.
DELIMITAÇÃO DO UNIVERSO
Grupos de ratos (Rattus novergicus, linhagem Wistar) machos (12 – 15 semanas; 250 – 300 g) adquiridos no Biotério Central da Faculdade Santo Agostinho – FSA (Teresina - PI).
Os animais foram selecionados de forma aleatória; após quarentena (sete dias) foram acondicionados em gaiolas e mantidos em um ciclo de 12 h claro/escuro com livre acesso a água e ração padrão.
APARELHOS
