Morphometric study on the lesions in the trachea wall in rats in hyperbaric oxygen therapy

• Autorzy: Siermontowski P. , Konarski M. , Pedrycz A. , Wojtowicz T , Ostapowicz van Damme K. , Kulig M.

Warianty tytułu

PL

Badania morfometryczne zmian w ścianie oskrzeli u szczurów w hiperbarii tlenowej

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Obserwacje kliniczne oraz wyniki badań doświadczalnych dowodzą toksycznego działania tlenu na drogi oddechowe zarówno w normo - jak i hiperbarii. Większość dotychczasowych opracowań dotyczy zmian w miąższu płucnym, tylko pojedyncze odnoszą się do wpływu hiperbarii tlenowej na drogi oddechowe. Celem badań własnych na modelu zwierzęcym, była ocena wpływu nadciśnienia tlenu wdychanego (hiperbarii tlenowej) i czasu stosowania tego nadciśnienia na zmiany morfologiczne w błonie śluzowej i włóknistej tchawicy. Hiperbaria tlenowa odpowiadająca głębokości do 5 - 7 metrów wywołuje u szczurów przejściowe, trwające od 3 do 20 minut pobudzenie ruchowe i zwiększenie agresywności. Dalsze zwiększanie ciśnienia tlenu powoduje zmniejszenie ich ruchliwości, a na głębokości do 40 m doprowadza do ekstremalnego osłabienia oddychania i padania zwierząt. Narastanie hiperbarii tlenowej powoduje u szczurów pogrubienie zarówno błony śluzowej jak i włóknistej tchawicy, przy równoczesnym zwężeniu jej światła. Zmiany te narastają wraz z wydłużaniem czasu działania hiperbarii tlenowej. Wśród tych zmian dominował obrzęk śródmiąższowy z poszerzeniem łożyska naczyniowego. W miarę narastania hiperbarii obserwowano pogrubienie błony śluzowej i włóknistej, przy równoczesnym zmniejszaniu się światła tchawicy. Podobne tendencje utrzymywały się wraz z narastaniem czasu działania hiperbarii.

EN

Clinical observations and experimental research results prove the toxic effect of oxygen on the respiratory tract both in normo- and hyperbaria. The majority of available studies concern changes in the lung parenchyma, only some of them refer to the impact of hyperbaric oxygen on the respiratory tract. The objective of the study based on an animal model was to provide an evaluation of the effect of overpressure of exhaled oxygen (oxygen hyperbaria) and the time of its duration on morphological changes in the mucous and submucous membranes of the trachea. Oxygen hyperbaria corresponding to the depth of 5 – 7 metres induces temporary motor agitation and increased aggression in rats lasting from 3 to 20 minutes. Further rises of oxygen pressure cause a reduction of the agitation, whereas at the depth of 40 m it results in extreme weakening of the breathing activity and leads to the animals’ death.Growing oxygen hyperbaria causes thickening of both the mucous and submucous membranes of the rats’ trachea accompanied by narrowing of its lumen. The changes are intensified with prolonged duration of hyperbaric oxygen therapy. The most serious morphological changes were observed in the submucous membrane of the trachea. The dominant lesion consisted of an interstitial oedema with the widening of the vascular bed. Progressing hyperbaria caused thickening of the mucous and submucous membranes with a simultaneous reduction of the trachea lumen. Similar tendencies persisted with prolonged duration of hyperbaria.

Słowa kluczowe

PL

tlen; hiperbaria; morfometria; tchawica

EN

oxygen; hyperbaria; morphometrics; trachea

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Medycyny i Techniki Hiperbarycznej
• Czasopismo: Polish Hyperbaric Research
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 2(43)
• Strony: 7--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Siermontowski P.

• Zakład Medycyny Morskiej i Hiperbarycznej Wojskowy Instytut Medyczny ul. Grudzińskiego 4 81-103 Gdynia 3

autor

Konarski M.

• Zakład Medycyny Morskiej i Hiperbarycznej Wojskowy Instytut Medyczny ul. Grudzińskiego 4 81-103 Gdynia 3

autor

Pedrycz A.

• Katedra i Zakład Histologii i Embriologii z Pracownią Cytologii Doświadczalnej Uniwersytetu Medycznego w Lublinie ul. Radziwiłłowska 11 20-080, Lublin

autor

Wojtowicz T

• Zakład Medycyny Morskiej i Hiperbarycznej, Wojskowy Instytut Medyczny ul. Grudzińskiego 4 81-103 Gdynia 3

autor

Ostapowicz van Damme K.

• Zakład Zintegrowanej Opieki Medycznej, Uniwersytet Medyczny w Białymstoku ul. Marii Skłodowskiej – Curie 7A 15-096 Białystok, tel. [phone]

autor

Kulig M.

• Klinika Chorób Wewnętrznych i Reumatologii Wojskowy Instytut Medyczny, Centralny Szpital Kliniczny MON ul. Szaserów 128, 04-141 Warszawa

Bibliografia

• 1) Allen BW, Demchenko IT, Piantadosi CA: Two faces of nitric oxide: implications for cellular mechanisms of oxygen toxicity. J Appl Physiol 2009; 106: 662-667 – doi:10.1152/japplphysiol91109.2008. Epub 2008 Oct 9, (in English),
• 2) Caldwell PR, Lee WL, Jr, Schildkraut HS, Archibald ER: Changes in lung volume, diffusing capacity, and blood gases in men breathing oxygen. J Appl Physiol 1966; 21(5): 1477–1483, (in English),
• 3) Clark JM, Lambertsen CJ: Pulmonary oxygen toxicity: a review. Pharm Rev 1971; 23: 37-133, (in English),
• 4) Clark JM: Pulmonary limits of oxygen tolerance in man. Exp Lung Res 1988; 14: 897-910, (in English),
• 5) Clark JM, Gelfand R, Flores ND, Lambertsen CJ, Pisarello JB: Pulmonary tolerance in man to continuous oxygen exposure at 3.0, 2.5, 2.0 and 1.5 ATA in Predictive Studies V. W: AA Bove, AJ Bachrach i LJ Greenbaum (Eds.) Proc Ninth International Symp Underwater and Hyperbaric Physiology. Undersea and Hyperbaric Medical Society, Bethesda 1987: 737-749, (in English),
• 6) Clark JM, Jackson RM, Lambertsen CJ, Gelfand R, Hiller WDB, Unger M: Pulmonary function in men after oxygen breathing at 3.0 ATA for 3.5 h. J Appl Physiol 1991; 71: 878-885, (in English),
• 7) Curley GF, Ansari B, Hayes M, Devaney J, Masterson C, Ryan A, Barry F, O'Brien T, Toole DO, Laffey JG.: Effects of intratracheal mesenchymal stromal cell therapy during recovery and resolution after ventilator-induced lung injury. Anesthesiology 2013; 118 (4): 924-32 – doi: 10.1097/ALN.0b013e318287ba08, (in English),
• 8) Demchenko IT, Welty-Wolf KE, Allen BW, Piantadosi CA: Similar but not the same: normobaric and hyperbaric pulmonary oxygen toxicity, the role of nitric oxide. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2007; 293: L229-L238 (in English),
• 9) Freeman BA, Crapo JD: Biology of disease: Free radicals and tissue injury. Lab Invest 1982; 47: 412-426, (in English),
• 10) Gerschman R, Gilbert DL, Nye SW, Dwyer P, Fenn WO: Oxygen poisoning and x-irradiation: a mechanism is common. Science 1954; 119: 623-626 (in English),
• 11) Harabin AL, Homer LD, Weathersby PK, Flyn ET: Predicting pulmonary O2 toxicity: a new look at the unit pulmonary toxicity dose. Report NMRI 86-52. Naval Medical Research Institute, Bethesda 1986, (in English),
• 12) Jamieson D: Oxygen toxicity and reactive oxygen metabolites in mammals. Free Rad Biol Med 1989; 7: 87-108, (in English),
• 13) Kapanci Y, Weibel ER, Kaplan HP, Robinson FR: Pathogenesis and reversibility of the pulmonary lesions of oxygen toxicity in monkeys. II. Ultrastructural and morphometric studies. Lab Invest 1969; 20(1): 101-118, (in English),
• 14) Kapanci Y, Tosco R, Eggermann J, Gould VE: Oxygen pneumonitis in man: light and electron microscopic morphometric studies. Chest 1972; 62: 162-169, (in English),
• 15) Kaplan HP, Robinson FR, Kapanci Y, Weibel ER: Pathogenesis and reversibility of the pulmonary lesions of oxygen toxicity in monkeys. I. Clinical and light microscopic studies. Lab Invest 1969; 20(1): 94-100, (in English),
• 16) Kistler GS, Caldwell PRB, Weibel ER: Development of fine structural damage to alveolar and capillary lining cells in oxygen-poisoned rat lungs. J Cell Biol 1967; 33: 605-628, (in English),
• 17) Lambertsen CJ: Effects of hyperoxia on organs and their tissues. W: C Lenfant (Ed.) Lung biology in health and disease. Vol. 8: ED Robin (Ed.) Extrapulmonary manifestations of respiratory disease. Marcel Dekker, New York 1978: 239-303, (in English),
• 18) Shykoff B: Pulmonary effects of submerged breathing of air or oxygen. NEDU TR 02-14. Navy Experimental Diving Unit, Panama City 2002, (in English),
• 19) Shykoff BE: Pulmonary effects of submerged oxygen breathing: 4-, 6-, and 8-hour dives at 140 kPa. Undersea Hyperb Med 2005; 32 (5): 351-361, (in English),
• 20) Shykoff B: Pulmonary effects of six-hour dives: in-water or dry chamber exposure to an oxygen partial pressure of 1.6 ATM. NEDU TR 05-19. Navy Experimental Diving Unit, Panama City 2005 , (in English),
• 21) Shykoff BE: Pulmonary effects of submerged oxygen breathing in resting divers: repeated exposures to 140 kPa. Undersea Hyperb Med 2008; 35 (2): 131-143, (in English),
• 22) Shykoff BE: Pulmonary effects of submerged exercise while breathing 140 kPa oxygen. Undersea Hyperb Med 2008; 35 (6): 417-426 , (in English),
• 23) Smith JL: The pathological effects due to increase of oxygen tension in the air breathed.J Physiol 1899; 24 (1): 19-35, (in English).