A nanotecnologia é um campo emergente de ciência com o potencial de criar novos materiais e estratégias envolvendo a manipulação de materiais em escala nanométrica (<100nm). Uma vez que as propriedades das nanopartículas dependem do seu tamanho, elas vêm introduzido um novo paradigma na farmacoterapia – a possibilidade de entregar drogas a células-alvo com o mínimo de efeitos colaterais sistêmicos e toxicidade. A presente revisão fornece um resumo de achados publicados, especialmente no que concerne às formulações de nanopartículas para doenças pulmonares. Os dados disponíveis têm mostrado alguns benefícios da terapia com nanopartículas no desenvolvimento da doença e remodelamento pulmonar em doenças respiratórias. Entretanto, há uma grande diferença entre os conceitos de nanomedicina, os dados experimentais publicados e a realidade clínica. Além disso, estudos são necessários para determinar o potencial da nanoterapia e a toxicidade sistêmica de nanomateriais para o uso futuro em humanos.

Nanotechnology is an emerging science with the potential to create new materials and strategies involving manipulation of matter at the nanometer scale (<100 nm). With size-dependent properties, nanoparticles have introduced a new paradigm in pharmacotherapy – the possibility of cell-targeted drug delivery with minimal systemic side effects and toxicity. The present review provides a summary of published findings, especially regarding to nanoparticle formulations for lung diseases. The available data have shown some benefits with nanoparticle-based therapy in the development of the disease and lung remodeling in respiratory diseases. However, there is a wide gap between the concepts of nanomedicine and the published experimental data and clinical reality. In addition, studies are still required to determine the potential of nanotherapy and the systemic toxicity of nanomaterials for future human use.

Diversos estímulos podem ser utilizados para reproduzir características histológicas e funcionais do enfisema humano, uma das principais causas de incapacidade e morte. Uma vez que a fumaça de cigarro é a principal causa de enfisema em humanos, estudos experimentais têm tentado reproduzir esta situação. No entanto, esse é um método dispendioso e complicado para a indução do enfisema e, alternativas mais simples e eficazes, têm sido pesquisadas. Entre essas abordagens, enzimas elastolíticas vêm sendo amplamente utilizadas para reproduzir algumas das características do enfisema humano, tais como: aumento dos espaços aéreos, influxo de células inflamatórias nos pulmões e inflamação sistêmica. Entretanto, o uso de modelos de enfisema induzido por elastase permanece controverso, uma vez que as vias de ação da doença envolvidas na indução com elastase podem diferir das que ocorrem no enfisema induzido pelo fumo. Isso indica que a escolha de um modelo de enfisema pode influenciar os resultados de novas terapias ou drogas a serem testadas. O objetivo desta revisão é comparar os mecanismos da indução da doença em modelos de enfisema por fumaça e elastase, descrever as diferenças entre os vários modelos de elastase e, estabelecer as vantagens e desvantagens dos modelos de enfisema por elastase. Mais estudos são necessários para elucidar os mecanismos relacionados ao enfisema induzido por elastase.

Several distinct stimuli can be used to reproduce histological and functional features of human emphysema, a leading cause of disability and death. Since cigarette smoke is the main cause of emphysema in humans, experimental researches have attempted to reproduce this situation. However, this is an expensive and cumbersome method of emphysema induction, and simpler, more efficacious alternatives have been sought. Among these approaches, elastolytic enzymes have been widely used to reproduce some characteristics of human cigarette smoke-induced disease, such as: augmentation of airspaces, inflammatory cell influx into the lungs, and systemic inflammation. Nevertheless, the use of elastase-induced emphysema models is still controversial, since the disease pathways involved in elastase induction may differ from those occurring in smoke-induced emphysema. This indicates that the choice of an emphysema model may impact the results of new therapies or drugs being tested. The aim of this review is to compare the mechanisms of disease induction in smoke and elastase emphysema models, to describe the differences among various elastase models, and to establish the advantages and disadvantages of elastase-induced emphysema models. More studies are required to shed light on the mechanisms of elastase-induced emphysema.

A glutamina (Gln) é uma importante fonte de energia e tem sido usada como substrato energético suplementar. Além disso, a Gln é um componente essencial para numerosas funções metabólicas tais como: homeostase ácido-base, gliconeogênese, transporte de nitrogênio e síntese de proteínas e ácidos nucléicos. Portanto, a glutamina desempenha um papel importante na homeostase celular e no metabolismo dos órgãos. Esse artigo objetiva rever os mecanismos de ação da glutamina na doença grave. Em pacientes criticamente enfermos, o aumento da mortalidade foi associado com uma diminuição de Gln plasmática. Durante o estresse catabólico, o consumo de Gln excede a oferta, e a quantidade de glutamina livre no plasma e músculo esquelético encontra-se reduzida. A dose e via de administração da Gln claramente influencia sua eficácia: alta dose por via parenteral parece ser mais benéfica do que uma dose baixa administrada por via enteral. Estudos experimentais relataram que Gln protege as células, tecidos, e todo o organismo do estresse através dos seguintes mecanismos: atenuação na ativação do fator nuclear (NF)-kB, balanço entre citocinas pró- e anti-inflamatórias, redução no acúmulo de neutrófilos, melhora na integridade intestinal e função mune celular, e aumento da expressão da proteína de choque térmico. Em conclusão, o uso de glutamina em altas doses e por via parenteral (>0,50 g/kg/dia) demonstrou ser benéfica em pacientes criticamente enfermos, embora os mecanismos fisiopatoló-gicos necessitam ser melhor elucidados.

Glutamine (Gln) is an important energy source and has been used as a supplementary energy substrate. Furthermore, Gln is an essential component for numerous metabolic functions, including acid-base homeostasis, gluconeogenesis, nitrogen transport and synthesis of proteins and nucleic acids. Therefore, glutamine plays a significant role in cell homeostasis and organ metabolism. This article aims to review the mechanisms of glutamine action during severe illnesses. In critically ill patients, the increase in mortality was associated with a decreased plasma Gln concentration. During catabolic stress, Gln consumption rate exceeds the supply, and both plasma and skeletal muscle pools of free Gln are severely reduced. The dose and route of Gln administration clearly influence its effectiveness: high-dose parenteral appears to be more beneficial than low-dose enteral administration. Experimental studies reported that Gln may protect cells, tissues, and whole organisms from stress and injury through the following mechanisms: attenuation of NF (nuclear factor)-kB activation, a balance between pro- and anti-inflammatory cytokines, reduction in neutrophil accumulation, improvement in intestinal integrity and immune cell function, and enhanced of heat shock protein expression. In conclusion, high-doses of parenteral Gln (>0.50 g/kg/day) demonstrate a greater potential to benefit in critically ill patients, although Gln pathophysiological mechanisms requires elucidation.

A matriz extracelular é um aglomerado tridimensional demacromoléculas composta por: fibras colágenas (principalmente, tipos I e III), elastina, glicosaminoglicanos e proteoglicanos. No pulmão, a matriz extracelular tem várias funções, tais como: 1) promover estresse tensil e elasticidade tecidual, 2) contribuir para a manutenção da dinâmica de fluidos no interstício, 3) propiciar efetiva troca gasosa, 4) controlar a função celular através de sua ligação com fatores de crescimento, quimiocinas, citocinas e interação com receptores de superfície, e 5) remodelamento e reparo tecidual. A fragmentação e a desorganização da matriz extracelular pode acarretar edema intersticial e, eventualmente, edema alveolar grave. Logo, quando há aumento da filtração microvascular ocorre rápido remodelamento da matriz por ativação de proteases. Destarte, a deposição de fibras colágenas reduz a complacência intersticial limitando o edema. Em conclusão, modificações na matriz extracelular podem afetar a formação e distribuição do edema no pulmão.

The extracellular matrix is composed of a three-dimensional fiber mesh filled with different macromolecules such as: collagen (mainly type I and III), elastin, glycosaminoglycans, and proteoglycans. In the lung, the extracellular matrix has several functions which provide: 1) mechanical tensile and compressive strength and elasticity, 2) low mechanical tissue compliance contributing to the maintenance of normal interstitial fluid dynamics, 3) low resistive pathway for an effective gas exchange, d) control of cell behavior by the binding of growth factors, chemokines, cytokines and the interaction with cell-surface receptors, and e) tissue repair and remodeling. Fragmentation and disorganization of extracellular matrix components comprises the protective role of the extracellular matrix, leading to interstitial and eventually severe lung edema. Thus, once conditions of increased microvascular filtration are established, matrix remodeling proceeds fairly rapidly due to the activation of proteases. Conversely, a massive matrix deposition of collagen fiber decreases interstitial compliance and therefore makes the tissue safety factor stronger. As a result, changes in lung extracellular matrix significantly affect edema formation and distribution in the lung.

A asma é uma doença inflamatória crônica com níveis variados de obstrução ao fluxo aéreo e diferentes formas de apresentação. Seu tratamento vem sendo modificado com a evolução do conhecimento sobre sua patogenia. A inflamação das vias aéreas, que é modulada por determinantes genéticos e ambientais, resulta na alteração definitiva da arquitetura da via aérea (remodelamento). O padrão inflamatório da asma é de natureza multicelular, envolvendo mastócitos, neutrófilos, eosinófilos, linfócitos T, células musculares e epiteliais. Diversas citocinas e quimiocinas contribuem para a orquestração do processo inflamatório. O reconhecimento do papel crítico da inflamação, que está associada à gravidade da doença, vem direcionando o eixo do tratamento para a prevenção ou para o bloqueio das alterações inflamatórias. Nesse sentido, além dos agentes beta2-adrenérgicos, da teofilina e dos corticosteróides, novos fármacos vêm sendo estudados. Dentre eles, os inibidores específicos de fosfodiesterases vêm apresentando resultados promissores. A partir dos resultados obtidos com a segunda geração dessas substâncias, pode-se imaginar que, em breve, elas representarão uma nova opção para o tratamento da asma.

Asthma is a chronic inflammatory disease characterized by varying degrees of airflow obstruction and diverse clinical manifestations. As knowledge of asthma pathogenesis has increased, treatment has evolved. Airway inflammation, modulated by genetic and environmental factors, results in altered airway architecture (airway remodeling). Inflammation in asthma is typically multicellular in nature, involving mast cells, neutrophils, eosinophils, and T lymphocytes, as well as muscle and epithelial cells. Various cytokines and chemokines play roles in orchestrating the inflammatory process. Recognition of the critical role played by airway inflammation, which is an indicator of the degree of asthma severity, has shifted the treatment toward either prevention or the inhibition of inflammatory markers. In light of this, new drug formulations have been considered. In addition to the beta2 agonists, theophylline, and corticosteroids currently being used, the second generation of selective phosphodiesterase inhibitors has shown promising results. Recent studies suggest that these drugs may soon offer a novel alternative in the treatment of asthma.