Biofisica de las infecciones respiratorias

Biofisica de las infecciones respiratorias

Vet. Mix. 17: 1986
ESTUDIO RECAPITULATIVO
Biofisica de las infecciones respiratorias
JULIO MARTiNEZ BURNES *
ALFONSO LOPEZ MAYAOOITIA **
MARTHA MERINO MONCADA ***
Una de las funciones mas imortantes del pul­
mon, aparte de su papel en el intercambio gaseo­
so y en el metabolismo, es la de constituir una
barrera bio16gica: esencial entre los animales y su
medio ambiente.
Es de fundamental importancia la manera en
la cual el aparato respiratorio previene la entra­
da, neutraliza 0 remueve agentes dafiinos que pue­
den llegar por diferentes vias. 49
Un agente patogeno alcanza el tejido respira­
torio principalmente por la via aerogena a traves
del aire inhalado y por 131 via hemarogena median­
te la sangre que llega a los pulmones.
Por 10 que respecta a la via de entrada hema­
rogena, esta ocurre cuando la circulacion sangui­
nea lleva particulas infecciosas al pulmon; ejem­
~ plo de estas enfermedades son las viremias, bacte­
,emias, septicemias y emboli as parasitarias. A pe­
sar de que muchos microorganismos circulantes
alcanzan el pulmon, en pocas ocasiones se logra
establecer la infeccion, debido a que se necesita
que las particulas se fijen en el tejido respiratorio.
Se considera que solo una pequefia fraccion (cer­
ca del 1 %) de la carga bacteremica es retenida en
el pulmon; el resto pasa al higado, bazo y rifion
para ser eliminada por el sistema monocitico-ma­
crofagico (sistema Reticulo-Endotelial). 19
La mayoria de las infecciones del aparato res­
piratorio son por via aerogena y se originan por
particulas en a.erosoles que llevan consigo agentes
infecciosos. Estas particulas se pueden originar
fuera del organismo 0 dentro de el, en el apa.rato
respiratorio superior. 62
Cuando agentes infecciosos, toxinas, polvos
minerales 0 particulas inmunogenicas contenidas
en el aire penetran a los pulmones, encuentran
una gran variedad de mecanismos de defensa que
previenen su contacto con tejidos vulnerables. EI
grado en que los mecanismos de defensa del pul­
mon sean alterados por materiales extrafios inha­
lados, determina en gran parte el curso de las
~nfermedades respiratorias. 19
En las infecciones transmitidas por la via res­
piratoria, la diseminacion depende de la produc­
cion de particulas en el aire (aerosoles) que con­
tienen microorganismos. A traves de la tos y el
estornudo de animales enfermos y de portadores
sanos se generan frecuentemente aerosoles con
particulas infecciosas. Esto es mas patente en la
inflamaci6n de las vias respiratorias, en donde
hay un incremento en las secreciones de moco, por
10 que el reflejo tusigeno esta aumentado. 47
Por 10 que respecta al estornudo, se ha calcu­
lado que en cada uno se producen mas de 20,000
gotas de diferentes tamafios y con condiciones
variables de velocidad y humedad relativa. 47 Esto
se relaciona directamente con su capacidad de
transmitir infecciones. Lo anterior da una idea
de la importancia de los aerosoles en la patoge­
nesis de los problemas respiratorios.
AEROSOLES
Un aerosol se define como un sistema de par­
ticulas coloidales liquidas 0 solidas suficientemen­
te pequefias para tener una disminucion lenta de
su velocidad, y por esta razon ser capaces de per­
manecer estables en el aire por periodos relativa­
mente largos y de acarrear agentes infeccio­
sos. 42,62
En la naturaleza existen diferentes formas de
aerosoles, que pUeden ser visibles 0 invisibles.
Cuando estos son visibles son llamados polvos,
nieblas, vapores, humos, holHn 0 smog. 42
Recibido para su publicaci6n el 25 de abril de 1985.
* Laborarorio de Diagnostico. Facultad de Medicina
**
***
Veterinaria y Zootecnia. Universidad AutOnoma de
Tamaulipas, Apdo. 263, Cd. Victoria, Tamaulipas,
Mexico.
Alberta Environmental Centre, Animal Sciences
Wing Bag 4000, Vegreville, Alberta TOB 4LO, Ca­
nada.
Departamento de Bacteriologia, Facultad de Medici­
na Veterinaria y Zootecnia. Universidad Nacional
Autonoma de Mexico, 04510 Mexico, D. F.
181
Los aerosoles son ereados por eondensacion de
vapor de partieulas 0 por una dispersion 0 atomi­
zaei6n de material en partieulas. 62
En 1934, se introdujo el termino de "nueleos
de las gotitas" por Wells 67 para deseribir particu­
las con un tamafio entre 0.5 y 5 pll1 de diametro,
originadas a partir de la evaporaei6n de partieu­
las suspendidas en una fase liquida de mayor ta­
mafio. Estas permanecen en el aire por varias
horas antes de que la fuerza gravitacional las lIe­
ve al suelo. La particulas meneionadas son la
fuente principal de infecciones pulmonares ya que
son ideales para la IIUixima penetraeion a los pul­
mones. 8
El hombre a traves de diferentes tecnicas ha
logrado producir aerosoles artificiales, que han
sido ampIiamente utilizados en la medicina, en la
investigaeion biomediea y en la industria. Estos
han sido clasifieados en monodispe:r;'sos y polidis­
persos. Los monodispersos son aquellos en los que
la mayoria de sus partieulas tienen el mismo ta­
mafio. Esta homogeneidad en tamafio resulta difi­
cil de eonseguir en muchas substancias, por lQ que
es necesario el uso de aerosoles polidispersos que,
aunque son produeidos mas facilmente, son de di­
ffeil caracterizaci6n. 46
Los aerosoles monodispersos se han utilizado
con multiples ventajas en el area biomediea para
estudios de depOsito y eliminaci6n de partfculas
del aparato respiratorio y para la medicion lineal
de los espacios aereos con aplicaci6n eil pruebas
diagn6sticas para enfermedades pulmonares. 51
Los aerosoles polidispersos se han utilizado en
el area biomedica para estudios de inhalaci6ilde
t6xicos, y en medicina en la Hamada "inhalotera­
pia", 10 que permite administrar una medicacion
especifica en las partes profundas del aparato res­
piratorio. 10, 46
La inhalacion de particulas no es nada nuevo,
pero el incremento en la contaminaci6n del aire
en sociedades industrializadas y el peligro causa­
do por los contaminantes ha dado nueva impor­
tancia al estudio de los aerosoles. En la decada
pasada hubo un gran incremento en el uso de
aerosoles artificiales en muchos tipos de indus­
trias: en cosmeticos, productos domesticos, insecti­
cidas, asi como para el uso terapeutieo en muchas
enfermedades respiratorias. En las investiga­
ciones biomedicas se ha puesto un acento espe­
cial en el destino de particulas inhaladas, su de­
pOsito, eliminaci6n y efecto en el aparato respi­
ratorio. 2, 3, 1, 25, 37.42 Entre las particulas estudia­
das estan: virus, bacterias, hongos, minerales,
182
materiales tOxicos y particulas inmunogenicas en­
tre otros. Tambien se ha estudiado el efecto que tienen otros factores asociados sobre la elimina­
cion de particulas. 20, 39, 62 Los estudios menciona­
dos se han apJicado en animales experimentalet y en el hombre, contribuyendo al conocimiento de la patogenesis de las enfermedades respiratorias. INHALACION DE PARTicULAS
En la atmosfera se encuentran suspendidas numerosas particulas originadas de diversas fuen­
tes, sus caracteristica.s y concentraci6n en el aire varian espacialmente, existiendo un incremento en numero y tamafio proporcional a la cercania de los centros de actividad humana. En los estudios sobre la contaminaci6n del aire y sus efectos en la saJud y en el medio ambiente se ha dado una atenci6n primaria a las altas concentraciones de particulas generadas por el hombre. Sin embar­ go, la mayor fuente de generaci6n de particulas suspendidas en la atmosfera se lleva a cabo por procesos naturales sin la intervenci6n directa del hombre; muchas de estas son potencialmente pa­
tOgenas. 11 En el proceso de la respiraci6n la cantidad de
aire que penetra a los pulmones es sorprendente;
se calcula que un humano respira diariamente un ~
volumen de aire aproximado de 8,000 litros. POl
otro lado, la superficie del tejido respiratorio es
la mas grande interfase del hombre con su medio
ambiente. Se calcula que la superficie del aparato
respiratorio que esta en contacto con el aire es
aproximadamente de 63 m 2 • 64 La extensa superfi­
cie pulmonar y el enorme volumen de aire am­
biental cal'gado de partfculas que se inhala cons­
tantemente permiten que el aparato respiratorio
este expuesto a un gran numero de particulas po­
tencialmente patOgenas. En los animales domesti­
cos tambien se ha calculado la superficie de te­
jido respiratorio y los volumenes de aire consumi­
dos. Es claro que el aparato respiratorio de las
diferentes especies animales al igual que el del
hombre esta expuesto a un bombard eo constante
de particulas. En el Cuadro 1 se muestran los da­
tos recopilados por varios autores en diferentes
animales, donde se puede observar el volumen de
aire inspirado y exhalado de los pulmones con
cada cicIo respiratorio (volumen tidal), la fre­
cuencia respiratoria, el volumen total consumido
en 24 horas, el area de superficie alveolar y el
peso.
- ,"
CUADRO 1
1""'-
PESOS, FRECUENCIAS, VOLUMENES RESPIRATORIOS Y AREAS DE SUPERFICIE
ALVEOLAR EN DIFERENTES ESPECIES ANIMALES, CALCUIlADOS DE VARIAS
FUENTES 36, 52, 61, 6.
---Especi€
Hombre
Caballo
Vaca
Cerdo
Oveja
Cabra
Perro
Ga'to
Mono
Peso
CO'l'pO'I'al
(kg)
F'I'ecuencia
'I'espi'l'atoria
(Tesp/min)
70
696
514
100
63
40
10
2.9
2.6
12
12
30
13
19
15
12
26
40
Volumen
tidal
(ml)
Volumen
en f4 h
(i)
450
7500
3800
286
371
310
203
29
45
7776
129600
164160
5354
10150
6696
3508
1086
2592
Supe'l'/icie
al'IJeolaT total
(w)
63
ND
316
ND
ND
96
46.5
7.3
ND
(Macaca arctoides)
Gallina
Conejo
Cobayo
Rata
r­ .\IIlster
Rat6n
2.5
2.4
0.52
0.25
0.09
0.02
.. Obtenido a partir de la f6rmula: VT
ND No determinado.
=
== 10 mI/kg
30
39
90
97
74
28
31
16
4
2*
1*
0.2*
(peso corporal)
Las caracteristicas fisicas de las particulas
como son talnaiio, densidad, forma, solubilidad,
estructura y tension superficial son de importan­
cia en el destino de las particulas inhaladas en el
aparato respiratorio.
El tama:fio de las partfculas suspendidas en el
aire atmosferieo es una de las caraeteristieas de
mayor importaneia como determinante de su dis­
tribucion en el aparato respiratorio. Aunque el ta­
mafio de las particulas inhaladas es de mucha im­
portancia, no es el 6nieo determinante de su de­
pOsito en el tejido respiratorio. Se ha demostrado
que la forma de las particulas tambien es impor­
tante, como en el caso de la inhalaci6n y dep6sito
de silica 8, 11 Y asbesto en el pulmon; por ejemplo,
se han encontrado en los alve610s fibras de asbes­
/"""'" 'Superiores a los 300 p..II1 de 10ngitud paro me-
1340
898
518
280
106
8
ND
ND
ND
ND
ND
ND
U
nos de 0.1 p.m'de diametro. 6 Probablemente debi­
do a la orientaeion de su eje longitudinal paralelo
a la corriente de aire, el eomportamiento de estas
fibras es similar a esferas de 1 p..II1 de diametro. 8
El termino "tamafio aerodinamico de las par­
ticulas" se refiere a la densidad, forma y dimen­
siones ffsicas de dichas partfculas. :t2
Otra caracteristica de importancia es la solu­
bilidad de las parlfcu1as especiaImente en 10 que
se refiere a 1& inhalaeion de agentes t6xicos. 6, 8
EI efeeto de los factores ambientales sobre 1a
estabiIidad de las particu1as en aerosoles ha sido
ampliamente estudiado. La humedad relativa, 1a
temperatur& y la composieion del medio ambien­
te afeetan la estabilidad de las particulas suspen­
didas en el aire. Tambien se ha demostrado que
estas caracteristicas fisicas infiuyen marcadamen­
te en la transmisi6n e infectividad de partfculas
infeeciosas. 9
183
EJecto del ta,mano de las particulas sobre
su deposito en el aparato respiratorio
El sitio donde se depositan las particulas en
el aparato respiratorio depende por un lado de
las propiedades fisicas del material inhalado y par
el otro de la profundidad y frecuencia de la res­
piracion en un individuo.
Hatch 22 hizo una extensa revision y demostro
que el sitio de deposito en el aparato respiratorio
depende del tamano aerodinamico. de las particu­
las inhaladas. Particulas mayores de 10 pm de dia­
metro suspendidas en el aire que penetra al apa­
rato respiratorio se depositan principalmente en
las fosas nasales, pero pueden Hegar algunas has­
ta el arbol bronquial. Particulas menores de 10
/-tm pero mayores de 5 /-tm son depositadas en su
mayoria en la traquea y bronquios. Las particu­
las de un rango de 2 a 0.5 /-tm son las que general­
mente logran penetrar hasta los alveolos. 62
M ecanismos de deposito de particulas
Las particulas inhaladas se depositan en el
aparato respiratorio mediante diferentes meca­
nismos denominados por varios autores como fac­
tores aerodinamicos,60 fuerzas aerodinamicas 49 0
mecanismos fisicos. 15 Estos son principalmente el
impacto 0 choque, la sedimentacion y el movimien­
to browniano. Existen quiza otros mecanismos
que pueden influir en el depOsito de particulas,
como 10 son las cargas electrostaticas, pero no han
sido bien estudiadas. La importancia de cada uno
de estos mecanismos en el depOsito esta tambien
relacionada con el tamano, forma y densidad de
las particulas, asi como con la velocidad de flujo
de aire y con las caracteristicas aerodinamicas de
las vias respiratorias. 411
EI impacto 0 choque de particulas en el apara­
to respiratorio ocurre primariamente en la nariz
y en las vias respiratorias superiores. Este es el
mecanismo por el cual se deposita el mayor lllime­
ro de particulas independientemente de su tama­
no. Dicho mecanismo se produce cuando el aire
inhalado, que contiene particulas menores de 10­
15 JiIn entra a la cavidad nasal con gran veloci­
dad. La forma de los meatos y la gran velocidad
del aire inhalado forman turbulencias haciendo
que el aire cambie repentinamente de direccion,
por 10 que las particulas suspendidas en este se
impactan en la mucosa respiratoria por inercia. 49
Mediante el mecanismo de impacto 0 choque
las particulas de 10 JiIn 0 mayores se depositan
en los cornetes nasales y en la faringe. Las par­
184
ticulas menores de 10 p,m se pueden depositar en
las bifurcaciones traqueo-bronquiales en don de la
velocidad del aire es todavia suficiente como para
imprimirle a las particulas fuerza de inercia. Es'
mecanismo es inexistente en los alveolos, ya qu_
en esta zona del pulmon la velocidad del aire es
casi nula. 8
La sedimentacion es el principal mecanismo
de depOsito de particulas en el rango de tamano de
5.0 a 0.2 p.m y ocurre como resultado de fuerzas
gravitacionales. El depOsito por sedimentacion se
presenta en las· regiones del pulmon en don de el
aire fluye lentamente, como en los bronquios,
bronquiolos y alveolos. En estas regiones la velo­
cidad de flujo disminuye hasta cerca de cero,de­
bido a que las corrientes de a,ire se dirigen peri­
fericamente en el pulmon y a las bifurcaciones del
arbol bronquial. A esta velocidad del aire las fuer­
zas gravitacionales vencen la resistencia y es
cuando ocurre la sedimentacion, sobre todo en la
region Hamada de "bajo flujo laminar". Esta re­
gion esta comprendida entre la decimo quinta y
vigesimo tercera bifurcacion bronquiaL 8, 49
Por medio del movimiento browniano son de­
positadas principalmente las particulas de 0.1
pm 0 menores. En este, las particulas suspendi­
das en el aire son bombardeadas por moleculas de
gas, originando un movimiento de alta velocidad
pero de corta duracion. Mediante este tipo de mfY~
vimiento, las particulas de pequeno tamano ch\.
can contra la mucosa respiratoria en sus diferen­
tes regiones. 8
Algunos investigadores 48 consideran que el
movimiento browniano no es un mecanismo im­
portante de depOsito, dado que solo un pequeno
numero de particulas son de 0.1 /-tm 0 menore::;. Sin
embargo, otros investigadores 60 piensan que este
es un mecanismo eficiente de depOsito de particu­
las, sobre todo en los alvoolos, aunque reconocen
que el numero de particulas que tienen el tamaiio
necesario para que ocurra el movimiento brow­
niano es minimo.
Las particulas de un tamano entre 0.5 y 0.1
/-tm son poco afectadas por la inereia, por las fuer­
zas gravitacionales y por el movimiento brownia­
no, por 10 que solo el 20 % de tales particulas inha­
ladas son depositadas en el pulmon. Esta propor­
cion no es de valor si se com para con el numero
de particulas depositadas de otros tamafios; sin
embargo, es importante desde el punto de vista
epidemiologico, tomando en cuenta el numero de
particulas contenidas en la masa total inhalada,
asi como su estabilidad, 10 que las hace mas aptas
para su inhalacion. 49
AEROSOLES DE BACTERIAS
Uno de los tipos de particulas suspendidas en
atmosfera con mayor importancia biologica es
que integran las bacterias, las cuales estan dis­
tribuidas ampliamente en el medio ambiente y son
comunmente inhaladas. Muchas de estas bacterias
son potencialmente patOgenas y su inhalacion es
un riesgo para el desarrollo de infecciones del
aparato respiratorio.
La posibilidad de diseminacion de una infec­
cion bacteriana aerogena es proporcional a la du­
racion de la bacteria en el aerosol suspendido en
la atmosfera. Se ha establecido que la viabilidad
de las bacterias en aerosoles disminuye rapida­
mente; uno de los principales factores que influ­
yen sobre la viabilidad e infectividad de las bac­
terias en los aerosoles es la fase de crecimiento en
la que se encuentren. Se ha demostrado que las
bacterias en fase de crecimiento logaritmico son
mas susceptibles a las influencias ambientales, es­
pecificamente a los eambios de humedad relativa
y oxigeno, comparado con las otras fases. La dis­
tribucion de las baeterias en las partieulas de un
aerosol esta relacionada con su concentraeion; pOl'
10 tanto, si la concentracion de los mieroorganis­
mos en el aerosol es baja, muchas particulas per­
maneceran libres de bacterias. 18
~. Las infecciones respiratorias son una de las
.;ausas mas frecuentes de morbilidad y mortali­
dad, tanto en el hombre 30 como en los animales
domesticos. 45 En los bovinos se calcula que las in­
fecciones respiratorias constituyen el 75% de las
enfermedades de esta especie y dentro de los pro­
cesos respiratorios, las neumonias representan un
75% de los diagnosticos. 54 En la especie porcina,
se cuenta con datos de porcentajes de mortalidad
por neumonias que van des de el 25% hasta el
34 % en cerdos de finalizacion. 59 Las neumonias
constituyen la mayor causa de muertes y perdidas
economicas en las especies animales productivas.
r-1::1
4,
~,
81, 43 1 44, 59,
as
Modelos experimentaies de inoculaci6n
de bacterias por aerosoles
Los aerosoles de bacterias han sido amplia­
mente utilizados en investigaciones del aparato
respiratorio en el area biomedica. Su uso presen­
ta multiples ventajas sobre otras vias de inocula­
ci6n, dado que: a) Asegura una distribuci6n ho­
mogenea de las bacterias en el aparato respirato­
rio. b) Noes necesario el U80 de anestesicos para
~evar a cabo la inoculaci6n. c) Es posible inocu­
lar un gran numero de animales simultaneamen­
teo d) Es el metodo que mas se aproxima a la via
natural de las infecciones del aparato respirato­
rio. La utilizaci6n de los modelos de inoculaci6n
de bacterias por aerosol en diferentes tipos de in­
vestigaciones del aparato respiratorio se encuen­
tra resumida en el Cuadro 2.
La primera descripci6n sobre aparatos y tec­
nicas de inoculaei6n por aerosol fue hecha en 1923
por Stillman. 68 El aparato utilizado consistio de
una caja cuadrada de lamina galvanizada con me­
didas aproximadas de 31 X 26 X 18 cm; esta
camara constaba de dos ventanas de vidrio late~
rales y una ventanilla en un extremo, donde era
colocado el filtro de algod6n. En el extremo opues­
to, habia otra abertura a traves de la cual se in­
trodujo la nariz de un nebulizador de crista!. El
aerosol se producia por el paso del aire generado
por una perilla de hule hacia el nebulizador de
cristal, el cual contenia un in6culo bacteriano.
A partir de 1952, comenz6 una nueva era en
el desarrollo de modelos de inoculaci6n por aero­
sol para bacterias. Esto se debi6 a la introducci6n
de un aparato para el estudio de las infecciones
aerogenas desarrollado por Henderson. 23 Este
aparato fue el modelo basico para posteriores in­
vestigaciones, ya que partiendo de su principio se
realizaron modificaciones y adaptaeiones por un
gran numero de investigadores.
Una modificaci6n de suma importancia al apa­
rato de Henderson fue hecha en 1964 por Lauren­
zi et al. 37 EI aparato de exposiei6n a aerosoles
modificado por estos investigadores eonsisti6 de
una camara cilindrica transparente, con un dia­
metro interno aproximado de 102 X 16 em. En
este sistema el aire generado por una eompresora
pasaba por un filtro y un rotametro para Hegar
a un nebulizador DeVilbiss modelo 40, que eon­
tenia el in6culo bacteriano. EI paso del aire a tra­
yes del nebulizador produjo el aerosol, el eua! pe­
netraba a una camara de mezclado. En esta, se
combinaba el aerosol con aire circulante, Hegando
ambos a la camara de exposici6n. Como sistemas
de seguridad, el aire que salla de la ca.mara pasa­
ba por dos filtros contra bacterias y por valvulas
de seguridad que activaban 0 inactivaban el flujo
del nebulizador. Este modelo se aplic6 al estudio
cuantitativo del deposito y eliminaci6n de bacte­
rias por el pulm6n de ratones. El modelo modifi­
cado de Laurenzi et al. 37 paso a formar parte de
los model os basicos utilizados posteriormente en
un gran numero de investigaciones.
- Otra modificaci6n hecha en 1965 al aparato de
Henderson, que a su vez constituy6 el punto de
185
CUADRa 2
DIFERENTES TIPOS DE INVESTIGACIONES DEL APARATO RESPIRATORIO UTILIZANDO MODELOS EXPERIMENTALES DE INOCULACION DE BACTERIAS POR AEROSOLES Tipo de Investigacion
Distribuci6n de bacterias en el apara­
to respiratorio
Transmisi6n de enferme dad PQr via
aer6gena
Inducci6n Experimental de Neumo­
nias
Reacci6n inflamatoria del aparato res­
piratorio
Respuesta inmuno16gica
Inmunizaci6n por via aer6gena
Eliminaci6n bacteriana en condiciones
normales
Eliminad6n bacteriana en condiciones
adversas
partida para su utilizaci6n en otros modelos, fue
1a de Beard y Easterday. 1 Este sistema consta­
ba de una camara de exposici6n metalica inter­
cambiable para pequeiias especies de 25 cm de
diarnetro por 1 m de largo y de un capuch6n 0
casco metalico para exposici6n de grandes espe­
cies. Dos tanques de aire formaban la fuente de
flujo, uno de ellos servia como flujo primario para
activar un nebulizador convencional. El aire del
otro tanque, 0 flujo secundario pasaba a traves
de un tablero, donde se filtraba y humidificaba
para mezclarlo con el aerosol en la camara de ex­
posici6n 0 en el capuch6n. De cualquiera de los
sistemas de exposici6n y con ayuda de una bomba
de vacio, se extraian muestras para llevarlas a1
186
Referencias
Lillie y Thomson SI
Jakab y Green 29
Nugent y Pesanti 50
Veit et al. 65
Wells y Wells (;8
Davis et al. 1
Jericho 32
Jericho y Lana-ford 33
Gilka et al. 13
Snella y Rylander 51
Johnson et al. 35
Pierce ct al. 53
Hudson et al. 24
Walker et al. 66
Sebunya ct al. 56
Gross et al. 21
Friend ct al. 12
Jericho y Langford 34
Gilka ct al. 14
Jakab 28
Laurenzi ct al. 31
Lillie y Thomson 38
Goldstein y Green 16
Jackson et al. 26
Jakab y Green 30
LOpez et al. 40
Jakab 21
LOpez et al. H
tab1ero donde se verificaba 1a temperatura y para
el muestreo del tamaiio y concentraci6n de las
particu1as. Contaba ademas con aditamentos para
medir el volumen respiratorio. E1 aire que salla
de los sistemas de exposicion era succionado por
presion negativa y se hacia pasar PQr un prefiltro
con 4 capas de acrilico y por dos filtros desecha­
bles de alta eficacia. Este aparato se utiliz6 para
eXPQner cobayos, pollos, guajolotes, hurones, ove­
jas, cabras, cerdos, ponies y caballos.
En 1972, Lillie y Thomson 3 hicieron modifi­
caciones al modelo de Laurenzi ct al., obteniendo
un sistema preciso y complejo de exposici6n a
aero soles para diferentes especies animales. El sis­
tema estaba integrado por una camara rectangv
lar construida de metal y acrilico, de un tamano
de 92 cm de largo, 46 cm de ancho y 41 cm de pro­
fundidad aproximadamente. En el centro de uno
""--·le los lados se encontraba una abertura provis­
ta de un dispositivo de hule para introducir la
cabeza de un becerro 0 que permitia cerrarla
cuando se alojaban ratones en el interior de la
camara. El flujo prima'rio de aire se produjo por
un compresor que 10 llevaba hacia cuatro nebuli­
zadores DeVilbiss modelo 40 en el mismo numero
de entradas en un extremo de la camara y que
conectaban con ella en forma de cono. EI aerosol
de bacterias generado se combinaba con aire en
las conexiones conicas que llegaban a una camara
comun de mezclado. Una vez combinado el aire,
el aerosol llegaba a la camara de exposici6n, para
salir a traves de un filtro por medio de un sis­
tema de flujo secundario que producia presion ne­
gativa interior. Contaba ademas con un solenoide
conectado al compresor para controlar la presion
del aire. Este modelo fue utilizado para el estudio
de la eliminacion pulmonar de bacterias en bece­
rros y ratones.
En 1973, Gilka 14 modific6 el sistema de Lillie
y Thomson adaptandolo para estudios con cuatro
bovinos simultaneamente.
Actualmente se han desarrollado diferentes in­
vestigaciones biomedicas con modelos de expos ir ' :i6n a aerosoles que utili:zan sistemas de nebuli­
zadores ultras6nicos. Estos sistemas completamen­
te transistorizados permiten una mayor descarga
de aerosol, con mas alta densidad y con particulas
de tamano mas homogeneo. Uno de estos modelos
ha sido utilizado por Saunders et at., 55 en cerdos.
El sistema consta de una camara de exposici6n
fabricada con un bastidor metalico que soporta
una camara de polietileno, con dimensiones de 107
em de ancho por 122 cm de longitud y 107 cm de
altura. Una abertura en la camara permite la en­
trada de las conexiones de un nebulizador ultra­
s6nico DeVilbiss modelo 65.
El desarrollo de modelos experimentales de
inoculaci6n de bacterias por aerosoles con sus
multiples ventajas ha permitido diversificar su
utilizaci6n en diferentes tipos de investigaciones
del aparato respiratorio.
EI conocimiento de los principios biofisicos de
las infecciones respiratorias permite una mejor
comprension de los mecanismos de defensa del
aparato respiratorio asi como de la patogenesis
de los procesos respiratorios que representan una
de las causas mas frecuentes de morbilidad y mor­
talidad en el hombre y en los animales domesticos.
SUMMARY
The biophysics of respiratory infections is re­
viewed, taking into consideration aspects such
as the entry pathways of pathogenic agents, the
definition and characteristics of aerosols, the
inhalation of particles, their characteristics and
mechanisms of deposition in the respiratory tract.
In addition, the development of experimental mo­
dels using bacterial aerosols in the research of
the respiratory system is described.
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