Studi su modelli animali hanno dimostrato che la ventilazione meccanica è in grado di danneggiare polmoni sani o di aggravare un danno polmonare preesistente se a) il volume polmonare a fine espirazione è abbastanza basso da permettere il collasso delle piccole vie aeree oppure b) il volume corrente erogato dal ventilatore è sufficientemente elevato (D¿Angelo, 2008). Generalmente si ritiene che, se queste due condizioni non si verificano, la ventilazione meccanica non causi alcun danno polmonare. Questa assunzione, che è alla base del concetto di ventilazione protettiva nella pratica medica, è stata contraddetta da due recenti lavori (Vaneker, 2007; Moriondo, 2007), secondo i quali la ventilazione meccanica, anche se effettuata con volume corrente fisiologico e normale volume polmonare di fine espirazione, è in grado di danneggiare la matrice extracellulare del parenchima polmonare e di stimolare la produzione di citochine proinfiammatorie. Questi risultati sono sorprendenti. Infatti, se le variazioni volumetriche del polmone nel tempo ottenute grazie alla ventilazione meccanica sono le stesse che si hanno durante la respirazione spontanea, le variazioni della pressione transpolmonare saranno le stesse nelle due condizioni e l¿unica differenza meccanica sarà data dalla modalità di applicazione della pressione che espande il polmone. Nel caso della ventilazione meccanica il polmone si espande grazie all¿applicazione di una pressione positiva all¿apertura delle vie aeree e nel caso della ventilazione spontanea la stessa espansione si verifica perché i muscoli inspiratori generano una depressione intratoracica.
Allo scopo di verificare se a) la ventilazione meccanica a pressione positiva in modalità protettiva abbia effetti lesivi sul polmone e b) la modalità di applicazione della pressione che espande il sistema, a parità di pressione transpolmonare, sia in grado di modulare tali effetti lesivi, saranno fatti i seguenti esperimenti. Dopo l¿induzione dell¿anestesia, i ratti saranno A) lasciati respirare spontaneamente, B) ventilati meccanicamente a pressione positiva o C) ventilati meccanicamente applicando una pressione subatmosferica sulla superficie corporea. Nei gruppi B e C, che simulano soggetti intubati e paralizzati, ventilati rispettivamente con un ventilatore convenzionale e con un polmone d¿acciaio, e nel gruppo A, volume corrente, frequenza e volume di fine espirazione saranno mantenuti identici. Dopo quattro ore dall¿inizio dell¿esperimento, metà degli animali di ciascun gruppo sarà sacrificata, mentre l¿altra metà sarà sacrificata dopo 24-48 ore, per stabilire se gli effetti delle diverse modalità di ventilazione sono reversibili o meno. L¿effetto di ciascuna modalità di ventilazione sarà valutato in termini di meccanica respiratoria, alterazioni istologiche del parenchima polmonare, produzione locale e rilascio sistemico di citochine (TNF-a, IL-1b, IL-2, IL-6, IL-10, MIP-2).