-Lavage geïnduceerde Surfactant Uitputting in Pigs als een model van de Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS)
Summary
Herhaalde pulmonale lavages in verdoofde varkens induceren longschade lijkt op belangrijke aspecten van het menselijk acute respiratory distress syndrome (ARDS). Hiertoe worden de longen herhaaldelijk gespoeld met 0,9% zoutoplossing bij 37 ° C. Het doel van het protocol is een reproduceerbare vermindering van de gasuitwisseling en hemodynamica voor onderzoek in ARDS.
Abstract
Verschillende diermodellen van longschade bestaan om de complexe pathomechanismen van humane acute respiratory distress syndrome (ARDS) bestuderen en toekomstige therapieën evalueren. Ernstige longbeschadiging met een reproduceerbare verslechtering van pulmonale uitwisseling en hemodynamica gas kan worden geïnduceerd in verdoofde varkens de herhaalde long spoelingen met verwarmde 0,9% zoutoplossing (50 ml / kg lichaamsgewicht). Waaronder standaard ademhalings- en hemodynamische bewaking met klinisch toegepast apparaten in dit model maakt het mogelijk de evaluatie van nieuwe therapeutische strategieën (drugs, modern ventilatoren, extracorporale membraanoxygenatoren, ECMO), en overbrugt de kloof tussen de bank en bed. Bovendien inductie van longbeschadiging met long spoelingen niet de injectie van ziekteverwekkers / endotoxinen die invloed op metingen van pro- en anti-inflammatoire cytokines vereist. Een nadeel van het model is de hoge recruitability van atelectatische longweefsel. Standaardisatie van het model helpt om valkuilen te vermijden, om te zorgen voor comparability tussen experimenten en het aantal dieren wel tot een minimum.
Introduction
De mortaliteit van humane acute respiratory distress syndrome (ARDS) blijft hoog met waarden tussen 40 en 50% 1 ondanks meer dan 4 decennia van intensief onderzoek. Diermodellen van longbeschadiging spelen een belangrijke rol in het onderzoek naar de complexe pathomechanismen of nieuwe therapeutische benaderingen van de sterfte te verminderen en te beperken op lange termijn een handicap.
Diverse modellen zijn opgericht om longschade die aspecten van de menselijke ARDS in hetzij grote (bv varkens) of kleine dieren (bijvoorbeeld knaagdieren) simuleert induceren. Werkwijzen verschillen sterk, waaronder pulmonale arteriële infusie van oliezuur, intraveneuze (iv) infusie van bacteriën en endotoxinen of blindedarm ligatie en punctie (CLP) modellen waardoor sepsis-geïnduceerde ARDS. Bovendien, directe long verwondingen als gevolg van grote getijden volumes en hoge piek inspiratoire druk (-ventilator-geïnduceerde longbeschadiging; VILI), rook / brandwonden of long ischemie / reperfusie (I / R) modellen worden vaak gebruikt2. Een groot nadeel van CLP modellen alsook modellen werken met endotoxinen, de onderliggende ontsteking die de analyse van biotrauma door alleen longbeschadiging belemmert. Bovendien kan het uren tot dagen resulteren in longbeschadiging, zoals het geval is voor VILI in grote dieren.
De inductie van longbeschadiging door oppervlakteactieve uitwassen met herhaalde spoelingen long, zoals het eerst is beschreven door Lachmann et al. bij cavia's 3, is een tijd efficiënte methode om longbeschadiging te induceren reproduceerbare functionele en mechanische compromissen, evenals veranderingen in de pulmonale vaatweerstand. De aanpassing van het model mechanisch geventileerde varkens van ongeveer 30-60 kg lichaamsgewicht ondersteunt fundamenteel onderzoek met klinisch gebruikte mechanische ventilatoren, katheters en bewaakt, terwijl de compromissen gasuitwisseling en hemodynamica zijn zeer reproduceerbaar tegelijkertijd 4. Bovendien, inductie van longbeschadiging door spoelsels nietvereisen specifieke apparatuur die niet algemeen beschikbaar in de luchtwegen laboratoria ontworpen voor experimenten in de grote dieren. Het model in dit artikel is geschikt voor onderzoek veeleisende materialen (bv ventilatoren) die is ontworpen voor gebruik bij mensen, en brengt ook een hoge reproduceerbaarheid in de optredende verslechtering van de longfunctie. Standaardisatie van dit model helpt om de vergelijkbaarheid tussen de experimenten te waarborgen en vermindering van het aantal dieren dat nodig is. De potentiële recruitability van atelectatische long regio's met opzettelijke of onbekende recruitment manoeuvres is een ernstige beperking van dit specifieke model. In het volgende artikel geven wij een gedetailleerde beschrijving van de lavage model voor de inductie van longbeschadiging en geven representatieve gegevens om de stabiliteit van de compromissen karakteriseren longfunctie.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dit artikel beschrijft een stap voor stap instructie tot ernstige longschade bij varkens veroorzaken als gevolg van oppervlakte-actieve stof uitspoeling door herhaalde long spoelsels. Deze specifieke werkwijze maakt een reproduceerbare en vergelijkbare verslechtering van longfunctie en pulmonale vaatweerstand. Het is noodzakelijk om de varkens spoeling tot de P a O 2 / F I O 2 ratio daalde onder de 100 mmHg en blijft onder de 100 mmHg gedurende één uur. Zodra dit meestal ber…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
All authors disclose no financial or any other conflicts of interests.
GRANTS:
This study was supported by a grant from the Deutsche Forschungsgemeinschaft to P. Pickerodt and W. Boemke (Pi795/2-2).
Materials
| Evita Infinity V500 | Dräger | intensive care ventilator | |
| Vigilance I | Edwards | monitor | |
| Vasofix Braunüle 20G | B Braun | 4268113B | peripheral vein catheter |
| Mallinckrodt Tracheal Tube Cuffed | Covidien | 107-80 | 8.0 mm ID |
| MultiCath3 | Vygon | 157,300 | 3 lumen central venous catheter, 20 cm length |
| Leader Cath Set | Vygon | 115,805 | arterial catheter |
| Percutaneus Sheath Introducer Set | Arrow | SI-09600 | introducer sheath for pulmonary artery catheter of 4-6 Fr., 10 cm length |
| Swan-Ganz True Size Thermodilution Catheter | Edwards | 132F5 | pulmonary artery catheter, 75 cm length |
| Flow through chamber thermistor | Baxter | 93-505 | for measuring cardiac output |
| urinary catheter | no specific model requiered |
References
- Rubenfeld, G. D., et al. Incidence and Outcomes of Acute Lung Injury. N Engl J Med. 353 (16), 1685-1693 (2005).
- Ballard-Croft, C., Wang, D., Sumpter, L. R., Zhou, X., Zwischenberger, J. B. Large-animal models of acute respiratory distress syndrome. Ann Thorac Surg. 93 (4), 1331-1339 (2012).
- Lachmann, B., Robertson, B., Vogel, J. In vivo lung lavage as an experimental model of the respiratory distress syndrome. Acta Anaesthesiol Scand. 24 (3), 231-236 (1980).
- Donaubauer, B., et al. Low-dose inhalation of an endothelin-A receptor antagonist in experimental acute lung injury: ET-1 plasma concentration and pulmonary inflammation. Exp Biol Med (Maywood). 231 (6), 960-969 (2006).
- Theisen, M. M., et al. Ventral recumbency is crucial for fast and safe orotracheal intubation in laboratory swine. Lab Anim. 43 (1), 96-101 (2009).
- Kelly, C. R., Rabbani, L. E. Videos in clinical medicine. Pulmonary-artery catheterization. N Engl J Med. 369 (25), 35 (2013).
- Forrester, J. S., et al. Thermodilution cardiac output determination with a single flow-directed catheter. Am Heart J. 83 (3), 306-311 (1972).
- Deja, M., et al. The inhaled ET(A) receptor antagonist LU-135252 acts as a selective pulmonary vasodilator. Clin Sci (Lond). 103, 21-24 (2002).
- Matute-Bello, G., Frevert, C. W., Martin, T. R. Animal models of acute lung injury. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 295 (3), 379-399 (2008).
- Kloot, T. E., et al. Recruitment maneuvers in three experimental models of acute lung injury. Effect on lung volume and gas exchange. Am J Respir Crit Care Med. 161 (5), 1485-1494 (2000).
