מודל אנדוטוקסין מוכוון יחידת טיפול נמרץ הניתנת לשחזור בחולדות
Summary
כאן אנו מציגים מודל אנדוטוקסין מוכוון יחידת טיפול נמרץ בחולדות.
Abstract
אלח דם והלם ספטי נותרו סיבת המוות המובילה ביחידות לטיפול נמרץ. למרות שיפורים משמעותיים בניהול אלח דם, התמותה עדיין נעה בין 20% ל-30%. יש צורך דחוף בגישות טיפול חדשניות על מנת להפחית כישלון רב-אורגני ומוות הקשורים לאלח דם. מודלים חזקים של בעלי חיים מאפשרים גישה טיפולית אחת או יותר, כמו גם לבחון את השפעתם על פרמטרים פיזיולוגיים ומולקולריים. במאמר זה מוצג מודל חייתי פשוט.
ראשית, הרדמה כללית מושרית בבעלי חיים עם שימוש נדיף או על ידי הרדמה תוך צפקית. לאחר הצבת קטטר תוך ורידי (וריד זנב), טרכאוסטומיה והחדרת צנתר תוך-עורקי (עורק זנב), מתחילה אוורור מכני. נרשמים ערכים בסיסיים של לחץ דם עורקי ממוצע, ריווי חמצן בדם העורקי וקצב הלב.
הזרקת ליפופוליסכרידים (1 מיליגרם/קילוגרם משקל גוף) המומסים במי מלח עם מאגר פוספטים גורמת לתגובה דלקתית חזקה וניתנת לשחזור באמצעות קולטן דמוי אגרה 4. תיקוני נוזלים כמו גם יישום של נוראדרנלין מבוצעים על סמך פרוטוקולים מבוססים היטב.
המודל החייתי המוצג במאמר זה קל ללמידה ומכוון מאוד לטיפול באלח דם קליני ביחידה לטיפול נמרץ עם טשטוש, הנשמה מכנית, ניטור לחץ דם רציף ודגימת דם חוזרת ונשנית. כמו כן, המודל אמין, ומאפשר נתונים הניתנים לשחזור עם מספר מוגבל של בעלי חיים בהתאם לעקרונות 3R (להפחית, להחליף, לחדד) של מחקר בבעלי חיים. בעוד שניסויים בבעלי חיים בחקר אלח דם אינם יכולים להחליף בקלות, מדידות חוזרות ונשנות מאפשרות הפחתה של בעלי חיים והשארת בעלי חיים מרדימים מפחיתה את הסבל.
Introduction
אלח דם וצורתו החמורה יותר, הלם ספטי, הם תסמונות על קרקע של זיהום, וכתוצאה מכך תגובה דלקתית מוגזמת עם שחרור ציטוקינים, מה שמוביל לשינויים פיזיולוגיים וביוכימיים עם הגנה חיסונית מדוכאת ותוצאות קטלניות 1,2. תגובה דלקתית לא מאוזנת זו גורמת לתפקוד לקוי של איברים ולכשל איברים באיברים חיוניים שונים כגון ריאות, כליות וכבד. עם 37%3, אלח דם הוא אחת הסיבות הנפוצות ביותר עבור מטופל להתאשפז ביחידה לטיפול נמרץ (טיפול נמרץ). התמותה מאלח דם נעה כיום סביב 20-30%4. טיפול אנטיביוטי מוקדם ויעיל הוא בעל חשיבות עליונה5. יש להתקין את החייאת הנוזלים והוואסופרסורים מוקדם, מלבד זאת, הטיפול תומך אך ורק6.
אלח דם מוגדר כזיהום מוכח או חשוד בחיידקים, פטריות, וירוסים או טפילים, המלווה בתפקוד לקוי של איברים. קריטריונים של הלם ספטי מתקיימים כאשר קריסה קרדיווסקולרית נוספת אינה מגיבה לטיפול בנוזלים בלבד, ורמת לקטט של יותר מ-2 מילימול לליטר נמצאת2. אי ספיקת איברים הקשורה לאלח דם עלולה להתרחש בכל איבר, אך היא שכיחה מאוד במערכת הלב וכלי הדם, במוח, בכליה, בכבד ובריאה. רוב החולים הסובלים מאלח דם זקוקים לאינטובציה אנדוטרכאלית כדי לאבטח את דרכי הנשימה של המטופל, להגן מפני שאיפה, וליישם הנשמה חיובית עם שבריר גבוה של חמצן בהשראה כדי למנוע או להתגבר על היפוקסיה. על מנת לסבול צינור קנה הנשימה והנשמה מכנית, חולים בדרך כלל דורשים הרגעה.
אנדוטוקסינים, כגון ליפופוליסכרידים (LPS) כמרכיב בקרום של חיידקים גראם שליליים מעוררים תגובה דלקתית חזקה באמצעות קולטן דמוי אגרה (TLR) 47. הפעלת מסלול מוגדר מבטיחה תגובה דלקתית יציבה. ציטוקינים כמו ציטוקינים המושרים על ידי ציטוקין חלבון כימואטרקטנטי 1 (CINC-1), חלבון כימואטרקטנט מונוציטים 1 (MCP-1) ואינטרלוקין 6 (IL-6) ידועים כגורמים פרוגנוסטיים לחומרה ולתוצאה במודל זה8. יישום LPS תוך ורידי שימש בהצלחה לחקר היבטים שונים של אלח דם בחולדות 8,9.
הטיפול באלח דם הוא עדיין אתגר, במיוחד בשל היעדר מודלים של בעלי חיים מנבאים. אם אנדוטוקסמיה עם הפעלה של דלקת מערכתית היא מודל הולם לפיתוח טיפולים פרמקולוגיים שנוי במחלוקת. עם זאת, עם מסלול TLR 4 הידוע המושרה על ידי LPS ניתן להשיג ידע חשוב.
Protocol
Representative Results
Discussion
הפרוטוקול המתואר כאן מאפשר מודל אלח דם קל לשחזור, אך פשוט ללמידה, שניתן להתאים אותו על פי שאלת המחקר. נתונים חיוניים של in vivo המתייחסים לתפקוד איברים כגון קצב לב, לחץ דם וריווי חמצן עורקי היקפי עשויים להיאסף באופן רציף, ודגימת דם עשויה להתבצע באופן חוזר ונשנה לאורך הניסוי. בנוסף, ניתן להתקין ?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מבקשים להודות לביאטריס בק-שימר (MD) ולאריק שאדה (MD) על בדיקתם הביקורתית ועל תרומתם החשובה לכתב יד זה.
Materials
| 2-0 silk sutures | Ethicon, Sommerville, NJ | K833 | Standard surgical |
| 26 intravenous catheter | Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ | 391349 | Standard anesthesia equipment |
| 6-0 LOOK black braided silk | Surgical Specalities Corporation, Wyomissing, PA | SP114 | Standard surgical |
| Alaris Syringe Pump | Bencton Dickinson | ||
| Betadine | Mundipharma, Basel, Switzerland | 7.68034E+12 | GTIN-number |
| Curved fine tips microforceps | World precision instruments (WPI), Sarasota, FL | 504513 | Facilitates vascular preparation |
| Fine tips microforceps | World precision instruments (WPI), Sarasota, FL | 501976 | Tips need to be polished regularly |
| Infinity Delta XL Anesthesia monitoring | Draeger, Lübeck, Germany | ||
| Isoflurane, 250 mL bottles | Attane, Piramal, Mumbai, India | LDNI 22098 | Standard vet. equipment |
| Ketamine (Ketalar) | Pfitzer, New York, NY | ||
| Lipopolysaccharide (LPS) from Escherichia coli, serotype 055:B5 | Sigma, Buchs, Switzerland | ||
| Q-tips small | Carl Roth GmbH, Karlsruhe, Germany | EH11.1 | Standard surgical |
| Ringerfundin | Bbraun, Melsungen, Germany | ||
| Tec-3 Isofluorane Vaporizer | Ohmeda, GE-Healthcare, Chicago, IL | not available anymore | Standard vet. equipment |
| Xylazine (Xylazin Streuli) | Streuli AG, Uznach, Switzerland |
Referencias
- Hotchkiss, R. S., Karl, I. E. The pathophysiology and treatment of sepsis. New England Journal of Medicine. 348 (2), 138-150 (2003).
- Singer, M., et al. The Third International Consensus Definitions for Sepsis and Septic Shock (Sepsis-3). Journal of the American Medical Association. 315 (8), 801-810 (2016).
- Vincent, J. L., et al. Assessment of the worldwide burden of critical illness: the intensive care over nations (ICON) audit. Lancet Respiratory Medicine. 2 (5), 380-386 (2014).
- Fleischmann, C., et al. Assessment of Global Incidence and Mortality of Hospital-treated Sepsis. Current Estimates and Limitations. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 193 (3), 259-272 (2016).
- Kumar, A., et al. Duration of hypotension before initiation of effective antimicrobial therapy is the critical determinant of survival in human septic shock. Critical Care Medicine. 34 (6), 1589-1596 (2006).
- Gotts, J. E., Matthay, M. A. Sepsis: pathophysiology and clinical management. British Medical Journal. 353, (2016).
- Akira, S., Takeda, K. Toll-like receptor signalling. Nature Reviews Immunology. 4 (7), 499-511 (2004).
- Urner, M., et al. Insight into the beneficial immunomodulatory mechanism of the sevoflurane metabolite hexafluoro-2-propanol in a rat model of endotoxaemia. Clinical and Experimental Immunology. 181 (3), 468-479 (2015).
- Beck-Schimmer, B., et al. Which Anesthesia Regimen Is Best to Reduce Morbidity and Mortality in Lung Surgery?: A Multicenter Randomized Controlled Trial. Anesthesiology. 125 (2), 313-321 (2016).
- Deitch, E. A. Animal models of sepsis and shock: a review and lessons learned. Shock. 9 (1), 1-11 (1998).
- Buras, J. A., Holzmann, B., Sitkovsky, M. Animal models of sepsis: setting the stage. Nature Reviews Drug Discovery. 4 (10), 854-865 (2005).
- Perretti, M., Duncan, G. S., Flower, R. J., Peers, S. H. Serum corticosterone, interleukin-1 and tumour necrosis factor in rat experimental endotoxaemia: comparison between Lewis and Wistar strains. British Journal of Pharmacology. 110 (2), 868-874 (1993).
- Marechal, X., et al. Endothelial glycocalyx damage during endotoxemia coincides with microcirculatory dysfunction and vascular oxidative stress. Shock. 29 (5), 572-576 (2008).
- Thiemermann, C., Ruetten, H., Wu, C. C., Vane, J. R. The multiple organ dysfunction syndrome caused by endotoxin in the rat: attenuation of liver dysfunction by inhibitors of nitric oxide synthase. British Journal of Pharmacology. 116 (7), 2845-2851 (1995).
- Osuchowski, M. F., et al. Minimum quality threshold in pre-clinical sepsis studies (MQTiPSS): an international expert consensus initiative for improvement of animal modeling in sepsis. Intensive Care Medicine Experimental. 6 (1), 26 (2018).
- Fink, M. P., Heard, S. O. Laboratory models of sepsis and septic shock. Journal of Surgical Research. 49 (2), 186-196 (1990).
- Buras, J. A., Holzmann, B., Sitkovsky, M. Animal models of sepsis: Setting the stage. Nature Reviews Drug Discovery. 4 (10), 854-865 (2005).
- Balls, M. The principles of humane experimental technique: timeless insights and unheeded warnings. Altex-Alternatives to Animal Experimentation. 27 (2), 144-148 (2010).
