Открыть Трахеостомия Желудочный кислота Аспирация мышиной модели острого повреждения легких Результаты в Максимальный Острый несмертельного повреждения легких
Summary
This protocol induces acute lung injury in a mouse that has close fidelity to the pathogenesis of acid pneumonitis observed in humans. We generate a maximal acute nonlethal low pH lung injury and account for differences in rodent-human anatomic respiratory structure using an open tracheostomy coupled with circumferential pressure release.
Abstract
Кислота пневмонит является основной причиной стерильного острого повреждения легких (ALI) в организме человека. Кислота пневмонит охватывает клинический спектр от бессимптомных до острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС), характеризуется нейтрофильным альвеолит, и причинение вреда как альвеолярного эпителия и эндотелия сосудов. Клинически, РДСВ определяется острым началом гипоксемии, двусторонние неоднородными легочные инфильтраты и не-кардиогенного отека легких. Человеческие исследования предоставили нам ценную информацию о физиологических и воспалительных изменений в легких, вызванных РДСВ, что привело к различным гипотезам о механизмах, лежащих в основе. К сожалению, трудности, определяющие этиологию РДСВ, а также широкий спектр патофизиологии, привели к отсутствию критической информации, которая может оказаться полезной при разработке терапевтических стратегий.
Трансляционные модели на животных являются ценными, когда их патогенеза и патофизиологии точно reproducеа концепция доказана как в пробирке и клинических условиях. Хотя больших животных моделях (например, овцы) доля характеристики анатомии человека трахеи-бронхиального дерева, мышиные модели обеспечивают множество других преимуществ , в том числе: низкая стоимость; короткий кредитование репродуктивный цикл себя более сбора данных; хорошо понимать иммунологическая система; и хорошо охарактеризован геном что привело к появлению разнообразных делеции генов и трансгенных линий. Надежная модель низких рН РДСВ индуцированного требует мышиного ALI, что цели в основном альвеолярный эпителий, во вторую очередь эндотелия сосудов, а также малые дыхательные пути, ведущие к альвеол. Кроме того, воспроизводимые травмы с широкими различиями между различными вредными и безвредных оскорбления важно.
Мышиный аспирация модель желудочной кислоты, представленные здесь с помощью соляной кислоты используют открытую трахеотомию и воссоздает патогенную сценарий, который воспроизводит низкий рН pneumonИТИС травмы у людей. Кроме того, эта модель может быть использована для изучения взаимодействия низкого рН инсульта с другими легочными вредными объектами (например, частицы пищи, патогенные бактерии).
Introduction
ОРДС характеризуется широко распространенным воспалением легких и клинически рассматривается как острая одышка с гипоксией. Эти симптомы часто происходят менее чем через 24 ч после провоцирующего события, такие как травма, сепсис, реакций, связанных с переливания крови или аспирации. Она характеризуется гистологически по нейтрофильного альвеолита (т.е. широко распространенное воспаление) , локализуется альвеолярного эпителия и сосудистого эндотелия , приводящей к утечке белка и образованию впоследствии гиалиновых мембран. Стремления классифицируется как химический пневмонит или аспирационной пневмонии. 1 Кислотный компонент аспирации желудочного способствует как пневмонит и пристрастием к разработке вторичной бактериальной пневмонии. Аспирационная пневмония является одним из ведущих факторов риска развития ОПЛ и последующего развития ОРДС. 2
Желудочный аспирация острое событие определяется как ингаляции материалов из тон переваривает с или без ротоглотки флоры в дыхательные пути за пределы голосовых связок. Содержание аспирата может содержать низкую жидкость рН желудка, бактерии, кровь, или частицы пищи. Желудочный стремление часто возникает у пациентов в отделении интенсивной терапии (ОИТ), которых обычно находятся в состоянии голодания и, таким образом, помещают на ингибитор протонного насоса, чтобы ограничить стремление подкисленной желудочного содержимого. Заболеваемость ALI в популяции ОРИТ в США составляет 2,5 – 5 раз выше по сравнению с общей популяции пациентов. 3 К сожалению, эти предрасполагающие условия часто приводят к состоянию избыточного бактериального роста в желудке , что может привести к более тяжелым последствиям в легком следующем событии аспирации, как желудочная аспирация является независимым фактором риска для развития вторичной бактериальной пневмонии (СБП) , ALI и ОРДС.
Желудочный стремление имеет два основных компонента: соляной кислоты и желудочного содержимого, которые могут содержать или не содержать бактерииили продукты питания в виде частиц. В модели с грызунами в одиночку желудочного аспирации кислотный компонент производит первоначальную воспалительную реакцию в результате прямого едкого травмы низкого рН на эпителии дыхательных путей. Это сопровождается нейтрофильным инфильтрации и воспалительной реакции на 4 – 6 ч. 4 Эти два фактора , в конечном счете привести к разрушению целостности легочной микрососудистой что приводит к транссудации жидкости и белков в альвеолы и дыхательные пути. Чтобы понять это патофизиологии и для дальнейшего изучения возможных терапевтических вмешательств, важно разработать и охарактеризовать модель животных, которая проясняет основные механизмы, вовлеченные. в одиночку кислая аспирата должна быть объемными или с достаточно низким рН, чтобы обойти буферную емкость дыхательного дерева и достигают альвеол. Если этого не происходит, только переходная верхняя, проведение травмы дыхательных путей происходит что менее вероятно, приведет к тяжелым последствиям РДСВ. 5 </ SUP>
Для того, чтобы точно с травмированной альвеолярного эпителия эмулировать событие аспирации, важно, чтобы обойти естественную защиту животного. Использование модели мыши аспирации, чтобы произвести ALI, который имитирует травму желудочной кислоты, наблюдаемых у людей, необходимо учитывать различия в трахее-бронхиального дерева. Открытая технология трахеостомические, которая использует этот метод обходит различия между мышиными и респираторные деревьев человека и модели травмы в манере, воспроизводящей ALI как физиологически, так и гистологически. Исторически сложилось так, трахею интубации был использован для генерации ALI, однако считается, трудно выполнить в мышах без ларингеальной травмы. Таким образом, этот метод предлагает потенциальную альтернативу, которая дала последовательные результаты по нескольким исследователям и с минимальными процедуры приписываемой смертности.
Protocol
Representative Results
Discussion
Цель состояла в том, чтобы разработать модель ALI животных с помощью аспирации кислоты желудочного сока, что близко напоминает патофизиологии, что происходит в организме человека при развитии кислотного пневмонит и последующих РДСВ. При разработке модели мы выбрали виды животных , к…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ravi Alluri and Hilliard L. Kutscher are supported by Ruth L. Kirschstein National Research Service Award (NRSA) Institutional Research Training Grant 1T32GM099607.
Materials
| syringe, 1cc | Becton Dickinson | 309628 | |
| syringe, 5cc | Becton Dickinson | 309646 | |
| needle, 22 ga x 1 1/2" | Becton Dickinson | 305159 | |
| needle, 26 ga x 1 1/2" | Becton Dickinson | 305111 | |
| 1-O Braided Silk Suture | Harvard Apparatus | 517730 | |
| 3" Curved tissue serrated forceps | Fine Science Tools | 11065-07 | |
| 3" Curved tissue "toothed" forceps, 1×2 teeth | Fine Science Tools | 11067-07 | |
| 4" curved micro dissecting scissors | Fine Science Tools | 14061-10 | |
| bone cutting spring scissors | Fine Science Tools | 16144-13 | |
| 3 1/2" curved locking hemostat | Fine Science Tools | 13021-12 | |
| Disposable Skin Stapler | 3M | DS-25 | |
| tracheal cannula (20 ga x 1/2" stainless steal tubing adapter) | Becton Dickinson | 408210 | |
| 60-degree Incline Dissection Board | |||
| 0.5% Bupivacaine | |||
| Isoflurane | |||
| Betadine and "Q-tip" cotton applicator |
References
- Knight, P. R., Rutter, T., Tait, A. R., Coleman, E., Johnson, K. Pathogenesis of gastric particulate lung injury: a comparison and interaction with acidic pneumonitis. Anesth Analg. 77 (4), 754-760 (1993).
- Raghavendran, K., Nemzek, J., Napolitano, L. M., Knight, P. R. Aspiration-induced lung injury. Crit Care Med. 39 (4), 818-826 (2011).
- Rubenfeld, G. D., et al. Incidence and outcomes of acute lung injury. N Engl J Med. 353 (16), 1685-1693 (2005).
- Kennedy, T. P., et al. Acute acid aspiration lung injury in the rat: biphasic pathogenesis. Anesthesia & Analgesia. 69 (1), 87-92 (1989).
- Kudoh, I., et al. The effect of pentoxifylline on acid-induced alveolar epithelial injury. Anesthesiology. 82 (2), 531-541 (1995).
- Prophet, E. B., Mills, B., Arrington, J. B., Sobin, L. H. . Laboratory methods in histotechnology. , (1995).
- Kyriakides, C., et al. Membrane attack complex of complement and neutrophils mediate the injury of acid aspiration. J Appl Physiol. 87 (6), 2357-2361 (1999).
- Yoshikawa, S., et al. Acute ventilator-induced vascular permeability and cytokine responses in isolated and in situ mouse lungs. J Appl Physiol. 97 (6), 2190-2199 (2004).
- Eyal, F. G., Hamm, C. R., Coker-Flowers, P., Stober, M., Parker, J. C. The neutralization of alveolar macrophages reduces barotrauma-induced lung injury. FASEB J. 16 (4), 410-411 (2002).
- Hermans, C., Bernard, A. Lung epithelium-specific proteins: characteristics and potential applications as markers. Am J Respir Crit Care Med. 159 (2), 646-678 (1999).
- Segal, B. H., et al. Acid aspiration-induced lung inflammation and injury are exacerbated in NADPH oxidase-deficient mice. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 292 (3), 760-768 (2007).
- Matthay, M. A., Robriquet, L., Fang, X. Alveolar epithelium: role in lung fluid balance and acute lung injury. Proc Am Thorac Soc. 2 (3), 206-213 (2005).
- Richard, J. C., Factor, P., Welch, L. C., Schuster, D. P. Imaging the spatial distribution of transgene expression in the lungs with positron emission tomography. Gene Ther. 10 (25), 2074-2080 (2003).
