Ölsäure-Injektion bei Schweinen als Modell für Acute Respiratory Distress Syndrome
Summary
In diesem Artikel präsentieren wir ein Protokoll, um akute Lungenschädigung bei Schweinen durch zentral-venöse Injektion von Ölsäure zu induzieren. Dies ist ein etabliertes Tiermodell für das Studium der akute Atemnotsyndrom (ARDS).
Abstract
Die akute Atemnotsyndrom ist eine relevante Intensivpflege Erkrankung mit einer Inzidenz von 2,2 % bis 19 % der Patienten der Intensivstation. Trotz der Behandlung Fortschritte in den letzten Jahrzehnten leiden ARDS-Patienten noch Mortalitätsraten zwischen 35 und 40 %. Außerdem gibt es noch einen weiteren Forschungsbedarf, die Ergebnisse von Patienten mit ARDS zu verbessern. Ein Problem ist, dass kein einziges Tieres Modell kann die komplexen Pathomechanismus der akute Atemnotsyndrom nachahmen, aber mehrere Modelle existieren, um verschiedene Teile des zu studieren. Ölsäure Injektion (OAI)-induzierte Lungenschädigung ist ein gut etabliertes Modell für das Studium Beatmungsstrategien, Lunge Mechanik und Ventilation/Perfusion Verteilung bei Tieren. OAI führt zu stark beeinträchtigt Gasaustausch, Verschlechterung der Lungenmechanik und Störung der Alveolo-Kapillare Barriere. Der Nachteil dieses Modells ist die umstrittene mechanistischen Relevanz dieses Modells und die Notwendigkeit für Zentralvenöser Zugang, die vor allem in kleineren Tiermodellen schwierig ist. In Zusammenfassung, OAI-induzierte Lunge Verletzung führt zu reproduzierbare Ergebnisse bei kleinen und großen Tieren und daher ist ein gut geeignet Modell für die Untersuchung von ARDS. Jedoch ist weiterer Forschung notwendig, ein Modell zu finden, die alle Teile des ARDS imitiert und Probleme im Zusammenhang mit den verschiedenen Modellen, die heute existierenden fehlt.
Introduction
Die akute Atemnotsyndrom (ARDS) ist eine Intensive Pflege-Syndrom, das ausgiebig seit seiner Erstbeschreibung vor etwa 50 Jahren untersucht wurde1. Dieser Körper der Forschung führte zu einem besseren Verständnis der Pathophysiologie und bewirkt, dass die Entwicklung des ARDS was verbesserte Patientenversorgung und Ausgang2,3. Dennoch ist die Sterblichkeit bei Patienten mit ARDS weiterhin sehr hoch mit ca. 35-40 %4,5,6. Die Tatsache, dass etwa 10 % der ICU Kinobesuche und 23 % der Intensivpatienten, die Beatmung benötigen aufgrund ARDS unterstreicht die Relevanz für die weitere Forschung auf diesem Gebiet.
Tiermodelle sind in der Forschung verbreitet, um pathophysiologische Veränderungen und mögliche Behandlungsmethoden für verschiedene Arten von Krankheiten zu untersuchen. Aufgrund der Komplexität des ARDS gibt es keine einzige Tiermodell, diese Krankheit zu imitieren, sondern verschiedene Modelle repräsentieren verschiedene Aspekte7. Ein gut etabliertes Modell ist Ölsäure Injektion (OAI)-induzierte Lungenversagen. Dieses Modell wurde in einer Vielzahl von Tieren, einschließlich Mäuse8Ratten9, Schweine10, Hunde11und Schafe12verwendet. Ölsäure ist eine ungesättigte Fettsäure und die häufigste Fettsäure im Körper von gesunden Menschen13. Es ist im menschlichen Plasma, Zellmembranen und Fettgewebe13vorhanden. Physiologisch ist es an Albumin gebunden, während es durch die Blutbahn13durchgeführt wird. Erhöhte Konzentration von Fettsäuren in die Blutbahn sind mit verschiedenen Pathologien und die Schwere der einige Erkrankungen korreliert mit Serum Fettsäure Niveaus13verbunden. Die Ölsäure ARDS-Modell entwickelte sich in einem Versuch, ARDS durch Lipid-Embolie verursacht, wie im Trauma Patienten14zu reproduzieren. Ölsäure hat direkte Auswirkungen auf angeborene immun Rezeptoren in der Lunge13 und Trigger Neutrophilenzahl Ansammlung15, entzündliche Vermittler Produktion16und Zelle Tod13. Physiologisch, induziert Ölsäure rasch voranschreitende Hypoxämie, Zunahme der pulmonalen arteriellen Druck und extravascular Lunge Wasseransammlung. Darüber hinaus induziert es arterielle Hypotonie und myokardiale Depression7. Die Nachteile dieses Modells sind die Notwendigkeit Zentralvenöser Zugang, die fragwürdige mechanistischen Relevanz und die mögliche tödliche Fortschritt durch schnelle Hypoxämie und kardiale Depression verursacht. Der Vorteil dieses Modells im Vergleich zu anderen Modellen ist die Nutzbarkeit in kleinen und großen Tiere, die gültige Reproduzierbarkeit der pathophysiologischen Mechanismen im ARDS, akute Beginn der ARDS nach Injektion von Ölsäure, und die Möglichkeit zu studieren isoliert ARDS ohne systemische Entzündung wie Modelle vielen anderen Sepsis7. In dem folgenden Artikel wir geben eine detaillierte Beschreibung der Ölsäure-induzierte Lungenschädigung bei Schweinen und bieten repräsentative Daten zur Charakterisierung der Stabilität der Kompromisse der Lungenfunktion. Es gibt verschiedene Protokolle für OAI-induzierte Lungenversagen. Das Protokoll zur Verfügung gestellt, hier ist in der Lage, zuverlässig akute Lungenschädigung induzieren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dieser Artikel beschreibt eine Methode der Ölsäure-induzierte Lungenschädigung als Modell für das Studium der verschiedenen Aspekte der schweren ARDS. Es gibt auch andere Protokolle mit unterschiedlichen Emulsionen, verschiedene Injektionsstellen und unterschiedlichen Temperaturen der Emulsion23,24,25,26,27,28 ,</su…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren wollen Dagmar Dirvonskis für hervorragende technische Unterstützung zu danken.
Materials
| 3-way-stopcock blue | Becton Dickinson Infusion Therapy AB Helsingborg, Sweden | 394602 | |
| 3-way-stopcock red | Becton Dickinson Infusion Therapy AB Helsingborg, Sweden | 394605 | |
| Atracurium | Hikma Pharma GmbH , Martinsried | 4262659 | |
| Canula 20 G | Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain | 301300 | |
| Datex Ohmeda S5 | GE Healthcare Finland Oy, Helsinki, Finland | ||
| Desinfection | Schülke & Mayr GmbH, Germany | 104802 | |
| Endotracheal tube | Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysia | 112482 | |
| Endotracheal tube introducer | Rüsch | 5033062 | |
| Engström Carestation | GE Heathcare, Madison USA | ||
| Fentanyl | Janssen-Cilag GmbH, Neuss | ||
| Gloves | Paul Hartmann, Germany | 9422131 | |
| Incetomat-line 150 cm | Fresenius, Kabi Germany GmbH | 9004112 | |
| Ketamine | Hameln Pharmaceuticals GmbH | ||
| Laryngoscope | Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysia | 671067-000020 | |
| Logical pressure monitoring system | Smith- Medical Germany GmbH | MX9606 | |
| Logicath 7 Fr 3-lumen 30cm | Smith- Medical Germany GmbH | MXA233x30x70-E | |
| Masimo Radical 7 | Masimo Corporation Irvine, Ca 92618 USA | ||
| Mask for ventilating dogs | Henry Schein, Germany | 730-246 | |
| Neofox Kit | Ocean optics Largo, FL USA | NEOFOX-KIT-PROBE | |
| Norepinephrine | Sanofi- Aventis, Seutschland GmbH | 73016 | |
| Oleic acid | Applichem GmbH Darmstadt, Germany | 1,426,591,611 | |
| Original Perfusor syringe 50ml Luer Lock | B.Braun Melsungen AG, Germany | 8728810F | |
| PA-Katheter Swan Ganz 7,5 Fr 110cm | Edwards Lifesciences LLC, Irvine CA, USA | 744F75 | |
| Percutaneous sheath introducer set 8,5 und 9 Fr, 10 cm with integral haemostasis valve/sideport | Arrow international inc. Reading, PA, USA | AK-07903 | |
| Perfusor FM Braun | B.Braun Melsungen AG, Germany | 8713820 | |
| Potassium chloride | Fresenius, Kabi Germany GmbH | 6178549 | |
| Propofol 2% | Fresenius, Kabi Germany GmbH | ||
| Saline | B.Braun Melsungen AG, Germany | ||
| Sonosite Micromaxx Ultrasoundsystem | Sonosite Bothell, WA, USA | ||
| Stainless Macintosh Size 4 | Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysia | 670000 | |
| Sterofundin | B.Braun Melsungen AG, Germany | ||
| Stresnil 40mg/ml | Lilly Germany GmbH, Abteilung Elanco Animal Health | ||
| Syringe 10 mL | Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain | 309110 | |
| Syringe 2 mL | Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain | 300928 | |
| Syringe 20 mL | Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain | 300296 | |
| Syringe 5 mL | Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain | 309050 | |
| venous catheter 22G | B.Braun Melsungen AG, Germany | 4269110S-01 |
Riferimenti
- Ashbaugh, D. G., Bigelow, D. B., Petty, T. L., Levine, B. E. Acute respiratory distress in adults. The Lancet. 2 (7511), 319-323 (1967).
- Brower, R. G., et al. Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome. The New England Journal of Medicine. 342 (18), 1301-1308 (2000).
- Briel, M., et al. Higher vs lower positive end-expiratory pressure in patients with acute lung injury and acute respiratory distress syndrome: systematic review and meta-analysis. JAMA. 303 (9), 865-873 (2010).
- Bellani, G., et al. Epidemiology, Patterns of Care, and Mortality for Patients With Acute Respiratory Distress Syndrome in Intensive Care Units in 50 Countries. JAMA. 315 (8), 788-800 (2016).
- Chiumello, D., et al. Respiratory support in patients with acute respiratory distress syndrome: an expert opinion. Critical Care. 21 (1), 240 (2017).
- Barnes, T., Zochios, V., Parhar, K. Re-examining Permissive Hypercapnia in ARDS: A Narrative Review. Chest. , (2017).
- Matute-Bello, G., Frevert, C. W., Martin, T. R. Animal models of acute lung injury. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 295 (3), 379-399 (2008).
- Kobayashi, K., et al. Thromboxane A2 exacerbates acute lung injury via promoting edema formation. Scientific Reports. 6, 32109 (2016).
- Tian, X., Liu, Z., Yu, T., Yang, H., Feng, L. Ghrelin ameliorates acute lung injury induced by oleic acid via inhibition of endoplasmic reticulum stress. Life Sciences. , (2017).
- Kamuf, J., et al. Endexpiratory lung volume measurement correlates with the ventilation/perfusion mismatch in lung injured pigs. Respiratory Research. 18 (1), 101 (2017).
- Du, G., Wang, S., Li, Z., Liu, J. Sevoflurane Posttreatment Attenuates Lung Injury Induced by Oleic Acid in Dogs. Anesthesia & Analgesia. 124 (5), 1555-1563 (2017).
- Prat, N. J., et al. Low-Dose Heparin Anticoagulation During Extracorporeal Life Support for Acute Respiratory Distress Syndrome in Conscious Sheep. Shock. 44 (6), 560-568 (2015).
- Goncalves-de-Albuquerque, C. F., Silva, A. R., Burth, P., Castro-Faria, M. V., Castro-Faria-Neto, H. C. Acute Respiratory Distress Syndrome: Role of Oleic Acid-Triggered Lung Injury and Inflammation. Mediators of Inflammation. 2015, (2015).
- Schuster, D. P. ARDS: clinical lessons from the oleic acid model of acute lung injury. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 149 (1), 245-260 (1994).
- Goncalves-de-Albuquerque, C. F., et al. Oleic acid induces lung injury in mice through activation of the ERK pathway. Mediators of Inflammation. 2012, 956509 (2012).
- Ballard-Croft, C., Wang, D., Sumpter, L. R., Zhou, X., Zwischenberger, J. B. Large-animal models of acute respiratory distress syndrome. The Annals of Thoracic Surgery. 93 (4), 1331-1339 (2012).
- O’Driscoll, B. R., et al. BTS guideline for oxygen use in adults in healthcare and emergency settings. Thorax. 72, 90 (2017).
- Ettrup, K. S., et al. Basic surgical techniques in the Gottingen minipig: intubation, bladder catheterization, femoral vessel catheterization, and transcardial perfusion. Journal of Visualized Experiments. (52), 2652 (2011).
- Russ, M., et al. Lavage-induced Surfactant Depletion in Pigs As a Model of the Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS). Journal of Visualized Experiments. (115), 53610 (2016).
- Brower, R. G., et al. Higher versus lower positive end-expiratory pressures in patients with the acute respiratory distress syndrome. The New England Journal of Medicine. 351 (4), 327-336 (2004).
- Hartmann, E. K., et al. Influence of respiratory rate and end-expiratory pressure variation on cyclic alveolar recruitment in an experimental lung injury model. Critical Care. 16 (1), (2012).
- Hartmann, E. K., et al. Inhalation therapy with the synthetic TIP-like peptide AP318 attenuates pulmonary inflammation in a porcine sepsis model. BMC Pulmonary Medicine. 15, 7 (2015).
- Julien, M., Hoeffel, J. M., Flick, M. R. Oleic acid lung injury in sheep. Journal of Applied Physiology. 60 (2), 433-440 (1986).
- Wiener-Kronish, J. P., et al. Relationship of pleural effusions to increased permeability pulmonary edema in anesthetized sheep. Journal of Clinical Investigation. 82 (4), 1422-1429 (1988).
- Yahagi, N., et al. Low molecular weight dextran attenuates increase in extravascular lung water caused by ARDS. American Journal of Emergency Medicine. 18 (2), 180-183 (2000).
- Eiermann, G. J., Dickey, B. F., Thrall, R. S. Polymorphonuclear leukocyte participation in acute oleic-acid-induced lung injury. The American Review of Respiratory Disease. 128 (5), 845-850 (1983).
- Townsley, M. I., Lim, E. H., Sahawneh, T. M., Song, W. Interaction of chemical and high vascular pressure injury in isolated canine lung. Journal of Applied Physiology. 69 (5), 1657-1664 (1990).
- Young, J. S., et al. Sodium nitroprusside mitigates oleic acid-induced acute lung injury. The Annals of Thoracic Surgery. 69 (1), 224-227 (2000).
- Katz, S. A., et al. Catalase pretreatment attenuates oleic acid-induced edema in isolated rabbit lung. Journal of Applied Physiology. 65 (3), 1301-1306 (1988).
- El-Haddad, H., Jang, H., Chen, W., Soubani, A. O. Effect of ARDS Severity and Etiology on Short-Term Outcomes. Respiratory Care. 62 (9), 1178-1185 (2017).
- Wang, H. M., Bodenstein, M., Markstaller, K. Overview of the pathology of three widely used animal models of acute lung injury. European Surgical Research. 40 (4), 305-316 (2008).
