במבחנה שיטת שליטה ריכוזי גזים הלוגניים בתרבית תאים אפיתל מכתשי
Summary
אנו מתארים פרוטוקול קל שתוכננה במיוחד כדי להגיע ריכוז מבוקר ומדויק של sevoflurane או איזופלוריין במבחנה על מנת לשפר את ההבנה שלנו של המנגנונים המעורבים הפגיעה ריאות אפיתל, כדי לבדוק את הרומן טיפולים עבור תסמונת מצוקה נשימתית חריפה.
Abstract
תסמונת מצוקה נשימתית חריפה (ARDS) היא תסמונת של ‘ מאטום לשקוף ‘ מכתשי פגיעה עם לקוי סיווג נוזלים מכתשי, דלקת חמורה. השימוש סוכנים הלוגניים, כגון sevoflurane או איזופלוריין, הרגעה מהמטופלים יחידת טיפול נמרץ (ICU) יכול לשפר את חילוף הגזים, להפחית בצקת מכתשי ו להחליש דלקת במהלך ARDS. עם זאת, נתונים על השימוש סוכנים בשאיפה הרגעה רציפה בטיפול נמרץ כדי לטפל או למנוע נזק לריאות לוקה בחסר. לחקור את ההשפעות של סוכנים הלוגניים בתאי אפיתל מכתשי בתנאים “הפיזיולוגיות”, אנו לתאר מערכת נוחה לתאים תרבות-הממשק אוויר נוזלי ולחשוף אותם לסוכנים הלוגניים לספק מדויק ומבוקר “אוויר” שברים, ריכוז “בינוני” עבור הסוכנים האלה. פיתחנו תא אטום לאוויר שבו צלחות עם האדם מכתשי מונצחים בתאי אפיתל יכול להיות חשופים לשבר מדויק, מבוקרת של sevoflurane או איזופלוריין באמצעות זרם הגז רציף שסופקו על-ידי מעגל מכונת הרדמה. תאים נחשפו ל 4% sevoflurane ו 1% של איזופלוריין במשך 24 שעות. ספקטרומטר מסה גז בוצעה כדי לקבוע הריכוז של סוכנים הלוגניים מומס המדיום. לאחר הראשונה שעה, את ריכוזי sevoflurane איזופלוריין במדיום היו 251 מ ג/ליטר, 25 מ”ג/ליטר, בהתאמה. העקומות המייצג את ריכוזי הן sevoflurane והן איזופלוריין מומס המדיום הראה קורסים דומים לאורך זמן, עם מישור הגיע-שעה אחת לאחר החשיפה.
פרוטוקול זה תוכנן במיוחד להגיע ריכוז מבוקר ומדויק של sevoflurane או איזופלוריין במבחנה כדי לשפר את ההבנה שלנו של המנגנונים המעורבים ריאות אפיתל פציעה במהלך ARDS, כדי לבדוק טיפולים חדשניים תסמונת.
Introduction
תסמונת מצוקה נשימתית חריפה (ARDS) היא תסמונת קלינית המאופיינת מכתשי פגיעה ‘ מאטום לשקוף ‘, בצקת ריאות, כשל נשימתי hypoxemic. למרות ARDS מייצג יותר מ-10% של יחידת טיפול נמרץ (ICU) הקבלה כמעט 25% של טיפול נמרץ חולים הנזקקים להנשמה, זה עדיין מהווה אתגר תחת-מזוהה עבור רופאים, חולים התמותה של 35-45%1. למרות מחקר אינטנסיבי, הזיהוי של טיפול תרופתי יעיל של ARDS או מניעת נכשל עד כה. שתי תכונות עיקריות לתרום התמותה ב- ARDS: ליקויי סיווג מכתשי נוזלים (AFC) (קרי, ספיגת מסולף של נוזל מכתשי בצקת ריאות דיסטלי airspaces) ודלקת חמורה2. מאז ARDS התמותה נותר גבוה, יוזמות הנוכחית לכלול גם מניעה ראשונית; אולם, אתגר המפתח היא לזהות חולים בסיכון למי ARDS הוא לפתח, מי ירוויח אם ARDS היו.
הרדמה הלוגניים נדיפים, כגון sevoflurane ואיזופלוריין, נמצאים בשימוש נרחב כדי לספק הרדמה כללית בחדר הניתוח. ברחבי העולם, יותר מ- 230 מיליון חולים שעברו ניתוח רציני בכל שנה לדרוש הרדמה כללית ואוורור מכני3, לאחר הניתוח סיבוכים ריאתי להשפיע לרעה על התוצאות הקליניות וסילוק הבריאות4 . השימוש sevoflurane במקום propofol היה קשור לדלקת ריאות משופר בחולים שעברו ניתוח החזה, ירידות משמעותיות תופעות לוואי, כגון ARDS, לאחר הניתוח סיבוכים ריאתי5. באופן דומה, רעלני עם איזופלוריין היו ההשפעות המגנות על מכניקת הנשימה, חמצון ספיקת הדם במודלים חייתיים ניסיוני של ARDS6,7. למרות מחקרים נוספים הם מוצדקת כדי להתייחס להשפעת סוכנים בשאיפה על תוצאות בניתוח noncardiac, ירידה דומה ריאתית סיבוכים נצפתה לאחרונה ב מטא אנליזה, הממחיש זאת בשאיפה סוכנים הרדמה – כמו מתנגד הרדמה תוך ורידי – קשורים באופן משמעותי עם ירידה בתמותה כירורגיית8.
נתונים ספציפיים פוטנציאליים על השימוש סוכנים הנפיצה הרגעה מהמטופלים בטיפול נמרץ כדי למנוע או לטפל נזק לריאות לוקה בחסר. עם זאת, מספר ניסויים כעת תמיכה את היעילות והבטיחות של sevoflurane בשאיפה הרגעה מהמטופלים בטיפול נמרץ, פרה מחקרים הראו כי sevoflurane בשאיפה ו-7,איזופלוריין9 לשפר את חילוף הגזים, להפחית עיצור מכתשי, בצקת, דלקת attenuate ניסיוניות של ARDS. בנוסף, sevoflurane מפחית את הסיכון של סוג II תאים אפיתל נזק10, ואילו איזופלוריין שומר על השלמות של המכשול מכתשי-נים דרך אפנון של צומת חזק חלבון11. עם זאת, מחקרים נוספים נדרשים כדי לוודא באיזו מידה הראיות ניסיוני של איברים הגנה מפני בשאיפה sevoflurane ואיזופלוריין יכול להיות מתורגם לבני אדם. הראשון מרכז יחיד מבוקר-ניסוי אקראי (RCT) מקבוצת שלנו נמצא כי בתחילת השימוש בשאיפה sevoflurane בחולים עם ARDS המשויך חמצון משופרת, רמות מופחתת של כמה סמנים הפרו דלקתיים והריאות מופחתת אפיתל לגרום נזק, כפי מוערך על ידי הרמות של הטופס מסיסים של הקולטן עבור מוצרים (sRAGE) glycation מתקדם נוזלים, פלאזמה ומכתשי12.
יחדיו, ההשפעות המיטיבות של sevoflurane ואיזופלוריין על פגיעת ריאות יכול להצביע על מספר מסלולים ביולוגיים או פונקציונלי תהליכים התלויים מסלול זעם, כלומר אישור מכתשי נוזלים (AFC), פגיעה אפיתל, טרנסלוקציה של גרעיני גורם (NF)-κB, מקרופאג ההפעלה. בנוסף, sevoflurane עשויים להשפיע את הביטוי של החלבון זעם עצמה. מאז מחקרים קודמים על ידי צוות המחקר שלנו ואחרים תומך מרכזי תפקידים עבור זעם בין מכתשי דלקת ריאות אפיתל פציעה/תיקון במהלך ARDS, עיצבנו מדגם ניסיוני לספק הבנה translational על מנגנוני sevoflurane ריאות פציעה ותיקון13,14,15. ההשפעות במבחנה של sevoflurane איזופלוריין נחקרו בקו הרומן האנושי מכתשי אפיתל התא הראשי שתוכננה במיוחד כדי ללמוד המכשול אוויר-דם של הריאות היקפיים, hAELVi (האדם LentiVirus אפיתל מכתשי מונצחים), עם מאפיינים כמו סוג מכתשי כולל צמתי צר פונקציונלי16.
בעת הכנת העיצוב של החקירות שלנו במבחנה (למשל, תרבויות של תאי אפיתל כנגד מכתשי-הממשק אוויר נוזלי עם חשיפה sevoflurane “בשאיפה” או איזופלוריין, היינו מבינים של שפורסמו קודם לכן לומד את זה שברים של sevoflurane רק היה להעריך את “אוויר” ממשק17,18,19 שימוש רגיל צגים (בדומה לאלה ששימשו בקביעת קליני). הסוכן הלוגניים ריכוזים נבחרו בדרך כלל על ערכי ריכוז מכתשי מינימלי (MAC) (למשל, אצל בני אדם, עבור sevoflurane, 0.5, 1.1 ו- 2.2 vol %, המייצג 0.25, 0.5 ו- 1 MAC, בהתאמה; עבור איזופלוריין, 0.6, 0.8, ו 1.3 vol % ייצוג 0.25, 0.5 ו- 1 MAC, בהתאמה)20. אכן, ריכוזי sevoflurane ואיזופלוריין מעולם לא נחקרו במדיום התרבות עצמו, ובכך יגביל את תוקפו של מודלים ניסיוני הקודם/מכשירים. יתר על כן, רוב הניסויים השתמשו צנצנת אנאירובית שהיה סגור לאחר sevoflurane המכיל תערובת האוויר היה כבר סמוקות בפנים. המטרה שלנו הייתה ללמוד מכתשי בתאי אפיתל בתנאים “הפיזיולוגיות”, האמנו כי מצב כזה אנאירובית לא יכול להיות אופטימלי, לא יהיה תואם עם משכי זמן ניסיוני. לכן, אנו פיתחה מערכת שלנו על התרבות תאים-הממשק אוויר נוזלי, לחשוף אותם סוכנים הלוגניים (sevoflurane ואיזופלוריין), במטרה לספק שברים “אוויר” מבוקרת מדויקת וריכוזי “בינוני” עבור הסוכנים האלה. לדעתנו, שלב זה ניסיוני, אשר לא דיווחו עד כה בספרות, הוא חובה לפני נוספת במבחנה חקירות של sevoflurane ושל איזופלוריין.
Protocol
Representative Results
Discussion
פרוטוקול שלנו מתאר שיטה קלה כדי לחשוף תאים לשבר מדויק של סוכן הרדמה הלוגניים, כגון sevoflurane או איזופלוריין. יתר על כן, אנו מדווחים כאן – בפעם הראשונה – מתאם קפדני בין השבר גז והן את הריכוז של sevoflurane ואיזופלוריין בתוך המדיום התרבות עצמה. שלב בסיסי זה עכשיו מאפשר לנו להשתמש בבטחה קאמרית לאוויר ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים אישור המועצה האזורית אוברן (“תכנית נובו Chercheur de la Région אוברן” 2013), את צרפתי סוכנות הידיעות נאסיונאל דה לה רשרש, כיוון Générale דה L’Offre דה סוואן (“תוכנית דה רשרש Translationnelle en Santé” ANR-13-PRTS-0010) עבור המענקים. התורמים שחיים היה אין השפעה תכנון המחקר, התנהגות, ולאחר ניתוח או בהכנת המאמר.
Materials
| Sevoflurane | Baxter | Performing experiments using sevoflurane or isoflurane while being pregnant should be strongly discouraged | |
| Isoflurane | Virbac | Performing experiments using sevoflurane or isoflurane while being pregnant should be strongly discouraged | |
| Human Alveolar Epithelial cells | InScreenex | INS-CI-1015 | |
| huAEC Medium (ready-to-use) | InScreenex | INS-ME-1013-500ml | |
| Anesthetic machine circuit | Drager | Fabius | |
| Gas analyzer | Drageer | Vamos Plus | |
| Anesthetic gas filter | SedanaMedical | FlurAbsord | |
| Heated Humifier | Fisher&Paykel | MR850 | |
| Chamber | Curver | 00012-416-00 | |
| Gas chromatography coupled with mass detection | Thermo Fisher Scientific, San Jose, CA, USA | Trace 1310 with TSQ 8000evo | |
| Fused-silica column (30 m x 1.4 µm, 0.25 mm ID) | Restek, Lisses, France | Rxi-624Sil MS |
Riferimenti
- Bellani, G., Laffey, J. G., et al. Epidemiology, Patterns of Care, and Mortality for Patients With Acute Respiratory Distress Syndrome in Intensive Care Units in 50 Countries. JAMA:T Journal of the American Medical Association. 315 (8), 788-800 (2016).
- Thompson, B. T., Chambers, R. C., Liu, K. D. Acute Respiratory Distress Syndrome. The New England Journal of Medicine. 377 (6), 562-572 (2017).
- Weiser, T. G., Regenbogen, S. E., et al. An estimation of the global volume of surgery: a modelling strategy based on available data. The Lancet. (9633), 139-144 (2008).
- Khuri, S. F., Henderson, W. G., et al. Determinants of long-term survival after major surgery and the adverse effect of postoperative complications. Annals of Surgery. 242 (3), 341-343 (2005).
- De Conno, E., Steurer, M. P., et al. Anesthetic-induced improvement of the inflammatory response to one-lung ventilation. Anesthesiology. 110 (6), 1316-1326 (2009).
- Fu, H., Sun, M., Miao, C. Effects of different concentrations of isoflurane pretreatment on respiratory mechanics, oxygenation and hemodynamics in LPS-induced acute respiratory distress syndrome model of juvenile piglets. Experimental Lung Research. 41 (8), 415-421 (2015).
- Reutershan, J., Chang, D., Hayes, J. K., Ley, K. Protective effects of isoflurane pretreatment in endotoxin-induced lung injury. Anesthesiology. (3), 511-517 (2006).
- Uhlig, C., Bluth, T., et al. Effects of Volatile Anesthetics on Mortality and Postoperative Pulmonary and Other Complications in Patients Undergoing Surgery: A Systematic Review and Meta-analysis. Anesthesiology: The Journal of the American Society of Anesthesiologists. 124 (6), 1230-1245 (2016).
- Li, Q. F., Zhu, Y. S., Jiang, H., Xu, H., Sun, Y. Isoflurane preconditioning ameliorates endotoxin-induced acute lung injury and mortality in rats. Anesthesia and Analgesia. (5), 1591-1597 (2009).
- Voigtsberger, S., Lachmann, R. A., et al. Sevoflurane ameliorates gas exchange and attenuates lung damage in experimental lipopolysaccharide-induced lung injury. Anesthesiology. (6), 1238-1248 (2009).
- Englert, J. A., Macias, A. A., et al. Isoflurane Ameliorates Acute Lung Injury by Preserving Epithelial Tight Junction Integrity. Anesthesiology. (2), 377-388 (2015).
- Jabaudon, M., Boucher, P., et al. Sevoflurane for Sedation in ARDS: A Randomized Controlled Pilot Study. American Journal of Respiratory and Critical. , (2016).
- Blondonnet, R., Audard, J., et al. RAGE inhibition reduces acute lung injury in mice. Scientific Reports. 7 (1), (2017).
- Jabaudon, M., Blondonnet, R., et al. Soluble Receptor for Advanced Glycation End-Products Predicts Impaired Alveolar Fluid Clearance in Acute Respiratory Distress Syndrome. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 192 (2), 191-199 (2015).
- Jabaudon, M., Blondonnet, R., et al. Soluble Forms and Ligands of the Receptor for Advanced Glycation End-Products in Patients with Acute Respiratory Distress Syndrome: An Observational Prospective Study. PloS One. 10 (8), e0135857 (2015).
- Kuehn, A., Kletting, S., et al. Human alveolar epithelial cells expressing tight junctions to model the air-blood barrier. ALTEX. 33 (3), 251-260 (2016).
- Yue, T., Roth Z’graggen, B., et al. Postconditioning with a volatile anaesthetic in alveolar epithelial cells in vitro. The European Respiratory Journal: Official Journal of the European Society for Clinical Respiratory Physiology. 31 (1), 118-125 (2008).
- Suter, D., Spahn, D. R., et al. The immunomodulatory effect of sevoflurane in endotoxin-injured alveolar epithelial cells. Anesthesia and Analgesia. (3), 638-645 (2007).
- Schläpfer, M., Leutert, A. C., Voigtsberger, S., Lachmann, R. A., Booy, C., Beck-Schimmer, B. Sevoflurane reduces severity of acute lung injury possibly by impairing formation of alveolar oedema. Clinical and Experimental Immunology. (1), 125-134 (2012).
- Nickalls, R. W. D., Mapleson, W. W. Age-related iso-MAC charts for isoflurane, sevoflurane and desflurane in man. British Journal of Anaesthesia. 91 (2), 170-174 (2003).
- Bourdeaux, D., Sautou-Miranda, V., et al. Simple assay of plasma sevoflurane and its metabolite hexafluoroisopropanol by headspace GC-MS. Journal of Chromatography. B, Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences. 878 (1), 45-50 (2010).
- Eger, E. I., Saidman, L. J., Brandstater, B. Minimum alveolar anesthetic concentration. Anesthesiology. 26 (6), 756-763 (1965).
- Perbet, S., Fernandez-Canal, C., Pereira, B., Cardot, J. M., Bazin, J. E., Constantin, J. M. Evaluation of Richmond Agitation Sedation Scale According To Alveolar Concentration of Sevoflurane During a Sedation With Sevoflurane in Icu Patients. Intensive Care Medicine Experimental. 3 (Suppl 1), (2015).
- Goolaerts, A., Pellan-Randrianarison, N., et al. Conditioned media from mesenchymal stromal cells restore sodium transport and preserve epithelial permeability in an in vitro model of acute alveolar injury. American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 306 (11), L975-L985 (2014).
