В пробирке Метод для контроля концентрации галогенированные газов в культивированный альвеолярных клеток эпителия
Summary
Мы опишем простой протокол, специально разработан для достижения точный и контролируемый концентраций севофлурана или изофлюрановая в пробирке для того, чтобы улучшить наше понимание механизмов, участвующих в повреждения эпителия легких и проверить Роман лечение острого респираторного дистресс-синдрома.
Abstract
Острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС) является синдром диффузного альвеолярного повреждения с нарушением альвеолярной жидкости Специальные акции и тяжелые воспаления. Использование галогенизированных агентов, таких как севофлюран или изофлюрановая, для седации в отделении интенсивной терапии (ОРИТ) больных может улучшить обмен газа, снизить альвеолярный отек и ослабить воспаление при ОРДС. Однако отсутствуют данные об использовании ингаляционных агентов для непрерывного седации в отделении интенсивной терапии для лечения или предотвращения повреждения легких. Для изучения воздействия галогенированные агентов на альвеолярные клетки эпителия «физиологические» условиях, мы опишем простой системы в культуре клеток в интерфейсе воздуха жидкость и подвергать их галогенированные агентов, чтобы обеспечить точный контролируемым «воздух» фракций и «Средний» концентрации для этих агентов. Мы разработали запечатанных герметичный палаты, в котором пластины с человека альвеолярных клеток эпителия увековечен могут подвергаться, точные, контролируемых часть севофлюран или изофлюрановая, с помощью непрерывного газа, предоставляемый обезболивающий машина цепи. Клетки были подвержены 4% севофлюран и 1% изофлюрановая за 24 часа. Газовых масс-спектрометрии была проведена для определения концентрации галогенированные агентов, растворенные в среде. После первого часа, концентраций севофлурана и изофлюрановая в среде были 251 мг/Л и 25 мг/Л, соответственно. Кривые, представляющие концентраций севофлурана и изофлюрановая растворенные в среде, показали аналогичные курсы со временем, с плато, на один час после воздействия.
Этот протокол был специально разработан для достижения точный и контролируемый концентраций севофлурана или изофлюрановая в пробирке для улучшения нашего понимания механизмов, участвующих в повреждения эпителия легких при ОРДС и тестирования Роман терапии для синдром.
Introduction
Острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС)-это клинический синдром, характеризующийся диффузного альвеолярного повреждения, отек легких и гипоксемии дыхательной недостаточности. Хотя ОРДС представляет более чем на 10% госпитализации в отделение интенсивной терапии (ОРИТ) и почти 25% пациентов ОРИТ, требующим искусственной вентиляции легких, это по-прежнему под признанных вызов для клиницистов, с больницы смертности 35-45%1. Несмотря на интенсивные исследования определение эффективной ОРДС фармакологической терапии или предупреждения не дату. Две основные особенности способствуют смертности в ОРДС: Распродажа альвеолярной жидкости (АФК) (т.е., изменены резорбции жидкости альвеолярный отек от дистальной легких НТУС) и тяжелые воспаления2. Так как ОРДС смертности остается высоким, текущие инициативы должны также включать первичной профилактики; Однако ключевой проблемой является для выявления риска пациентов в которых ОРДС может развиваться и кто выиграет, если ОРДС были предотвращены.
Летучие галогенированных анестетиков, например севофлюран и изофлюрановая, широко используются для обеспечения общей анестезии в операционной комнате. По всему миру более чем 230 миллионов пациентов, подвергающихся серьезной операции каждый год требует общей анестезии и искусственной вентиляции легких3, и послеоперационных легочных осложнений негативно сказаться на клинические исходы и медицинского использования4 . Использование севофлюран вместо пропофол был связан с более легких воспаления у пациентов, перенесших торакальной хирургии и значительное сокращение неблагоприятных событий, таких как ОРДС и послеоперационных легочных осложнений5. Аналогичным образом Предварительная обработка с изофлюрановая имел защитные эффекты на респираторные механики, оксигенации и гемодинамики в экспериментальных моделях на животных ОРДС6,7. Хотя дальнейшие исследования необходимы для устранения последствий ингаляционных агентов на исходы в noncardiac хирургии, аналогичные снижение легочных осложнений недавно наблюдается в мета анализ, демонстрируя, что вдыхают анестетиков — как против внутривенный наркоз — значительно связаны со снижением смертности для кардиохирургии8.
Отсутствуют конкретные перспективных данные об использовании летучих агентов для успокоения СИС пациентов для профилактики или лечения повреждения легких. Однако несколько испытаний теперь поддерживают эффективность и безопасность ингаляции севофлурана для успокоения пациентов ОРИТ и доклинические исследования показали, что ингаляции севофлурана и изофлюрановая7,9 улучшить обмен газа, снизить альвеолярный отек и ослабление воспаления в экспериментальных моделях ОРДС. Кроме того севофлюран смягчает типа II эпителиальных клеток повреждения10, тогда как изофлюрановая поддерживает целостность альвеолярного капиллярная барьера путем модуляции туго Джанкшен белка11. Однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы проверить, в какой степени экспериментальные доказательства орган защиты от ингаляции севофлурана и изофлюрановая могут быть переведены на людей. Первый сингл центр контролируемых рандомизированного исследования (РКИ) из нашей группы было установлено, что раннее использование ингаляции севофлурана у больных с ОРДС связан с улучшения оксигенации, снижение уровня некоторых провоспалительных маркеров и сокращение легких эпителия повреждение, как оценивать уровень растворимой формы рецептора для Расширенный гликирования конечных продуктов (sRAGE) в плазме и альвеолярного жидкости12.
Взятые вместе, благотворное влияние севофлюран и изофлюрановая на повреждения легких может указывать на несколько биологические пути или функциональных процессов, которые зависят от ЯРОСТИ путь, а именно альвеолярной жидкости Распродажа (АФК), эпителиальные травмы, транслокации ядерного фактора (NF)-κB и активация макрофагов. Кроме того севофлюран могут влиять выражения протеина RAGE, сам. Так как предыдущие исследования, Наша исследовательская группа и другие поддерживает ключевую роль для RAGE в альвеолярной воспаления и легких эпителиальных травмы/ремонт при ОРДС, мы разработали экспериментальную модель для трансляционного понимания механизмов севофлюран в легких травмы ремонт13,,14и15. Эффекты в vitro севофлюран и изофлюрановая были исследованы в строке Роман альвеолярного эпителия первичной клетки человека, специально предназначенных для изучения барьер крови воздух периферийных легких, hAELVi (человеческий альвеолярного эпителия человека увековечен), с характеристиками-как альвеолярного типа, включая функциональные плотные соединения16.
При подготовке дизайн нашего в vitro исследования (например, культур альвеолярных клеток эпителия на интерфейсе воздуха жидкость с воздействием «ингаляционных» севофлюран или изофлюрановая, мы поняли из ранее опубликованных исследований, фракций севофлюран только были оценены в «воздух» интерфейс17,18,19 с использованием стандартных мониторов (похожие на те, которые используются в клинических условиях). Галогенированные агент концентрации обычно были выбраны согласно минимальной альвеолярной концентрации (MAC) значения (например, людей, для севофлуран, 0.5, 1.1 и 2.2 vol %, представляющий 0,25, 0,5 и 1 MAC, соответственно; для изофлюрановая, 0.6, 0.8, и 1.3 vol % представляющих 0,25, 0,5 и 1 MAC, соответственно)20. Действительно севофлюран и изофлюрановая концентрации никогда не были расследованы в культурной среде, сам, таким образом ограничивая действия предыдущих экспериментальных моделей/инструментов. Кроме того большинство экспериментов используются анаэробные банку, которая была решена после того, как содержащий севофлюран смесь воздуха сброшен внутри. Поскольку нашей целью было учиться альвеолярных клеток эпителия «физиологические» условиях, мы считали, что такое анаэробного государство может не быть оптимальной и не будут совместимы с давно экспериментальной длительности. Таким образом мы разработали собственную систему в культуре клеток в интерфейсе воздуха жидкость и подвергать их галогенированные агентов (севофлюран и изофлюрановая) с целью предоставления точных контролируемых фракций «воздуха» и «средний» концентрации для этих агентов. По нашему мнению этот экспериментальный шаг, который не сообщается до настоящего времени в литературе, является обязательным до любые дальнейшие в vitro исследования севофлюран и изофлюрановая.
Protocol
Representative Results
Discussion
Наш протокол описывает метод легко подвергать клетки для точного часть галогенированных анестетиков агента, севофлюран или изофлюрановая. Кроме того, мы приводим здесь — в первый раз — строгой корреляции между газовой фракции и концентрация севофлюран и изофлюрановая внутри самой с?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы признают, что Региональный Совет Овернь («программа модерн Chercheur де ла округов Овернь» 2013) и французский Agence Nationale de la Recherche на всей территории отеля и в направлении женераль де L’Offre де Soins («программа де Recherche Translationnelle en Santé» ANR-13-PRTS-0010) для грантов. Спонсоры не повлияли в дизайн исследования, проведения и анализа или при подготовке этой статьи.
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).
