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Medicina

集中治療室型装置による急性呼吸窮迫症候群の豚モデルにおけるハロゲン化剤の送達

Published: September 24, 2020
doi:
10.3791/61644
, , , , , , , , , , , , ,
1Department of Perioperative Medicine,CHU Clermont-Ferrand, 2GReD, CNRS, INSERM,Université Clermont Auvergne, 3GRC 29, AP-HP, DMU DREAM, Department of Anesthesiology and Critical Care, Pitié-Salpêtrière Hospital,Sorbonne University, 4Department of Biochemistry and Molecular Genetics,CHU Clermont-Ferrand, 5Division of Allergy, Pulmonary, and Critical Care Medicine,Vanderbilt University Medical Center

Summary

ハロゲン化剤、イヨフルランおよびセボフルランで沈下を受ける子豚における塩酸誘発急性呼吸窮迫症候群(ARDS)のモデルを、吸入集中治療セデに使用される装置を通じて説明する。このモデルは、肺損傷および修復に関するハロゲン化剤の生物学的メカニズムを調べるのに使用することができる。

Abstract

急性呼吸窮迫症候群(ARDS)は、重症患者における低酸素呼吸不全および死亡の一般的な原因であり、効果的な治療法を見つける緊急の必要性がある。前臨床試験は、吸入ハロゲン化剤がARDSの動物モデルに有益な効果を有し得る可能性があることを示している。現代の集中治療室(ICU)の人工呼吸器を使用してハロゲン化剤を投与する新しい装置の開発は、ICU患者へのハロゲン化剤の分配を大幅に簡素化した。以前の実験的および臨床的研究は、肺胞上皮損傷および炎症に対して、セボフルランまたはイソフルランなどのハロゲン化揮発性物質の潜在的な利点を示唆していたため、ARDS中のびまん性肺胞損傷の2つの病因的ランドマークは、ハロゲン化剤が肺損傷および修復に及ぼす影響のメカニズムを理解する動物モデルを設計した。全身麻酔、気管挿管、および機械的換気の開始後、ARDSは、塩酸の気管内植え付けを介して子豚に誘導された。その後、ICU型装置を用いて吸入したセボフルランまたはイゾフルランで子豚を鎮静させ、4時間の間に肺保護機械換気で動物を換気した。研究期間中、血液および歯槽サンプルを採取し、動脈酸素化、肺胞-毛細血管膜の透過性、肺胞液クリアランス、肺炎症を評価した。機械換気パラメータも実験全体を通して収集された。このモデルは、肺胞-毛細血管透過性を変化させ、動脈酸素の著しい減少を誘発したが、それは再現性があり、急速な発症、時間の経過とともに良好な安定性、および致命的な合併症がないことを特徴とする。

臨床ARDSの生理学的、生物学的、病理学的特徴の大部分を再現する酸吸引の子豚モデルを開発し、吸入ICU沈降装置を介して送達されるハロゲン化剤の潜在的な肺保護効果の理解をさらに深めるのに役立ちます。

Introduction

急性呼吸窮迫症候群(ARDS)は、重症患者における低酸素呼吸不全および死亡の一般的な原因である1。これは、肺胞上皮および内皮損傷の両方によって特徴付けられるが、透過性および肺水腫の増加、肺胞液クリアランス(AFC)の変化、および呼吸窮迫の悪化を招く。肺胞浮腫の再吸収とARDSからの回復は、肺胞を通る上皮液輸送がそのまま残ることを必要とし、AFCを改善する治療が3,4に有用であり得ることを示唆している。肺保護換気と静脈内流体療法のための制限的な戦略は、結果2、5を改善する上で有益であることが証明されているが、彼らはまだ高い死亡率と罹患率6に関連している。したがって、症候群に対する効果的な治療法を開発し、そのような治療法が機能する可能性のある正確なメカニズムをよりよく理解することが急務です。

イオブルランやセボフルランなどのハロゲン化麻酔薬は、手術室での全身麻酔に広く使用されています。セボフルランは、胸部手術を受けている患者の肺の炎症の減少と、ARDS7などの術後肺合併症の減少に関連している。同様の結果は、心臓手術後の患者のメタ分析8で発見された。ハロゲン化揮発性物質はまた、気管支拡張効果9、10、心臓8、11および腎臓12、13、14などのいくつかの器官を保護するいくつかの特性を有する。近年、集中治療室(ICU)での鎮静剤として吸入麻酔薬の臨床利用に対する関心が高まっている。動物およびヒトの研究は共に、肝臓15、脳16、または心臓11の長期虚血の前にハロゲン化剤による前処理の保護効果を支持する。ハロゲン化剤はまた、重症患者の沈下に対する他の静脈内薬剤よりも潜在的な薬物動態学的および薬物力学的利点を有する。吸入ハロゲン化剤は、心臓手術を受けている患者における静脈内沈下と比較して挿管時間を減少させる17。いくつかの研究は、ICU患者18、19、20の沈下におけるハロゲン化剤の安全性と有効性を支持する。ARDSの実験モデルにおいて、吸入されたセボフルランはガス交換21、22を改善し、肺胞浮腫21、22を減少させ、肺および全身性炎症23の両方を減衰させる。イソフルランはまた、肺胞毛細血管バリアの完全性を維持することによって傷害後の肺修復を改善し、おそらくキータイトな接合タンパク質24、25、26の発現を調節することによって起こる。さらに、イオブルランで培養処理したマウスマクロファージは、イオブルラン27で処理されなかったマクロファージよりも好中球に対する貪食効果が優れている。

しかし、揮発性麻酔薬の肺保護特性を説明する正確な生物学的経路およびメカニズムは、現在までにほとんど知られておらず、さらに調査が必要である18。また、肺損傷に対するセボフルランの正確な影響を調査し、実験的証拠を患者に翻訳できるかどうかを検証するための追加研究も保証されています。我々のチームからの最初の無作為化対照試験は、ARDS患者における吸入セボフルランの投与が、高度な糖化末端産物の血漿および肺胞可溶性受容体(sRAGE)28によって評価されるように、炎症前のサイトカインおよび肺上皮傷害マーカーの両方の酸素化改善および減少レベルに関連していることを発見した.sRAGEは現在、肺胞型1細胞損傷および肺胞炎症の主要なメディエーターのマーカーとして考えられているので、これらの結果は、肺胞上皮損傷21、29、30に対するセボフルランの有益な効果を示唆する可能性がある。

吸入ICU沈下のためのハロゲン化剤の使用は、長い間、手術室の麻酔換気装置およびガス気化器をICUに配備する必要がある。それ以来、最新のクリティカルケア換気装置での使用に適した麻酔用反射器がICU31で特定の用途に開発されています。これらのデバイスは、呼吸回路のYピースと気管内チューブの間に挿入された変更された熱と水分交換フィルタを備えています。それらは、イソフルランおよびセボフルランが最も頻繁に使用されるハロゲン化剤の投与を可能にし、特定のシリンジポンプによって送達される液体剤が放出される多孔性ポリプロピレンエバポレーターロッドで構成される。ハロゲン化剤は、デバイスに含まれる反射媒体によって満了時に吸収され、次のひらめきの間に放出され、期限切れのハロゲン化剤31、32の約90%の再循環を可能にする。最近では、50 mLの器械デッドスペースで小型化されたバージョンが開発され、ARDS患者の超保護換気時の使用にはさらに適しており、潮量は200mL31と低くなる可能性があります。このような小型化装置はARDSの実験子豚モデルでは研究されていない。

これまでの研究ではARDS中の肺胞の炎症や損傷におけるハロゲン化揮発性物質の有望な役割を支持しているため、ハロゲン化剤が肺損傷および修復33,34,35に及ぼす影響のメカニズムを翻訳的に理解するために実験動物モデルを設計しました。本研究では、ICU型装置である麻酔薬保存装置の小型化バージョンを用いて吸入性の固虫を送達できる子豚中の塩酸(HCl)誘導ARDSのモデルを開発した。ARDSのこの大きな動物モデルは、吸入ハロゲン化剤の潜在的な肺保護効果の理解をさらに深めるために使用することができる。

Protocol

この研究プロトコルは、preclinicaltrials.eu(臨床前のレジストリ識別子PCTETE0000129)に登録される前に、フランスのミニステア・ド・レ・エデュケーション・ナショナル、ド・レンセワニエジェネ・スペリエール・エ・デ・ラ・レシェルシュ(承認番号01505.03)の動物倫理委員会によって承認されました。すべての手順は、動物研究:インビボ実験(ARRIVE)ガイドライン36に?…

Representative Results

この実験では、25匹の子豚を麻酔し、2つのグループに分けました:未治療群の12匹の子豚(SHAMグループ)と酸傷群の13匹の子豚(HClグループ)。実験が終わる前に子豚は死ななかった。双方向反復測定分散分析(RM-ANOVA)は、グループ相互作用(P<10−4)によって有意な時間を示し、ArdSを持たないシャム動物と比較して、PaO 2/FiO2に対するHCl誘発ARDSの有害な影響を有する(<strong class="…

Discussion

この記事では、麻酔用保存装置を用いて送達される、ハロゲン化揮発性物質(例えば、セボフルランやイオブフルラン)の肺保護効果を調べるため、子豚中のHClの気管内点滴によって誘導されるARDSの再現可能な実験モデルについて説明する。

本研究の第一の目的は、ICU患者に使用されるような麻酔用保存装置によって揮発性物質を送達できるARDSの実験モデルを開発するこ?…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

著者らは、GreD、クレルモン・オーヴェルニュ大学、チルジー・エンドスコピックセンター(すべてフランスのクレルモン・フェラン)のスタッフに感謝したいと思います。

Materials

Tracheal intubation
Endotracheal tube 6-mm Covidien 18860
Animal preparation
Central venous catheter 3-lumens catheter (7 French – 16 cm) Arrow CV-12703
Pulse contour cardiac output monitor PiCCO catheter (3-5 French – 20 cm) Getinge Pulsion Medical System catheter
Warm blankets WarmTouch5300 MedTronic 5300
Monitoring
External monitor IntelliVue MP40 Phillips MNT 142
Point-of-care blood gas analyzer Epoc® Blood Analysis System Siemens 20093
Pulse contour cardiac output monitor PiCCO Device PulsioFlex Monitor Getinge Pulsion Medical System PulsioFlex
Mechanical ventilation
Ventilator Engström Carestation General Electrics Engström
Halogenated anesthetics
Anaconda Syringe SedanaMedical 26022
Anesthetic conserving device AnaConDa-S SedanaMedical 26050
Charcoal filter FlurAbsorb SedanaMedical 26096
Filling Adaptaters SedanaMedical 26042
Ionomer membrane dryer line Nafion SedanaMedical 26053
Products
Propofol Mylan 66617123
Isoflurane Virbac QN01AB06
Pentobarbital PanPharma 68942457
Sevoflurane Abbvie N01AB08
Sufentanil Mylan 62404996
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Blondonnet, R., Paquette, B., Audard, J., Guler, R., Roman, F., Zhai, R., Belville, C., Blanchon, L., Godet, T., Futier, E., Bazin, J., Constantin, J., Sapin, V., Jabaudon, M. Halogenated Agent Delivery in Porcine Model of Acute Respiratory Distress Syndrome via an Intensive Care Unit Type Device. J. Vis. Exp. (163), e61644, doi:10.3791/61644 (2020).
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