Summary

表面活性剂耗竭与有害通风相结合导致急性呼吸窘迫综合症 (ARDS) 的可重复模型

Published: April 07, 2021
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Summary

使用 0.9% 盐水(35 mL/kg 体重,37 °C)和高潮汐量通风与低 PEEP 相结合,导致中度呼吸机诱发肺损伤 (VILI) 导致实验性急性呼吸窘迫综合征 (ARDS)。该方法提供了肺损伤模型,具有低/有限可招募性,可长期研究各种通气策略的效果。

Abstract

存在各种动物模型来研究急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的复杂病理学。这些模型包括油酸的脉动动脉输注、内毒素或细菌的输注、腹腔结膜和穿刺、各种肺炎模型、肺缺血/再灌注模型,当然还有表面活性剂耗竭模型等。表面活性剂耗竭可产生肺气交换和血液动力学的快速、可重复的恶化,可在麻醉猪中诱导,使用重复肺熔岩,盐水为 0.9%(35 mL/kg 体重,37 °C)。表面活性剂耗竭模型支持使用临床应用设备进行标准呼吸和血液动力学监测的调查。但是,该模型具有相对较高的可招募性,具有较高的气道压力的通风可以通过在电肺区域重新开放立即降低伤害的严重程度。因此,此模型不适合对使用高气道压力的呼吸机系统进行调查。表面活性剂耗竭和有害通风与高潮汐量/低正端过压(高电视/低PEEP)相结合,导致呼吸机引起的肺损伤(VILI),将降低由此产生的肺损伤的可招募性。及时上岗的好处和在可与重症监护室相媲美的环境中进行实验研究的可能性得到保留。

Introduction

急性呼吸窘迫综合症(ARDS)的死亡率仍然很高,价值超过40%1,尽管自1967年第一次描述阿什博和佩蒂以来进行了深入的研究。当然,由于伦理问题和基础病理、环境条件和联合药物缺乏标准化,临床上对新疗法的调查有限,而动物模型则使标准化条件下能够进行系统研究。

因此,实验性ARDS已经诱导在大动物(如猪)或小动物(如啮齿动物)使用各种方法,如脉动动脉输液的油酸,静脉注射(i.v.)输液的细菌和内毒素,或头孢结和穿刺(CLP)模型导致败血症诱发的ARDS。此外,使用烧伤和吸入烟雾或肺缺血/再灌注(I/R)造成的直接肺损伤3。一个常用的直接肺损伤模型是表面活性剂耗竭与肺熔岩,首先描述由拉赫曼等人在豚鼠4。

表面活性剂耗竭是一种高度可重复的方法,可在气体交换和血液动力学5中迅速产生折衷。一个主要优势是有可能在大物种中应用表面活性剂耗竭,从而支持临床使用的机械呼吸机、导管和监测器的研究。然而,表面活性剂耗竭模型的一个主要缺点是,每当应用高气道压力或招聘策略(如易定位)时,即时招募电肺区域。因此,该模型不适合调查,例如,自动通风与高 PEEP 水平长时间6。Yoshida等人描述了表面活性剂耗竭和通风与高吸气道压力的组合,以诱导实验性ARDS7,但他们的模型需要通过反复的血气采样和根据吸气压力和PEEP的滑动表对预定义走廊的部分氧气压力(PaO2)进行精心维护。

总体而言,过度攻击性有害通风或反复调整通风系统可能会导致肺部结构损伤,这种损伤过于严重,并导致随后的多个器官衰竭。因此,本文详细描述了一个易于可行的表面活性剂耗竭模型,以及具有高电视/低 PEEP 的有害通风模型,用于诱导实验性 ARDS,该模型支持长期使用临床通风参数的研究。

Protocol

实验在德国柏林查理特大学医学实验医学系进行(根据EN DIN ISO 9001:2000认证),并在实验(G0229/18)之前得到德国柏林联邦动物研究当局的批准。实验室动物护理原则用于所有实验,并符合欧洲和德国实验室动物科学学会的准则。 1. 实验室动物和动物福利 在3-4个月大的深麻醉雄猪(德国兰德拉斯×大白猪)进行所有实验,体重(bw)为30-40公斤。 <p class="jove_titl…

Representative Results

PaO2/FIO2- 比率在所有动物表面活性剂洗涤期间下降 (图 3)。由此产生的缺氧、高血症和缺血导致肺动脉压力增加。肺熔岩的细节已经描述了其他地方6。 表面活性剂耗竭重复,直到 PaO2/FIO2 比率保持在 100 mmHg 以下,尽管机械通风的 PEEP 为 5 mbar 至少 5 分钟。之后,通风?…

Discussion

本文描述了实验性ARDS在猪结合表面活性剂消耗的重复肺熔岩和通风与高潮汐量,低PEEP,和肺的完全通货膨胀/通缩的诱导。这种组合导致气体交换的可重复和可比恶化,并由此产生的血液同位素妥协,但限制了肺部的可招募性。因此,该模型模仿临床ARDS低可招募性,并允许调查新的通风系统。

协议有一些限制。首先,反复的熔岩导致临床(人类)ARDS的一些组织病理学特性,…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

我们感谢比尔吉特·勃兰特的出色技术援助。这项研究得到了德国联邦教育和研究部(FKZ 13GW0240A-D)的资助。

Materials

Evita Infinity V500 Dräger intensive care ventilator
Flow through chamber thermistor Baxter 93-505 for measuring cardiac output
Leader Cath Set Vygon 1,15,805 arterial catheter
Mallinckrodt Tracheal Tube Cuffed Covidien 107-80  8.0 mm ID
MultiCath3 Vygon 1,57,300 3 lumen central venous catheter, 20 cm length
Percutaneus Sheath Introducer Set Arrow SI-09600 introducer sheath for pulmonary artery catheter of 4-6 Fr., 10 cm length
Swan-Ganz True Size Thermodilution Catheter Edwards 132F5 pulmonary artery catheter, 75 cm length
urinary catheter no specific model requiered
Vasofix Braunüle 20G B Braun 4268113B peripheral vein catheter
Vigilance I  Edwards monitor

Riferimenti

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Citazione di questo articolo
Russ, M., Boerger, E., von Platen, P., Francis, R. C. E., Taher, M., Boemke, W., Lachmann, B., Leonhardt, S., Pickerodt, P. A. Surfactant Depletion Combined with Injurious Ventilation Results in a Reproducible Model of the Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS). J. Vis. Exp. (170), e62327, doi:10.3791/62327 (2021).

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