Kylling-indusert Surfaktantfritt Nedbryting i Pigs som en modell av den Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS)
Summary
Gjentatte lunge LAVAGES i bedøvede griser indusere lungeskade ligner viktige aspekter ved menneskelig akutt lungesviktsyndrom (ARDS). For dette formål lungene blir gjentatte ganger lavaged med 0,9% saltløsning ved 37 ° C. Målet med protokollen er en reproduserbar reduksjon av gassutveksling og hemodynamikk for forskning i ARDS.
Abstract
Ulike dyremodeller av lungeskade eksisterer for å studere de komplekse pathomechanisms menneskelig akutt lungesviktsyndrom (ARDS) og vurdere fremtidige terapier. Alvorlig lungeskade med en reproduserbar forringelse av lungegassutveksling og hemodynamikk kan induseres hos bedøvede griser ved hjelp av gjentatt lunge LAVAGES med oppvarmet 0,9% saltvann (50 ml / kg kroppsvekt). Inkludert standard luft og hemodynamisk overvåking med klinisk anvendt enheter i denne modellen gjør at evaluering av nye terapeutiske strategier (legemidler, moderne vifter, utenom membran oxygenators, ECMO), og bygger bro mellom benk og nattbord. Videre gjør induksjon av lungeskade med lunge LAVAGES ikke kreve injeksjon av patogener / endotoksiner som har innvirkning på målinger av pro- og anti-inflammatoriske cytokiner. En ulempe med modellen er den høye recruitability av atelectatic lungevev. Standardisering av modellen bidrar til å unngå fallgruver, for å sikre comparability mellom eksperimenter, og for å redusere det antall dyr som trengs.
Introduction
Dødeligheten av menneskelig akutt lungesviktsyndrom (ARDS) er fortsatt høy med verdier mellom 40 og 50% en til tross for mer enn 4 tiår med intens forskning. Dyremodeller av lungeskade spille en viktig rolle i å undersøke de komplekse pathomechanisms eller nye terapeutiske tilnærminger for å redusere dødelighet og begrense langsiktige funksjonshemninger.
Det er etablert ulike modeller for å indusere lungeskade som simulerer sider ved menneske ARDS i enten store (f.eks griser) eller små dyr (f.eks gnagere). Metoder varierer sterkt, inkludert pulmonal arteriell tilførsel av oljesyre, intravenøs (iv) infusjon av bakterier, og endotoksiner eller cecal ligation og punktering (CLP) modeller forårsaker sepsis-indusert ARDS. I tillegg direkte lungeskader på grunn av store tidevolum og høy peak inspiratorisk trykk (ventilator-indusert lungeskade, Vili), røyk / brannskader eller lunge iskemi / reperfusjon (I / R) modeller brukes ofte2. En stor ulempe ved CLP modeller, samt modeller som arbeider med endotoksiner, er den underliggende inflammasjon som hindrer analyse av biotrauma forårsaket av lungeskade alene. Videre kan det ta flere timer til dager, til å resultere i lungeskade, slik tilfellet er for vili i store dyr.
Induksjon av lungeskade ved surfaktant utvasking med gjentatte lunge LAVAGES, som det ble først beskrevet av Lachmann et al. i marsvin 3, er en tidseffektiv metode for å indusere lungeskade med reproduserbare funksjonelle og mekaniske kompromisser, samt endringer i pulmonal vaskulær motstand. Tilpasningen av denne modellen for å mekanisk ventilert griser på omtrent 30-60 kg kroppsvekt støtter grunnleggende forskning med klinisk brukte mekaniske vifter, katetre og skjermer, mens kompromisser i gassutveksling og hemodynamikk er svært reproduserbare samtidig fire. I tillegg gjør ikke induksjon av lungeskade ved LAVAGESkrever spesielt utstyr som ikke er allment tilgjengelig i luftveis laboratorier utformet for eksperimenter i store dyr. Modellen som presenteres i denne artikkelen er egnet for forskning krevende utstyr (for eksempel ventiler) som er beregnet for bruk i mennesker, og dessuten sikrer en høy reproduserbarhet i de forekommende forringelse i lungefunksjonen. Standardisering av denne modellen bidrar til å sikre sammenlignbarhet mellom eksperimenter og redusere det antall dyr som trengs. Potensialet recruitability av atelectatic lungeområder med bevisste eller ukjente rekrutterings manøvrer er en alvorlig begrensning av denne spesifikke modellen. I det følgende artikkel gir vi en detaljert beskrivelse av den lavage modell for induksjon av lungeskade og gir representative data for å karakterisere stabiliteten til kompromisser i lungefunksjon.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne artikkelen beskriver en trinnvis instruksjon for å indusere alvorlig lungeskade hos griser på grunn av overflateaktivt utvasking ved gjentatte lunge LAVAGES. Denne spesielle fremgangsmåten muliggjør en reproduserbar og tilsvarende forringelse av lungefunksjonen og pulmonær vaskulær motstand. Det er viktig å kylling grisene til P a O 2 / F I O 2 ratio redusert under 100 mmHg og holder seg under 100 mmHg for en time. En gang, er dette oppnådd dyrene vanligvis ikke …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
All authors disclose no financial or any other conflicts of interests.
GRANTS:
This study was supported by a grant from the Deutsche Forschungsgemeinschaft to P. Pickerodt and W. Boemke (Pi795/2-2).
Materials
| Evita Infinity V500 | Dräger | intensive care ventilator | |
| Vigilance I | Edwards | monitor | |
| Vasofix Braunüle 20G | B Braun | 4268113B | peripheral vein catheter |
| Mallinckrodt Tracheal Tube Cuffed | Covidien | 107-80 | 8.0 mm ID |
| MultiCath3 | Vygon | 157,300 | 3 lumen central venous catheter, 20 cm length |
| Leader Cath Set | Vygon | 115,805 | arterial catheter |
| 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 |
| Flow through chamber thermistor | Baxter | 93-505 | for measuring cardiac output |
| urinary catheter | no specific model requiered |
References
- Rubenfeld, G. D., et al. Incidence and Outcomes of Acute Lung Injury. N Engl J Med. 353 (16), 1685-1693 (2005).
- Ballard-Croft, C., Wang, D., Sumpter, L. R., Zhou, X., Zwischenberger, J. B. Large-animal models of acute respiratory distress syndrome. Ann Thorac Surg. 93 (4), 1331-1339 (2012).
- Lachmann, B., Robertson, B., Vogel, J. In vivo lung lavage as an experimental model of the respiratory distress syndrome. Acta Anaesthesiol Scand. 24 (3), 231-236 (1980).
- Donaubauer, B., et al. Low-dose inhalation of an endothelin-A receptor antagonist in experimental acute lung injury: ET-1 plasma concentration and pulmonary inflammation. Exp Biol Med (Maywood). 231 (6), 960-969 (2006).
- Theisen, M. M., et al. Ventral recumbency is crucial for fast and safe orotracheal intubation in laboratory swine. Lab Anim. 43 (1), 96-101 (2009).
- Kelly, C. R., Rabbani, L. E. Videos in clinical medicine. Pulmonary-artery catheterization. N Engl J Med. 369 (25), 35 (2013).
- Forrester, J. S., et al. Thermodilution cardiac output determination with a single flow-directed catheter. Am Heart J. 83 (3), 306-311 (1972).
- Deja, M., et al. The inhaled ET(A) receptor antagonist LU-135252 acts as a selective pulmonary vasodilator. Clin Sci (Lond). 103, 21-24 (2002).
- Matute-Bello, G., Frevert, C. W., Martin, T. R. Animal models of acute lung injury. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 295 (3), 379-399 (2008).
- Kloot, T. E., et al. Recruitment maneuvers in three experimental models of acute lung injury. Effect on lung volume and gas exchange. Am J Respir Crit Care Med. 161 (5), 1485-1494 (2000).
