Lavage-inducerad tensid Depletion i Pigs som en modell för den akut andnödssyndrom (ARDS)
Summary
Upprepade lungsköljningar i bedövade grisar inducerar lungskada som liknar viktiga aspekter av mänskligt akut andnödssyndrom (ARDS). För detta ändamål lungorna upprepat sköljs med 0,9% saltlösning vid 37 ° C. Målet med protokollet är en reproducerbar minskning av gasutbyte och hemodynamik för forskning i ARDS.
Abstract
Olika djurmodeller av lungskada finns för att studera komplexa pathomechanisms mänskliga akut andnödssyndrom (ARDS) och utvärdera framtida terapier. Allvarlig lungskada med en reproducerbar försämring av lung gasutbyte och hemodynamik kan induceras i bedövade grisar med hjälp av upprepade lungsköljningar med värmde 0,9% saltlösning (50 ml / kg kroppsvikt). Inklusive standard respiratoriska och hemodynamiska övervakning med kliniskt tillämpade enheter i denna modell tillåter utvärdering av nya behandlingsstrategier (droger, moderna fläktar, extrakorporeala membran oxygenatorer, ECMO), och överbryggar gapet mellan bänk och säng. Dessutom innebär induktion av lungskada med lungskölj inte kräver injektion av patogener / endotoxiner som påverkar mätningar av pro- och antiinflammatoriska cytokiner. En nackdel med modellen är den höga recruitability av atelectatic lungvävnad. Standardisering av modellen bidrar till att undvika fallgropar, för att säkerställa comparability mellan experimenten, och för att minska antalet djur som behövs.
Introduction
Dödligheten av humant akut andnödssyndrom (ARDS) är fortsatt hög med värden mellan 40 och 50% 1, trots mer än 4 årtionden av intensiv forskning. Djurmodeller av lungskada spelar en viktig roll när det gäller att undersöka de komplexa pathomechanisms eller nya terapeutiska metoder för att minska dödligheten och begränsa långsiktiga funktionshinder.
Olika modeller har inrättats för att framkalla lungskada som simulerar aspekter av mänskliga ARDS i antingen stora (t.ex. grisar) eller små djur (t.ex. gnagare). Metoder skiljer sig kraftigt, inklusive pulmonell arteriell infusion av oljesyra, intravenös (iv) infusion av bakterier och endotoxiner eller cecal ligation och punktering (CLP) modeller som orsakar sepsis-inducerat ARDS. Dessutom direktlungskador på grund av stora tidvatten volymer och hög toppinandningstryck (ventilator-inducerad lungskada, VILI), rök / brännskador eller lung ischemi / reperfusion (I / R) modeller används ofta2. En stor nackdel med CLP modeller, samt modeller som arbetar med endotoxiner, är den underliggande inflammationen som hindrar analys av biotrauma orsakad av lung enbart skada. Vidare kan det ta timmar till dagar för att resultera i lungskada, vilket är fallet för VILI i stora djur.
Induktionen av lungskada genom ytaktivt urtvättning med upprepade lungsköljningar, som det beskrevs först av Lachmann et al. i marsvin 3, är en tidseffektiv metod för att framkalla lungskada med reproducerbara funktionella och mekaniska kompromisser, liksom förändringar i pulmonell vaskulär resistans. Anpassningen av denna modell för att mekaniskt ventilerade grisar på ca 30-60 kg kroppsvikt stödjer grundforskning med kliniskt använda mekaniska ventilatorer, katetrar och monitorer, medan de kompromisser i gasutbyte och hemodynamik är mycket reproducerbar samtidigt fyra. Dessutom inte induktion av lungskada genom sköljkräver särskild utrustning som inte är allmänt tillgängliga i andnings laboratorier avsedda för experiment i stora djur. Den modell som presenteras i denna artikel är lämplig för forskning krävande utrustning (t.ex. fläktar) som är avsedd att användas på människor, och dessutom garanterar en hög reproducerbarhet i förekommande försämringar i lungfunktionen. Standardisering av denna modell bidrar till att säkerställa jämförbarhet mellan experiment och minska antalet djur som behövs. Den potentiella recruitability av atelectatic lungregioner med avsiktliga eller okända rekryterings manövrar är en allvarlig begränsning av denna specifika modell. I följande artikel ger vi en detaljerad beskrivning av lavage modell för induktionen av lungskada och ger representativa uppgifter för att karakterisera stabiliteten av de kompromisser i lungfunktion.
Protocol
Representative Results
Discussion
I den här artikeln beskrivs steg för steg instruktion för att framkalla allvarliga lungskador hos svin på grund av ytaktivt washout genom upprepade lungsköljningar. Denna specifika metod möjliggör en reproducerbar och jämförbar försämring av lungfunktionen och pulmonell vaskulär resistans. Det är absolut nödvändigt att sköljnings grisarna tills P en O 2 / F I O 2 förhållandet sjunkit under 100 mmHg och stannar under 100 mmHg under en timme. När uppnås detta…
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).
