Offene Tracheotomie Magensäure Aspiration Mausmodell der akuten Lungenschädigung Ergebnisse in Maximal Akute nonlethal Lung Injury
Summary
This protocol induces acute lung injury in a mouse that has close fidelity to the pathogenesis of acid pneumonitis observed in humans. We generate a maximal acute nonlethal low pH lung injury and account for differences in rodent-human anatomic respiratory structure using an open tracheostomy coupled with circumferential pressure release.
Abstract
Acid Pneumonitis ist eine Hauptursache für sterile akuten Lungenschädigung (ALI) beim Menschen. Säure Pneumonitis erstreckt sich über die klinische Spektrum von asymptomatischen zu akutem Atemnotsyndrom (ARDS), durch neutrophile Alveolitis gekennzeichnet, und die Schädigung sowohl Alveolarepithels und vaskuläre Endothel. Klinisch ARDS wird durch akute Hypoxie, bilaterale fleckige Lungeninfiltrate und nicht-kardiogene Lungenödeme definiert. Studien am Menschen haben uns mit wertvollen Informationen über die physiologischen und entzündlichen Veränderungen in der Lunge von ARDS verursacht, die zu verschiedenen Hypothesen über die Untergebener Mechanismen geführt hat. Leider haben Schwierigkeiten der Bestimmung der Ätiologie von ARDS, sowie eine breite Palette von Pathophysiologie in einem Mangel an kritischer Informationen geführt, die bei der Entwicklung von therapeutischen Strategien nützlich sein könnte.
Translational Tiermodelle sind wertvoll, wenn ihre Pathogenese und Pathophysiologie genau Reprodukea Konzept in sowohl in vitro als auch klinischen Umgebungen erwiesen. Obwohl Großtiermodellen (zB Schafe) Aktien Eigenschaften der Anatomie des menschlichen Trachea-Bronchialsystem, murine Modelle bieten eine Vielzahl weiterer Vorteile , darunter: niedrige Kosten; kurze Fortpflanzungszyklus Kreditvergabe selbst zu einer größeren Datenerfassung; ein gut verstanden immunologisches System; und ein gut charakterisiertes Genom führt zu der Verfügbarkeit einer Vielzahl von Gendeletion und transgenen Stämmen. Ein robustes Modell mit niedrigem pH-induzierten ARDS erfordert eine murine ALI, die vor allem die Alveolarepithels abzielt, in zweiter Linie das vaskuläre Endothel, sowie die kleinen Atemwege zu den Alveolen führt. Weiterhin ist eine reproduzierbare Verletzungen mit großen Unterschieden zwischen den verschiedenen schädlichen und nicht schädigenden Beleidigungen ist wichtig.
Die murine Magensäure Aspiration hier vorgestellte Modell mit Salzsäure verwendet einen offenen Tracheotomie und erschafft eine pathogene Szenario, das den niedrigen pH-Wert pneumon reproduziertitis Verletzungen beim Menschen. Darüber hinaus kann dieses Modell verwendet werden Wechselwirkung eines niedrigen pH – Beleidigung mit anderen Lungen schädigenden Einheiten zu untersuchen (zB Nahrungsmittelpartikel, pathogene Bakterien).
Introduction
ARDS ist durch weit verbreitete Lungenentzündung gekennzeichnet und ist klinisch als akute Atemnot mit Hypoxämie gesehen. Diese Symptome treten oft weniger als 24 h nach einer Anstiftung Ereignis wie Trauma, Sepsis, Bluttransfusion bedingte Reaktionen oder Aspiration. Es ist gekennzeichnet histologisch durch neutrophile Alveolitis (dh weit verbreitete Entzündung) lokalisiert Alveolarepithels und vaskuläre Endothel führt zu Protein Leckage und anschließend hyaline Membranbildung. Aspiration als chemische Pneumonitis oder Aspirationspneumonie kategorisiert. 1 Die saure Komponente des Magen – Aspiration trägt sowohl der Pneumonitis und Vorliebe eine sekundäre bakterielle Lungenentzündung zu entwickeln. Aspirationspneumonie ist einer der wichtigsten Risikofaktoren für ALI und die anschließende Entwicklung von ARDS. 2
Magen-Aspiration ist eine akute Ereignis definiert als das Einatmen von Materialien von ter Magen mit oder ohne oropharyngeale Flora in die Atemwege über die Stimmbänder. Die absaugen Inhalte enthalten niedrigen pH Magen Flüssigkeit, Bakterien, Blut oder Speisereste. Magen-Aspiration tritt häufig bei Patienten in der Intensivstation (ICU), den typischerweise in einem nüchternen Zustand sind und somit auf einem Protonenpumpenhemmer platziert Aspiration von Mageninhalt angesäuerten zu begrenzen. Die Inzidenz von ALI auf der Intensivstation Bevölkerung in den USA ist von 2,5 bis 5-mal höher im Vergleich zu der allgemeinen Patientenpopulation. 3 Leider führen diese Prädisposition oft in einen Zustand der bakterielle Überwucherung im Magen , die zu schweren Folgeerkrankungen in der Lunge nach einer Aspiration Ereignis führen können, wie Magen – Aspiration ist ein unabhängiger Risikofaktor für die Entwicklung von sekundären bakteriellen Pneumonie (SBP) , ALI und ARDS.
Magen-Aspiration hat zwei Hauptkomponenten: Salzsäure und Mageninhalt, die Bakterien können oder nicht enthaltenoder Speiseteilchen. Im Nagetiermodell erzeugt die Säurekomponente allein von Magen-Aspiration eine anfängliche Entzündungsreaktion als Folge der direkten ätzende Verletzungen von niedrigem pH-Wert auf Luftwegsepithel. Dies wird durch eine neutrophile Infiltration gefolgt und eine Entzündungsreaktion bei 4 – 6 h. 4 Diese beiden Faktoren letztlich zur Zerstörung der pulmonalen mikrovaskulären Integrität führen somit zu Austritt von Flüssigkeit und Proteinen in Alveolen und Atemwege führen. Um diese Pathophysiologie verstehen und weitere mögliche therapeutische Interventionen zu untersuchen, ist es wichtig, ein Tiermodell zu entwickeln und zu charakterisieren, die die zugrunde liegenden Mechanismen erläutert. Eine saure absaugen allein muss voluminös oder mit einem ausreichend niedrigen pH-Wert sein, um die Pufferkapazität des Atmungs Baum zu umgehen und die Alveolen erreichen. Wenn dies nicht auftritt, nur eine vorübergehende oberen, leitenden airways Verletzung auftritt, die weniger wahrscheinlich an den schweren Folgen von ARDS zu führen. 5 </ Sup>
Um eine Aspirationsereignis genau mit verletzten Alveolarepithels emulieren, ist es wichtig, ein Tier die natürlichen Abwehrkräfte zu umgehen. Mit Hilfe eines Maus Aspiration Modell ein ALI zu erzeugen, die die Magensäure Verletzungen bei Menschen gesehen imitiert, muss man für die Unterschiede berücksichtigen in der Trachea-Bronchialsystem. Die offene Tracheostomie Technik, die dieses Verfahren verwendet, umgeht die Unterschiede zwischen den murinen und humanen respiratorischen Bäume und Modelle der Verletzung in einer Weise, die ALI sowohl physiologisch als auch histologisch reproduziert. Historisch wurde die intratracheale Intubation verwendet ALI zu erzeugen, aber es ist schwierig angesehen wird bei Mäusen ohne Larynx-Verletzungen durchzuführen. Daher bietet dieses Verfahren eine mögliche Alternative, die konsistente Ergebnisse über mehrere Forscher und mit minimalen Verfahren zurückzuführen Sterblichkeit geführt hat.
Protocol
Representative Results
Discussion
Das Ziel war es, ein ALI Tiermodell unter Verwendung von Magensäure Aspiration zu entwickeln, die eng an die Pathophysiologie ähnelt, die während der Entwicklung von Säure Pneumonitis und anschließender ARDS beim Menschen auftritt. Bei der Entwicklung eines Modells, haben wir uns für eine Tierart , die einen hohen Durchsatz der Datenerfassung bietet aufgrund seiner geringen Kosten, kurze Fortpflanzungszyklus und ein gut verstanden immunologische System mit einer Fülle von Ermittlungsinstrumente (dh,</em…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ravi Alluri and Hilliard L. Kutscher are supported by Ruth L. Kirschstein National Research Service Award (NRSA) Institutional Research Training Grant 1T32GM099607.
Materials
| syringe, 1cc | Becton Dickinson | 309628 | |
| syringe, 5cc | Becton Dickinson | 309646 | |
| needle, 22 ga x 1 1/2" | Becton Dickinson | 305159 | |
| needle, 26 ga x 1 1/2" | Becton Dickinson | 305111 | |
| 1-O Braided Silk Suture | Harvard Apparatus | 517730 | |
| 3" Curved tissue serrated forceps | Fine Science Tools | 11065-07 | |
| 3" Curved tissue "toothed" forceps, 1×2 teeth | Fine Science Tools | 11067-07 | |
| 4" curved micro dissecting scissors | Fine Science Tools | 14061-10 | |
| bone cutting spring scissors | Fine Science Tools | 16144-13 | |
| 3 1/2" curved locking hemostat | Fine Science Tools | 13021-12 | |
| Disposable Skin Stapler | 3M | DS-25 | |
| tracheal cannula (20 ga x 1/2" stainless steal tubing adapter) | Becton Dickinson | 408210 | |
| 60-degree Incline Dissection Board | |||
| 0.5% Bupivacaine | |||
| Isoflurane | |||
| Betadine and "Q-tip" cotton applicator |
References
- Knight, P. R., Rutter, T., Tait, A. R., Coleman, E., Johnson, K. Pathogenesis of gastric particulate lung injury: a comparison and interaction with acidic pneumonitis. Anesth Analg. 77 (4), 754-760 (1993).
- Raghavendran, K., Nemzek, J., Napolitano, L. M., Knight, P. R. Aspiration-induced lung injury. Crit Care Med. 39 (4), 818-826 (2011).
- Rubenfeld, G. D., et al. Incidence and outcomes of acute lung injury. N Engl J Med. 353 (16), 1685-1693 (2005).
- Kennedy, T. P., et al. Acute acid aspiration lung injury in the rat: biphasic pathogenesis. Anesthesia & Analgesia. 69 (1), 87-92 (1989).
- Kudoh, I., et al. The effect of pentoxifylline on acid-induced alveolar epithelial injury. Anesthesiology. 82 (2), 531-541 (1995).
- Prophet, E. B., Mills, B., Arrington, J. B., Sobin, L. H. . Laboratory methods in histotechnology. , (1995).
- Kyriakides, C., et al. Membrane attack complex of complement and neutrophils mediate the injury of acid aspiration. J Appl Physiol. 87 (6), 2357-2361 (1999).
- Yoshikawa, S., et al. Acute ventilator-induced vascular permeability and cytokine responses in isolated and in situ mouse lungs. J Appl Physiol. 97 (6), 2190-2199 (2004).
- Eyal, F. G., Hamm, C. R., Coker-Flowers, P., Stober, M., Parker, J. C. The neutralization of alveolar macrophages reduces barotrauma-induced lung injury. FASEB J. 16 (4), 410-411 (2002).
- Hermans, C., Bernard, A. Lung epithelium-specific proteins: characteristics and potential applications as markers. Am J Respir Crit Care Med. 159 (2), 646-678 (1999).
- Segal, B. H., et al. Acid aspiration-induced lung inflammation and injury are exacerbated in NADPH oxidase-deficient mice. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 292 (3), 760-768 (2007).
- Matthay, M. A., Robriquet, L., Fang, X. Alveolar epithelium: role in lung fluid balance and acute lung injury. Proc Am Thorac Soc. 2 (3), 206-213 (2005).
- Richard, J. C., Factor, P., Welch, L. C., Schuster, D. P. Imaging the spatial distribution of transgene expression in the lungs with positron emission tomography. Gene Ther. 10 (25), 2074-2080 (2003).
