La traqueostomía abierta ácido gástrico aspiración modelo murino de lesión pulmonar aguda Resultados en máxima no letal aguda lesión pulmonar
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
neumonitis ácido es una causa importante de lesión pulmonar aguda estéril (ALI) en los seres humanos. neumonitis Acid abarca el espectro clínico de asintomática al síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA), caracterizado por alveolitis neutrofílica y lesiones a ambos epitelio alveolar y el endotelio vascular. Clínicamente, el SDRA se define por la aparición aguda de la hipoxemia, infiltrados pulmonares bilaterales en parches y edema pulmonar no cardiogénico. Los estudios en humanos nos han proporcionado información valiosa acerca de los cambios fisiológicos e inflamatorias en los pulmones causados por el SDRA, lo que ha dado lugar a diversas hipótesis acerca de los mecanismos que sirven de fundamento. Desafortunadamente, las dificultades que determinan la etiología del SDRA, así como una amplia gama de fisiopatología han dado lugar a una falta de información crítica que podría ser útil en el desarrollo de estrategias terapéuticas.
modelos animales de traslación son valiosos cuando su patogénesis y fisiopatología reproducci precisiónconcepto ea probado en tanto in vitro como entornos clínicos. Aunque los modelos animales de gran tamaño (por ejemplo, ovejas) comparten características de la anatomía del árbol de tráquea-bronquios humanos, modelos murinos proporcionan una serie de otras ventajas que incluyen: bajo costo; que se presta a corto ciclo reproductivo a una mayor adquisición de datos; un sistema inmunológico bien entendida; y un genoma bien caracterizado que conduce a la disponibilidad de una variedad de supresión de genes y cepas transgénicas. Un modelo robusto de SDRA bajos de pH inducido requiere un murino ALI que se dirige principalmente el epitelio alveolar, en segundo lugar, el endotelio vascular, así como las pequeñas vías aéreas que conduce a los alvéolos. Por otra parte, una lesión reproducible con grandes diferencias entre los diferentes insultos perjudiciales y no perjudiciales es importante.
El modelo de la aspiración de ácido gástrico murino se presenta aquí con ácido clorhídrico emplea una traqueostomía abierta y vuelve a crear un escenario que reproduce el patógeno pneumon bajo pHSIIT lesiones en los seres humanos. Además, este modelo se puede utilizar para examinar la interacción de un insulto bajo pH con otros pulmonares perjudiciales entidades (por ejemplo, partículas de comida, bacterias patógenas).
Introduction
SDRA se caracteriza por la inflamación pulmonar generalizada y se observa clínicamente como dificultad respiratoria aguda con hipoxemia. Estos síntomas a menudo se producen menos de 24 horas después de un evento desencadenante, como traumatismo, sepsis, reacciones relacionadas con la transfusión de sangre o aspiración. Se caracteriza histológicamente por alveolitis neutrofílica (es decir, inflamación generalizada) localizado en el epitelio alveolar y el endotelio vascular que conduce a la pérdida de proteínas y la formación de la membrana hialina posteriormente. La aspiración se clasifica como neumonitis química o la neumonía por aspiración. 1 El componente ácido de la aspiración gástrica contribuye tanto a la neumonitis y predilección para desarrollar una neumonía bacteriana secundaria. La neumonía por aspiración es uno de los principales factores de riesgo para la LPA y el posterior desarrollo de SDRA. 2
aspiración gástrica es un evento agudo se define como la inhalación de materiales de tque el estómago con o sin flora orofaríngea en las vías respiratorias más allá de las cuerdas vocales. El contenido de aspirado pueden contener fluido bajo pH del estómago, las bacterias, sangre, o partículas de alimentos. la aspiración gástrica se produce a menudo en los pacientes en la Unidad de Cuidados Intensivos (UCI), los cuales son por lo general en un estado de ayuno y, por tanto colocados en un inhibidor de la bomba de protones para limitar la aspiración del contenido gástrico acidificadas. La incidencia de ALI en la población ICU en los EE.UU. es de 2,5 – 5 veces mayor en comparación con la población general de pacientes. 3 Desafortunadamente, estas condiciones que predisponen a menudo conducen a un estado de sobrecrecimiento bacteriano en el estómago que puede dar lugar a secuelas más graves en el pulmón después de un evento aspiración, como la aspiración gástrica es un factor de riesgo independiente para el desarrollo de la neumonía bacteriana secundaria (PAS) , LPA y el SDRA.
la aspiración gástrica tiene dos componentes principales: el ácido clorhídrico y el contenido gástrico, que puede o no puede contener bacteriaso partículas de alimentos. En el modelo de roedor del componente de ácido solo de aspiración gástrica produce una respuesta inflamatoria inicial como resultado de la lesión cáustica directa de bajo pH en el epitelio de las vías respiratorias. Esto es seguido por una infiltración neutrofílica y una respuesta inflamatoria en 4-6 h. 4 Estos dos factores en última instancia conducir a la destrucción de la integridad microvascular pulmonar lo que conduce a la extravasación de fluido y proteínas en los alvéolos y las vías respiratorias. Para entender esta fisiopatología y para investigar más a fondo las posibles intervenciones terapéuticas, es importante desarrollar y caracterizar un modelo animal que aclara los mecanismos subyacentes implicados. Un aspirado ácida solo debe ser de gran volumen o con un pH suficientemente bajo como para pasar por alto la capacidad de amortiguación del árbol respiratorio y llegar a los alvéolos. Si esto no ocurre, solamente una, la realización de la lesión superior transitoria de las vías respiratorias se produce, que es menos probable que conduzca a la grave secuelas de SDRA. 5 </ Sup>
Para emular un evento aspiración con precisión con epitelio alveolar lesionado, es importante para eludir las defensas naturales de un animal. Utilizando un modelo de ratón de aspiración para producir una ALI que imita la lesión de ácido gástrico en los seres humanos, hay que tener en cuenta las diferencias en el árbol tráquea-bronquial. La técnica de traqueotomía abierta que utiliza este método no pasa por las diferencias entre murino y árboles respiratorias humanas y modelos de la lesión en una forma que reproduce ALI tanto fisiológica como histológicamente. Históricamente, la intubación intratraqueal se utilizó para generar ALI, sin embargo se considera difícil de realizar en ratones sin lesión laríngea. Por lo tanto, este método ofrece una alternativa potencial que ha dado resultados consistentes a través de varios investigadores y con la mortalidad atribuida procedimiento de mínima.
Protocol
Representative Results
Discussion
El objetivo era desarrollar un modelo animal ALI usando la aspiración de ácido gástrico que se parece mucho a la fisiopatología que se produce en los seres humanos durante el desarrollo de neumonitis ácido y el SDRA posteriores. En el desarrollo de un modelo, se optó por una especie animal que ofrece alta de adquisición de datos de rendimiento debido a su bajo coste, ciclo reproductivo corto, y un sistema inmunológico bien entendida con una gran cantidad de herramientas de investigación (es decir,</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).
