Истощение поверхностно-активных веществ в сочетании с вредной вентиляцией приводит к воспроизводимой модели острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС)
Summary
Сочетание вымывания поверхностно-активных веществ с использованием 0,9% физиологического раствора (35 мл / кг массы тела, 37 ° C) и вентиляции большого приливного объема с низким PEEP для вызвать умеренное повреждение легких, вызванное вентилятором (VILI), приводит к экспериментальному острому респираторно-дистресс-синдрому (ARDS). Этот метод обеспечивает модель повреждения легких с низкой/ограниченной рекрутируемостью для изучения влияния различных стратегий вентиляции в течение длительных периодов времени.
Abstract
Существуют различные животные модели для изучения сложных патомеханизмов острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС). Эти модели включают пульмо-артериальную инфузию олеиновой кислоты, инфузию эндотоксинов или бактерий, перевязку и пункцию слепой кишки, различные модели пневмонии, модели ишемии/реперфузии легких и, конечно же, модели истощения поверхностно-активных веществ, среди прочих. Истощение поверхностно-активных веществ приводит к быстрому, воспроизводимому ухудшению легочного газообмена и гемодинамики и может быть вызвано у обезболенных свиней с использованием повторных промывания легких с 0,9% физиологическим раствором (35 мл / кг массы тела, 37 ° C). Модель истощения поверхностно-активных частиц поддерживает исследования со стандартным респираторным и гемодинамическим мониторингом с помощью клинически применяемых устройств. Но модель страдает от относительно высокой рекрутируемости, а вентиляция с высоким давлением в дыхательных путях может немедленно уменьшить тяжесть травмы, вновь открывая ателектатические области легких. Таким образом, данная модель не подходит для исследований режимов ИВЛ, использующих высокое давление в дыхательных путях. Сочетание истощения поверхностно-активных частиц и вредной вентиляции с высоким приливным объемом / низким положительным давлением на конце выдоха (высокий TV / низкий PEEP), чтобы вызвать повреждение легких, вызванное вентилятором (VILI), снизит рекрутируемость полученного повреждения легких. Сохраняются преимущества своевременной индукции и возможность проведения экспериментальных исследований в условиях, сопоставимых с реанимации.
Introduction
Смертность от острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС) остается высокой со значениями выше 40%1, несмотря на интенсивные исследования с момента его первого описания Эшбоу и Петти в 1967 году2. Естественно, исследование новых терапевтических подходов ограничено в клинике из-за этических проблем и отсутствия стандартизации основных патологий, условий окружающей среды и сопутствующих препаратов, тогда как модели на животных позволяют систематически проводить исследования в стандартизированных условиях.
Таким образом, экспериментальный ОРДС был индуцирован либо у крупных животных (например, свиней), либо у мелких животных (например, грызунов) с использованием различных методов, таких как пульмоартериальная инфузия олеиновой кислоты, внутривенная (т.е.в.) инфузия бактерий и эндотоксинов или модели перевязки и пункции кекаль (CLP), вызывающие сепсис-индуцированную ОРДС. Кроме того, используются прямые повреждения легких, вызванные ожогами и вдыханием дыма или ишемией/реперфузией легких (I/R)3. Одной из часто используемых моделей прямого повреждения легких является истощение поверхностно-активных веществ с промыванием легких, как впервые описано Лахманном и др. в подопытных кроликах4.
Истощение поверхностно-активных веществ является высоковоспроизводимым методом, который быстро приводит к компромиссам в газообмене и гемодинамике5. Основным преимуществом является возможность применения истощения поверхностно-активных веществ у крупных видов, что позволяет поддерживать исследования с помощью клинически используемых механических вентиляторов, катетеров и мониторов. Однако основным недостатком модели истощения поверхностно-активных веществ является мгновенный набор ателектатических областей легких всякий раз, когда применяются высокие давления в дыхательных путях или маневры набора, такие как позиционирование лежа. Таким образом, модель не подходит для исследования, например, автоматизированной вентиляции с высокими уровнями PEEP в течение длительноговремени 6. Yoshida et al. описали сочетание истощения поверхностно-активных веществ и вентиляции с высоким давлением дыхательных путей для индуцирования экспериментального ARDS7,но их модель требует тщательного поддержания парциального давления кислорода (PaO2)в заранее определенном коридоре путем повторного отбора проб газов крови и регулировки давления движения в соответствии со скользящей таблицей давления вдоха и PEEP.
В целом, модель с чрезмерно агрессивной вредной вентиляцией или трудоемкой, многократной регулировкой режима вентиляции может привести к структурному повреждению легких, что является слишком серьезным и приводит к последующей полиорганной недостаточности. Таким образом, в данной статье приводится подробное описание легко осуществимой модели истощения поверхностно-активных веществ плюс вредоносная вентиляция с высоким TV/низким PEEP для индукции экспериментальной ОРДС, которая поддерживает исследования с клинически используемыми параметрами вентиляции в течение длительных периодов времени.
Protocol
Representative Results
Discussion
В этой статье описывается индукция экспериментального ОРДС у свиней, сочетающая истощение поверхностно-активных веществ повторными промываниями легких и вентиляцией с высокими приливными объемами, низким PEEP и полной инфляцией / дефляцией легких. Эта комбинация вызывает воспроизводи…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы с благодарностью отмечаем прекрасную техническую помощь Биргит Брандт. Это исследование было поддержано грантом Федерального министерства образования и исследований Германии (FKZ 13GW0240A-D).
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 |
References
- Bellani, G., et al. Epidemiology, patterns of care, and mortality for patients with acute respiratory distress syndrome in intensive care units in 50 countries. JAMA. 315 (8), 788-800 (2016).
- Ashbaugh, D. G., Bigelow, D. B., Petty, T. L., Levine, B. E. Acute respiratory distress in adults. Lancet. 2 (7511), 319-323 (1967).
- Ballard-Croft, C., Wang, D., Sumpter, L. R., Zhou, X., Zwischenberger, J. B. Large-animal models of acute respiratory distress syndrome. The Annals of Thoracic Surgery. 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 Anaesthesiologica Scandinavica. 24 (3), 231-236 (1980).
- Russ, M., et al. Lavage-induced surfactant depletion in pigs as a model of the acute respiratory distress syndrome (ARDS). Journal of Visualized Experiments: JoVE. (115), e53610 (2016).
- Pomprapa, A., et al. Artificial intelligence for closed-loop ventilation therapy with hemodynamic control using the open lung concept. International Journal of Intelligent Computing and Cybernetics. 8 (1), 50-68 (2015).
- Yoshida, T., et al. Continuous negative abdominal pressure reduces ventilator-induced lung Injury in a porcine model. Anesthesiology. 129 (1), 163-172 (2018).
- Theisen, M. M., et al. Ventral recumbency is crucial for fast and safe orotracheal intubation in laboratory swine. Laboratory Animals. 43 (1), 96-101 (2009).
- Seldinger, S. I. Catheter replacement of the needle in percutaneous arteriography: A new technique. Acta Radiologica. 39 (5), 368-376 (1953).
- Kelly, C. R., Rabbani, L. E. Videos in clinical medicine. Pulmonary-artery catheterization. The New England Journal of Medicine. 369 (25), 35 (2013).
- Forrester, J. S., et al. Thermodilution cardiac output determination with a single flow-directed catheter. American Heart Journal. 83 (3), 306-311 (1972).
- Dos Santos Rocha, A., et al. Physiologically variable ventilation reduces regional lung inflammation in a pediatric model of acute respiratory distress syndrome. Respiratory Research. 21 (1), 288 (2020).
