نموذج السموم الداخلية الموجه نحو وحدة العناية المركزة القابلة للتكرار في الفئران
Summary
هنا ، نقدم نموذجا للسموم الداخلية الموجهة نحو وحدة العناية المركزة القابلة للتكرار في الفئران.
Abstract
ولا يزال الإنتان والصدمة الإنتانية السبب الرئيسي للوفاة في وحدات العناية المركزة. على الرغم من التحسينات الكبيرة في إدارة الإنتان ، لا تزال الوفيات تتراوح بين 20 و 30٪. هناك حاجة ماسة إلى نهج علاجية جديدة من أجل الحد من فشل الأعضاء المتعددة المرتبطة بالإنتان والوفاة. تسمح النماذج الحيوانية القوية بنهج علاج واحد أو عدة طرق بالإضافة إلى اختبار تأثيرها على المعلمات الفسيولوجية والجزيئية. في هذه المقالة ، يتم تقديم نموذج حيواني بسيط.
أولا ، يتم تحفيز التخدير العام في الحيوانات إما باستخدام التخدير المتطاير أو عن طريق التخدير داخل الصفاق. بعد وضع قسطرة في الوريد (الوريد الذيل) ، وفغر القصبة الهوائية ، وإدخال قسطرة داخل الشرايين (شريان الذيل) ، تبدأ التهوية الميكانيكية. يتم تسجيل القيم الأساسية لمتوسط ضغط الدم الشرياني وتشبع الأكسجين في الدم الشرياني ومعدل ضربات القلب.
إن حقن عديدات السكاريد الشحمية (1 ملليغرام / كيلوغرام من وزن الجسم) المذاب في محلول ملحي مخزن بالفوسفات يحفز استجابة التهابية قوية وقابلة للتكرار عبر المستقبل الشبيه بالرسوم 4. يتم إجراء تصحيحات السوائل وكذلك تطبيق النورادرينالين على أساس بروتوكولات راسخة.
النموذج الحيواني المقدم في هذه المقالة سهل التعلم وموجه بقوة نحو علاج الإنتان السريري في وحدة العناية المركزة مع التخدير والتهوية الميكانيكية والمراقبة المستمرة لضغط الدم وأخذ عينات الدم المتكررة. أيضا ، النموذج موثوق به ، مما يسمح ببيانات قابلة للتكرار مع عدد محدود من الحيوانات وفقا لمبادئ 3R (تقليل ، استبدال ، صقل) للبحوث الحيوانية. في حين أن التجارب على الحيوانات في أبحاث الإنتان لا يمكن استبدالها بسهولة ، فإن القياسات المتكررة تسمح بتقليل الحيوانات والحفاظ على تخدير الحيوانات الإنتانية يقلل من المعاناة.
Introduction
الإنتان وشكله الأكثر حدة ، الصدمة الإنتانية ، هي متلازمات على أرض العدوى ، مما يؤدي إلى تفاعل التهابي مفرط مع إطلاق السيتوكينات ، مما يؤدي إلى تغيرات فسيولوجية وكيميائية حيوية مع دفاع مناعي مكبوت ونتائج قاتلة 1,2. هذا التفاعل الالتهابي غير المتوازن يؤدي إلى خلل وظيفي في الأعضاء وفشل الأعضاء في مختلف الأعضاء الحيوية مثل الرئة والكلى والكبد. مع 37٪ 3 ، يعد الإنتان أحد الأسباب الأكثر شيوعا لدخول المريض إلى وحدة العناية المركزة (ICU). يتراوح معدل وفيات الإنتان حاليا حوالي 20-30٪ 4. العلاج المبكر والفعال بالمضادات الحيوية له أهمية قصوى5. يجب تثبيت إنعاش السوائل وضاغط الأوعية في وقت مبكر ، بخلاف ذلك ، فإن العلاج داعم تماما6.
يعرف الإنتان بأنه عدوى مثبتة أو مشتبه بها بالبكتيريا أو الفطريات أو الفيروسات أو الطفيليات ، والتي يصاحبها خلل وظيفي في الأعضاء. يتم استيفاء معايير الصدمة الإنتانية عندما يكون هناك انهيار آخر للقلب والأوعية الدموية لا يستجيب لعلاج السوائل وحده ، ويكون مستوى اللاكتات أكثر من 2 ملليمول / لتر موجودا2. قد يحدث فشل الأعضاء المرتبط بالإنتان في أي عضو ، ولكنه شائع جدا في نظام القلب والأوعية الدموية والدماغ والكلى والكبد والرئة. يحتاج معظم المرضى الذين يعانون من الإنتان إلى التنبيب داخل القصبة الهوائية لتأمين مجرى الهواء للمريض ، والحماية من الطموح ، وتطبيق التهوية الزفيرية النهائية الإيجابية مع جزء كبير من الأكسجين الملهم لمنع نقص الأكسجة أو التغلب عليه. من أجل تحمل أنبوب القصبة الهوائية والتهوية الميكانيكية ، يحتاج المرضى عادة إلى التخدير.
السموم الداخلية ، مثل عديدات السكاريد الشحمية (LPS) كمكون من غشاء البكتيريا سالبة الجرام تحفز تفاعلا التهابيا قويا عبر المستقبل الشبيه بالحصيلة (TLR) 47. يضمن تنشيط مسار محدد تفاعلا التهابيا مستقرا. تعرف السيتوكينات مثل البروتين الجاذب الكيميائي المستحث بالسيتوكين 1 (CINC-1) ، والبروتين الجاذب الكيميائي أحادي الخلية 1 (MCP-1) ، والإنترلوكين 6 (IL-6) كعوامل تنبؤية للشدة والنتيجة في هذا النموذج8. تم استخدام تطبيق LPS عن طريق الوريد بنجاح لدراسة جوانب مختلفة من الإنتان في الفئران 8,9.
لا يزال علاج الإنتان يمثل تحديا، خاصة بسبب عدم وجود نماذج حيوانية تنبؤية. إذا كان تسمم الدم الداخلي مع تنشيط الالتهاب الجهازي هو نموذج مناسب لتطوير العلاجات الدوائية أمر قابل للنقاش. ومع ذلك ، مع مسار TLR 4 المعروف الناجم عن LPS ، يمكن اكتساب معرفة مهمة.
Protocol
Representative Results
Discussion
يسمح البروتوكول الموصوف هنا بنموذج إنتان قابل للتكرار للغاية ، ولكنه بسيط لتعلم الإنتان ، والذي يمكن تكييفه وفقا لسؤال البحث. يمكن جمع البيانات الأساسية في الجسم الحي التي تشير إلى وظائف الأعضاء مثل معدل ضربات القلب وضغط الدم وتشبع الأكسجين الشرياني المحيطي بشكل مستمر ، ويمكن إجراء أخذ ع…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يود المؤلفان أن يشكرا بياتريس بيك شيمر (MD) وإريك شاده (MD) على فحصهما النقدي ومساهمتهما القيمة في هذه المخطوطة.
Materials
| 2-0 silk sutures | Ethicon, Sommerville, NJ | K833 | Standard surgical |
| 26 intravenous catheter | Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ | 391349 | Standard anesthesia equipment |
| 6-0 LOOK black braided silk | Surgical Specalities Corporation, Wyomissing, PA | SP114 | Standard surgical |
| Alaris Syringe Pump | Bencton Dickinson | ||
| Betadine | Mundipharma, Basel, Switzerland | 7.68034E+12 | GTIN-number |
| Curved fine tips microforceps | World precision instruments (WPI), Sarasota, FL | 504513 | Facilitates vascular preparation |
| Fine tips microforceps | World precision instruments (WPI), Sarasota, FL | 501976 | Tips need to be polished regularly |
| Infinity Delta XL Anesthesia monitoring | Draeger, Lübeck, Germany | ||
| Isoflurane, 250 mL bottles | Attane, Piramal, Mumbai, India | LDNI 22098 | Standard vet. equipment |
| Ketamine (Ketalar) | Pfitzer, New York, NY | ||
| Lipopolysaccharide (LPS) from Escherichia coli, serotype 055:B5 | Sigma, Buchs, Switzerland | ||
| Q-tips small | Carl Roth GmbH, Karlsruhe, Germany | EH11.1 | Standard surgical |
| Ringerfundin | Bbraun, Melsungen, Germany | ||
| Tec-3 Isofluorane Vaporizer | Ohmeda, GE-Healthcare, Chicago, IL | not available anymore | Standard vet. equipment |
| Xylazine (Xylazin Streuli) | Streuli AG, Uznach, Switzerland |
Referências
- Hotchkiss, R. S., Karl, I. E. The pathophysiology and treatment of sepsis. New England Journal of Medicine. 348 (2), 138-150 (2003).
- Singer, M., et al. The Third International Consensus Definitions for Sepsis and Septic Shock (Sepsis-3). Journal of the American Medical Association. 315 (8), 801-810 (2016).
- Vincent, J. L., et al. Assessment of the worldwide burden of critical illness: the intensive care over nations (ICON) audit. Lancet Respiratory Medicine. 2 (5), 380-386 (2014).
- Fleischmann, C., et al. Assessment of Global Incidence and Mortality of Hospital-treated Sepsis. Current Estimates and Limitations. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 193 (3), 259-272 (2016).
- Kumar, A., et al. Duration of hypotension before initiation of effective antimicrobial therapy is the critical determinant of survival in human septic shock. Critical Care Medicine. 34 (6), 1589-1596 (2006).
- Gotts, J. E., Matthay, M. A. Sepsis: pathophysiology and clinical management. British Medical Journal. 353, (2016).
- Akira, S., Takeda, K. Toll-like receptor signalling. Nature Reviews Immunology. 4 (7), 499-511 (2004).
- Urner, M., et al. Insight into the beneficial immunomodulatory mechanism of the sevoflurane metabolite hexafluoro-2-propanol in a rat model of endotoxaemia. Clinical and Experimental Immunology. 181 (3), 468-479 (2015).
- Beck-Schimmer, B., et al. Which Anesthesia Regimen Is Best to Reduce Morbidity and Mortality in Lung Surgery?: A Multicenter Randomized Controlled Trial. Anesthesiology. 125 (2), 313-321 (2016).
- Deitch, E. A. Animal models of sepsis and shock: a review and lessons learned. Shock. 9 (1), 1-11 (1998).
- Buras, J. A., Holzmann, B., Sitkovsky, M. Animal models of sepsis: setting the stage. Nature Reviews Drug Discovery. 4 (10), 854-865 (2005).
- Perretti, M., Duncan, G. S., Flower, R. J., Peers, S. H. Serum corticosterone, interleukin-1 and tumour necrosis factor in rat experimental endotoxaemia: comparison between Lewis and Wistar strains. British Journal of Pharmacology. 110 (2), 868-874 (1993).
- Marechal, X., et al. Endothelial glycocalyx damage during endotoxemia coincides with microcirculatory dysfunction and vascular oxidative stress. Shock. 29 (5), 572-576 (2008).
- Thiemermann, C., Ruetten, H., Wu, C. C., Vane, J. R. The multiple organ dysfunction syndrome caused by endotoxin in the rat: attenuation of liver dysfunction by inhibitors of nitric oxide synthase. British Journal of Pharmacology. 116 (7), 2845-2851 (1995).
- Osuchowski, M. F., et al. Minimum quality threshold in pre-clinical sepsis studies (MQTiPSS): an international expert consensus initiative for improvement of animal modeling in sepsis. Intensive Care Medicine Experimental. 6 (1), 26 (2018).
- Fink, M. P., Heard, S. O. Laboratory models of sepsis and septic shock. Journal of Surgical Research. 49 (2), 186-196 (1990).
- Buras, J. A., Holzmann, B., Sitkovsky, M. Animal models of sepsis: Setting the stage. Nature Reviews Drug Discovery. 4 (10), 854-865 (2005).
- Balls, M. The principles of humane experimental technique: timeless insights and unheeded warnings. Altex-Alternatives to Animal Experimentation. 27 (2), 144-148 (2010).
