Ein reproduzierbares intensivstationsorientiertes Endotoxinmodell bei Ratten
Summary
Hier stellen wir ein reproduzierbares intensivstationsorientiertes Endotoxinmodell an Ratten vor.
Abstract
Sepsis und septischer Schock sind nach wie vor die häufigste Todesursache auf Intensivstationen. Trotz signifikanter Verbesserungen im Sepsis-Management liegt die Mortalität immer noch zwischen 20 und 30%. Neuartige Behandlungsansätze, um Sepsis-bedingtes Multiorganversagen und -tod zu reduzieren, werden dringend benötigt. Robuste Tiermodelle ermöglichen einen oder mehrere Behandlungsansätze sowie die Prüfung ihrer Wirkung auf physiologische und molekulare Parameter. In diesem Artikel wird ein einfaches Tiermodell vorgestellt.
Erstens wird die Vollnarkose bei Tieren entweder unter Verwendung von flüchtiger oder durch intraperitoneale Anästhesie induziert. Nach dem Einsetzen eines intravenösen Katheters (Schwanzvene), der Tracheostomie und dem Einsetzen eines intraarteriellen Katheters (Schwanzarterie) wird mit der mechanischen Beatmung begonnen. Ausgangswerte des mittleren arteriellen Blutdrucks, der arteriellen Blutsauerstoffsättigung und der Herzfrequenz werden aufgezeichnet.
Die Injektion von Lipopolysacchariden (1 Milligramm/Kilogramm Körpergewicht), gelöst in phosphatgepufferter Kochsalzlösung, induziert eine starke und reproduzierbare Entzündungsreaktion über den toll-like Rezeptor 4. Flüssigkeitskorrekturen sowie die Anwendung von Noradrenalin werden auf der Grundlage etablierter Protokolle durchgeführt.
Das in diesem Artikel vorgestellte Tiermodell ist leicht erlernbar und stark auf die klinische Sepsisbehandlung auf einer Intensivstation mit Sedierung, mechanischer Beatmung, kontinuierlicher Blutdrucküberwachung und wiederholter Blutentnahme ausgerichtet. Außerdem ist das Modell zuverlässig und ermöglicht reproduzierbare Daten mit einer begrenzten Anzahl von Tieren gemäß den 3R-Prinzipien (Reduce, Replace, Refine) von Tierversuchen. Während Tierversuche in der Sepsisforschung nicht leicht ersetzt werden können, ermöglichen wiederholte Messungen eine Verringerung der Tiere und die Anästhesie von septischen Tieren verringert das Leiden.
Introduction
Sepsis und ihre schwerere Form, der septische Schock, sind Syndrome auf der Grundlage einer Infektion, die zu einer überschießenden Entzündungsreaktion mit der Freisetzung von Zytokinen führen, was zu physiologischen und biochemischen Veränderungen mit einer unterdrückten Immunabwehr und tödlichen Ergebnissen führt 1,2. Diese unausgewogene Entzündungsreaktion führt zu Organfunktionsstörungen und Organversagen in verschiedenen lebenswichtigen Organen wie Lunge, Niere und Leber. Mit 37%3 ist Sepsis einer der häufigsten Gründe für die Aufnahme eines Patienten auf eine Intensivstation (ICU). Die Mortalität der Sepsis liegt derzeit bei etwa 20-30%4. Eine frühzeitige und wirksame Behandlung mit Antibiotika ist von größter Bedeutung5. Die Wiederbelebung von Flüssigkeit und Vasopressor muss frühzeitig installiert werden, ansonsten ist die Behandlung rein unterstützend6.
Sepsis ist definiert als eine nachgewiesene oder vermutete Infektion mit Bakterien, Pilzen, Viren oder Parasiten, die von Organfunktionsstörungen begleitet wird. Die septischen Schockkriterien sind erfüllt, wenn ein weiterer kardiovaskulärer Kollaps nicht allein auf die Flüssigkeitsbehandlung anspricht und ein Laktatspiegel von mehr als 2 Millimol / Liter vorliegt2. Sepsis-bedingtes Organversagen kann in jedem Organ auftreten, ist aber im Herz-Kreislauf-System, im Gehirn, in der Niere, in der Leber und in der Lunge sehr häufig. Die meisten Patienten, die an Sepsis leiden, benötigen eine endotracheale Intubation, um die Atemwege des Patienten zu sichern, vor Aspiration zu schützen und eine positive exspiratorische Endbeatmung mit einem hohen Anteil an inspiriertem Sauerstoff anzuwenden, um Hypoxie zu verhindern oder zu überwinden. Um einen Trachealtubus und eine mechanische Beatmung zu vertragen, benötigen die Patienten in der Regel eine Sedierung.
Endotoxine, wie Lipopolysaccharide (LPS) als Bestandteil der Membran gramnegativer Bakterien induzieren über den Toll-like-Rezeptor (TLR) 47 eine starke Entzündungsreaktion. Die Aktivierung eines definierten Signalweges sorgt für eine stabile Entzündungsreaktion. Zytokine wie das durch Zytokin induzierte neutrophile Chemoattraktanzprotein 1 (CINC-1), das Monozyten-Chemoattractant-Protein 1 (MCP-1) und Interleukin 6 (IL-6) sind in diesem Modell8 als prognostische Faktoren für Schweregrad und Ergebnis bekannt. Die intravenöse LPS-Anwendung wurde erfolgreich zur Untersuchung verschiedener Aspekte der Sepsis bei Ratteneingesetzt 8,9.
Die Behandlung von Sepsis ist nach wie vor eine Herausforderung, insbesondere aufgrund des Mangels an prädiktiven Tiermodellen. Ob Endotoxämie mit Aktivierung einer systemischen Entzündung ein adäquates Modell für die Entwicklung pharmakologischer Therapien ist, ist fraglich. Mit dem bekannten LPS-induzierten TLR4-Signalweg können jedoch wichtige Erkenntnisse gewonnen werden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Das hier beschriebene Protokoll ermöglicht ein hochgradig reproduzierbares, aber dennoch einfach zu erlernendes Sepsis-Modell, das entsprechend der Forschungsfrage angepasst werden kann. Wesentliche In-vivo-Daten, die sich auf die Organfunktion wie Herzfrequenz, Blutdruck und periphere arterielle Sauerstoffsättigung beziehen, können kontinuierlich gesammelt werden, und die Blutentnahme kann während des gesamten Experiments wiederholt durchgeführt werden. Darüber hinaus können Modifikationen in Bezug auf Flüssigke…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren danken Beatrice Beck-Schimmer (MD) und Erik Schadde (MD) für ihre kritische Auseinandersetzung und ihren wertvollen Beitrag zu diesem Manuskript.
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
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