Un modello di endotossina orientato all'unità di terapia intensiva riproducibile nei ratti
Summary
Qui, presentiamo un modello di endotossina riproducibile orientato all’unità di terapia intensiva nei ratti.
Abstract
La sepsi e lo shock settico rimangono la principale causa di morte nelle unità di terapia intensiva. Nonostante i significativi miglioramenti nella gestione della sepsi, la mortalità varia ancora tra il 20 e il 30%. Sono urgentemente necessari nuovi approcci terapeutici al fine di ridurre il fallimento multiorgano correlato alla sepsi e la morte. Modelli animali robusti consentono uno o più approcci terapeutici e di testare il loro effetto sui parametri fisiologici e molecolari. In questo articolo viene presentato un semplice modello animale.
In primo luogo, l’anestesia generale è indotta negli animali con l’uso di volatili o mediante anestesia intraperitoneale. Dopo il posizionamento di un catetere endovenoso (vena della coda), la tracheostomia e l’inserimento di un catetere intraarterio (arteria della coda), viene avviata la ventilazione meccanica. Vengono registrati valori basali della pressione arteriosa media, della saturazione di ossigeno nel sangue arterioso e della frequenza cardiaca.
L’iniezione di lipopolisaccaridi (1 milligrammo/chilogrammo di peso corporeo) disciolti in soluzione salina tamponata con fosfato induce una risposta infiammatoria forte e riproducibile attraverso il recettore toll-like 4. Le correzioni dei fluidi e l’applicazione della noradrenalina vengono eseguite sulla base di protocolli consolidati.
Il modello animale presentato in questo articolo è facile da imparare e fortemente orientato al trattamento clinico della sepsi in un’unità di terapia intensiva con sedazione, ventilazione meccanica, monitoraggio continuo della pressione sanguigna e prelievo di sangue ripetitivo. Inoltre, il modello è affidabile, consentendo dati riproducibili con un numero limitato di animali in conformità con i principi 3R (ridurre, sostituire, perfezionare) della ricerca sugli animali. Mentre gli esperimenti sugli animali nella ricerca sulla sepsi non possono essere facilmente sostituiti, le misurazioni ripetitive consentono una riduzione degli animali e mantenere gli animali settici anestetizzati diminuisce la sofferenza.
Introduction
La sepsi e la sua forma più grave, lo shock settico, sono sindromi sul terreno di un’infezione, con conseguente reazione infiammatoria di overshooting con il rilascio di citochine, che porta a cambiamenti fisiologici e biochimici con una difesa immunitaria soppressa e risultati fatali 1,2. Questa reazione infiammatoria squilibrata provoca disfunzione d’organo e insufficienza d’organo in vari organi vitali come polmone, rene e fegato. Con il 37%3, la sepsi è uno dei motivi più comuni per cui un paziente deve essere ricoverato in un’unità di terapia intensiva (ICU). La mortalità per sepsi attualmente varia intorno al 20-30%4. Un trattamento antibiotico precoce ed efficace è della massima importanza5. La rianimazione di liquidi e vasopressori deve essere installata precocemente, a parte questo, il trattamento è puramente di supporto6.
La sepsi è definita come un’infezione comprovata o sospetta con batteri, funghi, virus o parassiti, che è accompagnata da disfunzione d’organo. I criteri di shock settico sono soddisfatti quando un ulteriore collasso cardiovascolare non risponde al solo trattamento con fluidi e un livello di lattato superiore a 2 millimole / litro è presente2. L’insufficienza d’organo correlata alla sepsi può verificarsi in qualsiasi organo, ma è molto comune nel sistema cardiovascolare, nel cervello, nei reni, nel fegato e nel polmone. La maggior parte dei pazienti affetti da sepsi richiede l’intubazione endotracheale per proteggere le vie aeree del paziente, per proteggere dall’aspirazione e per applicare una ventilazione espiratoria positiva con un’alta frazione di ossigeno inspirato per prevenire o superare l’ipossia. Al fine di tollerare un tubo tracheale e ventilazione meccanica, i pazienti di solito richiedono sedazione.
Le endotossine, come i lipopolisaccaridi (LPS) come componente della membrana dei batteri gram negativi, inducono una forte reazione infiammatoria attraverso il recettore toll-like (TLR) 47. L’attivazione di un percorso definito assicura una reazione infiammatoria stabile. Citochine come la proteina 1 chemioattrattante dei neutrofili indotta da citochine (CINC-1), la proteina 1 chemioattrattante monocitaria (MCP-1) e l’interleuchina 6 (IL-6) sono note come fattori prognostici per gravità ed esito in questo modello8. L’applicazione di LPS per via endovenosa è stata utilizzata con successo per studiare vari aspetti della sepsi nei ratti 8,9.
Il trattamento della sepsi è ancora una sfida, in particolare a causa della mancanza di modelli animali predittivi. Se l’endotossiemia con attivazione dell’infiammazione sistemica sia un modello adeguato per lo sviluppo di terapie farmacologiche è discutibile. Tuttavia, con il noto percorso TLR 4 indotto da LPS è possibile acquisire importanti conoscenze.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il protocollo qui descritto consente un modello di sepsi altamente riproducibile, ma semplice da imparare, che può essere adattato in base alla domanda di ricerca. I dati essenziali in vivo che si riferiscono alla funzione degli organi come la frequenza cardiaca, la pressione sanguigna e la saturazione di ossigeno arterioso periferico possono essere raccolti continuamente e il prelievo di sangue può essere eseguito ripetutamente durante l’esperimento. Inoltre, è possibile installare modifiche relative ai protocolli di…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori ringraziano Beatrice Beck-Schimmer (MD) ed Erik Schadde (MD) per il loro esame critico e il loro prezioso contributo per questo manoscritto.
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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