Sıçanlarda Tekrarlanabilir Yoğun Bakım Ünitesi Odaklı Bir Endotoksin Modeli
Summary
Burada, sıçanlarda tekrarlanabilir bir yoğun bakım ünitesi odaklı endotoksin modeli sunuyoruz.
Abstract
Sepsis ve septik şok, yoğun bakım ünitelerinde önde gelen ölüm nedeni olmaya devam etmektedir. Sepsis yönetiminde önemli iyileşmelere rağmen, mortalite hala %20-30 arasında değişmektedir. Sepsise bağlı çoklu organ yetmezliğini ve ölümünü azaltmak için yeni tedavi yaklaşımlarına acilen ihtiyaç vardır. Sağlam hayvan modelleri, bir veya daha fazla tedavi yaklaşımının yanı sıra fizyolojik ve moleküler parametreler üzerindeki etkilerini test etmeye izin verir. Bu yazıda basit bir hayvan modeli sunulmuştur.
İlk olarak, hayvanlarda uçucu madde kullanımı ile veya intraperitoneal anestezi ile genel anestezi indüklenir. İntravenöz kateter (kuyruk veni), trakeostomi yerleştirildikten ve intraarteriyel kateter (kuyruk arteri) yerleştirildikten sonra mekanik ventilasyona başlanır. Ortalama arteriyel kan basıncı, arteriyel kan oksijen doygunluğu ve kalp atış hızının temel değerleri kaydedilir.
Fosfat tamponlu salin içinde çözünmüş lipopolisakkaritlerin (1 miligram / kilogram vücut ağırlığı) enjeksiyonu, toll benzeri reseptör 4 aracılığıyla güçlü ve tekrarlanabilir bir enflamatuar yanıtı indükler. Sıvı düzeltmeleri ve norepinefrin uygulaması iyi kurulmuş protokollere dayanarak gerçekleştirilir.
Bu makalede sunulan hayvan modelinin öğrenilmesi kolaydır ve sedasyon, mekanik ventilasyon, sürekli kan basıncı monitörizasyonu ve tekrarlayan kan örneklemesi ile yoğun bakım ünitesinde klinik sepsis tedavisine yöneliktir. Ayrıca, model güvenilirdir ve hayvan araştırmalarının 3R (azaltma, değiştirme, rafine etme) ilkelerine uygun olarak sınırlı sayıda hayvanla tekrarlanabilir verilere izin verir. Sepsis araştırmalarındaki hayvan deneyleri kolayca değiştirilemezken, tekrarlayan ölçümler hayvanların azaltılmasına izin verir ve septik hayvanların anestezi altında tutulması acıyı azaltır.
Introduction
Sepsis ve daha şiddetli formu olan septik şok, bir enfeksiyonun zeminindeki sendromlardır, sitokinlerin salınımı ile aşırı inflamatuar reaksiyonla sonuçlanır, baskılanmış bir bağışıklık savunması ve ölümcül sonuçlarla fizyolojik ve biyokimyasal değişikliklere yol açar 1,2. Bu dengesiz inflamatuar reaksiyon, akciğer, böbrek ve karaciğer gibi çeşitli hayati organlarda organ disfonksiyonu ve organ yetmezliği ile sonuçlanır. Sepsis, %373 ile bir hastanın yoğun bakım ünitesine (YBÜ) kabul edilmesinin en yaygın nedenlerinden biridir. Sepsisin mortalitesi günümüzde %20-30 civarında değişmektedir4. Erken ve etkili antibiyotik tedavisi son derece önemlidir5. Sıvı ve vazopressör resüsitasyonunun erken kurulması gerekir, bunun dışında tedavi tamamen destekleyicidir6.
Sepsis, organ disfonksiyonunun eşlik ettiği bakteri, mantar, virüs veya parazitlerle kanıtlanmış veya şüphelenilen bir enfeksiyon olarak tanımlanır. Septik şok kriterleri, tek başına sıvı tedavisine yanıt vermeyen başka bir kardiyovasküler kollaps olduğunda ve 2 milimol / litreden fazla laktat seviyesi mevcut olduğunda karşılanır2. Sepsise bağlı organ yetmezliği herhangi bir organda ortaya çıkabilir, ancak kardiyovasküler sistemde, beyinde, böbrekte, karaciğerde ve akciğerde çok yaygındır. Sepsis hastalarının çoğu, hastanın hava yolunu güvence altına almak, aspirasyondan korumak ve hipoksiyi önlemek veya üstesinden gelmek için yüksek oranda ilham verici oksijen ile pozitif son ekspiratuar ventilasyon uygulamak için endotrakeal entübasyona ihtiyaç duyar. Bir trakea tüpünü ve mekanik ventilasyonu tolere etmek için, hastalar genellikle sedasyona ihtiyaç duyarlar.
Gram negatif bakterilerin zarının bir bileşeni olarak lipopolisakkaritler (LPS) gibi endotoksinler, toll benzeri reseptör (TLR) 47 yoluyla güçlü bir enflamatuar reaksiyona neden olur. Tanımlanmış bir yolun aktivasyonu stabil bir inflamatuar reaksiyon sağlar. Sitokine bağlı nötrofil kemoattractant protein 1 (CINC-1), monosit kemoattractant protein 1 (MCP-1) ve interlökin 6 (IL-6) gibi sitokinler, bu model8’de şiddet ve sonuç için prognostik faktörler olarak bilinir. İntravenöz LPS uygulaması, sıçanlarda sepsisin çeşitli yönlerini incelemek için başarıyla kullanılmıştır 8,9.
Sepsisin tedavisi, özellikle öngörücü hayvan modellerinin eksikliği nedeniyle hala bir zorluktur. Sistemik inflamasyonun aktivasyonu ile endotokseminin farmakolojik tedavilerin geliştirilmesi için yeterli bir model olup olmadığı tartışmalıdır. Bununla birlikte, iyi bilinen LPS kaynaklı TLR 4 yolu ile önemli bilgiler edinilebilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada açıklanan protokol, araştırma sorusuna göre uyarlanabilen, yüksek oranda tekrarlanabilir, ancak öğrenmesi basit bir sepsis modeline izin verir. Kalp atış hızı, kan basıncı ve periferik arteriyel oksijen satürasyonu gibi organ fonksiyonlarına atıfta bulunan temel in vivo veriler sürekli olarak toplanabilir ve deney boyunca kan örneklemesi tekrar tekrar yapılabilir. Ek olarak, sıvı replasman protokolleri ve vazopressör desteği ile ilgili değişiklikler yapılabilir. Hayvanların hemodinamik …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar, Beatrice Beck-Schimmer (MD) ve Erik Schadde’ye (MD) eleştirel incelemeleri ve bu makale için değerli katkıları için teşekkür eder.
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).
