Lavage-induceret Surfactant Udtømmelse i Svin som en model af den Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS)
Summary
Gentagne pulmonale skylninger i bedøvede grise fremkalde lungeskade ligner vigtige aspekter af den menneskelige akut lungesvigt (ARDS). Til dette formål lungerne gentagne gange udskyllet med 0,9% saltvand ved 37 ° C. Målet med protokollen er en reproducerbar afbødning af gas udveksling og hæmodynamik til forskning i ARDS.
Abstract
Forskellige dyremodeller for lungebeskadigelse er til for at studere de komplekse patomekanismer af human akut lungesvigt (ARDS) og evaluere fremtidige behandlinger. Svær lungelæsion med en reproducerbar forringelse af pulmonal gasudveksling og hæmodynamik kan induceres i bedøvede grise anvendelse af gentagne lungeudskylninger med opvarmet 0,9% saltvand (50 ml / kg legemsvægt). Herunder standard respiratoriske og hæmodynamisk monitorering med klinisk anvendte enheder i denne model giver mulighed for vurdering af nye terapeutiske strategier (narkotika, moderne ventilatorer, ekstrakorporale membran oxygenater, ECMO), og bygger bro mellem bænk og bedside. Hertil kommer, at induktion af lungeskader med lungeudskylninger ikke kræver indsprøjtning af patogener / endotoksiner, der har indflydelse på målinger af pro- og anti-inflammatoriske cytokiner. En ulempe ved modellen er den høje recruitability af atelectatic lungevæv. Standardisering af modellen hjælper til at undgå faldgruber, at sikre comparability mellem eksperimenter, og for at reducere antallet af dyr, der er nødvendige.
Introduction
Dødeligheden af human akut lungesvigt (ARDS) er fortsat høj med værdier mellem 40 og 50% 1 trods mere end 4 årtiers intens forskning. Dyremodeller af lungeskader spille en stor rolle i at undersøge komplekse patomekanismer eller nye terapeutiske metoder til at reducere dødeligheden og begrænse langsigtede handicap.
Forskellige modeller er blevet etableret for at fremkalde lungeskade, der simulerer aspekter af menneskelige ARDS i enten store (f.eks svin) eller små dyr (f.eks gnavere). Metoder varierer stærkt, herunder pulmonal arteriel infusion af oliesyre, intravenøs (iv) infusion af bakterier, og endotoxiner eller cecal ligering og punktering (CLP) modeller forårsager sepsis-induceret ARDS. Desuden direkte lungeskader på grund af store tidal volumener og høj peak inspiratoriske tryk (ventilator-induceret lungeskader, VILI), røg / brandskader eller lunge iskæmi / reperfusion (I / R) modeller bruges ofteTo. En væsentlig ulempe ved CLP modeller, samt modeller arbejder med endotoksiner, er den underliggende inflammation, der hindrer analyse af biotrauma forårsaget af lunge skade alene. Endvidere kan det tage timer til dage at resultere i lungeskader, som det er tilfældet for VILI i store dyr.
Induktionen af lungeskader ved overfladeaktivt udvaskning med gentagne lungeudskylninger, som det først blev beskrevet af Lachmann et al. i marsvin 3, er en tid effektiv metode til at inducere lungeskade med reproducerbare funktionelle og mekaniske kompromiser, samt ændringer i pulmonal vaskulær modstand. Tilpasningen af denne model til mekanisk ventilerede svin på ca. 30-60 kg legemsvægt understøtter grundforskning med klinisk anvendte mekaniske ventilatorer, katetre og monitorer, mens de kompromiser i gasudveksling og hæmodynamik er meget reproducerbar samtidig 4. Desuden induktion af lungeskader ved udskylninger ikkekræver særligt udstyr, som ikke er almindeligt tilgængelige i respiratoriske laboratorier designet til eksperimenter i store dyr. Modellen præsenteres i denne artikel er velegnet til forskning krævende udstyr (f.eks ventilatorer), der er beregnet til brug i mennesker, og desuden sikrer en høj reproducerbarhed i de forekommende forværringer af lungefunktionen. Standardisering af denne model er med til at sikre sammenlignelighed mellem eksperimenter og reducere antallet af dyr, der er nødvendige. Den potentielle recruitability af atelectatic lunge regioner med overlagte eller ukendte rekruttering manøvrer er en alvorlig begrænsning af denne specifikke model. I den følgende artikel giver vi en detaljeret beskrivelse af udskylning model for induktionen af lungeskader og giver repræsentative data til karakterisering af stabilitet af det kompromis i lungefunktionen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne artikel beskriver en trinvis instruktion til at fremkalde alvorlig lungeskade hos grise på grund af overfladeaktive stoffer udvaskning ved gentagne lungeudskylninger. Denne særlige metode muliggør en reproducerbar og sammenlignelig forværring af lungefunktionen og pulmonal vaskulær modstand. Det er bydende nødvendigt at lavage grisene indtil P a O 2 / F I O 2 forholdet faldt under 100 mmHg og holder sig under 100 mmHg i en time. Når opnås dette dyrene normalt ikk…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
All authors disclose no financial or any other conflicts of interests.
GRANTS:
This study was supported by a grant from the Deutsche Forschungsgemeinschaft to P. Pickerodt and W. Boemke (Pi795/2-2).
Materials
| Evita Infinity V500 | Dräger | intensive care ventilator | |
| Vigilance I | Edwards | monitor | |
| Vasofix Braunüle 20G | B Braun | 4268113B | peripheral vein catheter |
| Mallinckrodt Tracheal Tube Cuffed | Covidien | 107-80 | 8.0 mm ID |
| MultiCath3 | Vygon | 157,300 | 3 lumen central venous catheter, 20 cm length |
| Leader Cath Set | Vygon | 115,805 | arterial catheter |
| 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 |
| Flow through chamber thermistor | Baxter | 93-505 | for measuring cardiac output |
| urinary catheter | no specific model requiered |
References
- Rubenfeld, G. D., et al. Incidence and Outcomes of Acute Lung Injury. N Engl J Med. 353 (16), 1685-1693 (2005).
- Ballard-Croft, C., Wang, D., Sumpter, L. R., Zhou, X., Zwischenberger, J. B. Large-animal models of acute respiratory distress syndrome. Ann Thorac Surg. 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 Anaesthesiol Scand. 24 (3), 231-236 (1980).
- Donaubauer, B., et al. Low-dose inhalation of an endothelin-A receptor antagonist in experimental acute lung injury: ET-1 plasma concentration and pulmonary inflammation. Exp Biol Med (Maywood). 231 (6), 960-969 (2006).
- Theisen, M. M., et al. Ventral recumbency is crucial for fast and safe orotracheal intubation in laboratory swine. Lab Anim. 43 (1), 96-101 (2009).
- Kelly, C. R., Rabbani, L. E. Videos in clinical medicine. Pulmonary-artery catheterization. N Engl J Med. 369 (25), 35 (2013).
- Forrester, J. S., et al. Thermodilution cardiac output determination with a single flow-directed catheter. Am Heart J. 83 (3), 306-311 (1972).
- Deja, M., et al. The inhaled ET(A) receptor antagonist LU-135252 acts as a selective pulmonary vasodilator. Clin Sci (Lond). 103, 21-24 (2002).
- Matute-Bello, G., Frevert, C. W., Martin, T. R. Animal models of acute lung injury. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 295 (3), 379-399 (2008).
- Kloot, T. E., et al. Recruitment maneuvers in three experimental models of acute lung injury. Effect on lung volume and gas exchange. Am J Respir Crit Care Med. 161 (5), 1485-1494 (2000).
