Anvendelse af et centralt venekateter til Væsker, narkotika og næringsstoffer Administration i en musemodel af kritisk sygdom
Summary
This protocol describes a centrally catheterized mouse model of prolonged critical illness. We combine the cecal ligation and puncture method to induce sepsis with the use of a central venous line for fluids, drugs and nutrient administration to mimic the human clinical setting.
Abstract
Denne protokol beskriver en centralt kateter musemodel for langvarig kritisk sygdom. Vi kombinerer den caecale ligering og punktering metode til at inducere sepsis med anvendelse af et centralt venekateter for væsker, stoffer og administration af næringsstoffer til at efterligne den humane kliniske omgivelser. Kritisk syge patienter kræver intensiv medicinsk støtte for at overleve. Mens størstedelen af patienterne vil komme inden for få dage, omkring en fjerdedel af patienterne har brug for langvarig intensiv pleje og er i høj risiko for at dø af ikke-løse multiorgansvigt. Endvidere er forlænget fase af kritisk sygdom stemplet af dyb muskelsvaghed og endokrine og metaboliske ændringer, hvoraf patogenesen øjeblikket ufuldstændigt forstået. Den mest udbredte dyremodel i kritisk pleje forskning er cecal ligering og punktering model til at inducere sepsis. Dette er en meget reproducerbar model, med akutte inflammatoriske og hæmodynamiske svarende til human september ændringersis, som er udformet til at undersøge den akutte fase af kritisk sygdom. Men denne model stemplet af en høj letalitet, som er forskellig fra den kliniske menneskelige situation, og er ikke udviklet til at studere den forlængede fase af kritisk sygdom. Derfor vi tilpasset teknikken ved at placere et centralt venekateter i halsvene tillader os at administrere klinisk relevant understøttende behandling, for bedre at kunne efterligne den humane kliniske situation kritisk sygdom. Denne musemodel kræver en omfattende kirurgisk indgreb og daglig intensiv pleje af dyrene, men det resulterer i en relevant model af den akutte og længerevarende fase af kritisk sygdom.
Introduction
Kritisk sygdom er en sygdomstilstand, hvor funktionen af et eller flere organsystemer hæmmes i det omfang, at patienten vil dø, medmindre administreres intensiv medicinsk støtte. Den indledende årsag til optagelse på intensivafdelingen (ICU) kan variere fra traumer, kompliceret kirurgi, forbrændinger, sygdom eksacerbationer af sepsis, lider alle kritisk syge patienter fra cellulær beskadigelse forårsaget af hypoperfusion, hypoxi og overdreven inflammation bl.a. , hvilket fører til organsvigt. De fleste patienter overlever deres akutte fornærmelse, men en vigtig del af patienterne ikke umiddelbart komme sig og har brug for langvarig intensiv pleje. De er i høj risiko for at dø på grund af ikke-løsningen multiorgansvigt. Endvidere er forlænget fase af kritisk sygdom stemplet af dyb muskelsvaghed og endokrine og metaboliske ændringer, hvoraf patogenesen øjeblikket ufuldstændigt forstået.
adskillige rOdent modeller bliver brugt i den kritiske pleje forskning indstilling. De to mest anvendte modeller er den exogene indgivelse af lipopolysaccharid (LPS) og cecal ligering og punktering (CLP). Begge modeller er udviklet til at efterligne den akutte fase af sepsis, defineret som en livstruende organsvigt forårsaget af en dysreguleret værtens respons på infektion, og en af de primære årsager til indlæggelsen på IA verdensplan 1, 2. LPS model har adskillige ulemper, da det kun kortvarigt påvirker frigivelse af cytokiner og den hæmodynamiske status af dyret 3. I modsætning til mennesker, gnavere er også særligt resistente over for endotoksin og anvendelsen af 'høje doser' af endotoksin er nødvendig for at producere hypotension og dødelighed, herved hæves yderligere bekymringer gyldigheden af denne metode 4, 5. Den anden model, cecal ligering og punktering model (CLP)har en ligering af en del af coecum efterfulgt af en nålepunktur gennemgående og-through. Denne procedure forårsager en polymikrobielle abdominal infektion med vævsbeskadigelse, efterfulgt af en translokation af bakterier i blodkammeret. Dette vil udløse en systemisk inflammatorisk reaktion og udvikling af sepsis. CLP model er blevet grundigt anerkendt som en dyremodel for akut kritisk sygdom, der gengiver de vigtigste elementer i sepsis: hyperinflammation, vasodilation, hypotension og øget minutvolumen 6, 7. Men denne model ikke tillade undersøgelse af ikke-løse multipel organsvigt, muskelsvind, og endokrine og metaboliske ændringer, som er typiske for den forlængede fase af kritisk sygdom. Desuden nylig gyldigheden af musemodeller for kritisk sygdom er blevet sat spørgsmålstegn ved, da resultaterne fra musemodeller ikke altid kan oversættes til mennesket indstilling 8, 9, 10. En mulig forklaring kunne være, at understøttende behandling, der leveres til kritisk syge humane patienter adskiller sig væsentligt fra den pleje, der er tilvejebragt til kritisk syge mus.
Derfor, for at ligne den humane indstilling tættere og tilladelse til undersøgelse af den forlængede fase af kritisk sygdom, udviklede vi en musemodel, der efterligner den akutte intensiv pleje som gives til mennesker, såsom omfattende administration af intravenøse væsker og antibiotisk behandling, og som tillader at administrere understøttende behandling for at overleve den forlængede fase af kritisk sygdom, såsom ernæringsmæssig støtte. Til dette formål, vi tilpasset musemodel for CLP-induceret sepsis, er den gyldne standard for sepsis og anbragt et centralt venekateter som muliggør administration af fluider, ernæring og lægemidler.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi udviklede et mere klinisk relevant musemodel af kritisk sygdom, ved at kombinere den caecale ligering og punktering metode til at inducere sepsis med anvendelse af et centralt venekateter for væsker, stoffer og administration næringsstof. Denne forsøgsopstilling er reproducerbar, gør det muligt at studere den forlængede fase af kritisk sygdom og resulterer i en stabil dødelighed, herved efterligne den humane kliniske situation 1.
Cecal ligering og punktering …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
GVdB, via the University of Leuven (KU Leuven), receives long-term structural research support from the Methusalem Program funded by the Flemish Government (METH08/07) and holds a European Research Council Advanced Grant AdvG-2012-321670 from the Ideas Program of the European Union seventh framework program. SET received a Research Foundation-Flanders (FWO) Research Assistant Fellowship.
Materials
| Buprenorphine | Ecuphar | Vetergesic 0,3mg/ml | |
| C57BL/6 | Janvier labs | C57BL/6JRj | |
| colloids | Fresenius Kabi | Volulyte 6% | |
| crystalloids | Baxter | Plasmalyte a viaflo | |
| Ethilon 3.0 | Ethicon | F3211 | |
| Imipenem | MSD | Tienam 500mg powder for injection fluid | |
| Isoflurane | Eurovet | Iso-vet | |
| Ketamine | Eurovet | Nimatek 100mg/ml | |
| LocTite Super glue3 all plastics | Rectavit | 119818 | |
| Mersilk 3.0 | Ethicon | L192 | |
| Mersilk 5.0 | Ethicon | F682 | |
| Microrenathane .025 O.D." x .012 I.D." | Bioseb | MRE-025 | |
| olimel N7E | Baxter | ||
| PE10 – Polyethylene .011" x .024" | Instech Solomon | BTPE-10 | |
| PE-50 tubing .023"x.038" | Instech Solomon | BTPE-50 | |
| Rodent Swivel 20 G | Bioseb | RS-20G | |
| Ropivacaïne | Astrazenica | Naropin 2mg/ml | |
| Xylazine | VMD | Xylazine hydrochloride 2% |
References
- Angus, D. C., van der Poll, T. Severe sepsis and septic shock. N Engl J Med. 369 (9), 840-851 (2013).
- Singer, M., et al. The Third International Consensus Definitions for Sepsis and Septic Shock (Sepsis-3). JAMA. 315 (8), 801-810 (2016).
- Remick, D. G., Newcomb, D. E., Bolgos, G. L., Call, D. R. Comparison of the mortality and inflammatory response of two models of sepsis: lipopolysaccharide vs. cecal ligation and puncture. Shock. 13 (2), 110-116 (2000).
- Copeland, S., et al. Acute inflammatory response to endotoxin in mice and humans. Clin Diagn Lab Immunol. 12 (1), 60-67 (2005).
- Seok, J., et al. Genomic responses in mouse models poorly mimic human inflammatory diseases. Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (9), 3507-3512 (2013).
- Rittirsch, D., Huber-Lang, M. S., Flierl, M. A., Ward, P. A. Immunodesign of experimental sepsis by cecal ligation and puncture. Nat Protoc. 4 (1), 31-36 (2009).
- Zolfaghari, P. S., Pinto, B. B., Dyson, A., Singer, M. The metabolic phenotype of rodent sepsis: cause for concern. Intensive Care Med Exp. 1 (1), 25 (2013).
- Radermacher, P., Haouzi, P. A mouse is not a rat is not a man: species-specific metabolic responses to sepsis – a nail in the coffin of murine models for critical care research. Intensive Care Med Exp. 1 (1), 26 (2013).
- Dyson, A., Singer, M. Animal models of sepsis: why does preclinical efficacy fail to translate to the clinical setting. Crit Care Med. 37 (1 Suppl), S30-S37 (2009).
- Osuchowski, M. F., et al. Abandon the mouse research ship? Not just yet. Shock. 41 (6), 463-475 (2014).
- Langford DJ1, B. A., Chanda, M. L., Clarke, S. E., Drummond, T. E., Echols, S., Glick, S., Ingrao, J., Klassen-Ross, T., Lacroix-Fralish, M. L., Matsumiya, L., Sorge, R. E., Sotocinal, S. G., Tabaka, J. M., Wong, D., van den Maagdenberg, A. M., Ferrari, M. D., Craig, K. D., Mogil, J. S. Coding of facial expressions of pain in the laboratory mouse. Nat Methods. 7, (2010).
- Hollenberg, S. M., et al. Characterization of a hyperdynamic murine model of resuscitated sepsis using echocardiography. Am J Respir Crit Care Med. 164 (5), 891-895 (2001).
- Heuer, J. G., et al. Cecal ligation and puncture with total parenteral nutrition: a clinically relevant model of the metabolic, hormonal, and inflammatory dysfunction associated with critical illness. J Surg Res. 121 (2), 178-186 (2004).
- Conti, M., Merlani, P., Ricou, B. Prognosis and quality of life of elderly patients after intensive care. Swiss Med Wkly. 142, (2012).
