Användning av en central venkateter för Fluids, narkotika och näringsförvaltningen i en musmodell av kritisk sjukdom
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
Detta protokoll beskriver en centralt kateteriserad musmodell av förlängd kritisk sjukdom. Vi kombinerar cecal ligation och punktering metod för att framkalla sepsis med hjälp av en central venkateter för vätskor, läkemedel och närings administration för att efterlikna den mänskliga klinisk miljö. Kritiskt sjuka patienter kräver intensiv medicinsk support för att överleva. Medan majoriteten av patienterna kommer att återhämta sig inom några dagar, ungefär en fjärdedel av patienterna behöver långvarig intensivvård och löper stor risk att dö av icke lösa multipel organsvikt. Vidare är den förlängda fasen av kritisk sjukdom präglas av djup muskelsvaghet, och endokrina och metabola förändringar, vars patogenes är närvarande ofullständigt förstådda. Den mest använda djurmodell i kritisk forskning och sjukvård är cecal ligation och punktering modell för att framkalla sepsis. Detta är en mycket reproducerbar modell, med akuta inflammatoriska och hemodynamiska förändringar som liknar human septembersis, som är utformad för att studera den akuta fasen av kritisk sjukdom. Dock är denna modell präglas av en hög dödlighet, som skiljer sig från den kliniska mänskliga situationen, och inte utvecklats för att studera den långvariga fasen av kritisk sjukdom. Därför anpassade vi tekniken genom att placera en central venkateter i halsvenen tillåter oss att administrera kliniskt relevant stödjande vård, för att bättre efterlikna den humana kliniska situationen för kritisk sjukdom. Denna musmodell kräver en omfattande kirurgiska ingrepp och daglig intensivvård av djuren, men det resulterar i en relevant modell av akut och långvarig fas av kritisk sjukdom.
Introduction
Kritisk sjukdom är ett sjukdomstillstånd i vilket funktionen av en eller flera organsystem hämmas i sådan utsträckning att patienten kommer att dö, om intensiv medicinsk support administreras. Medan den ursprungliga orsaken för tillträde till intensivvårdsavdelning (IVA) kan variera, allt från trauma, komplicerade operation, brännskador, sjukdoms exacerbationer till sepsis, alla kritiskt sjuka patienter lider av cellskador som orsakas av hypoperfusion, hypoxi och överdriven inflammation bl , vilket leder till organsvikt. De flesta patienter överlever sin akuta förolämpning, men en viktig del av patienterna inte omedelbart återhämta sig och behöver långvarig intensivvård. De löper stor risk för dödsfall på grund av icke-lösa multipel organsvikt. Vidare är den förlängda fasen av kritisk sjukdom präglas av djup muskelsvaghet och endokrin och metabolisk förändring, vars patogenes är närvarande ofullständigt förstådda.
flera rODENT modeller används i den kritiska inställningen vårdforskning. De två mest använda modellerna är den exogena administreringen av lipopolysackarid (LPS) och cecal ligering och punktering (CLP). Båda modellerna är utvecklade för att efterlikna den akuta fasen av sepsis, definierad som en livshotande organdysfunktion som orsakas av en dysreglerad värdens respons på infektion, och en av de främsta anledningarna för tillträde till ICU världsomspännande 1, 2. LPS modell har flera nackdelar, eftersom det endast tillfälligt påverkar frisättning av cytokiner och hemodynamiska status hos djuret 3. Till skillnad från människor, gnagare är också särskilt motståndskraftiga mot endotoxin och användningen av 'höga doser' av endotoxin är nödvändig för att producera hypotension och dödlighet, härmed ytterligare lyfta bekymmer av giltigheten av denna metod 4, 5. Den andra modellen, cecal ligation och punkteringsmodell (CLP)har en ligering av en del av blindtarmen, följt av ett nålstick genom-och-genom. Denna procedur orsakar en polymikrobiella abdominal infektion med vävnadsskada, följt av en translokation av bakterier in i blodutrymmet. Detta kommer att utlösa en systemisk inflammatorisk respons och utveckling av sepsis. CLP modell har i stor utsträckning erkänd som en djurmodell av akut livshotande sjukdom som återger grunddragen av sepsis: hyperinflammation, vasodilatation, hypotension och ökad hjärtminutvolym 6, 7. Men denna modell inte att studier av fel inte lösa multipel organsvikt, muskelförtvining och endokrina och metabola förändringar, som är typiska för den förlängda fasen av kritisk sjukdom. Dessutom, som nyligen giltigheten av musmodeller för kritisk sjukdom har ifrågasatts, eftersom resultaten från musmodeller inte alltid kan översättas till människan inställning 8, 9, 10. En möjlig förklaring kan vara att den stödjande vård som är anordnad att kritiskt sjuka humana patienter skiljer sig väsentligt från den vård som är anordnad för att kritiskt sjuka möss.
Därför, för att likna det humana inställning närmare och för att tillåta undersökning av den förlängda fasen av kritisk sjukdom, utvecklade vi en musmodell som efterliknar akuta intensivvård som ges till människor, såsom omfattande intravenös vätskeadministration och antibiotikabehandling, och som tillåter att administrera stödjande vård för att överleva den långvariga fasen av kritisk sjukdom, såsom näringsstöd. För detta ändamål vi anpassat musmodell av CLP-inducerad sepsis, är den gyllene standarden för sepsis och placeras en central venkateter som möjliggör administration av vätskor, näring och droger.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi utvecklade en mer kliniskt relevant musmodell av allvarlig sjukdom, genom att kombinera cecal ligation och punktering metod för att framkalla sepsis med hjälp av en central venkateter för vätskor, läkemedel och närings administration. Denna experimentuppställning är reproducerbart, gör det möjligt att studera den förlängda fasen av kritisk sjukdom och resulterar i en stabil dödlighet, härmed imitera den humana kliniska situationen 1.
Cecal ligation oc…
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).
