Oliezuur-injectie bij varkens als een Model voor Acute Respiratory Distress Syndrome
Summary
In dit artikel presenteren we een protocol om acute long letsel bij varkens door centraal-veneuze injectie van oliezuur. Dit is een gevestigde dierlijk model voor het bestuderen van de acute respiratory distress syndrome (ARDS).
Abstract
De acute respiratory distress syndrome is een ziekte van de relevante reanimatie met een incidentie variërend tussen 2,2% en 19% van de patiënten van de intensive care afdeling. Ondanks behandeling vooruitgang in de afgelopen decennia lijden ARDS patiënten nog steeds sterftecijfers tussen 35 en 40%. Er is nog behoefte aan verder onderzoek ter verbetering van de uitkomst van patiënten die lijden aan ARDS. Een probleem is dat geen enkel dier model de complexe pathomechanism van de acute respiratory distress syndrome nabootsen kan, maar verschillende modellen bestaan om te bestuderen van de verschillende delen van het. Oliezuur injectie (OAI)-geïnduceerde long letsel is een reeds lang gevestigde model voor het bestuderen van ventilatie strategieën, Long mechanica en ventilatie/perfusie distributie in dieren. OAI leidt tot ernstig verminderde gasuitwisseling, aantasting van longen mechanica en verstoring van de alveolo-capillair barrière. Het nadeel van dit model is de controversiële mechanistische relevantie van dit model en de noodzaak voor centraal veneuze toegang, die vooral in kleinere diermodellen is uitdagend. In samenvatting, OAI-geïnduceerde long letsel leidt tot reproduceerbare resultaten in kleine en grote dieren en vandaar vertegenwoordigt een geschikt model voor het bestuderen van ARDS. Verder onderzoek is echter noodzakelijk om te vinden van een model dat alle delen van ARDS nabootst en mist de problemen in verband met de verschillende modellen bestaande vandaag.
Introduction
De acute respiratory distress syndrome (ARDS) is een reanimatie-syndroom dat uitvoerig sinds zijn eerste beschrijving ongeveer 50 jaar geleden onderzocht is1. Deze hoeveelheid onderzoek heeft geleid tot een beter begrip van de pathofysiologie en de ontwikkeling van ARDS wat resulteert in verbeterde patiëntenzorg en resultaat2,3veroorzaakt. De mortaliteit bij patiënten die lijden aan ARDS blijft echter zeer hoog met ongeveer 35-40%4,5,6. Het feit dat ongeveer 10% van de ICU admissions en 23% van de ICU-patiënten die behoefte hebben aan mechanische ventilatie is te wijten aan ARDS onderstreept de relevantie voor verder onderzoek op dit gebied.
Dierlijke modellen worden veel gebruikt in onderzoek pathofysiologische veranderingen en potentiële behandelmodaliteiten voor verschillende soorten ziekten te onderzoeken. Als gevolg van de complexiteit van ARDS is er geen enkel dierlijk model na te bootsen van deze ziekte, maar verschillende modellen vertegenwoordigen verschillende aspecten7. Een reeds lang gevestigde model is oliezuur injectie (OAI)-geïnduceerde long letsel. Dit model is gebruikt in een breed scala van dieren, met inbegrip van muizen8, ratten9, varkens10,11van de honden en schapen12. Oliezuur is een onverzadigd vetzuur en de meest voorkomende vetzuren in het lichaam van gezonde mensen13. Het is aanwezig in menselijk plasma, celmembranen en vetweefsel13. Fysiologisch, is het gebonden aan albumine terwijl het gebeurt via de bloedbaan13. Verhoogde niveaus van vetzuren in de bloedstroom worden geassocieerd met andere pathologieën en de ernst van sommige ziekten correlaten met serum vetzuur niveaus13. De oliezuur ARDS-model werd ontwikkeld in een poging om te reproduceren ARDS veroorzaakt door lipide embolie zoals gezien in trauma patiënten14. Oliezuur heeft directe gevolgen voor aangeboren immuun receptoren in de longen13 en triggers neutrofiele accumulatie15, inflammatoire mediator productie16en cel dood13. Fysiologisch, induceert oliezuur snel vordert hypoxemia, toename van de pulmonaire arteriële druk en accumulatie van extravascular Long water. Bovendien, het induceert arteriële hypotensie en myocard depressie7. De nadelen van dit model zijn de noodzaak centraal veneuze toegang, de twijfelachtige mechanistische relevantie en de potentieel dodelijke vooruitgang veroorzaakt door de snelle hypoxemia en cardiale depressie. Het voordeel van dit model in vergelijking met andere modellen is de bruikbaarheid in kleine en grote dieren, de geldige reproduceerbaarheid van de pathofysiologische mechanismen in ARDS, de acuut begin van ARDS na injectie van oliezuur, en de mogelijkheid om te studeren geïsoleerd ARDS zonder systemische ontstekingen zoals in modellen vele andere sepsis7. In het volgende artikel, we geven een gedetailleerde beschrijving van de Long oliezuur-veroorzaakte schade bij varkens en representatieve gegevens verstrekken om te karakteriseren de stabiliteit van de compromissen in longfunctie. Er zijn verschillende protocollen voor OAI-geïnduceerde long letsel. Het protocol geboden vermag hier betrouwbaar veroorzaken acute long letsel.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dit artikel beschrijft een methode van oliezuur-geïnduceerde long letsel als een model voor het bestuderen van de verschillende aspecten van ernstige ARDS. Er zijn ook andere protocollen met verschillende emulsies, verschillende injectie sites en verschillende temperaturen van de emulsie23,24,25,26,27,28 ,<sup cl…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs willen Dagmar Dirvonskis bedanken voor de uitstekende technische ondersteuning.
Materials
| 3-way-stopcock blue | Becton Dickinson Infusion Therapy AB Helsingborg, Sweden | 394602 | |
| 3-way-stopcock red | Becton Dickinson Infusion Therapy AB Helsingborg, Sweden | 394605 | |
| Atracurium | Hikma Pharma GmbH , Martinsried | 4262659 | |
| Canula 20 G | Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain | 301300 | |
| Datex Ohmeda S5 | GE Healthcare Finland Oy, Helsinki, Finland | ||
| Desinfection | Schülke & Mayr GmbH, Germany | 104802 | |
| Endotracheal tube | Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysia | 112482 | |
| Endotracheal tube introducer | Rüsch | 5033062 | |
| Engström Carestation | GE Heathcare, Madison USA | ||
| Fentanyl | Janssen-Cilag GmbH, Neuss | ||
| Gloves | Paul Hartmann, Germany | 9422131 | |
| Incetomat-line 150 cm | Fresenius, Kabi Germany GmbH | 9004112 | |
| Ketamine | Hameln Pharmaceuticals GmbH | ||
| Laryngoscope | Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysia | 671067-000020 | |
| Logical pressure monitoring system | Smith- Medical Germany GmbH | MX9606 | |
| Logicath 7 Fr 3-lumen 30cm | Smith- Medical Germany GmbH | MXA233x30x70-E | |
| Masimo Radical 7 | Masimo Corporation Irvine, Ca 92618 USA | ||
| Mask for ventilating dogs | Henry Schein, Germany | 730-246 | |
| Neofox Kit | Ocean optics Largo, FL USA | NEOFOX-KIT-PROBE | |
| Norepinephrine | Sanofi- Aventis, Seutschland GmbH | 73016 | |
| Oleic acid | Applichem GmbH Darmstadt, Germany | 1,426,591,611 | |
| Original Perfusor syringe 50ml Luer Lock | B.Braun Melsungen AG, Germany | 8728810F | |
| PA-Katheter Swan Ganz 7,5 Fr 110cm | Edwards Lifesciences LLC, Irvine CA, USA | 744F75 | |
| Percutaneous sheath introducer set 8,5 und 9 Fr, 10 cm with integral haemostasis valve/sideport | Arrow international inc. Reading, PA, USA | AK-07903 | |
| Perfusor FM Braun | B.Braun Melsungen AG, Germany | 8713820 | |
| Potassium chloride | Fresenius, Kabi Germany GmbH | 6178549 | |
| Propofol 2% | Fresenius, Kabi Germany GmbH | ||
| Saline | B.Braun Melsungen AG, Germany | ||
| Sonosite Micromaxx Ultrasoundsystem | Sonosite Bothell, WA, USA | ||
| Stainless Macintosh Size 4 | Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysia | 670000 | |
| Sterofundin | B.Braun Melsungen AG, Germany | ||
| Stresnil 40mg/ml | Lilly Germany GmbH, Abteilung Elanco Animal Health | ||
| Syringe 10 mL | Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain | 309110 | |
| Syringe 2 mL | Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain | 300928 | |
| Syringe 20 mL | Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain | 300296 | |
| Syringe 5 mL | Becton Dickinson S.A. Carretera Mequinenza Fraga, Spain | 309050 | |
| venous catheter 22G | B.Braun Melsungen AG, Germany | 4269110S-01 |
References
- Ashbaugh, D. G., Bigelow, D. B., Petty, T. L., Levine, B. E. Acute respiratory distress in adults. The Lancet. 2 (7511), 319-323 (1967).
- Brower, R. G., et al. Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome. The New England Journal of Medicine. 342 (18), 1301-1308 (2000).
- Briel, M., et al. Higher vs lower positive end-expiratory pressure in patients with acute lung injury and acute respiratory distress syndrome: systematic review and meta-analysis. JAMA. 303 (9), 865-873 (2010).
- Bellani, G., et al. Epidemiology, Patterns of Care, and Mortality for Patients With Acute Respiratory Distress Syndrome in Intensive Care Units in 50 Countries. JAMA. 315 (8), 788-800 (2016).
- Chiumello, D., et al. Respiratory support in patients with acute respiratory distress syndrome: an expert opinion. Critical Care. 21 (1), 240 (2017).
- Barnes, T., Zochios, V., Parhar, K. Re-examining Permissive Hypercapnia in ARDS: A Narrative Review. Chest. , (2017).
- Matute-Bello, G., Frevert, C. W., Martin, T. R. Animal models of acute lung injury. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 295 (3), 379-399 (2008).
- Kobayashi, K., et al. Thromboxane A2 exacerbates acute lung injury via promoting edema formation. Scientific Reports. 6, 32109 (2016).
- Tian, X., Liu, Z., Yu, T., Yang, H., Feng, L. Ghrelin ameliorates acute lung injury induced by oleic acid via inhibition of endoplasmic reticulum stress. Life Sciences. , (2017).
- Kamuf, J., et al. Endexpiratory lung volume measurement correlates with the ventilation/perfusion mismatch in lung injured pigs. Respiratory Research. 18 (1), 101 (2017).
- Du, G., Wang, S., Li, Z., Liu, J. Sevoflurane Posttreatment Attenuates Lung Injury Induced by Oleic Acid in Dogs. Anesthesia & Analgesia. 124 (5), 1555-1563 (2017).
- Prat, N. J., et al. Low-Dose Heparin Anticoagulation During Extracorporeal Life Support for Acute Respiratory Distress Syndrome in Conscious Sheep. Shock. 44 (6), 560-568 (2015).
- Goncalves-de-Albuquerque, C. F., Silva, A. R., Burth, P., Castro-Faria, M. V., Castro-Faria-Neto, H. C. Acute Respiratory Distress Syndrome: Role of Oleic Acid-Triggered Lung Injury and Inflammation. Mediators of Inflammation. 2015, (2015).
- Schuster, D. P. ARDS: clinical lessons from the oleic acid model of acute lung injury. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 149 (1), 245-260 (1994).
- Goncalves-de-Albuquerque, C. F., et al. Oleic acid induces lung injury in mice through activation of the ERK pathway. Mediators of Inflammation. 2012, 956509 (2012).
- Ballard-Croft, C., Wang, D., Sumpter, L. R., Zhou, X., Zwischenberger, J. B. Large-animal models of acute respiratory distress syndrome. The Annals of Thoracic Surgery. 93 (4), 1331-1339 (2012).
- O’Driscoll, B. R., et al. BTS guideline for oxygen use in adults in healthcare and emergency settings. Thorax. 72, 90 (2017).
- Ettrup, K. S., et al. Basic surgical techniques in the Gottingen minipig: intubation, bladder catheterization, femoral vessel catheterization, and transcardial perfusion. Journal of Visualized Experiments. (52), 2652 (2011).
- Russ, M., et al. Lavage-induced Surfactant Depletion in Pigs As a Model of the Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS). Journal of Visualized Experiments. (115), 53610 (2016).
- Brower, R. G., et al. Higher versus lower positive end-expiratory pressures in patients with the acute respiratory distress syndrome. The New England Journal of Medicine. 351 (4), 327-336 (2004).
- Hartmann, E. K., et al. Influence of respiratory rate and end-expiratory pressure variation on cyclic alveolar recruitment in an experimental lung injury model. Critical Care. 16 (1), (2012).
- Hartmann, E. K., et al. Inhalation therapy with the synthetic TIP-like peptide AP318 attenuates pulmonary inflammation in a porcine sepsis model. BMC Pulmonary Medicine. 15, 7 (2015).
- Julien, M., Hoeffel, J. M., Flick, M. R. Oleic acid lung injury in sheep. Journal of Applied Physiology. 60 (2), 433-440 (1986).
- Wiener-Kronish, J. P., et al. Relationship of pleural effusions to increased permeability pulmonary edema in anesthetized sheep. Journal of Clinical Investigation. 82 (4), 1422-1429 (1988).
- Yahagi, N., et al. Low molecular weight dextran attenuates increase in extravascular lung water caused by ARDS. American Journal of Emergency Medicine. 18 (2), 180-183 (2000).
- Eiermann, G. J., Dickey, B. F., Thrall, R. S. Polymorphonuclear leukocyte participation in acute oleic-acid-induced lung injury. The American Review of Respiratory Disease. 128 (5), 845-850 (1983).
- Townsley, M. I., Lim, E. H., Sahawneh, T. M., Song, W. Interaction of chemical and high vascular pressure injury in isolated canine lung. Journal of Applied Physiology. 69 (5), 1657-1664 (1990).
- Young, J. S., et al. Sodium nitroprusside mitigates oleic acid-induced acute lung injury. The Annals of Thoracic Surgery. 69 (1), 224-227 (2000).
- Katz, S. A., et al. Catalase pretreatment attenuates oleic acid-induced edema in isolated rabbit lung. Journal of Applied Physiology. 65 (3), 1301-1306 (1988).
- El-Haddad, H., Jang, H., Chen, W., Soubani, A. O. Effect of ARDS Severity and Etiology on Short-Term Outcomes. Respiratory Care. 62 (9), 1178-1185 (2017).
- Wang, H. M., Bodenstein, M., Markstaller, K. Overview of the pathology of three widely used animal models of acute lung injury. European Surgical Research. 40 (4), 305-316 (2008).
