مقالة منهجية

نموذج خنزير للفشل التنفسي الحاد مع التسريب المستمر لحمض الأوليك

2.2K مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/65963

⸱

مارس 8, 2024

 ,  ,  ,  , 
1Department of Anesthesiology, Vanderbilt University Medical Center, 2Department of Biomedical Engineering, Vanderbilt University, 3Department of Surgery, Vanderbilt University Medical Center

في هذه المقالة

ملخص

يؤدي غرس حمض الأوليك باستمرار في الشريان الرئوي لخنزير بالغ مخدر إلى فشل تنفسي حاد ، مما يتيح إجراء تجارب خاضعة للرقابة أثناء المعاوضة التنفسية الحادة.

الملخص

يحدد هذا البروتوكول نموذجا للضائقة التنفسية الحادة باستخدام ضخ حمض الأوليك الذي يتم تناوله مركزيا في خنازير يوركشاير. قبل التجريب ، خضع كل خنزير للتخدير العام ، والتنبيب الرغامي ، والتهوية الميكانيكية ، وتم تجهيزه بقسطرة وصول الأوعية الدموية المركزية الوريدية الوداجية الثنائية. تم إعطاء حمض الأوليك من خلال قسطرة شريان رئوي مخصصة بمعدل 0.2 مل / كجم / ساعة. استمر التسريب لمدة 60-120 دقيقة ، مما تسبب في ضيق التنفس. خلال التجربة ، تم رصد معلمات مختلفة بما في ذلك معدل ضربات القلب ومعدل التنفس وضغط الدم الشرياني والضغط الوريدي المركزي وضغط الشريان الرئوي وضغط إسفين الشعيرات الدموية الرئوية وثاني أكسيد الكربون في نهاية المد والجزر وضغوط مجرى الهواء القصوى وضغوط الهضبة. حول علامة 60 دقيقة ، لوحظ انخفاض في ضغط الأكسجين الشرياني الجزئي (PaO2) وجزء من الهيموجلوبين المشبع بالأكسجين (SpO2). حدث عدم استقرار الدورة الدموية الدوري ، مصحوبا بزيادات حادة في ضغط الشريان الرئوي ، أثناء التسريب. بعد التسريب ، كشف التحليل النسيجي لحمة الرئة عن تغييرات تشير إلى تلف متني وعمليات المرض الحادة ، مما يؤكد فعالية النموذج في محاكاة المعاوضة التنفسية الحادة.

المقدمة

يحمل استخدام نماذج الخنازير في الأبحاث الانتقالية أهمية كبيرة في تعزيز فهمنا للطب البشري1. توفر نماذج الخنازير ، بسبب أوجه التشابه الفسيولوجية والتشريحية مع البشر ، منصة قيمة لدراسة الأمراض المعقدة والتدخلات العلاجية1. في سياق الفشل التنفسي الحاد ، توفر نماذج الخنازير فرصة فريدة للتحقيق في الآليات الفيزيولوجية المرضية ، وتقييم استراتيجيات العلاج ، وتقييم التدخلات المحتملة1،2،3. تسمح القدرة على تكرار الجوانب الرئيسية لفسيولوجيا الجهاز التنفسي البشري والاستجابات لمختلف المحفزات في نماذج الخنازير بإجراء تقييم شامل للطرائق العلاجية قبل التقدم إلى التجارب البشرية1،2،3. يمكن نموذج البحث هذا الباحثين من سد الفجوة بين التحقيقات قبل السريرية والتطبيق السريري ، مما يسهل تطوير علاجات جديدة وتحسين نتائج المرضى1. لذلك ، فإن إنشاء نموذج خنزير للفشل التنفسي الحاد كفء وفعال وقابل للتكرار بمثابة أداة حاسمة في تطوير المعرفة بأمراض الجهاز التنفسي وتوجيه تطوير التدخلات الفعالة في الطب البشري1.

شهدت الضائقة التنفسية ، وهي حالة طبية حرجة ، تقدما محدودا في تشخيصها وإدارتها على مدى العقود الثلاثة الماضية4. غالبا ما تظهر مقاييس التقييم والفرز المستخدمة حاليا ، والتي تشمل الأعراض الذاتية ، ونتائج الفحص البدني ، و SpO2 ، ومعدل التنفس ، قيودا في اكتشاف الحالات الرئوية الحادة في مرحلة مبكرة5،6،7. هذا القصور لا يعيق الفرز الفعال وتخصيص الموارد فحسب ، بل يفشل أيضا في توفير مراقبة كمية فعالة لتطور المرض والاستجابة للعلاج في المرضى الذين يعانون من أمراض رئوية مزمنة. يؤكد المشهد الناشئ لأمراض الجهاز التنفسي المزمنة ، مثل COVID الطويل ، إلى جانب عبء القصور التنفسي الحاد على موارد المستشفيات ، على الحاجة الملحة لتوسيع نطاق البحوث الانتقالية وتعزيز الابتكار في إدارة أمراض الجهاز التنفسي.

تم التعرف على التسريب المباشر لحمض الأوليك في مجرى دم الخنزير كطريقة قوية للحث على الضائقة التنفسية الحادة8. أظهر حمض الأوليك ، وهو حمض دهني أحادي غير مشبع ، القدرة على إحداث إصابة رئوية كبيرة وتعريض وظيفة الجهاز التنفسي للخطر عند إدخاله في الدورة الدموية الرئوية8. عند التسريب ، يثير حمض الأوليك تضيق الأوعية ، مما يؤدي إلى زيادة الضغط الشرياني الرئوي والمقاومة ، مما يؤدي إلى ضعف تبادل الغازات والأوكسجين9. علاوة على ذلك ، يعزز حمض الأوليك تنشيط المسارات الالتهابية ، بما في ذلك إطلاق الوسطاء المؤيدين للالتهابات وتجنيد الخلايا المناعية ، مما يساهم في تطور إصابة الرئة وضيق التنفس10. كل هذا يؤدي إلى نقص الأكسجة الشديد ، وزيادة في الضغط الشرياني الرئوي ، وتراكم مياه الرئة خارج الأوعيةالدموية 11. أظهر التقييم النسيجي لحمة الرئة إصابة لا يمكن تمييزها عن الضائقة التنفسية الحادة البشرية9.

توضح هذه المقالة بالتفصيل طريقة تنطوي على الإدارة المباشرة لحمض الأوليك في الشريان الرئوي للحث على الضائقة التنفسية الحادة ، وتجنب حل وسط الدورة الدموية الشديد غير القابل للعلاج. من المتوقع أن تكون الطريقة الموصوفة أداة قيمة للباحثين المستقبليين لاستكشاف الآليات الفيزيولوجية المرضية الكامنة وراء الفشل التنفسي الحاد وتقييم التدخلات والابتكارات العلاجية المحتملة.

البروتوكول

حصل البروتوكول على موافقة من لجنة رعاية واستخدام المؤسسية بجامعة فاندربيلت (البروتوكول M1800176-00) والتزم بصرامة بإرشادات المعهد الوطني للصحة لرعاية واستخدام المختبر. تم استخدام ذكور وإناث خنازير يوركشاير ، التي تزن حوالي 40-45 كجم ، في هذه التجربة. تم الحصول على من مصدر تجاري (انظر جدول المواد). لا تتضمن الممارسة الحالية فحص أي حالات طبية موجودة مسبقا في الخنازير المكتسبة. وفي حين أنه من المسلم به أن هذه الممارسة يمكن أن تتداخل مع النتائج المقصودة أو تخفيها، فإنها تعتبر غير مرجحة وفقا للبائع، وهذا القيد مقبول.

1. إعداد

  1. التخدير والتهوية
    1. تخدير الخنزير بالحقن العضلي للكيتامين (2.2 مجم / كجم) / زيلازين (2.2 مجم / كجم) / تيلازول (4.4 مجم / كجم) وضع في وضع الاستلقاء (الاستلقاء) على طاولة العمليات.
    2. الحفاظ على التخدير العام عن طريق الشروع في التخدير الاستنشاقي ، 1 ٪ إيزوفلوران.
    3. كشف الأحبال الصوتية عن طريق الفم باستخدام منظار الحنجرة والتنبيب12 باستخدام أنبوب القصبة الهوائية 6.5 مم (انظر جدول المواد). نفخ الكفة الأنبوبية ب 3-5 مل من الهواء باستخدام حقنة بدون إبرة متصلة.
      ملاحظة: قم على الفور بإجراء تصوير ثاني أكسيد الكربون (CO2) بعد قنية القصبة الهوائية لضمان وضع الأنبوب بشكل صحيح ، وقياس CO2 مع تهوية تشير إلى التهوية المناسبة.
    4. استخدم قسطرة وريدية (IV) من 18 جم إلى 24 جم موضوعة في وريد الأذن المركزي أو الهامشي على الجانب الخلفي من الأذن لإعطاء أدوية أثناء العملية (حسب الحاجة) والقتل الرحيم للخنزير.  قم بتأمين القسطرة الوريدية بشريط لاصق مقاس 1 بوصة.
    5. اضبط التهوية الميكانيكية على إعدادات التهوية التي يتم التحكم فيها بحجم المد والجزر 8 مل / كجم.
      ملاحظة: يتم إجراء مراقبة التخدير طوال التجربة. تتم مراقبة العلامات الحيوية ، والاستجابة للتحفيز ، ووجود / غياب الحركة ، وتراخي نغمة الفك ، والتغيرات في معدل ضربات القلب ، ونهاية المد والجزرCO 2 ، وتغير معدل التنفس من قبل فني مختبر مستقل. يتم إجراء تعديلات على جرعة التخدير المستنشق بناء على هذه التقييمات. يتم تنفيذ إدارة مسكن للبوبرينورفين عن طريق البلعة. اضبط معدل التنفس على جهاز التنفس الصناعي للحفاظ على ثاني أكسيد الكربون في نهاية المد والجزرمن 35-40 مم زئبق طوال التجربة.
  2. القنية والمراقبة
    1. تطهير الرقبة الأمامية بأكملها بمحلول فرك الكلورهيكسيدين 2 ٪ ، تليها رذاذ من محلول بروفيدون اليود 5 ٪.
    2. كشف كل من الأوردة الوداجية الداخلية والخارجية اليمنى واليسرى (IJ و EJ) جراحيا والشرايين السباتية (CA) بشق عمودي ، حوالي 7-8 سم ، على الفور إلى القصبة الهوائية على كلا الجانبين باستخدام شفرة رقم 23 إلى القص13.
      ملاحظة: يتم اختيار نهج القطع الجراحي للوصول إلى الأوعية الدموية بسبب تحديات تقنية Seldinger الموجهة بالموجات فوق الصوتية عن طريق الجلد14 في الخنازير. الجلد القاسي وحجم الأوعية الدموية يجعلان نهج القطع أكثر جدوى. تفضل الأوعية العنقية لقسطرة الشريان الرئوي الثنائية (PAC) ، على الرغم من أن الوصول إلى الفخذ هو خيار. اختيار أي الوريد الوداجي (IJ أو EJ) هو وفقا لتقدير قائمة الإجراءات. أيهما له قطر أكبر يمكن أن يكون قنيا ويستخدم لقسطرة القلب.
    3. قم بتشريح عضلات الحزام والمسالك حسب الحاجة باستخدام مقص الأنسجة Kelly ومبعدات Lahey13 (انظر جدول المواد).
    4. بعد التعرض ، ضع قنيتين 8.5 Fr واثنين من PACs باستخدام تقنية Seldinger14.
      ملاحظة: تم تخصيص قسطرة الوريد الوداجي الأيمن و PAC لإدارة الحجم ومراقبة الدورة الدموية. تستخدم قسطرة الوريد الوداجي الأيسر و PAC المقابل لإدارة حمض الأوليك. يتم تأكيد وضع PAC المزدوج باستخدام التنظير الفلوري.
    5. باستخدام تقنية Seldinger ، ضع خطا شريانيا في CA الأيمن لمراقبة ضغط الدم الغازي طوال التجربة.
    6. إرفاق جميع معدات المراقبة المطلوبة. راقب معدل نبضات القلب (HR) باستخدام خيوط القياس عن بعد. راقب ضغط الدم الانقباضي (SBP) وضغط الدم الانبساطي (DBP) ومتوسط الضغط الشرياني (MAP) عن طريق توصيل محول ضغط بقسطرة CA. راقب متوسط ضغط الشريان الرئوي (MPAP) والضغط الوريدي المركزي (CVP) باستخدام إعداد نظام محول / مكبر صوت ضغط مستقل.
      ملاحظة: احسب ضغط النبض كفرق بين SBP و DBP ، وتقلب ضغط النبض (PPV) عن طريق حساب الفرق بين ضغط النبض الذروة عند الإلهام وانتهاء الصلاحية أثناء الدورة التنفسية. قم بإجراء الإخراج القلبي للتخفيف الحراري (CO) باستخدام معايرة درجة حرارة / حجم الحجم الخاصة بالجهاز. للحصول على ضغط إسفين شعري رئوي (PCWP) ، قم بنفخ بالون PAC ب 1.5 مل من الهواء ، وقم بدفع القسطرة حتى تصور كل من الموجات "v" و "a" ، والتي تمثل تدفق الدم المقيد من اليمين إلى اليسار ، وسجل PCWP كقيمة ضغط للموجة "a" عند انتهاء الصلاحية16.
    7. لمراقبة إخراج البول ، ضع قسطرة فولي (انظر جدول المواد) في مجرى البول للخنزير. بالنسبة للخنازير الذكور ، يلزم إجراء قسطرة جراحية فوق العانة17.
    8. تطبيق البلورات (PlasmaLyte، انظر جدول المواد) بمعدل 100 مل خلال 10 دقائق لتحقيق PCWP من 8-12 مم زئبق (يوفوليميا) قبل بدء حمض الأوليك. تحقق من PCWP كل 100 مل حتى يتم تحقيق 10 مم زئبق.

2. ضخ حمض الأوليك

  1. إعداد حمض الأوليك
    1. تحضير محلول حمض الأوليك (16 ٪) عن طريق الجمع بين 16 مل من حمض الأوليك مع 84 مل من المياه المالحة العادية.
      ملاحظة: تعامل مع حمض الأوليك بعناية ، مع التأكد من ارتداء الأفراد للقفازات الواقية ونظارات السلامة والأقنعة لمنع ملامسة الجلد المباشرة أو استنشاقه أو التعرض للعين. التحريض المتكرر ضروري لمنع الانفصال ، ويمكن إضافة ثنائي ميثيل سلفوكسيد في حالة حدوث الانفصال.
    2. قم بتجهيز محلول حمض الأوليك في خط سائل وريدي وقم بتوصيله بالمنفذ البعيد لقسطرة الشريان الرئوي الوداجي الأيسر (انظر جدول المواد).
  2. بدء حمض الأوليك
    1. ابدأ ضخ حمض الأوليك بمعدل 0.2 مل / كجم / ساعة ، مما يمثل وقت البدء الرسمي18،19،20 (الشكل 1).
      ملاحظة: تأكد من مراقبة الدورة الدموية ووضع القسطرة قبل بدء ضخ حمض الأوليك. يمكن أن تضمن تقنيات مثل التنظير الفلوري أو تخطيط صدى القلب عبر الصدر الموضع المناسب21،22.
    2. مباشرة بعد بدء تشغيل حمض الأوليك ، اضبط إعدادات جهاز التنفس الصناعي لتقليد ظروف هواء الغرفة (FiO2 = 21٪ ، PEEP = 0 سم H2O).
  3. مراقبة الدورة الدموية والجهاز التنفسي أثناء ضخ حمض الأوليك
    1. راقب باستمرار معدل ضربات القلب (HR) ، وجزء من الهيموجلوبين المشبع بالأكسجين (SpO2) ، ومعدل التنفس (RR) ، وثاني أكسيد الكربون في نهاية المد والجزر (ETCO2) ، والضغط الوريدي المركزي (CVP) ، وضغط الدم الانقباضي (SBP) ، وضغط الدم الانبساطي (DBP) ، ومتوسط الضغط الشرياني (MAP) ، وتقلب ضغط النبض (PPV) ، ومتوسط ضغط الشريان الرئوي (MPAP).
      1. قم بقياس ضغط الأكسجين الشرياني الجزئي (PaO2) ، ودرجة الحموضة ، واللاكتات ، وفائض القاعدة ، والنتاج القلبي (CO) ، وضغط إسفين الشعيرات الدموية الرئوية (PCWP) كل 30 دقيقة خلال أول 60-90 دقيقة ثم كل 15 دقيقة بعد ذلك حتى التضحية (الشكل 1). سجل ذروة ضغط مجرى الهواء وضغط الهضبة في نفس الوقت يتم قياس PaO2 .
        ملاحظة: قيم البدء النموذجية للمتغيرات التي تتم مراقبتها باستمرار هي 95٪ -100٪ ، 15-20 نفسا في الدقيقة ، 25-35 مم زئبق ، 70-80 مم زئبق ، 40-50 مم زئبق ، 55-65 مم زئبق ، 1٪ -4٪ ، و 10-20 مم زئبق ، على التوالي. قيم البدء للمتغيرات المتقطعة هي 10 مم زئبق ، 7.4 ، 0-2 مجم / ديسيلتر ، -2 +2 ملي مكافئ / لتر ، >5 لتر / دقيقة ، و 8-10 مم زئبق ، على التوالي.
    2. ضع في اعتبارك أن التجربة قد اكتملت بمجرد أن يكون PaO2 / جزءمن O 2 المستوحى (P / F) أقل من <10023.
      ملاحظة: في هذه المرحلة ، يمكن القتل الرحيم للحيوان (انظر أدناه) ، ويمكن الحصول على عينات من أمراض الرئة ، إذا لزم الأمر (الشكل 2).

3. تحليل الموجي الوريدي وإجراءات إدارة جهاز التنفس الصناعي

  1. تحليل شكل الموجة الوريدية غير الغازية التنفسية
    - مؤشر الجهاز التنفسي (RIVA-RI)
    ملاحظة: يستخدم فريق البحث لدينا هذا النموذج للتحقيق في التغيرات في أشكال الموجات الوريدية أثناء الضائقة التنفسية. يتم التقاط الأشكال الموجية الوريدية المحيطية بشكل غير جراحي في الجزء العلوي من ذراع الخنزير باستخدام مستشعر كهرضغطية (انظر جدول المواد). معالجة الإشارات وتضخيمها مطلوبة لتحليل هذه الأشكال الموجية منخفضة السعة. ثم يتم تطبيق تحويل فورييه لتقديم البيانات في مجال التردد ، والكشف عن شكل موجي منخفض السعة عند حوالي 0.2 هرتز (يسمى "fR0") يتوافق مع التنفس. تشير هذه الفرضية إلى أن هذه الموجة ناتجة عن الانتشار الرجعي للضغط السلبي داخل الصدر أثناء الإلهام من الأذين الأيمن / الوريد الأجوف في جميع أنحاء الجهاز الوريدي. يمكن تطبيع المساهمات المرجحة لسعة الإشارة التنفسية (fR0) نسبيا لمقارنة البيانات على مقياس مشترك وتحسين الأداء ، وسعة تردد معدل النبض (f0) لإنتاج RIVA-RI7.
    1. ضع القطب الانضغاطي على الضفيرة الوريدية للطرف العلوي الأمامي بالقرب من الكوع مباشرة.
      ملاحظة: تأكد من قدرات التسجيل والتحميل باستخدام جهاز القطب الانضغاطي. يمكن العثور على أمثلة لنماذج التسجيل السابقة في الأدبيات المرجعية7،24،25،26،27.
    2. ابدأ في تسجيل الأشكال الموجية الوريدية باستخدام برنامج LabChart (انظر جدول المواد) كلما كانت الأشكال الموجية الوريدية مطلوبة أثناء التجربة.
  2. القتل الرحيم
    1. تأكيد الحفاظ على الأيزوفلوران بنسبة 1 ٪.
    2. يجب إحداث سكتة قلبية عن طريق الحقن الوريدي لبنتوباربيتال الصوديوم (125 ملغ/كغ) (باتباع البروتوكولات المعتمدة مؤسسيا).
    3. تأكد من نقص العناصر الحيوية بعد الحقن للتحقق من الوفاة.

النتائج

تظهر البيانات التجريبية المبكرة للخنزير الواحد زيادة في RIVA-RI قبل التغييرات في تدابير مراقبة الجهاز التنفسي الأخرى (RR و SpO2) ، بما يتماشى مع التغييرات في PaO2 (الشكل 3). الانخفاض في PaO2 هو النتيجة "الإيجابية" التي يعتزم هذا النموذج تحقيقها. تظهر البيانات الأولية أيضا أن RIVA-RI يزداد وينخفض PaO2 مع تطور المرض بدءا من علامة 30 دقيقة (الشكل 3 ؛ السهم الأحمر). PaO2 هي المعلمة الديناميكية الدموية الأكثر أهمية في إعداد مراقبة حالة الجهاز التنفسي الثانوية لحقيقة أنها تعكس التوازن بين توصيل الأكسجين واستهلاكه بغض النظر عن الحالة السريرية للمريض28,29. كما أنه يدفع تشخيص الضائقة التنفسية الحادة وتنفيذ العلاجات30. تغيرت كلتا القيمتين قبل الانخفاضات في SpO2 في نموذج الخنازير ، والذي تأخر إلى علامة 60 دقيقة31 (الشكل 3). تدعم البيانات الأولية أيضا القيود المبلغ عنها سابقا في الاستخدام الفردي ل SpO2 كمؤشر سريري لشدة المرض الرئوي29،32،33،34. تدعم هذه البيانات أن هذا النموذج الموصوف ناجح في تحقيق فشل تنفسي حاد باستخدام توصيل حمض الأوليك مباشرة من خلال PAC.

بالإضافة إلى النجاح في تحقيق الفشل التنفسي الحاد باستخدام تعريفات تبادل الغازات ، أظهر التقييم النسيجي لأنسجة الرئة الخنازير 5,6 (مثبت الفورمالين ، مضمن في البارافين وملطخ بالهيماتوكسيلين والإيوزين) بعد النجاح في تحقيق الضائقة التنفسية تغيرات تتفق مع الضائقة التنفسية الحادة البشرية (الشكل 2). هذا يدعم الأدبيات السابقة لاستخدام حمض الأوليك للضائقة التنفسية الحادة9.

figure-results-1
الشكل 1: الجدول الزمني لدراسة الضائقة التنفسية الحادة للخنزير في خنازير يوركشاير. تم الحصول على قيم RIVA-RI وبيانات الدورة الدموية (معدل ضربات القلب ومعدل التنفس وضغط الدم و SpO2 وضغط الشريان الرئوي وضغط إسفين الشعيرات الدموية الرئوية والضغط الوريدي المركزي والضغط الجنبي وضغط الهضبة وضغط الذروة) وتحليل غازات الدم الشرياني (PaO2 و PaCO2 و Lactate و Base Excess و pH) كل 30 دقيقة لأول 1.5 ساعة ثم كل 15 دقيقة بعد ذلك حتى التضحية. سيبدأ بروتوكول التهوية الميكانيكية للشبكة السريرية NHLBI ARDS عندما تكون نسبة P / F <100. ستتبع تعديلات جهاز التنفس الصناعي هذا البروتوكول مع الأوكسجين المستهدف PaO2 55-80 مم زئبق أو SpO2 88٪ -95٪. سيحدث ما لا يقل عن دقيقتين لالتقاط شكل الموجة الوريدي قبل أي تصعيد ل FiO2 و / أو PEEP. الاختصارات: ABG = غاز الدم الشرياني. RIVA = تحليل الموجي الوريدي التنفسي غير الغازي ؛ دقيقة = دقيقة ؛ PaO2 = الضغط الجزئي للأكسجين ؛ PaCO2 = الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون ؛ مل = ملليمتر ؛ كجم = كيلوغرام ؛ ح = ساعة ؛ FiO2 = جزء من الأكسجين المستوحى ؛ PEEP = ضغط الزفير النهائي الإيجابي. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-2
الشكل 2: أنسجة رئة الخنازير بعد ضخ حمض الأوليك باستخدام PaO2 / FiO2 <100. التغيرات النسيجية لأنسجة رئة الخنازير تتحقق من صحة نموذج حمض الأوليك هذا مع عرض الحاجز السنخي الموسع السنخي بواسطة الأنسجة الليفية التي تظهر مخاطية ، وتضخم الخلايا الرئوية ، وتسلل الخلايا الليمفاوية (الأسهم الحمراء) - النتائج الكلاسيكية للضائقة التنفسية الحادة. شريط المقياس = 500 ميكرومتر ؛ الجزء المكبر = 100 ميكرومتر. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

figure-results-3
الشكل 3: العلاقة الرسومية بين RIVA-RI و PaO2 و SpO2 بمرور الوقت من ضخ حمض الأوليك في نموذج خنزير واحد لخنزير واحد. نظرا لأن الضائقة التنفسية الحادة تحدث من خلال التسريب المباشر لحمض الأوليك في الشريان الرئوي ، يزداد RIVA-RI مع انخفاض PaO2 (A) و SpO2 (B). عندما تم تصور RIVA-RI في طيف الألوان (C) على مدار ضخ حمض الأوليك بالكامل ، لوحظت زيادة في قيمة RIVA-RI بعد 40 دقيقة من التسريب وزادت طوال فترة تطور الضائقة التنفسية. تشير الأسهم الحمراء إلى النقطة في 30 دقيقة حيث بدأ RIVA-RI و PaO2 في التغيير ، لكن SpO2 ظل كما هو. الاختصارات = RIVA-RI = مؤشر الجهاز التنفسي غير الجراحي لتحليل شكل الموجة الوريدي ، PaO2 = الضغط الجزئي للأكسجين ، SpO2 = تشبع الهيموجلوبين بالأكسجين ، دقيقة = دقيقة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

المناقشة

العنصر الرئيسي في هذا البروتوكول هو مراقبة حالة الدورة الدموية للخنزير عن كثب أثناء إعطاء حمض الأوليك للحث على الضائقة التنفسية15. من الأهمية بمكان أن يأخذ الباحثون الوقت اللازم لوضع أجهزة مراقبة الدورة الدموية بشكل مناسب. عيب واحد محدد لهذا النموذج هو عدم استقرار الدورة الدموية المحتمل الذي قد ينشأ نتيجة التهاب وإصابة الأوعية الدموية التنفسية8،10،18. على الرغم من أن الإدارة المباشرة لحمض الأوليك في الشريان الرئوي تؤدي إلى عدم استقرار أقل من إدارته عند الوصلة الوداجية / الأذينية ، إلا أنه لا يزال ينبغي الاعتراف بإمكانية عدم الاستقرار هذا. عادة ، بعد حوالي 45-60 دقيقة من بدء الإجراء ، تحدث زيادة كبيرة في MPAP. لذلك ، قد يكون من الضروري توفير دعم الدورة الدموية من أجل تحقيق فشل الجهاز التنفسي في الخنازير. عادة ، فإن إعطاء 50-70 ميكروغرام من بافراز و / أو 10-30 ميكروغرام من الإبينفرين ل SBP أقل من 60 مم زئبق و / أو HR أقل من 50 نبضة في الدقيقة سيصحح تدهور الدورة الدموية ويسمح باستمرار التجربة. تم تحديد تطور عدم استقرار الدورة الدموية باعتباره القيد الأساسي لهذا النموذج.

هناك قيد آخر لهذا النموذج وهو المدة المطلوبة للتجربة. بناء على التجربة السابقة ، يستغرق الأمر عادة 60 دقيقة في المتوسط حتى تظهر العلامات المبكرة للضيق التنفسي. في معظم الحالات ، يستمر PaO2 في الانخفاض. ومع ذلك ، كانت هناك حالات معزولة يحدث فيها شكل من أشكال التكيف المفترض ، مما يؤدي إلى انتعاش مؤقت في PaO2. حتى الآن ، لم يستمر هذا الارتداد لمدة تزيد عن 30 دقيقة أثناء ضخ حمض الأوليك المستمر. من المهم أن نقدر أن استخدام حمض الأوليك سام بشكل مباشر للخلايا البطانية ، ويتبع هذه الإصابة زيادة نفاذية الأوعية الدموية الدقيقة الرئوية والتحويلة داخل الرئة11. لهذا السبب ، يعتقد أن الإدارة المباشرة تؤدي إلى إصابة رئوية أكثر استقرارا وعزلة وفشل تنفسي حاد - الهدف من هذا البروتوكول.

تم تصميم هذه الطريقة بناء على اندماج تقارير متعددة باستخدام حمض الأوليك للحث على الضائقة التنفسية للخنازير. بوكر وآخرون. al. إصابة الرئة التي يسببها حمض الأوليك للتحقيق في التغيرات في PaO2 ، وامتثال الرئة ، والسيتوكينات المسببة للالتهابات لمقارنة التهوية الميكانيكية باستخدام ARDSnet أحجام المد والجزرالمنخفضة 20. استخدموا التسريب المستمر لحمض الأوليك لكنهم عرفوا فشل الجهاز التنفسي على أنه PaO2 أقل من أو يساوي 65 مم زئبق لقياسين متتاليين ، 5 دقائق بفارق20. دعموا ديناميكا الدم الخاصة بهم بضخ الدوبامين المستمر (5-12 ميكروغرام / كجم / دقيقة) ، معاير للتحكم في MAP أكبر من 50 مم زئبق20. ماتش وآخرون. كما قام AL.19 بالتحقيق في استراتيجيات التهوية الميكانيكية بعد الضائقة التنفسية الحادة باستخدام نموذج حمض الأوليك. وضعوا قسطرة 5 Fr في الوريد الفخذي ولكن القسطرة انتهت داخل الأذينين الأيمن وتم إعطاء حمض الأوليك بمعدل 0.2 مل / كجم / ساعة19. تم استخدام الدوبامين أيضا لدعم الدورة الدموية مع أهداف MAP البالغة 60 مم زئبق19. تم تعريف فشل الجهاز التنفسي على أنه PaO2 يساوي أو أقل من 60 مم زئبق لقياسين متتاليين ، بفارق 5 دقائق19. توجد اختلافات متعددة بين النموذج الموصوف هنا وهذين المثالين السابقين لاستخدام حمض الأوليك. أولا ، كان هناك فرق واضح في الحفاظ على التحكم في الدورة الدموية. لم يكن التسريب الوعائي الوقائي مرغوبا فيه ، وتم اختيار إدارة أكثر تفاعلية عند أول علامة على ضائقة الدورة الدموية لهذا البروتوكول لتجنيب الخنزير من الأدوية الفعالة في الأوعية إذا لم يكن مطلوبا. لوحظ اختلاف ثان في توصيل حمض الأوليك. اختاروا إدارتها بشكل أكثر منهجية من خلال قسطرة أحادية التجويف 5 Fr انتهت حوالي 1-2 سم فوق الحجاب الحاجز من خلال الوريد الفخذي وقد لوحظ المزيد من عدم استقرار الدورة الدموية مع الإدارة الجهازية. في المقابل ، يكون أقل بكثير عند إعطائه مباشرة في الشريان الرئوي من خلال قسطرة شريان رئوي مخصصة.

تم وصف طريقة أخرى للحث على إصابة الرئة الحادة في الخنازير بواسطة Rissel et. AL.11 ، حيث قاموا بغسل القصبات الهوائية وحقن حمض الأوليك. من الواضح أن طريقة الضربة المزدوجة تسبب إصابة رئوية شديدة من خلال محاكاة العنصرين المركزيين للآلية المرضية لمتلازمة الضائقة التنفسية الحادة (ARDS) 11 وأظهرت PaO2 / FiO2 مماثلة عند علامة1 ساعة 11. ومع ذلك ، فإن هدفهم الموصوف هو التسبب في إصابة رئوية شديدة في الخنازير مناسبة لدراسة خيارات العلاج المختلفة في متلازمة الضائقة التنفسية الحادة11. الهدف من البروتوكول الموصوف هو خلق فشل تنفسي حاد معزول. لذلك ، لم يتم العثور على إضافة خطوة أخرى لضمان استنفاد الفاعل بالسطح وكذلك الانهيار السنخي لتكون ضرورية ولم يتم تنفيذها حتى الآن في هذا النموذج الموصوف.

في ضوء ضرورة الابتكار والبحث في مجال أمراض الجهاز التنفسي ، فإن إنشاء نموذج حيواني فعال وموثوق وقابل للتكرار له أهمية قصوى. تمت دراسة استخدام حمض الأوليك للحث على الفشل التنفسي الحاد على نطاق واسع8،10،11،18،19،20. ويقدم هذا التقرير وصفا مفصلا للقنية، ورصد ديناميكا الدموية، واستراتيجيات إعطاء حمض الأوليك المستخدمة للحث على الفشل التنفسي الحاد لدى الخنازير البالغة. جنبا إلى جنب مع الأدبيات الموجودة ، يهدف هذا الوصف النموذجي الشامل إلى تسهيل التحقيق في الفرضيات المحورية في هذا المجال من قبل علماء المستقبل.

الإفصاحات

تم تقديم براءة اختراع مؤقتة للملكية الفكرية المرتبطة بتحليل الموجي الوريدي التنفسي غير الغازي من قبل المؤلفين (BA و CB و KH).

شكر وتقدير

يود المؤلفون أن يشكروا الدكتور خوسيه أ. دياز وجيمي أدكوك وماري سوزان فولتز ومختبر SR Light في المركز الطبي بجامعة فاندربيلت على مساعدتهم ودعمهم. تم دعم هذا العمل بمنحة من المعهد الوطني للقلب والرئة والدم التابع للمعاهد الوطنية للصحة (BA; R01HL148244). المحتوى هو مسؤولية المؤلفين وحدهم ولا يمثل بالضرورة الآراء الرسمية للمعاهد الوطنية للصحة.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
1٪ إيزوفلورانبريمال ، بوسطن ، ماساتشوستس ، الولايات المتحدة الأمريكية26675-46-7https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/792632?gclid=Cj0KCQjw9fqnBhDSARIsAHl
cQYS_W-q6tS2LQw2Qn7Roa3T
GIpTLPf52351vrhgp44foEcRozPqt
YaAtvfEALw_wcB
القسطرة الشريانيةMerit Medical ، جنوب الأردن ، يوتا ، الولايات المتحدة الأمريكيةMAK401MAK Mini Access Kit 4F
ضغط الدم AmpAD الأدوات ، كولورادو سبرينغز ، كولورادو ، الولايات المتحدة الأمريكيةFE117https://www.adinstruments.com/products/bp-blood-pressure-amp
القسطرة الوريديةالسهم الدولي ، كليفلاند ، أوهايو ، الولايات المتحدة الأمريكيةAK-098008.5 Fr. × 4 "(10 سم)
محولات الضغط القابل للتصرفAD Instruments ، كولورادو سبرينغز ، كولورادو ، كولورادو ، الولايات المتحدةالأمريكية MLT0670https://www.adinstruments.com/products/disposable-bp-transducers
إدواردز لايف ساينس ثلاثي المرحلة القنيات الوريديةإدواردز لايف ساينس ، إيرفين ، كاليفورنياTF293702https://www.graylinemedical.com/products/edwards-lifesciences-triple-stage-venous-cannulas-venous-dual-stage-cannula-tf293702?variant=31851942576185&gad=1& ؛
gclid = Cj0KCQiAr8eqBhD3ARIsAIe
-buNdmkzavUBaIx-1be7boWn2kW
hbUR6QCjaobB08uuK9qJW66JvY
TM4aAufGEALw_wcB
مقص كيليMPM للإمدادات الطبية ، التملك الحر ، نيوجيرسي 07728104-5516https://www.mpmmedicalsupply.com/products/kelly-scissors
كيندال 930 رغوة أقطابكهربائية Covidien ، مانسفيلد ، ماساتشوستس ، الولايات المتحدة الأمريكية22935https://www.cardinalhealth.com/en/product-solutions/medical/patient-monitoring/electrocardiography/monitoring-ecg-electrodes/radiolucent-electrodes/kendall-930-series-radiolucent-foam-electrodes.html
كيتامين هيدروكلوريد 100 مجم / مل ، محلول قابل للحقن ، 10 ملباترسون بيطري ، لوفلاند ، كولورادو 8053807-894-8462https://www.pattersonvet.com/ProductItem/078948462?omni=ketamine
برنامج LabChart 8AD Instruments ، كولورادو سبرينغز ، كولورادو ، الولايات المتحدة الأمريكيةN / A
Lahey RetractorBOSS Instruments LTD ، Gordonsville ، VA 2294218-1210https://bossinstruments.com/product/7-3-4-lahey-thyroid-retractor-6mmx28mm/
حمض الأوليكسيجما ألدريتش ، ميرك ، دارمشتات ، ألمانياO1008https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sial/o1008?gclid=CjwKCAjwzJmlBhBBEiwAEJy
Lu2047wRpXqF_Z2BegUyhgZJ
_WygsWfErhgrGCIyMp8PxwNH
sTZ8qARoCl1QQAvD_BwE& gcl
src = aw.ds
القسطرة الطرفية IV القسطرة الوعائية 18-24 G 1.16 بوصةMcKesson ، إيرفينغ ، تكساس ، الولايات المتحدة الأمريكية329830https://mms.mckesson.com/product/329830/Becton-Dickinson-381144
PiezoelectrodeMuRata Manuractoring Co، Ltd. ، Nagaokakyo ، كيوتو ، اليابان7BB-12-9https://www.murata.com/en-us/products/productdetail?partno=7BB-12-9
PlasmaLyteBaxter International ، ديرفيلد ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية2B2544Xhttps://www.ciamedical.com/baxter-2b2544x-each-solution-plasma-lyte-a-inj-ph-7-4-1000ml
قسطرة الشريان الرئويإدواردز علوم الحياة ، إيرفين ، كاليفورنيا131F7سوان جانز 7F × 110 سم   ؛
أنابيب القصبة الهوائية القياسيةTeleflex ، موريسفيل ، نورث كارولاينا 275605-10313https://www.teleflex.com/usa/en/product-areas/anesthesia/airway-management/endotracheal-tubes/standard-tubes/index.html
SurgiVet Clearview Foley Catheter ، 8 Fr ، 55 سم سيليكونPenn Veterinary Supply ، Inc ، West Rendering ، PN 13971SVCFC1030https://www.pennvet.com/customer/portal/catalog/home?urile=wcm:path%3APennVet+Catalog/Super+Sku+Catalog/SS0672/Surgivet+Clearview+Silicone+Foley+Catheters
التيلازول (تيلتامين هيدروكلوريك وزولازيبام حمض الهيدروكلورايد) ، محلول قابل للحقن ، 5 ملباترسون بيطري ، لوفلاند ، أول أكسيد الكربون 8053807-801-4969https://www.pattersonvet.com/ProductItem/078014969?omni=telazol
ويلش ألين E-MacIntosh شفرةمنظار الحنجرة القياسيةMFIMedical ، سان دييغو ، كاليفورنيا 92131WLA-69242https://mfimedical.com/products/welch-allyn-e-macintosh-standard-laryngoscope-blade?variant=12965771870285¤cy
= USD& utm_medium=product_sync
& utm_source=google& utm_content
=sag_organic& utm_campaign=sag
_organic& gclid = Cj0KCQiAr8eqBhD
3ARIsAIe-buMhpgM96qRXkCUKA
6Mhmdat0p93JbecCGTaLStexhV
pkUVa9VkWUzgaAr-iEALw_wcB
Xylazine HCl 100 مجم / مل ، محلول قابل للحقن ، 50 ملباترسون بيطري ، لوفلاند ، CO 8053807-894-5244https://www.pattersonvet.com/ProductItem/078945244
يوركشاير بيجزأوك هيل جينيكس ، يوينغ ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية138274أنثى / ذكر خنازير - يوركشاير / لاندراس 81-100 رطل
المركزية Arrow-Flex https://www.adinstruments.com/products/labchart

المراجع

  1. Judge, E. P., et al. Anatomy and bronchoscopy of the porcine lung. A model for translational respiratory medicine. Am J Respir Cell Mol Biol. 51 (3), 334-343 (2014).
  2. Anna Bassols, C. P., et al. The pig as an animal model for human pathologies: A proteomics perspective. Proteomics Clin. Appl. 8, 715-731 (2014).
  3. Hughes, G. C., Post, M. J., Simons, M., Annex, B. H. Translational physiology: porcine models of human coronary artery disease: implications for preclinical trials of therapeutic angiogenesis. J Appl Physiol. 94 (5), 1689-1701 (2003).
  4. Tobin, M. J. Respiratory monitoring. JAMA. 264 (2), 244-251 (1990).
  5. Magnusdottir, S. O., et al. Hyperoxia affects the lung tissue: A porcine histopathological and metabolite study using five hours of apneic oxygenation. Metabol Open. 4, 100018(2019).
  6. 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).
  7. Alvis, B., et al. Respiratory non-invasive venous waveform analysis for assessment of respiratory distress in coronavirus disease 2019 patients: an observational study. Crit Care Explor. 3 (10), 0539(2021).
  8. Hultkvist-Bengtsson, U., Martensson, L. Oleic acid-induced injuries in the guinea-pig. Effects of allopurinol on cell dynamics, erythrocyte-catalase and uric acid plasma levels. Clin Exp Pharmacol Physiol. 18 (3), 127-130 (1991).
  9. Jacobs, B. R., Brilli, R. J., Ballard, E. T., Passerini, D. J., Smith, D. J. Aerosolized soluble nitric oxide donor improves oxygenation and pulmonary hypertension in acute lung injury. Am J Respir Crit Care Med. 158 (5 Pt 1), 1536-1542 (1998).
  10. Lee, S. M., et al. microRNAs mediate oleic acid-induced acute lung injury in rats using an alternative injury mechanism. Mol Med Rep. 10 (1), 292-300 (2014).
  11. Rissel, R., et al. Bronchoalveolar lavage and oleic acid-injection in pigs as a double-hit model for acute respiratory distress syndrome (ARDS). J Vis Exp. 159, 61358(2020).
  12. Helen Chum, C. P. Endotracheal intubation in swine. Lab Animal. 41, 309(2012).
  13. Alessa, M. A., et al. Porcine as a training module for head and neck microvascular reconstruction. J Vis Exp. 139, 58104(2018).
  14. Higgs, Z. C., Macafee, D. A., Braithwaite, B. D., Maxwell-Armstrong, C. A. The Seldinger technique: 50 years on. Lancet. 366 (9494), 1407-1409 (2005).
  15. Wise, E. S., et al. Hemodynamic parameters in the assessment of fluid status in a porcine hemorrhage and resuscitation model. Anesthesiology. 134 (4), 607-616 (2021).
  16. Riedinger, M. S., Shellock, F. G., Swan, H. J. Reading pulmonary artery and pulmonary capillary wedge pressure waveforms with respiratory variations. Heart Lung. 10 (4), 675-678 (1981).
  17. Holliman, C. J., Kenfield, K., Nutter, E., Saffle, J. R., Warden, G. D. Technique for acute suprapubic catheterization of urinary bladder in the pig. Am J Vet Res. 43 (6), 1056-1057 (1982).
  18. Borges, A. M., et al. Challenges and perspectives in porcine model of acute lung injury using oleic acid. Pulm Pharmacol Ther. 59, 101837(2019).
  19. Mutch, W. A., et al. Biologically variable ventilation increases arterial oxygenation over that seen with positive end-expiratory pressure alone in a porcine model of acute respiratory distress syndrome. Crit Care Med. 28 (7), 2457-2464 (2000).
  20. Boker, A., et al. Improved arterial oxygenation with biologically variable or fractal ventilation using low tidal volumes in a porcine model of acute respiratory distress syndrome. Am J Respir Crit Care Med. 165 (4), 456-462 (2002).
  21. Josan, E., Pastis, N., Shaman, Z. Ultrasound guided pulmonary artery catheter insertion: An alternative to fluoroscopic guidance. Respir Med Case Rep. 38, 101678(2022).
  22. Weinberg, L., et al. Video fluoroscopy for positioning of pulmonary artery catheters in patients undergoing cardiac surgery. J Cardiothorac Vasc Anesth. 29 (6), 1511-1516 (2015).
  23. NHLBI N. Clinical network mechanical ventilation protocol summary. , ardsnet.org (2023).
  24. Alvis, B., et al. Noninvasive Venous waveform analysis correlates with pulmonary capillary wedge pressure and predicts 30-day admission in patients with heart failure undergoing right heart catheterization. J Card Fail. 28 (12), 1692-1702 (2022).
  25. Alvis, B. D., et al. Non-invasive venous waveform analysis (NIVA) for monitoring blood loss in human blood donors and validation in a porcine hemorrhage model. J Clin Anesth. 61, 109664(2020).
  26. Hocking, K. M., et al. Evaluation of common clinical and hemodynamic parameters to pulmonary capillary wedge pressures in patients undergoing right heart catheterization. Medical Research Archives: European Society of Medicine. 10, (2022).
  27. Sobey, J. H., et al. Non-invasive venous waveform analysis (NIVA) for volume assessment during complex cranial vault reconstruction: A proof-of-concept study in children. PLOS One. 15 (7), 0235933(2020).
  28. Carreau, A., El Hafny-Rahbi, B., Matejuk, A., Grillon, C., Kieda, C. Why is the partial oxygen pressure of human tissues a crucial parameter? Small molecules and hypoxia. J Cell Mol Med. 15 (6), 1239-1253 (2011).
  29. Rogers, K. M., McCutcheon, K. Four steps to interpreting arterial blood gases. J Perioper Pract. 25 (3), 46-52 (2015).
  30. Brown, S. M., et al. Nonlinear Imputation of PaO2/FiO2 from SpO2/FiO2 among patients with acute respiratory distress syndrome. Chest. 150 (2), 307-313 (2016).
  31. Sileshi, B., et al. Peripheral venous waveform analysis for detecting early hemorrhage: a pilot study. Intensive Care Med. 41 (6), 1147-1148 (2015).
  32. Eecen, C. M. W., Kooter, A. J. J. Pulse oximetry: principles, limitations and practical applications. Ned Tijdschr Geneeskd. 165, 5891(2021).
  33. Sinex, J. E. Pulse oximetry: principles and limitations. Am J Emerg Med. 17 (1), 59-67 (1999).
  34. Chan, E. D., Chan, M. M., Chan, M. M. Pulse oximetry: understanding its basic principles facilitates appreciation of its limitations. Respir Med. 107 (6), 789-799 (2013).

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

نموذج خنزير للفشل التنفسي الحاد مع التسريب المستمر لحمض الأوليك
اتصل بنا
أوصِ بها للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

2026 © حقوق الطبع والنشر MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.