Entwicklung eines Modells für akute Lungenverletzungen bei Neonatalen Ferkeln, das die frühe Umgebung der Lunge von Frühgeborenen nachbildet

Das Labor von Dr. Thebaud leistet Pionierarbeit bei der Verwendung von mesenchymalen Stromazellen aus Nabelschnurgewebe bei neonatalen Lungenerkrankungen, auch bronchopulmonale Dysplasie genannt. Die erfolgreiche klinische Translation steht im Mittelpunkt unserer aktuellen Bemühungen. Wir haben kürzlich eine klinische Phase-1-Studie zur intravenösen Verabreichung von mesenchymalen Stromazellen aus der Nabelschnur an Frühgeborene mit einem Risiko für bronchopulmonale Dysplasie abgeschlossen, was wichtige Sicherheitsdaten für zukünftige Wirksamkeitsstudien liefert.

Es bleiben jedoch wichtige Fragen offen. Dieses Großtiermodell wird die Optimierung der Verabreichung und der therapeutischen Kapazität von mesenchymalen Stromazellen der Nabelschnur ermöglichen und die klinische Umsetzung neuer Therapien auf Patienten erleichtern. Unser Modell der akuten Lungenschädigung bei Neugeborenen ahmt die frühe Exposition der menschlichen Lunge mit Surfactant-Depletion, Hyperoxie, Hochdruckbeatmung und Entzündungen nach, die alle Faktoren sind, die an der Pathophysiologie der bronchopulmonalen Dysplasie beteiligt sind.

Dieses Modell bietet Einblicke in frühe BPD-pathogene Prozesse. Proof-of-Concept-Studien zur Sicherheit und Wirksamkeit in unserem Ferkelmodell werden Fortschritte bei therapeutischen Kandidaten für akute Lungenschäden bei Frühgeborenen liefern. Schalten Sie zunächst das Sauggerät ein und vergewissern Sie sich, dass es betriebsbereit ist.

Setzen Sie den Spüleimer ein. Wiegen Sie die saugfähigen Pads, bevor Sie mit der Spülung beginnen, und positionieren Sie sie dann unter dem Kopf des Tieres und unter dem Operationstisch, um die während der Spülung austretende Flüssigkeit aufzufangen. Stellen Sie das Beatmungsgerät auf einen positiven endexspiratorischen Druck von fünf Zentimetern Wasser, einen maximalen Inspirationsdruck von 25 Zentimetern Wasser, eine Atemfrequenz von 25 pro Minute und einen Bruchteil des eingeatmeten Sauerstoffs von eins ein.

Trennen Sie nun den Beatmungskreislauf vom Endotrachealtubus und befestigen Sie das Spültrichtergerät. Um Kochsalzlösung in die Lunge zu träufeln, gießen Sie vorsichtig 30 Milliliter pro Kilogramm warme isotonische Kochsalzlösung in den Trichter, der etwa 30 Zentimeter über dem anästhesierten Ferkel gehalten wird. Drücken Sie beidseitig auf den lateralen Aspekt des Brustkorbbereichs, um den Bereich mechanisch zu drücken und zu massieren.

Senken Sie dann den Trichter unter das Ferkel ab, um mit dem Flüssigkeitsabfluss zu beginnen, und trennen Sie den Trichter leicht vom Endotrachealtubus, damit die Spülflüssigkeit in den Auffangbehälter auf dem Boden fließen kann. Führen Sie anschließend den Absaugkatheter in den Endotrachealtubus ein und saugen Sie nicht länger als 10 Sekunden aktiv, während Sie die Brustkorbmassage fortsetzen, um die Flüssigkeitsentfernung zu unterstützen. Verbinden Sie nun den Beatmungskreislauf wieder mit dem Endotrachealtubus und lassen Sie das Ferkel zwischen den Spülgängen mindestens drei Minuten lang erholen, um Stress und das Risiko einer Unverträglichkeit zu reduzieren.

Starten Sie die nächste Spülrunde, sobald die periphere Sauerstoffsättigung wieder auf 100 % zurückgekehrt istWährend der Spülung kann die Sauerstoffsättigung auf bis zu fünf sinken. Wenn die Sättigung nicht auf 100 % zurückkehrt, warten Sie auf die Stabilisierung und überprüfen Sie den Sauerstoffpartialdruck durch eine Blutgasanalyse. Vergewissern Sie sich, dass eine Verletzung des Tensidmangels erreicht wird, wenn der Sauerstoffpartialdruck 15 Minuten lang unter 100 Millimeter Quecksilbersäule bleibt.

Bereiten Sie Lipopolysaccharid oder LPS aus Escherichia coli in einer Dosis von 1,5 Milligramm pro Kilogramm in normaler Kochsalzlösung vor und aspirieren Sie insgesamt zwei Milliliter in eine Drei-Milliliter-Spritze. Bereiten Sie sich 15 Minuten nach der letzten Lungenspülung auf die LPS-Instillation vor, während sich das Ferkel in Rückenlage befindet. Um eine homogene Verteilung von LPS in der atelektatischen Lunge zu verbessern, ersetzen Sie das Standardende des Endotrachealtubus durch einen Adapter mit breitem Port, um eine gleichzeitige Beatmung und LPS-Verabreichung zu ermöglichen.

Üben Sie eine Minute lang einen positiven endexspiratorischen Druck von 10 Zentimetern Wasser aus. Passen Sie den maximalen Inspirationsdruck an, um das Atemzugvolumen bei sieben Millilitern pro Kilogramm zu halten, und stellen Sie die Atemfrequenz auf 40 Atemzüge pro Minute ein. Führen Sie dann einen Katheter durch den seitlichen Anschluss des Y-Adapters bis zu einer vorgemessenen Tiefe in den Endotrachealtubus ein, so dass die Spitze ein bis zwei Millimeter über den Schlauch hinausragt.

Injizieren Sie nun das LPS durch den Katheter und spülen Sie den Katheter mit einem Milliliter normaler Kochsalzlösung, gefolgt von einem neun Milliliter Luftbolus, um eine vollständige Abgabe zu gewährleisten. Entfernen Sie dann den Katheter und schließen Sie den seitlichen Port. Fahren Sie mit einem positiven endexspiratorischen Druck von 10 Zentimetern Wasser fort und passen Sie den maximalen Inspirationsdruck an, um das Atemzugvolumen drei Minuten lang nach der LPS-Verabreichung auf sieben Milliliter pro Kilogramm zu halten und die Verteilung in der Lunge zu optimieren.

Trennen Sie den Beatmungskreislauf für 30 Sekunden vom Endotrachealtubus, um eine mögliche Lungenrekrutierung zu unterbrechen. Passen Sie während der Trennungsphase die Einstellungen des Beatmungsgeräts an. Sobald sich das Atemzugvolumen bei sieben Millilitern pro Kilogramm stabilisiert hat, notieren Sie die physiologischen Messungen zum Zeitpunkt Null und füllen Sie das Formularblatt für den Fallbericht aus.

Passen Sie die Atemfrequenz anhand des Kohlendioxidpartialdrucks aus der Blutgasanalyse an. Setzen Sie die volumenkontrollierte Beatmung wie zuvor beschrieben für den sechsstündigen Beobachtungszeitraum fort. Verwenden Sie stündliche Blutgasmessungen, um die Atemfrequenz für den Rest des Experiments anzupassen, und passen Sie den maximalen Inspirationsdruck kontinuierlich an, um das Atemzugvolumen bei sieben Millilitern pro Kilogramm zu halten.

Multi-Hit-Tiere zeigten über den Zeitraum von sechs Stunden einen signifikant erhöhten Oxygenierungsindex zwischen 8 und 12, was auf eine mittelschwere bis schwere Lungenschädigung hinweist, während ihr Partialdruck von Sauerstoff zu einem Anteil des eingeatmeten Sauerstoffs deutlich abnahm. Die Compliance des Atmungssystems war im Vergleich zu Kontrolltieren um über 50 % reduziert. Multi-Hit-Lungen zeigten im Vergleich zu den Kontrollen deutliche makroskopische Anzeichen einer fleckigen Lungenverletzung, die sich auf die hintere zentrale Region konzentrierte.

Die histologische Analyse zeigte eine ausgeprägte neutrophile Infiltration und Verdickung der Alveolarsepten bei mehrfach getroffenen Tieren, was auf schwere strukturelle Schäden hinweist, einschließlich der Ablagerung von proteinhaltigen Trümmern in den Alveolarräumen. Neutrophile machten sechs Stunden nach der Verletzung mehr als 75 % der bronchoalveolären Lavage-Flüssigkeitszellpopulation bei mehrfach getroffenen Tieren aus. Die Interleukin-6-Spiegel waren in der bronchoalveolären Lavageflüssigkeit und im Lungengewebe von Multi-Hit-Tieren im Vergleich zu Kontrollen stark erhöht, was eine intensive Entzündungsreaktion widerspiegelt.