Artículo de método

Un enfoque estructurado para la extubación en ratas con ventilación mecánica

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DOI:

10.3791/68510

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18 de julio de 2025

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1Department of Neurosurgery, Department of Anesthesiology, Sanbo Brain Hospital, Capital Medical University, 2Department of Neurosurgery, Department of Intensive Care Medicine, Sanbo Brain Hospital, Capital Medical University, 3Laboratory of In Vivo Electrophysiology, Core Facility Center of Capital Medical University, 4Laboratory for Clinical Medicine, Capital Medical University

En este artículo

Resumen

Este estudio propone un enfoque de extubación estructurado adaptado a modelos de ventilación mecánica (VM) en ratas. El enfoque facilita una transición suave de la VM a la respiración espontánea, al tiempo que minimiza las complicaciones relacionadas con la extubación. La estandarización del destete, el manejo de las vías respiratorias y la atención posterior a la extubación mejora la confiabilidad y la reproducibilidad de los estudios experimentales.

Resumen

La ventilación mecánica (VM) se usa ampliamente en cuidados intensivos, pero se asocia con varias complicaciones que afectan los resultados a corto y largo plazo, incluida la lesión pulmonar inducida por el ventilador, la disfunción del diafragma inducida por el ventilador y la lesión cerebral asociada al ventilador. Estos son componentes clave del síndrome de la unidad de cuidados intensivos (PICS). Los modelos de roedores son vitales para investigar los impactos prolongados y los mecanismos subyacentes de la MV, pero los modelos estandarizados posteriores a la extubación siguen siendo limitados. La extubación es un paso crítico de transición que a menudo se realiza de manera inconsistente en los modelos de ratas existentes, lo que lleva a fallas y complicaciones. Este estudio presenta un enfoque de extubación estructurada de cuatro pasos para modelos de ratas Sprague-Dawley de MV, diseñado para optimizar la transición de la VM a la respiración espontánea al tiempo que minimiza las complicaciones relacionadas con la extubación. El enfoque implicó: (1) iniciar el destete reduciendo la sedación con propofol al 50% y evaluar la preparación a través de la frecuencia respiratoria, el desplazamiento del tórax, la gasometría arterial y los reflejos; (2) preparación para la extubación a través de la limpieza de las vías respiratorias y el mantenimiento de la oxigenación; (3) ejecutar la extubación con sedación mantenida y extracción controlada del tubo; y (4) proporcionar atención posterior a la extubación que incluya monitoreo continuo y soporte de oxígeno. Validado a través de 20 extubaciones exitosas después de fracasos iniciales, este modelo ofrece una plataforma valiosa para estudiar los efectos a largo plazo de la MV, particularmente en el contexto de PICS. Este enfoque está optimizado para 6 h de MV y se supone que es extensible a otras cepas y duraciones de ventilación más largas, aunque tales adaptaciones requieren una validación y un seguimiento cuidadosos para garantizar la fiabilidad y el bienestar animal.

Introducción

La ventilación mecánica (VM) sigue siendo una piedra angular de los cuidados intensivos, ya que proporciona soporte respiratorio esencial para la insuficiencia respiratoria aguda y sirve como un complemento vital durante la anestesia para los procedimientos quirúrgicos1. Sin embargo, la VM se asocia con una serie de complicaciones, como la lesión pulmonar inducida por el ventilador2, la disfunción del diafragma y los músculos espiratorios inducida por la ventilación 3,4,5,6 y la lesión cerebral asociada al ventilador 7,8. Estas complicaciones contribuyen al fracaso de la extubación, a la estancia prolongada en unidades de cuidados intensivos (UTI) y hospitales, y al aumento de la mortalidad9. A medida que mejoran las tasas de supervivencia en la UCI, la atención se ha desplazado cada vez más hacia las consecuencias a largo plazo de la VM, con el síndrome post-UCI (PICS) emergiendo como una preocupación crítica10. Los mecanismos fisiopatológicos subyacentes a la PICS siguen sin estar claros, en parte debido a la falta de modelos animales fiables para captar los matices de la recuperación posterior a la extubación y las secuelas a largo plazo de la MV11.

Los modelos de ratas han sido fundamentales para avanzar en la comprensión de las lesiones inducidas por MV, ya que ofrecen escalabilidad, reproducibilidad e información mecanicista. Sin embargo, la mayoría de los modelos existentes se centran en los efectos agudos de la VM, siendo la traqueostomía el método predominante para la VM en contextos experimentales 12,13,14. Si bien la traqueostomía facilita la VM y el destete después de ella, evita la vía aérea superior, una barrera anatómica y funcional crítica. Esto aumenta la susceptibilidad a complicaciones pulmonares como la neumonía asociada a la ventilación mecánica 15,16. Además, la ausencia de flujo de aire nasal en los modelos de traqueostomía interrumpe la sincronización de la red cerebral. Esto complica las investigaciones sobre los resultados cognitivos y neurológicos17,18. Por el contrario, los modelos de intubación/extubación endotraqueal conservan la integridad de la vía aérea superior. Evitan las desventajas inherentes a la traqueostomía y se asemejan más a la trayectoria clínica del destete de la VM.

Sin embargo, los modelos de extubación existentes a menudo carecen de estandarización, lo que lleva a una variabilidad considerable en la transición de la VM a la respiración espontánea19,20. Esta falta de estructura introduce riesgos de complicaciones relacionadas con la extubación, como obstrucción de las vías respiratorias, dificultad respiratoria y aspiración, que pueden provocar la mortalidad de los animales. Tales fallas no solo comprometen la capacidad de investigar los resultados a largo plazo, sino que también hacen que el modelo inicial de MV sea ineficaz, desperdiciando tiempo, recursos e inversión financiera valiosos. Estos problemas subrayan la necesidad crítica de un enfoque estructurado de extubación para garantizar el éxito de la supervivencia posterior a la extubación y estudios sólidos a largo plazo.

Para abordar estos desafíos, se desarrolló un enfoque de extubación estructurado para modelos de ratas de Sprague-Dawley (SD) que se alinea estrechamente con las prácticas clínicas para el destete de MV. Este enfoque abarca cuatro etapas clave: acercarse al destete, prepararse para la extubación, ejecutar la extubación y cuidados posteriores a la extubación. Las recomendaciones clave del procedimiento incluyen mantener una sedación ligera a moderada durante el destete, específicamente, reducir la infusión de propofol al 50% de la dosis utilizada durante la VM completa, para permitir la respiración espontánea y prevenir la agitación. La preparación para la extubación debe evaluarse sobre la base de una frecuencia respiratoria estable de 60-70 respiraciones por minuto y volúmenes corrientes espontáneos adecuados, que se pueden aproximar utilizando una escala casera simple y calibrada. No se requiere la recuperación completa de la conciencia antes de la extubación. La infusión de propofol debe suspenderse en el momento de la extubación para reducir aún más el riesgo de agitación inducida por la intubación. Al estandarizar el proceso de extubación, este enfoque minimizó la variabilidad, evitó las complicaciones relacionadas con la extubación y mejoró las tasas de supervivencia. Este modelo ha sido optimizado para duraciones de MV de hasta 6 h; prolongar la VM más allá de este período puede requerir protocolos de sedación modificados, estrategias de destete incrementales y un seguimiento fisiológico cuidadoso para garantizar la supervivencia y los resultados confiables. Aunque se ha validado en ratas SD, el protocolo puede adaptarse a otras cepas ajustando la configuración de la ventilación para tener en cuenta la mecánica respiratoria específica de la cepa y las diversas susceptibilidades a la lesión pulmonar. Con las modificaciones adecuadas, el enfoque estructurado también puede respaldar estudios de ventilación a más largo plazo, mejorando tanto la reproducibilidad como la relevancia traslacional en los modelos experimentales.

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Protocolo

El estudio se centró en las pruebas conductuales posteriores a la extubación y fue aprobado por el Comité de Experimentación con Animales y Bienestar Animal Experimental de la Universidad Médica Capital (No. AEEI-2024-391). Todas las ratas de 8 semanas de edad (SD, machos, 200-250 g) se aclimataron en las instalaciones de animales de la Universidad Médica Capital durante 3 días antes del experimento. La rata se alojó en un ambiente controlado, que incluyó un ciclo de luz/oscuridad de 12 horas a partir de las 8:00 a.m., una temperatura de 25 °C ± 1 °C y una humedad mantenida entre el 50 % ± el 10 %. Se proporcionaba comida y agua ad libitum. Todos los procedimientos de anestesia, aspiración y manipulación de sangre se realizaron con las medidas de seguridad adecuadas, incluyendo el uso de equipos de protección personal, técnicas estériles y el cumplimiento de los protocolos institucionales de bioseguridad. Todos los procedimientos se realizaron de acuerdo con las directrices de ARRIVE. Todos los equipos utilizados en el presente estudio se presentan en la Figura 1. La lista de reactivos y el equipo utilizado se proporcionan en la Tabla de Materiales.

1. Intubación oral asistida por videolaringoscopia

  1. Prepare el dispositivo de intubación.
    1. Utilice un dispositivo de intubación modificado a medida, adaptado de un dispositivo de eliminación de cerumen (diámetro de la cuchara de 5,5 mm, curvado en un depresor lingual). Este dispositivo está equipado con una fuente de luz y una cámara, conectada por Bluetooth a un teléfono inteligente para la visualización en tiempo real (Figura 2A).
  2. Seleccione un tubo endotraqueal.
    1. Elija un tubo endotraqueal de 16 g según el peso de la rata.
  3. Inducir la anestesia (siguiendo protocolos aprobados institucionalmente).
    1. Inyecte propofol (2 mg/100 g) a través de la vena de la cola. Confirme la anestesia verificando la ausencia de respuestas visuales y de pellizco de los dedos de los pies. Controlar el color distal de la piel como indicador del estado de oxigenación.
  4. Coloca la rata.
    1. Asegure la rata anestesiada en una mesa de animales pequeños. Fije las extremidades y los incisivos, y mantenga la temperatura corporal a 37-38 °C con una manta térmica para animales pequeños.
  5. Realizar la intubación.
    1. Tire suavemente de la lengua hacia la esquina oral derecha. Inserte el dispositivo de intubación en la base de la lengua y avancelo hacia la epiglotis.
    2. Levante la punta del dispositivo para exponer la glotis. Inserte el tubo endotraqueal durante la inhalación (Figura 2-C). Una vez intubada, la rata se conectará al ventilador.

2. Ventilación mecánica

  1. Conecte el concentrador de oxígeno.
    1. Ajuste la concentración de oxígeno adecuada y conéctelo con el ventilador (generalmente el 80%).
  2. Ajuste los parámetros del ventilador.
    1. Ventilar la rata durante 6 h utilizando un ventilador para animales pequeños con ajustes de protección pulmonar: volumen corriente: 4-6 mL/kg, PEEP: 0 cmH2O.
  3. Mantener la anestesia: Infundir propofol (4 mg/kg/h) a través de una bomba de jeringa.
  4. Controle los gases en la sangre.
    1. Analice la gasometría arterial cada 3 horas con un analizador de gases en sangre. Monitorizar continuamente el color distal de la piel entre análisis de gases en sangre como indicador del estado de oxigenación.

3. Procedimiento de extubación de control de punto final de presión en las vías respiratorias (APEC)

NOTA: Una vez completada la duración planificada de la ventilación mecánica, proceda con el protocolo de extubación de cuatro pasos: (1) Acercamiento al destete, (2) Preparación de la extubación, (3) Ejecución de la extubación y (3) Cuidado después de la extubación (Figura 3). Este enfoque sistemático garantiza una transición suave a la respiración espontánea, al tiempo que minimiza las complicaciones relacionadas con la extubación y preserva la integridad del modelo experimental.

  1. Acercamiento al destete
    1. Reduzca la infusión de propofol: Disminuya la tasa de infusión de propofol en un 50% para permitir la reactivación del diafragma y minimizar los movimientos de las extremidades y la cabeza.
    2. Evaluar la preparación para el destete: Verifique los siguientes parámetros antes de desconectar el ventilador: - Frecuencia respiratoria: 60-70 respiraciones/min; Desplazamiento del tórax: ≥1 mm (medir con una aguja de acero colocada sobre la apófisis xifoides); PaCO2: 35-45 mmHg; pH: 7,35-7,45; Presencia de reflejos de bigotes y lengua (opcional).
      NOTA: Los reflejos del bigote y la lengua se definieron como indicadores binarios (ausentes o presentes). El reflejo de los bigotes se refiere al movimiento involuntario o espasmos de las vibrisas en respuesta a una estimulación táctil ligera. El reflejo lingual se caracterizó por la retirada de la lengua o el movimiento tras una estimulación suave.
    3. Desconecte el ventilador: Desconecte el ventilador una vez que se cumplan todos los criterios y proceda a preparar la rata para la extubación.
  2. Preparación para la extubación
    1. Asegure la oxigenación: Use una mascarilla facial de fabricación propia para mantener una oxigenación adecuada (generalmente 80%) y use el color de la piel como indicador del estado de oxigenación.
    2. Secreciones claras de las vías respiratorias: Use un dispositivo de succión hecho por él mismo (catéter epidural acortado [~5.5 cm] conectado a una jeringa de 10 mL). Controle la velocidad de succión a ~2 mL/s durante 3-4 s por sesión.
    3. Después de una preparación adecuada y la limpieza de las vías respiratorias, el procedimiento procede a la ejecución de la extubación.
      NOTA: El volumen de secreción típico es de <0,5 mL por succión. La succión se realiza cada 30 min durante la MV para minimizar la acumulación. En el momento de la extubación, la frecuencia de succión era comúnmente de 5 a 8 veces, con una cantidad estimada de 2 a 4 mL en total.
  3. Ejecución de la extubación
    1. Mantener la sedación: Mantenga el propofol a media dosis para evitar la agitación durante la extubación.
    2. Retire el tubo endotraqueal: Use una técnica a dos manos y estabilice la cabeza de la rata con el dedo índice y el pulgar izquierdos. Retire suavemente el tubo con el dedo índice y el pulgar derechos.
    3. Suspenda el propofol: Suspenda la infusión de propofol inmediatamente después de la extubación.
      NOTA: La extubación exitosa no debe provocar hipoxemia ni hipercapnia. Y después de una extubación exitosa, es esencial un cuidado diligente después de la extubación.
  4. Cuidados posteriores a la extubación
    1. Controlar los signos vitales: Controle la frecuencia respiratoria, la amplitud inspiratoria y el color distal de la piel.
    2. Proporcionar oxigenación: Use una mascarilla facial hecha por usted mismo para garantizar un suministro suficiente de oxígeno (generalmente ~ 80%).
    3. Prepárese para la reintubación: Mantenga todos los dispositivos de intubación (Figura 1) a mano y listos para su uso inmediato si es necesario.
      NOTA: El tiempo medio de observación hasta la restauración del reflejo de enderezamiento es de 48,5 min ± 10,4 min. La gasometría arterial se realizó en una mediana de 20 min, conPaO2 de 73,2 mmHg ± 4,6 mmHg y PaCO2 de 48,3 mmHg ± 3,6 mmHg.

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Resultados

Este enfoque de extubación estructurada se desarrolló a partir de cuatro extubaciones fallidas y 20 extubaciones exitosas posteriores. En los primeros cuatro intentos, la extubación se realizó con base en la experiencia o juicio individual. Las razones para la extubación fallida de las cuatro ratas incluyeron agitación durante la extubación (n = 2), insuficiencia respiratoria posterior a la extubación (n = 1) y obstrucción de las vías respiratorias por secreciones (n = 1). Estos fracasos ...

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Discusión

En este estudio, se estableció un enfoque estructurado de extubación APEC para un modelo de rata de MV, inspirado en las primeras cuatro extubaciones fallidas y las causas subyacentes. Las 20 ratas extubadas con este enfoque tuvieron éxito y completaron las pruebas de comportamiento posteriores dentro de los tres días siguientes. El enfoque, que consta de cuatro pasos clave (acercamiento al destete, preparación de la extubación, ejecución de la extubación y cuidados posteriores a la extu...

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Divulgaciones

Los autores no declaran conflictos de intereses, financieros o de otro tipo.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Tubo endotraqueal 16GNJKEWBIONATubo endotraqueal
Analizador de gases en sangreEpocal IncLector EPOCControlar la gasometría
Catéter intravenosoSeguridad de Introcan4254074BResidido en las arterias y venas
Bomba de microjeringaTecnología médica SLGOCP-1000Infusión de medicamentos
Concentrador de oxígeno para mascotasBeijing zhongshidichuang Desarrollo de ciencia y tecnología Co., LtdZS-MVSuministro de oxígeno
Manta calefactora para animales pequeñosBeijing zhongshidichuang Desarrollo de ciencia y tecnología Co., LtdZS-TMantener la temperatura
Ventilador para animales pequeñosNJKEWBIOKW-100Proporcionar respiración

Referencias

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