Het continu toedienen van oliezuur in de longslagader van een verdoofd volwassen varken induceert acuut ademhalingsfalen, waardoor gecontroleerde experimenten tijdens acute respiratoire decompensatie mogelijk zijn.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Het continu toedienen van oliezuur in de longslagader van een verdoofd volwassen varken induceert acuut ademhalingsfalen, waardoor gecontroleerde experimenten tijdens acute respiratoire decompensatie mogelijk zijn.
Dit protocol schetst een model voor acute ademnood met behulp van centraal toegediende oliezuurinfusie bij Yorkshire-varkens. Voorafgaand aan het experiment onderging elk varken algemene anesthesie, endotracheale intubatie en mechanische beademing, en was het uitgerust met bilaterale halsader centrale vasculaire toegangskatheters. Oliezuur werd toegediend via een speciale longslagaderkatheter met een snelheid van 0,2 ml/kg/uur. De infusie duurde 60-120 minuten en veroorzaakte ademnood. Tijdens het experiment werden verschillende parameters, waaronder hartslag, ademhalingsfrequentie, arteriële bloeddruk, centrale veneuze druk, pulmonale arteriële druk, pulmonale capillaire wigdruk, end-tidal kooldioxide, piekluchtwegdruk en plateaudruk gecontroleerd. Rond de 60 minuten werden dalingen van de partiële arteriële zuurstofdruk (PaO2) en de fractie van zuurstofverzadigd hemoglobine (SpO2) waargenomen. Periodieke hemodynamische instabiliteit, vergezeld van acute verhogingen van de druk in de longslagader, trad op tijdens de infusie. Na de infusie onthulde histologische analyse van het longparenchym veranderingen die wijzen op parenchymale schade en acute ziekteprocessen, wat de effectiviteit van het model bij het simuleren van acute respiratoire decompensatie bevestigde.
Het gebruik van varkensmodellen in translationeel onderzoek is van groot belang voor het bevorderen van ons begrip van de menselijke geneeskunde1. Varkensmodellen bieden, vanwege hun fysiologische en anatomische overeenkomsten met mensen, een waardevol platform voor het bestuderen van complexe ziekten en therapeutische interventies1. In de context van acuut respiratoir falen bieden varkensmodellen een unieke kans om de pathofysiologische mechanismen te onderzoeken, behandelingsstrategieën te evalueren en mogelijke interventies te beoordelen 1,2,3. Het vermogen om belangrijke aspecten van de menselijke ademhalingsfysiologie en reacties op verschillende stimuli in varkensmodellen te repliceren, maakt een uitgebreide evaluatie van therapeutische modaliteiten mogelijk voordat wordt overgegaan tot proeven bij mensen 1,2,3. Dit onderzoeksparadigma stelt onderzoekers in staat om de kloof tussen preklinisch onderzoek en klinische toepassing te overbruggen, de ontwikkeling van nieuwe therapieën te vergemakkelijken en de patiëntresultaten te verbeteren1. Daarom dient de vaststelling van een efficiënt, effectief en reproduceerbaar varkensmodel voor acuut respiratoir falen als een cruciaal hulpmiddel bij het bevorderen van de kennis van luchtwegaandoeningen en het begeleiden van de ontwikkeling van effectieve interventies in de menselijke geneeskunde1.
Ademnood, een kritieke medische aandoening, is de afgelopen drie decennia getuige geweest van beperkte vooruitgang in de diagnose en behandelingervan 4. De momenteel gebruikte evaluatie- en triagestatistieken, waaronder subjectieve symptomen, bevindingen van lichamelijk onderzoek, SpO2 en ademhalingsfrequentie, vertonen vaak beperkingen bij het detecteren van acute longaandoeningen in een vroeg stadium 5,6,7. Deze ontoereikendheid belemmert niet alleen een efficiënte triage en toewijzing van middelen, maar biedt ook geen effectieve, kwantitatieve monitoring van de ziekteprogressie en de behandelingsrespons bij patiënten met chronische longziekten. Het opkomende landschap van chronische aandoeningen van de luchtwegen, zoals langdurige COVID, samen met de last van acute ademhalingsinsufficiëntie op de ziekenhuismiddelen, onderstreept de dringende noodzaak om translationeel onderzoek uit te breiden en innovatie in het beheer van luchtwegaandoeningen te bevorderen.
De directe infusie van oliezuur in de bloedbaan van een varken is erkend als een robuuste methode om acute ademnood te induceren8. Oliezuur, een enkelvoudig onverzadigd vetzuur, heeft aangetoond dat het in staat is om aanzienlijk longletsel te veroorzaken en de ademhalingsfunctie in gevaar te brengen wanneer het in de longcirculatie wordt geïntroduceerd8. Bij infusie veroorzaakt oliezuur vasoconstrictie, wat resulteert in een verhoogde pulmonale arteriële druk en weerstand, wat leidt tot verminderde gasuitwisseling en oxygenatie9. Bovendien bevordert oliezuur de activering van ontstekingsroutes, waaronder de afgifte van pro-inflammatoire mediatoren en rekrutering van immuuncellen, die bijdragen aan de ontwikkeling van longbeschadiging en ademnood10. Dit alles resulteert in ernstige hypoxemie, verhogingen van de pulmonale arteriële druk en de ophoping van extravasculair longwater11. Histologische evaluatie van het longparenchym heeft letsel aangetoond dat niet te onderscheiden is van acute ademnood bij de mens9.
Dit artikel beschrijft een methode waarbij oliezuur rechtstreeks in de longslagader wordt toegediend om acute ademnood te veroorzaken, waarbij onbehandelbare, ernstige hemodynamische compromissen worden vermeden. De beschreven methode zal naar verwachting een waardevol hulpmiddel zijn voor toekomstige onderzoekers die de onderliggende pathofysiologische mechanismen van acuut respiratoir falen onderzoeken en mogelijke therapeutische interventies en innovaties beoordelen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Het protocol kreeg goedkeuring van het Vanderbilt University Institutional Animal Care and Use Committee (protocol M1800176-00) en hield zich strikt aan de richtlijnen van het National Institute of Health voor de verzorging en het gebruik van proefdieren. Mannelijke en vrouwelijke Yorkshire-varkens, met een gewicht van ongeveer 40-45 kg, werden in dit experiment gebruikt. De dieren zijn afkomstig van een commerciële bron (zie Materiaaltabel). De huidige praktijk omvat geen screening op reeds bestaande medische aandoeningen bij de verworven varkens. Hoewel wordt erkend dat deze praktijk de beoogde resultaten mogelijk zou kunnen verstoren of maskeren, wordt dit volgens de verkoper onwaarschijnlijk geacht en wordt deze beperking aanvaard.
1. Voorbereiding van dieren
2. Oliezuur infusie
3. Analyse van veneuze golfvormen en procedure voor ventilatorbeheer
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Vroege enkelvoudige varkens, pilootgegevens tonen een toename van RIVA-RI voorafgaand aan veranderingen in andere respiratoire monitoringmaatregelen (RR en SpO2), in lijn met veranderingen in PaO2 (Figuur 3). De daling van PaO2 is het "positieve" resultaat dat dit model beoogt te bereiken. Voorlopige gegevens tonen ook aan dat RIVA-RI toeneemt en de PaO2 afneemt bij ziekteprogressie vanaf 30 minuten (
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Het belangrijkste element in dit protocol is het nauwlettend volgen van de hemodynamische toestand van het varken tijdens de toediening van oliezuur om ademnood te veroorzaken15. Het is van het grootste belang voor onderzoekers om de nodige tijd te nemen om de hemodynamische bewakingsapparatuur op de juiste manier te positioneren. Een specifiek nadeel van dit model is de mogelijke hemodynamische instabiliteit die kan ontstaan als gevolg van ontsteking en letsel aa...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Een voorlopig patent op intellectueel eigendom in verband met respiratoire niet-invasieve veneuze golfvormanalyse is ingediend door de auteurs (BA, CB en KH).
De auteurs willen Dr. José A. Diaz, Jamie Adcock, Mary Susan Fultz en het S.R. Light Laboratory van het Vanderbilt University Medical Center bedanken voor hun hulp en steun. Dit werk werd ondersteund door een subsidie van het National Heart, Lung and Blood Institute van de National Institutes of Health (BA; R01HL148244). De inhoud valt uitsluitend onder de verantwoordelijkheid van de auteurs en vertegenwoordigt niet noodzakelijkerwijs de officiële standpunten van de National Institutes of Health.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 1% Isoflurane | Primal, Boston, MA, USA | 26675-46-7 | https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/792632?gclid=Cj0KCQjw9fqnBhDSARIsAHl cQYS_W-q6tS2s6LQw2Qn7Roa3T GIpTLPf52351vrhgp44foEcRozPqt YaAtvfEALw_wcB |
| Arterial Catheter | Merit Medical, South Jordan, UT, USA | MAK401 | MAK Mini Access Kit 4F |
| Blood Pressure Amp | AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA | FE117 | https://www.adinstruments.com/products/bp-blood-pressure-amp |
| Central Venous Catheter | Arrow International, Cleveland, OH, USA | AK-09800 | 8.5 Fr. x 4" (10 cm) Arrow-Flex |
| Disposable Pressure Transducers | AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA | MLT0670 | https://www.adinstruments.com/products/disposable-bp-transducers |
| Edwards Lifesciences Triple Stage Venous Cannulas | Edwards Life Sciences, Irvine, CA | TF293702 | https://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 |
| Kelly Scissors | MPM Medical Supply, Freehold, NJ 07728 | 104-5516 | https://www.mpmmedicalsupply.com/products/kelly-scissors |
| Kendall 930 FoamElectrodes | Covidien, Mansfield, MA, USA | 22935 | https://www.cardinalhealth.com/en/product-solutions/medical/patient-monitoring/electrocardiography/monitoring-ecg-electrodes/radiolucent-electrodes/kendall-930-series-radiolucent-foam-electrodes.html |
| Ketamine Hydrochloride 100 mg/mL, Injectable Solution, 10 mL | Patterson Veterinary, Loveland, CO 80538 | 07-894-8462 | https://www.pattersonvet.com/ProductItem/078948462?omni=ketamine |
| LabChart 8 software | AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA | N/A | https://www.adinstruments.com/products/labchart |
| Lahey Retractor | BOSS Instruments LTD, Gordonsville, VA 22942 | 18-1210 | https://bossinstruments.com/product/7-3-4-lahey-thyroid-retractor-6mmx28mm/ |
| Oleic Acid | Sigma-Aldrich, Merck, Darmstadt, Germany | O1008 | https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sial/o1008?gclid=CjwKCAjwzJmlBhBBEiwAEJy Lu2047wRpXqF_Z2BegUyhgZJ _WygsWfErhgrGCIyMp8PxwNH sTZ8qARoCl1QQAvD_BwE&gcl src=aw.ds |
| Peripheral IV Catheter Angiocath 18-24 G 1.16 inch | McKesson, Irving, TX, USA | 329830 | https://mms.mckesson.com/product/329830/Becton-Dickinson-381144 |
| Piezoelectrode | MuRata Manuractoring Co, Ltd., Nagaokakyo, Kyoto, Japan | 7BB-12-9 | https://www.murata.com/en-us/products/productdetail?partno=7BB-12-9 |
| PlasmaLyte | Baxter International, Deerfield, IL, USA | 2B2544X | https://www.ciamedical.com/baxter-2b2544x-each-solution-plasma-lyte-a-inj-ph-7-4-1000ml |
| Pulmonary Artery Catheter | Edwards Life Sciences, Irvine, CA | 131F7 | Swan Ganz 7F x 110cm |
| Standard Endotracheal Tubes | Teleflex, Morrisville, NC 27560 | 5-10313 | https://www.teleflex.com/usa/en/product-areas/anesthesia/airway-management/endotracheal-tubes/standard-tubes/index.html |
| SurgiVet Clearview Foley Catheter, 8 Fr, 55 cm Silicone | Penn Veterinary Supply, Inc, West Rendering, PN 13971 | SVCFC1030 | https://www.pennvet.com/customer/portal/catalog/home?urile=wcm:path%3APennVet+Catalog/Super+Sku+Catalog/SS0672/Surgivet+Clearview+Silicone+Foley+Catheters |
| Telazol (Tiletamine HCl and Zolazepam HCl), Injectable Solution, 5 mL | Patterson Veterinary, Loveland, CO 80538 | 07-801-4969 | https://www.pattersonvet.com/ProductItem/078014969?omni=telazol |
| Welch Allyn E-MacIntosh Standard Laryngoscope Blade | MFIMedical, San Diego, CA 92131 | WLA-69242 | https://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 mg/mL, Injectable Solution, 50 mL | Patterson Veterinary, Loveland, CO 80538 | 07-894-5244 | https://www.pattersonvet.com/ProductItem/078945244 |
| Yorkshire Pigs | Oak Hill Genetics, Ewing, IL, USA | 138274 | Female/Male Swine- Yorkshire/Landrace 81-100lbs |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.