Świński model ostrej niewydolności oddechowej z ciągłym wlewem kwasu oleinowego
8 marca 2024
Ciągłe wprowadzanie kwasu oleinowego do tętnicy płucnej znieczulonej dorosłej świni wywołuje ostrą niewydolność oddechową, umożliwiając kontrolowane eksperymenty podczas ostrej dekompensacji oddechowej.
Badania translacyjne naszego zespołu koncentrują się na tym, jak kształty fal naczyniowych, w szczególności przebiegi żylne o niskiej częstotliwości, zmieniają się w różnych stanach objętościowych i oddechowych. Staramy się lepiej zrozumieć kształt fali żylnej i to, jak wpływa na nie układ oddechowy. Nasze badania pokazują, że analiza podstawowych częstotliwości oddechów i tętna w celu obliczenia stosunku RIVA-RI może pomóc w ilościowym monitorowaniu potrzeb pacjentów w zakresie tlenoterapii skorelowanych z PA O2. Może to doprowadzić do powstania nieinwazyjnego narzędzia do segregacji pacjentów z ostrą niewydolnością oddechową, nasilającą się astmą, POChP, rozedmą płuc lub idiopatycznym zwłóknieniem płuc.
Biorąc pod uwagę nowatorski charakter naszych badań, uzyskanie tych fal żylnych u ludzi jest dużym wyzwaniem, a w wielu przypadkach po prostu niepraktycznym. Dlatego modele świń, takie jak ten, są tak ważne dla tego, co chcemy zrobić i co mamy nadzieję osiągnąć. Istotnymi wynikami naszych badań jest to, że przebiegi od strony żylnej, tradycyjnie ignorowane pole, zawierają ogromną ilość informacji.
Odkryliśmy, że te sygnały żylne są bardzo wrażliwe na zmiany zarówno objętości, jak i stanu układu oddechowego. Odkrycie to daje nadzieję na poprawę nieinwazyjnego monitorowania oddechu u ludzi. Na początek należy zdezynfekować całą przednią część szyi znieczulonej świni za pomocą 2% roztworu do szorowania chlorheksydyny, a następnie spryskać 5% roztworem jodu powidonu.
Za pomocą ostrza numer 23 wykonaj pionowe nacięcie bezpośrednio po stronie tchawicy po obu stronach mostka, aby odsłonić prawe i lewe zewnętrzne żyły szyjne oraz tętnice szyjne wewnętrzne. Następnie użyj nożyczek do tkanek Kelly i retraktorów Lahey, aby wypreparować mięśnie paska i śledzić w razie potrzeby. Odsłoń tętnicę szyjną wspólną, żyły szyjne wewnętrzne i żyły szyjne zewnętrzne zarówno po prawej, jak i lewej stronie.
Korzystając z techniki Seldingera, umieść linię tętniczą w prawej tętnicy szyjnej w celu inwazyjnego monitorowania ciśnienia krwi. Monitoruj tętno za pomocą przewodów telemetrycznych. Podłącz przetwornik ciśnienia do cewnika tętnicy szyjnej i monitoruj skurczowe ciśnienie krwi, rozkurczowe ciśnienie krwi i średnie ciśnienie tętnicze.
Stosując technikę Seldingera, umieść dwie francuskie kaniule 8,5 w prawej i lewej żyłie szyjnej wewnętrznej. Umieść dwa cewniki do tętnicy płucnej, jeden przez prawą kaniulę francuską 8,5, a drugi przez lewą kaniulę francuską 8,5. Korzystając z niezależnego przetwornika ciśnienia i systemu wzmacniacza, monitoruj średnie ciśnienie w tętnicy płucnej i centralne ciśnienie żylne.
Przygotuj 16% kwas oleinowy w soli fizjologicznej do infuzji. Zalać kwas oleinowy do płynu dożylnego i dodać dimetylosulfotlenek, aby zapobiec separacji. Podłącz go do dystalnego portu cewnika do lewej tętnicy szyjnej wewnętrznej tętnicy płucnej.
Rozpocznij napar z kwasu oleinowego i zaznacz godzinę rozpoczęcia. Natychmiast po rozpoczęciu infuzji należy dostosować ustawienia wentylatora tak, aby naśladowały warunki powietrza w pomieszczeniu. Monitoruj tętno, frakcję hemoglobiny nasyconej tlenem, częstość oddechów i oddechowy dwutlenek węgla, centralne ciśnienie żylne, skurczowe ciśnienie krwi, rozkurczowe ciśnienie krwi, średnie ciśnienie tętnicze, zmienność ciśnienia tętna i średnie ciśnienie w tętnicy płucnej.
Mierzyć rzut serca i ciśnienie klina włośniczkowego naczyń włosowatych płuc co 30 minut przez pierwsze 60 do 90 minut, a następnie co 15 minut, aż do uśmiercenia świni. Rejestruj szczytowe ciśnienie w drogach oddechowych, ciśnienie plateau i częściowe ciśnienie tlenu tętniczego.
Przegląd
Niniejsze badanie analizuje wpływ ciągłej infuzji kwasu oleinowego do tętnicy płucnej u znieczulonej dorosłej świni, prowadzącej do ostrej niewydolności oddechowej. Model ten umożliwia prowadzenie kontrolowanych eksperymentów podczas ostrej dekompensacji oddechowej.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Fizjologia układu oddechowego
- Badania translacyjne
- Analiza kształtu fali naczyniowej
Wprowadzenie
- Zrozumienie kształtu fal żylnych w różnych stanach oddechowych jest kluczowe.
- Analiza częstości oddechów i tętna może dostarczyć informacji o potrzebach w zakresie tlenoterapii.
- Modele świńskie są niezbędne do badania stanów oddechowych analogicznych do ludzkich.
- Kształt fal żylnych zawiera istotne, choć często pomijane informacje.
Cel badania
- Zbadanie wpływu układu oddechowego na kształt fal żylnych.
- Opracowanie nieinwazyjnego narzędzia do monitorowania ostrej niewydolności oddechowej.
- Powiązanie analizy fal żylnych z zapotrzebowaniem pacjenta na tlenoterapię.
Zastosowane metody
- Ciągła infuzja kwasu oleinowego do tętnicy płucnej.
- Monitorowanie częstości oddechów i tętna.
- Analiza stosunku RIVA-RI w celu segregacji pacjentów.
- Wykorzystanie modeli świńskich do walidacji eksperymentalnej.
Główne wyniki
- Wlew kwasu oleinowego skutecznie wywołał ostrą niewydolność oddechową.
- Zaobserwowano istotne zmiany w kształcie fal żyłowych.
- Badanie podkreśla znaczenie analizy fali żyłowej.
- Wyniki potwierdzają potencjał narzędzi do monitorowania nieinwazyjnego.
Wnioski
- Kształty fal żylnych dostarczają cennych informacji na temat stanów oddechowych.
- Modele świńskie są skuteczne w badaniu problemów oddechowych u ludzi.
- Dalsze badania mogą doprowadzić do usprawnienia strategii opieki nad pacjentem.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Solidne modele przedkliniczne ostrej niewydolności oddechowej są niezbędne w badaniach translacyjnych ukierunkowanych na niewydolność oddechową i powiązaną z nią dynamikę naczyniową. Świński model ciągłej infuzji kwasu oleinowego umożliwia kontrolowaną indukcję i monitorowanie ostrej dekompensacji oddechowej, co wspiera ograniczanie ryzyka mechanistycznego oraz zwiększa pewność prognostyczną w opracowywaniu biomarkerów oddechowych. Model ten stanowi podstawę dla decyzji na wczesnym etapie rozwoju w zakresie walidacji narzędzi do monitorowania nieinwazyjnego oraz testowania hipotez dotyczących terapii oddechowych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia badanie patofizjologii układu oddechowego oraz dynamiki fal naczyniowych w kontrolowanym systemie istotnym dla przebiegu choroby.
- Wspiera walidację funkcjonalną biomarkerów oddechowych i hemodynamicznych w przypadku ostrej dekompensacji.
- Ułatwia redukcję ryzyka mechanistycznego poprzez korelację zmian w kształcie fali żylnej ze stanem oddechowym i wskaźnikami natlenienia.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Zapewnia zwalidowaną platformę in vivo do ilościowego pomiaru parametrów oddechowych i hemodynamicznych.
- Umożliwia powtarzalną ocenę potencjalnych biomarkerów oraz technologii monitorowania w warunkach ostrego stresu oddechowego.
- Wspiera standaryzację odczytów fizjologicznych dla dalszych etapów procesów translacyjnych.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Jest zgodne z istotnymi dla choroby punktami końcowymi w przypadku ostrej niewydolności oddechowej i odpowiedzi naczyniowej.
- Łączy odkrycia dotyczące biomarkerów z etapu poszukiwań z walidacją przedkliniczną w modelu analogicznym do ludzkiego.
- Wpływa na dostosowane do ryzyka wdrażanie strategii nieinwazyjnego monitorowania niewydolności oddechowej.
Integracja potoków i przepływów pracy
Ten model świński wpisuje się w kontinuum od odkryć do badań przedklinicznych w zakresie biomarkerów oddechowych i naczyniowych, wspierając zarówno wczesne badania mechanistyczne, jak i walidację translacyjną.
- Biologia odkrywcza: Umożliwia testowanie hipotez dotyczących wzajemnych zależności między niewydolnością oddechową a zmianami w kształcie fali żylnej.
- Przesiewanie: Zapewnia ilościowe, powtarzalne wyniki fizjologiczne do oceny kandydatów na biomarkery.
- Analityka: Dostarcza ciągłych pomiarów natlenienia, hemodynamiki i parametrów fali do analizy porównawczej.
- Badania translacyjne: Oferuje platformę do uzgadniania wyników przedklinicznych z punktami końcowymi w klinicznym obrazie ostrej niewydolności oddechowej.
- Wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy reużywalny, skalowalny model dla badań nad układem oddechowym i naczyniowym w ramach wielu programów.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną w opracowywaniu biomarkerów oddechowych i narzędzi do monitorowania.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje indukcję i monitorowanie ostrej niewydolności oddechowej w celu zapewnienia powtarzalności.
- Wartość strategiczna: Wspiera podejmowanie świadomych decyzji typu go/no-go w zakresie inwestycji w translacyjne badania nad układem oddechowym.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację technologii monitorowania oddechowego i naczyniowego z uwzględnieniem ryzyka.
Kwestie związane z wdrożeniem
- Wymaga doświadczenia w zakresie anestezjologii dużych zwierząt, dostępu naczyniowego oraz monitorowania hemodynamicznego.
- Wymaga dostępu do zaawansowanej aparatury do monitorowania fizjologicznego i analizy przebiegów falowych.
- Konieczna jest standaryzacja protokołów gromadzenia i analizy danych pomiędzy zespołami.
- Adaptacja do innych modeli dużych zwierząt może wymagać optymalizacji protokołu.
- Ograniczenia modelu obejmują reakcje specyficzne dla gatunku oraz pracochłonne przygotowanie aparatury.
