Методическая статья

Свиная модель острой дыхательной недостаточности при непрерывной инфузии олеиновой кислоты

2.2K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/65963

⸱

8 марта 2024 г.

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

В этой статье

Краткое содержание

Непрерывное вливание олеиновой кислоты в легочную артерию взрослой свиньи, находящейся под наркозом, вызывает острую дыхательную недостаточность, что позволяет проводить контролируемые эксперименты во время острой дыхательной декомпенсации.

Аннотация

В этом протоколе описана модель острого респираторного дистресса с использованием централизованно вводимой инфузии олеиновой кислоты у йоркширских свиней. Перед экспериментом каждой свинье проводили общую анестезию, эндотрахеальную интубацию и искусственную вентиляцию легких, а также устанавливали катетеры для двустороннего доступа к центральным сосудам яремной вены. Олеиновую кислоту вводили через специальный катетер легочной артерии со скоростью 0,2 мл/кг/ч. Инфузия длилась 60-120 минут, вызывая дыхательный дистресс. На протяжении всего эксперимента контролировались различные параметры, включая частоту сердечных сокращений, частоту дыхания, артериальное давление, центральное венозное давление, давление в легочной артерии, давление в легочных капиллярах, углекислый газ в конце выдоха, пиковое давление в дыхательных путях и давление плато. Примерно через 60 минут наблюдалось снижение частичного артериального давления кислорода (PaO2) и фракции насыщенного кислородом гемоглобина (SpO2). Периодическая гемодинамическая нестабильность, сопровождающаяся резким повышением давления в легочной артерии, возникала во время инфузии. Постинфузионный анализ паренхимы легкого выявил изменения, свидетельствующие о поражении паренхимы и острых патологических процессах, подтвердив эффективность модели в моделировании острой респираторной декомпенсации.

Введение

Использование моделей свиней в трансляционных исследованиях имеет большое значение для углубления нашегопонимания медицины человека. Модели свиней, благодаря их физиологическому и анатомическому сходству с людьми, представляют собой ценную платформу для изучения сложных заболеваний итерапевтических вмешательств. В контексте острой дыхательной недостаточности модели свиней предоставляют уникальную возможность исследовать патофизиологические механизмы, оценить стратегии лечения и оценить потенциальные вмешательства 1,2,3. Способность воспроизводить ключевые аспекты физиологии дыхания человека и реакции на различные стимулы на моделях свиней позволяет всесторонне оценить терапевтические модальности, прежде чем переходить к испытаниям на людях 1,2,3. Эта исследовательская парадигма позволяет исследователям преодолеть разрыв между доклиническими исследованиями и клиническим применением, способствуя разработке новых методов лечения и улучшению результатов лечения пациентов1. Таким образом, создание эффективной, действенной и воспроизводимой модели острой дыхательной недостаточности у свиней служит важнейшим инструментом в углублении знаний о респираторных заболеваниях и руководстве разработкой эффективных вмешательств в медицине человека.

За последние три десятилетия респираторный дистресс, являющийся критическим заболеванием, претерпел ограниченные успехи в диагностике и лечении респираторного дистресса4. Используемые в настоящее время метрики оценки и сортировки, которые включают субъективные симптомы, результаты физикального осмотра,SpO2 и частоту дыхания, часто демонстрируют ограничения в выявлении острых легочных состояний на ранней стадии 5,6,7. Эта недостаточность не только препятствует эффективной сортировке и распределению ресурсов, но и не обеспечивает эффективный количественный мониторинг прогрессирования заболевания и ответа на лечение у пациентов с хроническими легочными заболеваниями. Складывающаяся ситуация с хроническими респираторными заболеваниями, такими как постковидный синдром, наряду с бременем острой респираторной недостаточности для больничных ресурсов, подчеркивает настоятельную необходимость расширения трансляционных исследований и содействия инновациям в области лечения респираторных заболеваний.

Прямое вливание олеиновой кислоты в кровоток свиньи было признано надежным методом индуцирования острого респираторного дистресса8. Олеиновая кислота, мононенасыщенная жирная кислота, продемонстрировала способность вызывать значительное повреждение легких и нарушать дыхательную функцию при введении в легочный круг кровообращения8. При инфузии олеиновая кислота провоцирует сужение сосудов, что приводит к повышению давления и сопротивления легочной артерии, что приводит к нарушению газообмена и оксигенации9. Кроме того, олеиновая кислота способствует активации воспалительных путей, включая высвобождение провоспалительных медиаторов и рекрутирование иммунных клеток, которые способствуют развитию повреждения легких и респираторного дистресса10. Все это приводит к выраженной гипоксемии, повышению давления в легочных артериях и накоплению внесосудистой воды в легких11. Гистологическая оценка паренхимы легких показала повреждение, неотличимое от острого респираторного дистресса человека9.

В этой статье подробно описан метод, включающий прямое введение олеиновой кислоты в легочную артерию для индуцирования острого респираторного дистресса, избегая неизлечимого, тяжелого нарушения гемодинамики. Ожидается, что описанный метод станет ценным инструментом для будущих исследователей, изучающих основные патофизиологические механизмы острой дыхательной недостаточности и оценивающих потенциальные терапевтические вмешательства и инновации.

Протокол

Протокол получил одобрение Институционального комитета по уходу за животными и их использованию Университета Вандербильта (протокол M1800176-00) и строго соответствовал рекомендациям Национального института здравоохранения по уходу и использованию лабораторных животных. В эксперименте использовались самцы и самки йоркширских свиней весом около 40-45 кг. Животные были получены из коммерческого источника (см. Таблицу материалов). В настоящее время практика не включает в себя скрининг на наличие каких-либо ранее существовавших заболеваний у приобретенных свиней. Несмотря на то, что признается, что такая практика потенциально может помешать достижению желаемых результатов или замаскировать их, поставщик считает это маловероятным, и это ограничение принимается.

1. Подготовка животных

  1. Анестезия и вентиляция легких
    1. Обезболить свинью внутримышечным введением кетамина (2,2 мг/кг) / ксилазина (2,2 мг/кг) / телазола (4,4 мг/кг) и расположить животное в лежачей (лежачей) позе на операционном столе.
    2. Поддерживайте общую анестезию, начав ингаляционный анестетик, 1% изофлуран.
    3. Обнажите голосовые связки через рот с помощью ларингоскопа и интубируйте12 с помощью эндотрахеальной трубки диаметром 6,5 мм (см. Таблицу материалов). Надуйте манжету трубки 3-5 мл воздуха с помощью шприца без прилагаемой иглы.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Немедленно проведите капнографию углекислого газа (CO2) после канюляции трахеи, чтобы обеспечить правильное размещение трубки, и измерьте CO2 с помощью вентиляции, указывающей на соответствующую вентиляцию.
    4. Используйте внутривенный катетер от 18 G до 24 G, установленный в центральную или краевую ушную вену на задней стороне ушной раковины, для введения интраоперационных (по мере необходимости) и эвтаназии свиньи.  Закрепите внутривенный катетер 1-дюймовой клейкой лентой.
    5. Установите механическую вентиляцию на регулируемые по объему параметры вентиляции с приливным объемом 8 мл/кг.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Мониторинг анестезии проводится на протяжении всего эксперимента. Жизненно важные показатели, реакция на раздражители, наличие/отсутствие движения, дряблость тона челюсти, изменения частоты сердечных сокращений, концентрацияCO2 в конце выдоха и изменение частоты дыхания контролируются независимым лаборантом на животных. На основании этих оценок вносятся коррективы в дозу ингаляционного анестетика. Проводится обезболивающее введение бупренорфина болюсным путем . Отрегулируйте частоту дыхания на аппарате искусственной вентиляции легких, чтобы поддерживать уровеньCO2 в конце прилива на уровне 35-40 мм рт.ст. на протяжении всего эксперимента.
  2. Канюляция и мониторинг
    1. Продезинфицируйте всю переднюю часть шеи 2% раствором скраба хлоргексидина с последующим распылением 5% раствора провидон-йода.
    2. Хирургическим путем обнажают правую и левую внутреннюю и наружную яремные вены (IJ и EJ) и сонные артерии (СА) с вертикальным разрезом, примерно на 7-8 см, непосредственно латерально к трахее с обеих сторон с помощью лезвия No 23 к грудине13.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Хирургический подход к разрезу выбирается для сосудистого доступа из-за сложностей чрескожного метода Сельдингера14 под контролем ультразвука у свиней. Жесткая кожа и размер сосудов делают более целесообразным подход к сокращению. Шейные сосуды предпочтительны для двусторонних катетеров легочной артерии (PAC), хотя бедренный доступ является вариантом. Выбор яремной вены (IJ или EJ) остается на усмотрение специалиста по проведению процедуры. Тот, который имеет больший диаметр, может быть канюлирован и использован для катетеризации сердца.
    3. При необходимости рассеките мышцы ремня и тракт с помощью тканевых ножниц Келли и ретракторов Лахи13 (см. Таблицу материалов).
    4. После воздействия поместите две канюли 8,5 Fr и две PAC по методике Сельдингера14.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Катетер правой яремной вены и PAC предназначены для объемного введения и мониторинга гемодинамики. Для введения олеиновой кислоты используется катетер левой яремной вены и соответствующий ПАЦ. Установка dual-PAC подтверждается с помощью рентгеноскопии.
    5. Используя технику Сельдингера, поместите артериальную линию в правый КА для инвазивного мониторинга артериального давления на протяжении всего эксперимента.
    6. Прикрепите все необходимое оборудование для мониторинга. Контролируйте частоту сердечных сокращений (ЧСС) с помощью проводов телеметрии. Контролируйте систолическое артериальное давление (САД), диастолическое артериальное давление (ДАД) и среднее артериальное давление (МГС), подключив датчик давления к катетеру КА. Контролируйте среднее давление в легочной артерии (MPAP) и центральное венозное давление (CVP) с помощью независимой системы датчиков/усилителей давления.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Рассчитайте пульсовое давление как разницу между САД и ДАД, а также вариабельность пульсового давления (PPV), рассчитав разницу между пиковым пульсовым давлением на вдохе и выдохом во время дыхательного цикла. Выполнение термодилюции сердечного выброса (CO) с помощью калибровки объемной температуры/объема для конкретного устройства. Чтобы получить давление в легочный капиллярный клин (PCWP), надуйте баллон PAC 1,5 мл воздуха, продвигайте катетер до визуализации волн «v» и «a», представляющих ограниченный кровоток справа налево, и запишите PCWP как значение давления волны «a» в концесрока 16.
    7. Чтобы контролировать диурез, поместите катетер Фолея (см. Таблицу материалов) в мочеиспускательный канал свиньи. Для самцов свиней требуется хирургическая надлобковая катетеризация17.
    8. Вводите кристаллоиды (PlasmaLyte, см. Таблицу материалов) со скоростью 100 мл в течение 10 мин для достижения PCWP 8-12 мм рт.ст. (эуволемия) перед началом введения олеиновой кислоты. Проверяйте PCWP каждые 100 мл до тех пор, пока не будет достигнуто 10 мм рт.ст.

2. Настой олеиновой кислоты

  1. Препарат олеиновой кислоты
    1. Приготовьте раствор олеиновой кислоты (16%), соединив 16 мл олеиновой кислоты с 84 мл нормального физиологического раствора.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Обращайтесь с олеиновой кислотой осторожно, следя за тем, чтобы персонал носил защитные перчатки, защитные очки и маски для предотвращения прямого контакта с кожей, вдыхания или воздействия на глаза. Частое перемешивание необходимо для предотвращения разделения, а в случае разделения можно добавить диметилсульфоксид.
    2. Поместите раствор олеиновой кислоты в капельницу для внутривенного введения жидкости и подсоедините его к дистальному порту катетера левой яремной легочной артерии (см. Таблицу материалов).
  2. Начало приема олеиновой кислоты
    1. Начните инфузию олеиновой кислоты со скоростью 0,2 мл/кг/ч, обозначив официальное время начала 18,19,20 (Рисунок 1).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Подтвердите мониторинг гемодинамики и установку катетера перед началом инфузии олеиновой кислоты. Такие методы, как рентгеноскопия или трансторакальная эхокардиография, могут обеспечить правильное размещение21,22.
    2. Сразу после запуска олеиновой кислоты установите настройки вентилятора так, чтобы они имитировали условия воздуха в помещении (FiO2 = 21%, PEEP = 0 см H2O).
  3. Мониторинг гемодинамики и дыхания во время инфузии олеиновой кислоты
    1. Непрерывно контролируйте частоту сердечных сокращений (ЧСС), фракцию насыщенного кислородом гемоглобина (SpO2), частоту дыхания (RR), углекислый газ в конце выдоха (ETCO2), центральное венозное давление (CVP), систолическое артериальное давление (SBP), диастолическое артериальное давление (DBP), среднее артериальное давление (MAP), вариабельность пульсового давления (PPV) и среднее давление в легочной артерии (MPAP).
      1. Измеряйте частичное артериальное давление кислорода (PaO2), pH, лактат, избыток оснований, сердечный выброс (CO) и давление в легочном капиллярном клине (PCWP) каждые 30 минут в течение первых 60–90 минут, а затем каждые 15 минут до жертвоприношения (Рисунок 1). Рекордное пиковое давление в дыхательных путях и давление плато одновременно измеряется PaO2 .
        ПРИМЕЧАНИЕ: Типичные начальные значения для непрерывно контролируемых переменных составляют 95%-100%, 15-20 вдохов в минуту, 25-35 мм рт.ст., 70-80 мм рт.ст., 40-50 мм рт.ст., 55-65 мм рт.ст., 1%-4% и 10-20 мм рт.ст. соответственно. Исходные значения для прерывистых переменных составляют 10 мм рт.ст., 7,4, 0-2 мг/дл, -2 +2 мг-экв/л, >5 л/мин и 8-10 мм рт.ст. соответственно.
    2. Считайте, что эксперимент завершен, как только артериальныйPaO2/фракция вдыхаемого O2 (P/F) станет меньше <10023.
      ПРИМЕЧАНИЕ: На этом этапе животное может быть усыплено (см. ниже) и, при необходимости, могут быть получены образцы легочной патологии (Рисунок 2).

3. Анализ формы венозного сигнала и процедура управления аппаратом ИВЛ

  1. Респираторный неинвазивный анализ венозных волн
    - Респираторный индекс (RIVA-RI)
    ПРИМЕЧАНИЕ: Наша исследовательская группа использует эту модель для изучения изменений венозных волн во время респираторного дистресса. Периферические венозные волны неинвазивно захватываются на плече свиньи с помощью пьезоэлектрического датчика (см. Таблицу материалов). Для анализа этих низкоамплитудных сигналов требуется обработка и усиление сигнала. Затем применяется преобразование Фурье для представления данных в частотной области, выявляющее низкоамплитудную форму волны на частоте около 0,2 Гц (обозначенную как "fR0"), соответствующую вдоху. Эта гипотеза предполагает, что эта волна возникает в результате ретроградного распространения отрицательного внутригрудного давления во время вдоха из правого предсердия/полой вены по всей венозной системе. Взвешенные вклады амплитуд дыхательного сигнала (fR0) могут быть нормализованы пропорционально для сравнения данных в общем масштабе и улучшения характеристик, а также к амплитуде частоты пульса (f0) для получения RIVA-RI7.
    1. Поместите пьезоэлектрод на переднее венозное сплетение верхней конечности непосредственно проксимальнее локтя.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Обеспечьте возможность записи и загрузки с помощью пьезоэлектродного устройства. Примеры предыдущих прототипов записи можно найти в справочной литературе 7,24,25,26,27.
    2. Начинайте записывать венозные волны с помощью программного обеспечения LabChart (см. Таблицу материалов) всякий раз, когда во время экспериментов требуются венозные волны.
  2. Эвтаназия
    1. Подтвердите поддержание изофлурана на уровне 1%.
    2. Вызвать остановку сердца путем внутривенного введения пентобарбитала натрия (125 мг/кг) (в соответствии с утвержденными в учреждении протоколами).
    3. Подтвердите отсутствие жизненно важных показателей после инъекции, чтобы подтвердить смерть.

Результаты

Пилотные данные для одной свиньи показывают увеличение RIVA-RI до изменения других мер респираторного мониторинга (RR и SpO2), в соответствии с изменениями PaO2 (Рисунок 3). Падение PaO2 является «положительным» результатом, которого намерена достичь эта модель. Предварительные данные также показывают, что RIVA-RI увеличивается, аPaO2 уменьшается с прогрессированием заболевания, начиная с 30-минутной отметки (Рисунок 3; красная стрелка). PaO2 является гемодинамическим параметром, представляющим наибольший интерес при мониторинге состояния органов дыхания, вторичным по отношению к тому факту, что он отражает баланс между доставкой и потреблением кислорода независимо от клинического состояния пациента28,29. Это также способствует диагностике острого респираторного дистресса и проведению лечения30. Оба значения изменялись задолго до снижения SpO2 в модели свиней, которое было отложено до 60-минутной отметки31 (рисунок 3). Предварительные данные также подтверждают ранее описанное ограничение использования SpO2 в качестве клинического индикатора тяжести легочного заболевания 29,32,33,34. Эти данные подтверждают, что описанная модель успешна в достижении острой дыхательной недостаточности с использованием доставки олеиновой кислоты непосредственно через PAC.

В дополнение к успешному достижению острой дыхательной недостаточности с использованием определений газообмена, гистологическая оценка легочной тканисвиньи 5,6 (фиксированная формалином, залитая парафином и окрашенная гематоксилином и эозином) после успешного достижения респираторного дистресса продемонстрировала изменения, соответствующие острому респираторному дистрессу человека (рис. 2). Это подтверждает предыдущую литературу по использованию олеиновой кислоты при остром респираторном дистрессе9.

figure-results-1
Рисунок 1: Хронология исследования острого респираторного дистресса у свиней из Йоркшира. Значения RIVA-RI, гемодинамические данные (частота сердечных сокращений, частота дыхания, артериальное давление,SpO2, давление в легочной артерии, давление в легочном капиллярном клине, центральное венозное давление, плевральное давление, давление плато и пиковое давление) и анализ газов артериальной крови (PaO2, PaCO2, лактат, избыток оснований и pH) получали каждые 30 минут в течение первых 1,5 часов, а затем каждые 15 минут до жертвоприношения. Протокол механической вентиляции клинической сети NHLBI ARDS будет инициирован, когда отношение P/F составит <100. Регулировка аппарата ИВЛ должна проводиться в соответствии с этим протоколом с целью оксигенации PaO2 55-80 мм рт.ст. или SpO2 88%-95%. Минимум 2 минуты для захвата венозной формы сигнала будет иметь место до любого повышения FiO2 и/или PEEP. Сокращения: ABG = газовый состав артериальной крови; RIVA = Респираторный неинвазивный анализ венозных волн; min = минута; PaO2 = парциальное давление кислорода; PaCO2 = парциальное давление двуокиси углерода; мл = миллиметр; кг = килограмм; h = час; FiO2 = доля вдыхаемого кислорода; PEEP = положительное давление в конце выдоха. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-results-2
Рисунок 2: Гистология инфузии свиного легкого после олеиновой кислоты с PaO2/FiO2 <100. Гистологические изменения легочной ткани свиней подтверждают эту модель олеиновой кислоты с демонстрацией альвеолярных расширенных альвеолярных перегородок с помощью миксоидно-появляющейся фиброзной ткани, гиперплазии пневмоцитов и лимфоцитарной инфильтрации (красные стрелки) - классические признаки острой респираторной недостаточности. Масштабная линейка = 500 μм; увеличенная часть = 100 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

figure-results-3
Рисунок 3: Графическая взаимосвязь между RIVA-RI и PaO2 и SpO2 во времени инфузии олеиновой кислоты в модели свиньи одной свиньи. Поскольку острый респираторный дистресс индуцируется путем прямого вливания олеиновой кислоты в легочную артерию, RIVA-RI увеличивается по мере снижения PaO2 (A) и SpO2 (B). При визуализации RIVA-RI в цветовом спектре (С) на протяжении всего курса инфузии олеиновой кислоты наблюдалось увеличение значения RIVA-RI после 40 мин инфузии и увеличивалось на протяжении всего развития респираторного дистресса. Красными стрелками обозначена точка на 30 минуте, где RIVA-RI и PaO2 начали меняться, но SpO2 остался прежним. Аббревиатуры = RIVA-RI = респираторный неинвазивный анализ венозных волн Респираторный индекс, PaO2 = парциальное давление кислорода, SpO2 = насыщение гемоглобина кислородом, мин = минуты. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Обсуждение

Ключевым элементом этого протокола является тщательный контроль гемодинамического состояния свиньи во время введения олеиновой кислоты для индуцирования респираторногодистресса15. Для исследователей крайне важно уделить необходимое время для правильного расположения устройств гемодинамического мониторинга. Одним из специфических недостатков этой модели является потенциальная гемодинамическая нестабильность, которая может возникнуть в результате воспаления и повреждения дыхательной сети 8,10,18. Несмотря на то, что прямое введение олеиновой кислоты в легочную артерию приводит к меньшей нестабильности, чем ее введение в яремно-предсердном соединении, возможность такой нестабильности все же следует признать. Как правило, примерно через 45-60 минут после начала процедуры происходит значительное увеличение MPAP. Поэтому может потребоваться обеспечение гемодинамической поддержки для достижения дыхательной недостаточности у свиней. Как правило, введение 50-70 мкг норадреналина и/или 10-30 мкг адреналина для САД ниже 60 мм рт.ст. и/или ЧСС ниже 50 уд/мин устраняет ухудшение гемодинамики и позволяет продолжить эксперимент. Развитие гемодинамической нестабильности было определено в качестве основного ограничения данной модели.

Еще одним ограничением этой модели является продолжительность, необходимая для проведения эксперимента. Основываясь на предыдущем опыте, обычно требуется в среднем 60 минут для проявления ранних признаков респираторного дистресса. В большинстве случаев PaO2 продолжает снижаться; тем не менее, были отдельные случаи, когда имела место некоторая форма предполагаемой адаптации, приводящая к временному отскоку PaO2. На сегодняшний день этот отскок не сохраняется дольше 30 минут во время продолжающейся инфузии олеиновой кислоты. Важно понимать, что применение олеиновой кислоты непосредственно токсично для эндотелиальных клеток, и это повреждение сопровождается повышением проницаемости легочных микрососудов и внутрилегочным шунтом11. По этой причине считается, что более прямое введение приводит к более стабильному и изолированному повреждению легких и острой дыхательной недостаточности, что является целью данного протокола.

Этот метод был задуман на основе слияния нескольких отчетов с использованием олеиновой кислоты для индуцирования респираторного дистресса у свиней. Boker et. al. использовал повреждение легких, вызванное олеиновой кислотой, для изучения измененийPaO2, податливости легких и провоспалительных цитокинов для сравнения искусственной вентиляции легких с использованием низких дыхательных объемов ARDSnet20. Они использовали непрерывную инфузию олеиновой кислоты, но определили дыхательную недостаточность какPaO2 меньше или равный 65 мм рт.ст. для двух последовательных измерений с интервалом 5 минут20. Они поддерживали их гемодинамику с помощью непрерывной инфузии дофамина (5-12 мкг/кг/мин), титруемой для контроля MAP более 50 мм рт.ст. Mutch et. al.19 также исследовал стратегии механической вентиляции после острого респираторного дистресса с использованием модели олеиновой кислоты. Они поместили катетер 5 Fr в бедренную вену, но их катетер заканчивался в правом предсердии, и олеиновая кислота вводилась со скоростью 0,2 мл/кг/ч19. Дофамин также использовался для гемодинамической поддержки с целевым значением MAP 60 мм рт.ст.19. Дыхательная недостаточность определялась какPaO2 , равный или менее 60 мм рт.ст. для двух последовательных измерений с интервалом 5 минут19. Существуют многочисленные различия между моделью, описанной в настоящем документе, и этими двумя предыдущими примерами использования олеиновой кислоты. Во-первых, наблюдалась очевидная разница в поддержании гемодинамического контроля. Профилактическая вазоактивная инфузия не была нежелательна, и для этого протокола было выбрано более реактивное введение при первых признаках гемодинамического расстройства, чтобы избавить свинью от вазоактивных препаратов, если в них не было необходимости. Второе различие наблюдалось в доставке олеиновой кислоты. Они решили вводить их более системно через однопросветный катетер 5 Fr, который заканчивался примерно на 1-2 см выше диафрагмы через бедренную вену, и при системном введении наблюдалась большая гемодинамическая нестабильность. Напротив, он значительно меньше при введении непосредственно в легочную артерию через специальный катетер легочной артерии.

Другой метод индуцирования острого повреждения легких у свиней был описан Рисселем и др. al.11, где они проводили как бронхоальвеолярный лаваж, так и инъекцию олеиновой кислоты. Их метод двойного удара явно вызывает серьезное повреждение легких, имитируя два центральных элемента патомеханизма острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС)11, и показал сходный PaO2/FiO2 через 1 ч11. Тем не менее, их описанная цель состоит в том, чтобы вызвать серьезное повреждение легких у свиней, что подходит для изучения различных вариантов лечения при ОРДС11. Целью описанного протокола является создание изолированной острой дыхательной недостаточности; Таким образом, добавление еще одного этапа для обеспечения истощения поверхностно-активного вещества, а также альвеолярного коллапса не было признано необходимым и до настоящего времени не выполнялось в данной описанной модели.

В свете потребности в инновациях и исследованиях в области респираторных заболеваний, создание эффективной, надежной и воспроизводимой модели животных имеет первостепенное значение. Использование олеиновой кислоты для индуцирования острой дыхательной недостаточности было широко изучено 8,10,11,18,19,20. В настоящем отчете представлен подробный отчет о канюляции, гемодинамическом мониторинге и стратегиях введения олеиновой кислоты, используемых для индуцирования острой дыхательной недостаточности у взрослых свиней. Вместе с существующей литературой, это всестороннее описание модели призвано облегчить исследование ключевых гипотез в этой области будущими учеными.

Раскрытие информации

Авторами (BA, CB и KH) подан предварительный патент на интеллектуальную собственность, связанную с анализом респираторных неинвазивных венозных волн.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить доктора Хосе А. Диаса, Джейми Эдкока, Мэри Сьюзан Фульц и лабораторию S.R. Light в Медицинском центре Университета Вандербильта за их помощь и поддержку. Эта работа была поддержана грантом Национального института сердца, легких и крови Национальных институтов здравоохранения (BA; R01HL148244). Содержание является исключительной ответственностью авторов и не обязательно отражает официальную точку зрения Национальных институтов здравоохранения.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
1% изофлуранпраймал, Бостон, Массачусетс, США26675-46-7https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/792632?gclid=Cj0KCQjw9fqnBhDSARIsAHl
cQYS_W-q6tS2s6LQw2Qn7Roa3T
GIpTLPf52351vrhgp44foEcRozPqt
YaAtvfEALw_wcB
артериальный катетерMerit Medical, Саут-Джордан, штат Юта, СШАMAK401MAK Mini Access Kit 4F
Blood Pressure AmpAD Instruments, Колорадо-Спрингс, Колорадо, СШАFE117https://www.adinstruments.com/products/bp-blood-pressure-amp
Центральный венозный катетерArrow International, Кливленд, Огайо, СШАAK-098008,5 Fr. x 4" (10 см) Одноразовые
преобразователи давленияArrow-Flex AD Instruments, Колорадо-Спрингс, Колорадо, Колорадо,США MLT0670https://www.adinstruments.com/products/disposable-bp-transducers
Edwards Lifesciences Трехступенчатые венозные канюлиEdwards Life Sciences, Ирвайн, КалифорнияTF293702https://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 ScissorsMPM Medical Supply, Фрихолд, Нью-Джерси 07728104-5516https://www.mpmmedicalsupply.com/products/kelly-scissors
Kendall 930 FoamElectrodesCovidien, Мэнсфилд, Массачусетс, США22935https://www.cardinalhealth.com/en/product-solutions/medical/patient-monitoring/electrocardiography/monitoring-ecg-electrodes/radiolucent-electrodes/kendall-930-series-radiolucent-foam-electrodes.html
Кетамина гидрохлорид 100 мг/мл, раствор для инъекций, 10 млPatterson Veterinary, Loveland, CO 8053807-894-8462https://www.pattersonvet.com/ProductItem/078948462?omni=ketamine
программное обеспечение LabChart 8 ADInstruments, Колорадо-Спрингс, Колорадо-Спрингс, Колорадо, СШАN/Ahttps://www.adinstruments.com/products/labchart
Lahey RetractorBOSS Instruments LTD, Gordonsville, VA 2294218-1210https://bossinstruments.com/product/7-3-4-lahey-thyroid-retractor-6mmx28mm/
олеиновая кислотаSigma-Aldrich, Merck, Darmstadt, ГерманияO1008https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sial/o1008?gclid=CjwKCAjwzJmlBhBBEiwAEJy
Lu2047wRpXqF_Z2BegUyhgZJ
_WygsWfErhgrGCIyMp8PxwNH
sTZ8qARoCl1QQAvD_BwE& gcl
src=aw.ds
Периферический внутривенный катетер Angiocath 18-24 G 1.16 inchMcKesson, Irving, TX, США329830https://mms.mckesson.com/product/329830/Becton-Dickinson-381144
PiezoelectrodeMuRata Manuractoring Co, Ltd., Nagaokakyo, Kyoto, Japan7BB-12-9https://www.murata.com/en-us/products/productdetail?partno=7BB-12-9
PlasmaLyteBaxter International, Дирфилд, Иллинойс, США2B2544Xhttps://www.ciamedical.com/baxter-2b2544x-each-solution-plasma-lyte-a-inj-ph-7-4-1000ml
Катетер легочной артерииEdwards Life Sciences, Ирвайн, Калифорния131F7Swan Ganz 7F x 110cm 
Стандартные эндотрахеальные трубкиTeleflex, Morrisville, NC 275605-10313https://www.teleflex.com/usa/en/product-areas/anesthesia/airway-management/endotracheal-tubes/standard-tubes/index.html
Катетер Foley SurgiVet Clearview, 8 Fr, 55 см СиликонPenn 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
Телазол (Tiletamine HCl и Zolazepam HCl), раствор для инъекций, 5 млPatterson Veterinary, Loveland, CO 8053807-801-4969https://www.pattersonvet.com/ProductItem/078014969?omni=telazol
Стандартное лезвие для ларингоскопа Welch Allyn E-MacIntoshMFIMedical, Сан-Диего, Калифорния 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 мг/мл, раствор для инъекций, 50 млPatterson Veterinary, Loveland, CO 8053807-894-5244https://www.pattersonvet.com/ProductItem/078945244
Yorkshire PigsOak Hill Genetics, Юинг, Иллинойс, США138274Самка/самец свиньи- Йоркшир/Ландрас 81-100 фунтов

Ссылки

  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).

Перепечатки и разрешения

Теги

Свиная модель острой дыхательной недостаточности при непрерывной инфузии олеиновой кислоты
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.