Summary
Gentagne pulmonale skylninger i bedøvede grise fremkalde lungeskade ligner vigtige aspekter af den menneskelige akut lungesvigt (ARDS). Til dette formål lungerne gentagne gange udskyllet med 0,9% saltvand ved 37 ° C. Målet med protokollen er en reproducerbar afbødning af gas udveksling og hæmodynamik til forskning i ARDS.
Abstract
Forskellige dyremodeller for lungebeskadigelse er til for at studere de komplekse patomekanismer af human akut lungesvigt (ARDS) og evaluere fremtidige behandlinger. Svær lungelæsion med en reproducerbar forringelse af pulmonal gasudveksling og hæmodynamik kan induceres i bedøvede grise anvendelse af gentagne lungeudskylninger med opvarmet 0,9% saltvand (50 ml / kg legemsvægt). Herunder standard respiratoriske og hæmodynamisk monitorering med klinisk anvendte enheder i denne model giver mulighed for vurdering af nye terapeutiske strategier (narkotika, moderne ventilatorer, ekstrakorporale membran oxygenater, ECMO), og bygger bro mellem bænk og bedside. Hertil kommer, at induktion af lungeskader med lungeudskylninger ikke kræver indsprøjtning af patogener / endotoksiner, der har indflydelse på målinger af pro- og anti-inflammatoriske cytokiner. En ulempe ved modellen er den høje recruitability af atelectatic lungevæv. Standardisering af modellen hjælper til at undgå faldgruber, at sikre comparability mellem eksperimenter, og for at reducere antallet af dyr, der er nødvendige.
Introduction
Dødeligheden af human akut lungesvigt (ARDS) er fortsat høj med værdier mellem 40 og 50% 1 trods mere end 4 årtiers intens forskning. Dyremodeller af lungeskader spille en stor rolle i at undersøge komplekse patomekanismer eller nye terapeutiske metoder til at reducere dødeligheden og begrænse langsigtede handicap.
Forskellige modeller er blevet etableret for at fremkalde lungeskade, der simulerer aspekter af menneskelige ARDS i enten store (f.eks svin) eller små dyr (f.eks gnavere). Metoder varierer stærkt, herunder pulmonal arteriel infusion af oliesyre, intravenøs (iv) infusion af bakterier, og endotoxiner eller cecal ligering og punktering (CLP) modeller forårsager sepsis-induceret ARDS. Desuden direkte lungeskader på grund af store tidal volumener og høj peak inspiratoriske tryk (ventilator-induceret lungeskader, VILI), røg / brandskader eller lunge iskæmi / reperfusion (I / R) modeller bruges ofteTo. En væsentlig ulempe ved CLP modeller, samt modeller arbejder med endotoksiner, er den underliggende inflammation, der hindrer analyse af biotrauma forårsaget af lunge skade alene. Endvidere kan det tage timer til dage at resultere i lungeskader, som det er tilfældet for VILI i store dyr.
Induktionen af lungeskader ved overfladeaktivt udvaskning med gentagne lungeudskylninger, som det først blev beskrevet af Lachmann et al. i marsvin 3, er en tid effektiv metode til at inducere lungeskade med reproducerbare funktionelle og mekaniske kompromiser, samt ændringer i pulmonal vaskulær modstand. Tilpasningen af denne model til mekanisk ventilerede svin på ca. 30-60 kg legemsvægt understøtter grundforskning med klinisk anvendte mekaniske ventilatorer, katetre og monitorer, mens de kompromiser i gasudveksling og hæmodynamik er meget reproducerbar samtidig 4. Desuden induktion af lungeskader ved udskylninger ikkekræver særligt udstyr, som ikke er almindeligt tilgængelige i respiratoriske laboratorier designet til eksperimenter i store dyr. Modellen præsenteres i denne artikel er velegnet til forskning krævende udstyr (f.eks ventilatorer), der er beregnet til brug i mennesker, og desuden sikrer en høj reproducerbarhed i de forekommende forværringer af lungefunktionen. Standardisering af denne model er med til at sikre sammenlignelighed mellem eksperimenter og reducere antallet af dyr, der er nødvendige. Den potentielle recruitability af atelectatic lunge regioner med overlagte eller ukendte rekruttering manøvrer er en alvorlig begrænsning af denne specifikke model. I den følgende artikel giver vi en detaljeret beskrivelse af udskylning model for induktionen af lungeskader og giver repræsentative data til karakterisering af stabilitet af det kompromis i lungefunktionen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Forsøgene blev udført ved Institut for Eksperimentel Medicin, Charité - Universitätsmedizin, Berlin, Tyskland (certi fi cerede i henhold til EN DIN ISO 9001: 2000), og blev godkendt af de føderale myndigheder for dyrs forskning i Berlin, Tyskland før eksperimenterne. Principperne for forsøgsdyr pleje, som blev anvendt i alle forsøg, var i overensstemmelse med retningslinjerne i den europæiske og tyske Society of Laboratory Animal Sciences.
1. Animal Welfare and Laboratory Animals
- Alle forsøg blev udført i fuldt bedøvede hangrise (tysk Landrace × Large White) af 3-4 måneders alderen, der vejer 30-60 kg.
2. Anæstesi, intubation og mekanisk ventilation
- Tilbageholde fødevarer i 12 timer før anæstesi for at undgå en fuld mave af rørrenseren, men tillade fri adgang til vand for at minimere stress.
- For præmedicinering, indsprøjte en combination af azaperone (3 mg / kg), atropin (0,03 mg / kg), ketamin (25 mg / kg), og xylazin (3,5 mg / kg) i nakkemusklerne af svinet, mens dyret stadig holdes i sin kasse at minimere stress.
- Placer dyret på en båre og dække øjnene med en klud til transport, når et passende niveau af anæstesi er opnået.
- Transport grisen til den kirurgiske teater og sikre tilstrækkelig spontan vejrtrækning på alle tidspunkter ved at holde snuden uhindret.
- Placer gris i bugleje og preoxygenate med en maske, der passer dyrets snude anvendelse af en høj strøm af oxygen (f.eks 10 L / min).
- Begynde at overvåge den perifere oxygenmætning (S p O 2) ved klipning den respektive sensor af monitoren på en af ørerne. Få venøs adgang med en klinisk anvendt perifer vene kateter (normalt 18 eller 20 G) placeret i en af de øre vener efter en serviet ned procedure med alkohol swaps.
BEMÆRK: infusion af større volumener normalt saltvand i stedet for en afbalanceret krystalloid løsning kan resultere i hyperchloræmisk acidose, mens infusion af en opløsning indeholdende laktat kan resultere i øgede serum laktat-koncentrationer, og dermed forstyrre fortolkningen af analysen blod gas eller resultaterne af efterfølgende eksperimenter.
- Strop to bandager gennem snuden af dyret (første investigator). Træk en bandage opad for at flytte hovedet ind i den korrekte position, og rette de svælg strukturer, træk den anden bandage ned for at åbne snuden. Træk tungen til den ene side (anden investigator).
- Tryk tungen ned med bladet af laryngoscope og fremme kniven mod strubelåget. Bemærk i denne stilling epiglottis ofte kilet bag den bløde gane af svinene.
- Mobilisere epiglottis med røret, tryk den ned med bladet af laryngoskopet og visualisere stemmebånd til intubation.
- Fremføring af sonden gennem stemmebåndene mens dreje røret opad og blokere manchetten som beskrevet i detaljer af Theisen et al. 5 BEMÆRK: Intubation kan også være muligt i liggende stilling, afhængig af uddannelse af investigator samt standardprocedurer af en vis institution. En stor rørdiameter understøtter det overfladeaktive udvaskning følge af hurtigere tilgang og afgang af udskylningsvæsken.
- Kontroller den korrekte placering af rør under anvendelse kapnografi og auskultation. Til dette sikre kapnogrammet er »normalt 'formet og auscultate begge lunger for lige åndedrætslyde som udført i klinikken.
BEMÆRK: Mekanisk ventilere grisen med brystkompressioner i tilfælde af mislykkedes eller forsinket intubation. Dette kræver manuel sammentrykning af brystkassen fra begge sider under tilførsel oxygen med en høj strøm via en tætsluttende ansigtsmaske.
- Opretholde anæstesi med kontinuerlig iv infusion af thiopenton (20 mg / kg / h) og fentanyl (7 ug / kg / time).
BEMÆRK: Den nødvendige dosis kan variere fra dyr til dyr. Lad ikke dyret uden opsyn. Sikre en tilstrækkelig anæstesi på alle tidspunkter under forsøget for dyrevelfærd og videnskabelige årsager. - Kontroller for manglende hornhinde reflekser og overvåge dyret nøje for stress / smerte reaktioner under instrumentering. Instrumentering bør være muligt uden at administrere et muskelafslappende middel, hvis anæstesi er tilstrækkelig. Administrere pancuroniumbromid (0,15 mg / kg BW iv bolus efterfulgt af en kontinuerlig infusion af 0,15 mg / kgbw / time), hvis muskelafslapning er nødvendig for forsøget (f.eks
3. Instrumentering Teknikker
- Sende dyret i liggende stilling og trække benene ved hjælp bandager at strække huden over de planlagte incisionssteder. Sterilisere opererer områder ved hjælp af en præoperativ hud desinfektionsmiddel som en alkohol / 1% jodopløsning.
BEMÆRK: Vi bruger en tørre ned procedure at sterilisere operativsystemet område, men ikke bruger komplette aseptisk teknik, da dette er en nonsurvival model. Niveauet af kirurgisk aseptik afhænger undersøgelsen efter induktion af lungeskader. - Foretag en 10 cm snit på linjen, som forbinder underkæbe og brystbenet (venstre eller højre side er muligt) at skære gennem huden ved hjælp af en skalpel for placering af centralt venekateter og indføringshylsteret af den pulmonale arterie kateter. Revurdere dybden af anæstesi og øge dosis, hvis nødvendigt.
- Adskil det subkutane væv og platysma hjælp væv pincet og kirurgiske sakse. Når brachiocephale og sternocephalic muskler er synlige udføre en stump skære ned procedure adskille fascia mellem musklerne, indtil den eksterne halsvene er synlig ved hjælp af instrumenter som tang eller fingrene.
- Kanyle den eksterne halsvene med centralt venekateter og indføringshylsteret ved hjælp af en modificeret Seldinger teknik. Skyl alle katetre med almindeligt saltvand før deres indførelse.
- Til dette, forhånd den respektive nålen fra introducer sæt i venen, indtil veneblod (mørk, ikke pulserende) kan aspireres. Advance ledetråden gennem kanylen ind i venen i ca. 15 cm. Fjern kanylen og fremme indføringshylsteret ind i venen. Fjern ledetråden. Gentag den samme procedure for placering af et centralt venekateter om nødvendigt til eksperimentet.
- Kontrollere den korrekte placering af katetre ved opsugning af venous blod. Luk med standard suturer.
BEMÆRK: Du må ikke spile venen med en vasodilator som du ville gøre i tilfælde af en perkutan tilgang, fordi det vil rive vene (figur 1). En ultralyd-vejledt tilgang er også muligt, hvis investigator er uddannet i ultralyd-vejledt cannulization teknikker i svin. - Identificer folden mellem gracilis og sartoriusmusklen på bagbenet (venstre eller højre er mulig) til anbringelse af det arterielle kateter. Dette er folden hvor pulseringen af den femorale arterie kan palperes.
- Fremstilling af en 5 cm indsnit langs folden skære gennem huden ved anvendelse af en skalpel.
- Adskil det subkutane væv ved hjælp af væv pincet og kirurgiske sakse. Brug en stump skære ned procedure adskille fascia mellem musklerne til niveauet af den femorale arterie. Bemærk, undgå at skære de saphenous skibe ved at udføre skære ned procedure kranie af dem.
- Kanyle lårarterien ved hjælp afen modificeret Seldinger teknik som beskrevet i 3.2. En ligatur kan sløjfes omkring arterien og lukkes i blødning ved stedet for punktur. Dette trin bør undgås, om muligt, da det kompromitterer blodtilførslen til bagbenet. Luk med standard suturer.
- Slut arteriekateter og centralt venekateter til transduceren, og kalibrere både mod atmosfæren (nul) og enten 200 mmHg (arteriel linie) eller 50 mmHg (centralt venekateter) for at starte overvågningen.
- Læg alle tryktransducere på højden af det højre atrium (i svin i rygleje omkring halvdelen af højden af brystkassen).
- Udføre en lille (4-5 cm) snit skære gennem huden over blæren under anvendelse af en skalpel til kateterisering af urinblæren. Igen adskille det subkutane væv ved stump instrumenter.
- Udfør en pung-streng sutur (1-2 cm i diameter) i væggen af blæren når det visualiseres.
BEMÆRK: suturer bør not trænge igennem alle lag af blærevæggen, eftersom dette ville resultere i tab af urin gennem punkteringer. - Gøre en minimal indsnit i midten af suturen, indføre urinkateter, blokere ballonen med 10 ml destilleret vand, trække kateteret tilbage, indtil der mærkes en let modstand, og luk pung-streng sutur omkring kateteret. Luk huden under anvendelse af standard suturer.
4. Indførelse af lungepulsåren Kateter
- Injicer 0,5-1 ml luft ind i ballonen af lungepulsåren kateter (afhængigt af størrelsen af kateteret) og kontrollere for eventuelle skader af ballonen. Luk luften ud af ballonen igen.
- Tilslut lungepulsåren kateteret til tryktransduceren systemet og kalibrere PAC mod atmosfæren (nul) og 100 mmHg (figur 2 og 3).
- Indføre lungepulsåren kateteret gennem indføringshylsteret (deflateret ballon) i 10 til 15 cm, afhængigt af hylsteret længde.
- Pump ballonen (ballonen skal have forladt kappen for dette) og fremme lungepulsåren kateteret yderligere under overvågning af tryk og de typiske bølgeformer på hæmodynamisk monitor.
- Advance PAC mens den bølge former, som er typiske for den højre atrium, højre ventrikel, og lungepulsåren vises og stoppe fremrykkende når lungekapillærtryk (PCWP) kurve vises (Figur 4). Luk luften ud af ballonen.
BEMÆRK: Når ballonen er tømt, skal Politisamarbejdsgruppen-bølgeform forsvinde og det pulmonale arterietryk bølgeform skal være synlig. Ellers kateteret sandsynligvis indsat for langt ind i en lungepulsåren resulterer i permanent okklusion af arterien (auto wedge position). I dette tilfælde trækkes kateteret tilbage, indtil det pulmonale arterietryk bølgeform vises igen at undgå alvorlige komplikationer (f.eks bristning af blodkarret) 6. <li> Sørg for, at ballonen er tømt, når kateteret trækkes tilbage for at undgå alvorlige komplikationer.
BEMÆRK: lungepulsåren katetre ofte uheld avancerede i leveren vener via ringere Caval vene hos svin. Således trækkes tilbage kateteret og starte forfra, hvis højre hjertekammer ikke nås efter ca. 30 cm.
5. lungepulsåren termodilutionsmetoden Teknik og hæmodynamiske målinger
- Kopier alle hæmodynamiske værdier som puls, systolisk, diastolisk og betyde arterietryk (MAP), pulmonale arterielle tryk, og centralt venetryk (CVP) fra hæmodynamisk monitor.
- Mål PCWP omgående. Til dette, puste ballonen op af lungepulsåren kateteret og sikre, at en korrekt PCWP vises kurven (figur 4). Kopier lungekapillærtryk (PCWP) ved udgangen af udløb fra skærmen. punktere straks ballonen bagefter (se 4.2.4). Deflspiste ballonen, trækkes kateteret tilbage og flytte det, hvis du ikke er i stand til at se en korrekt PCWP kurve som beskrevet i 4.2.2.
- Tilslut termistor og en passende strømning gennem huset til de centrale venøse lumen lungepulsåren kateteret og til skærmen til måling minutvolumen (CO). Dernæst tilsluttes den distale temperatur port af kateteret (rød hætte) med skærmen.
- Start skærmen og vælge 'bolus CO "til at overvåge tid og temperatur kurver og dermed måle minutvolumen (CO) med lungepulsåren termofortyndings teknik 7.
- Tryk på 'Inj Vol' og vælg mængden af afkølet saltvand (5 ml i forsøgene er præsenteret her). Vend tilbage til det forrige skærmbillede. Tryk på 'kateter "og vælge størrelsen på lungepulsåren kateter, der bruges. Vend tilbage til det forrige skærmbillede.
- Vælg 'starte bolus "og injicere 5 ml normalt saltvand af en temperatur på 4 ° C så hurtigt som muligt ved hjælp afstrømmen gennem huset. Vent, indtil målingen er afsluttet, og den respektive kurve tid-temperatur vises på skærmen. Kopier CO-værdi fra skærmen.
- Udfør 5 målinger i hurtig rækkefølge i en randomiseret ordre over respiratoriske cyklus af ventilatoren som beskrevet i 5.3.4. Ignorer den højeste og den laveste værdi, og brug de resterende tre for at beregne middelværdien af minutvolumen.
BEMÆRK: Denne opsætning overvågning beskrevet for en Edwards Årvågenhed monitor, model VGS1. Opsætningen kan variere afhængigt af skærmen. Alligevel er det vigtigt at vælge den korrekte injektion volumen saltvand samt størrelsen af katetret. Visse skærme kræver udvælgelsen af en beregning konstant, som koder den respektive mængde af salt- og kateter størrelse. Konstanterne findes normalt i en folder i emballagen af kateteret. Holde saltvand ved den samme temperatur under hele eksperimentet (<5 ° C) for at sikre korrekt measurements. Brug 5% glucoseopløsninger i stedet for saltvand for undersøgelser med nøjagtige målinger af elektrolyt indtag og homeostase.
- Sørg for, at alle parametre er blevet registreret, og at arterielle og blandede venøse blodprøver blev taget for at muliggøre beregning af intra-pulmonal højre-til-venstre shunt.
- Optag alle nødvendige respiratoriske data hurtigt som peak og plateau inspiratorisk pres fra respiratoren, eller udføre yderligere målinger som måling transpulmonært pres for at fuldføre data på et givent tidspunkt af eksperimentet.
6. lungeudskylninger at fremkalde Lung Injury
- Sørg for, at dyret er ventileret med en F I O 2 på 1,0 og sæt PEEP til 2-4 cm H2O til udskylning procedure. Afbryd dyret fra respiratoren.
- Fyld lungerne med opvarmet normal sterilt saltvand (37 ° C, 50 ml / kg legemsvægt). For dette, forhåndsudfyldning en tragt og tilslut den tildet endotracheale rør med en fitting elastisk rør. Hæv tragten 1 m over dyret og hæld saltvand i lungerne så hurtigt som muligt. Det hydrostatiske tryk vil afsætte saltvand i alle pulmonale sektioner.
BEMÆRK: Steril normalt saltvand anvendes til at undgå den pulmonale vask i af patogener og muligt, septisk dekompensation af dyret. Anvendelsen af 0,9% saltvand er afgørende, eftersom hypotoniske væske vil resultere i øjeblikkelig lungeødem, elektrolytubalance og dyrets død. Genbrug ikke saltvand efter en udskylning for at maksimere tensid vaske ud. - Stop påfyldning når MAP falder under 50 mmHg.
BEMÆRK: kun hæmodynamiske parametre og S p O 2 kan anvendes til at overvåge dyret til dekompensation, da dyret er koblet fra ventilatoren under lungeudskylninger. - Sænk tragten manuelt til jordoverfladen, dræne udskylningsvæsken passivt og tilslut dyret til ventilatoren for iltning.
- Vent uninto dyret kompenserer (stigning i MAP og S p O 2) og gentag lavage snarest muligt. Tidsrammen for re-lavage bør ikke overstige 5 min.
BEMÆRK: Stabilisering af dyret mellem to udskylninger i tilfælde af hæmodynamisk dekompensation tjener til at undgå brugen af vasopressorer til behandling systemisk hypotension, og for yderligere at undgå rekruttering manøvrer at støde hypoxæmi. Dyrene ventileres med en F I O 2 på 1,0 under udskylninger og de følgende eksperimenter for at opretholde iltning trods en reduceret P a O 2 / F I O 2-forhold. Indstilling af PEEP på 2-4 cm H2O i løbet af skylninger vil fremme en hurtig dannelse af atelektase. Men, PEEP skal sættes på eller over 5 cm H 2 O efter induktion af lunge skade at opfylde Berlin definition af ARDS. Under eksperimentet ingen rekruttering manøvre eller ændring i PEEP er tilladt, for at forhindre enhver investigator-induceret forspænding med hensyns til alvorligheden af lungeskader. - Tag en prøve arteriel blodgas efter den anden eller tredje lavage afhængigt af hæmodynamiske forringelse og kompromis i S p O 2.
- Gentag udskylninger indtil P a O 2 / F I O 2-forhold (Horowitz index) vedvarende måles under 100 mmHg i mindst 60 minutter ved F I O 2 1.0 og PEEP ≥ 5 CMH 2 O.
- Juster ventilatorens hastighed i perioden for udskylninger at holde den arterielle pH over 7,25 for at forhindre hæmodynamisk dekompensation.
- Start eksperimentet / behandling baseret på det overfladeaktive udvaskning model, når P a O 2 / F I O 2 ratio (Horowitz index) vedvarende måles under 100 mmHg i 60 min.
BEMÆRK: Efter induktion af lungeskader som beskrevet, vil ændringerne i lungefunktionen forblive stabil i flere timer, forringes, eller endda forbedre afhængigt af ventilatorindstillingerne.
BEMÆRK: Denne dyremodel er baseret på overfladeaktive stoffer udvaskning og deraf følgende dannelse af atelektase. Derfor enhver afvigelse fra de angivne ventilatorindstillingerne, hvilket kan føre til rekruttering af atelectatic lunge regioner (stige i PIP eller PEEP), vil delvist vende den skadelige virkning af skylninger og hindre standardisering af denne model.
7. Slutningen af Experiment og Eutanasi
- Sikre, at alle målingerne er udført og data er sikre, før eksperimentets afslutning.
- Injicer 0,5 mg fentanyl desuden til den fortsatte anæstesi og vent mindst 5 min. Injicere en overdosis af thiopental (mindst 1.000 mg) hurtigt efterfulgt af mindst 60 mmol kalium ved hjælp af den centrale linje.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
P a O 2 / F I O 2-forhold afgang i løbet lungeudskylninger, men den nøjagtige virkning af en enkelt udskylning er vanskelig at forudsige. Vi begynder at tage arterielle blod gas prøver fra den tredje lavage fremefter at opdage et fald i P a O 2 / F I O 2-forhold under 100 mmHg. Når et fald i P a O 2 / F I O 2-forhold under 100 mmHg opnås, kræver vi dette forhold til at forblive under 100 mmHg i en time ved en PEEP ≥ 5 cm H 2 O. Dette sikrer induktion af lungeskader, som formelt vil møde i Berlin definition af ARDS. De samtidige ændringer i blodets gasser og hæmodynamik vil forblive "stabil" for HR, forværres yderligere, eller endda forbedre afhængigt af ventilatorindstillingerne (figur 5). I det tilfælde, at P a O 2 / F I O 2-forhold gør stigning over 100 mmHg during en time baseline periode, er yderligere udskylninger udført som beskrevet ovenfor for at forhindre spontan helbredelse af dyret under tidsforløbet af forsøget (figur 5). PAP stiger med hver udskylning på grund af stigende atelectatic regioner af lungerne, hyperkapni og hypoxæmi (figur 5). PAP værdier sædvanligvis forøge to- til triple-fold, men må stige over 60-70 mmHg under en enkelt udskylning. Dette kan resultere i pludselig hæmodynamisk dekompensation og dyrets død. Samlet dødelighed af denne model gennemsnit 10-15%.
Figur 1: Instrument Tabel til Indførelse af en centralt venekateter og et indføringshylster af Seldinger Teknik efter en skære ned Procedure. Bemærk Brug ikke en vasodilator til direkte cannulization af et blodkar. PAC betyder pulmonal kateter.
Figur 2:. Lungepulsåren Kateter Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3:. Lungepulsåren Kateter med oppustet ballon Klik her for at se en større version af dette tal.
0fig4.jpg "/>
Figur 4: Skematisk skitse af bølgeformerne Synlige fremmer samtidig en lungepulsåren Kateter Skitsen viser hvilken bølgeform kan normalt ses ved hvilken indstiksdybde af kateteret i svin på ca. 40 kg legemsvægt.. PCWP betyder lungekapillærtryk. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 5:. Individuelle målte værdier for P a O 2 / F I O 2 Ratio og Mean pulmonalt arterielt tryk (MPAP) Tre Svin P a O 2 betyder partielt arterietryk af ilt, F I O 2 betyder brøkdel af inspireret ilt. Dataene blev optaget under workshops på vores institution.Bemærk, at P et O 2 / F I O 2 forholdet stiger efter lungeudskylninger i et dyr, mens det forbliver under 100 mmHg i de to andre. Derfor bør dette dyr have modtaget yderligere skylninger, som beskrevet i artiklen. Klik her for at se en større version af dette tal.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Denne artikel beskriver en trinvis instruktion til at fremkalde alvorlig lungeskade hos grise på grund af overfladeaktive stoffer udvaskning ved gentagne lungeudskylninger. Denne særlige metode muliggør en reproducerbar og sammenlignelig forværring af lungefunktionen og pulmonal vaskulær modstand. Det er bydende nødvendigt at lavage grisene indtil P a O 2 / F I O 2 forholdet faldt under 100 mmHg og holder sig under 100 mmHg i en time. Når opnås dette dyrene normalt ikke komme fra lungeskader i mindst 4 til 8 timer, så længe ingen rekruttering manøvrer udføres 4,8. Overholdelse af denne protokol bidrager til at øge sammenligneligheden mellem resultaterne fra forskellige eksperimenter med den samme dyremodel.
Induktionen af lungeskader med udskylninger har flere begrænsninger. Først gentagne udskylninger resultere i nogle af de histopatologiske egenskaber af humane ARDS, herunder dannelsen af større atelektase, perivascular ødem dannelse og en stigning på alveolær-kapillær tykkelse membranen. Alligevel er nogle vigtige funktioner som alvorlig epitelial skade eller dannelse af hyaline membraner ikke fundet i denne model 2,9.
For det andet, rekruttering effekt af høj inspiratoriske tryk og øget PEEP synes at være højere i lavage-induceret lungebeskadigelse hos hanner end hos lungelæsion induceret ved infusion af oliesyre eller intratracheal installation af E. coli (lungebetændelse model) 10. Således kan lavage modeller være en hurtig, egnet metode til at teste f.eks effekten af forskellige ventilationssystemer regimer, men investigator skal være omhyggelig med at undgå enhver alveolær rekruttering, når det ikke er ønsket. Det er vores erfaring, kompromiserne i lungefunktion og pulmonal vaskulær modstand forblive stabil i timevis, så længe der ikke utilsigtede rekruttering manøvrer udføres. Men, kan dyret forværres eller endog forbedre afhængigt af ventilatorenindstillinger.
Tredje den inflammatoriske respons på lungeskade varierer meget mellem modeller og desuden mellem arterne. Den rolle, som f.eks inflammatoriske mediatorer som TNF i svin lavage modeller er stadig kontroversielle 9.
For det fjerde, denne model kræver kompleks instrumentering og overvågningsprocedurer typisk anvendes i intensivbehandling medicin. Derudover vedligeholdelse af anæstesi i hypoksiske store dyr udsættes for pludselige hæmodynamiske ændringer er nødvendige. Således bør kun erfarne efterforskere uddannet i store dyr forskning og intensiv medicin arbejde med denne model.
Endelig kan induktion af lungelæsion med lungeudskylninger resultere i en pludselig hæmodynamisk dekompensation og i sidste ende død af dyret. Op til 10-15% af dyrene kan dø i introduktionsperioden. Det er vores erfaring dette er normalt tilfældet, når MAP falder til under 50 mmHg eller S p </ sub> O 2 falder under 70%, hvilket resulterer i pludselig iskæmisk hjertesvigt. Overvågning betyder pulmonal arterietryk (MPAP) under udskylning er også muligt at reducere dødeligheden, fordi en stigning på MPAP over 50-60 mmHg vil resultere i højre ventrikel svigt og dyrets død. Det er vores erfaring højre og venstre ventrikel kan forekomme samtidigt under skylninger og overvågning hæmodynamik under proceduren er afgørende for at reducere dødeligheden. Vi stopper en igangværende udskylning, dræne udskylningsvæske, og ventilere dyret, når vi registrerer et fald i MAP under 50 mmHg. Ikke desto mindre bør de udskylninger udføres i en hurtig rækkefølge overfor udvaskning en betydelig mængde af overfladeaktivt middel. Når P a O 2 / F I O 2-forhold falder under 100 mmHg det bør ikke stige over denne tærskel i mindst en time. Denne praktiske tilgang muliggør en tid effektiv induktion af lungeskader.
Fordelen ved denne tilstandl er reproducerbarhed med hensyn til lungefunktion og pulmonale vaskulære modstand, samtidig med at deres nøjagtig kvantificering i evalueringen af terapeutiske strategier. Desuden er dyrenes størrelse understøtter brugen af klinisk anvendte katetre, endotracheale rør, ventilatorer og skærme, der ikke er fuldt tilgængelig i mindre pattedyr (f.eks gnavere). Hertil kommer, at erhvervet dataformat (f.eks minutvolumen målinger med termodilutionskurven teknik) kan sammenlignes med bedside situationen kendt intensivafdelinger læger.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Evita Infinity V500 | Dräger | intensive care ventilator | |
| Vigilance I | Edwards | monitor | |
| Vasofix Braunüle 20G | B Braun | 4268113B | peripheral vein catheter |
| Mallinckrodt Tracheal Tube Cuffed | Covidien | 107-80 | 8.0 mm ID |
| MultiCath3 | Vygon | 157,300 | 3 lumen central venous catheter, 20 cm length |
| Leader Cath Set | Vygon | 115,805 | arterial catheter |
| Percutaneus Sheath Introducer Set | Arrow | SI-09600 | introducer sheath for pulmonary artery catheter of 4-6 Fr., 10 cm length |
| Swan-Ganz True Size Thermodilution Catheter | Edwards | 132F5 | pulmonary artery catheter, 75 cm length |
| Flow through chamber thermistor | Baxter | 93-505 | for measuring cardiac output |
| urinary catheter | no specific model requiered |
References
- Rubenfeld, G. D., et al. Incidence and Outcomes of Acute Lung Injury. N Engl J Med. 353 (16), 1685-1693 (2005).
- Ballard-Croft, C., Wang, D., Sumpter, L. R., Zhou, X., Zwischenberger, J. B. Large-animal models of acute respiratory distress syndrome. Ann Thorac Surg. 93 (4), 1331-1339 (2012).
- Lachmann, B., Robertson, B., Vogel, J. In vivo lung lavage as an experimental model of the respiratory distress syndrome. Acta Anaesthesiol Scand. 24 (3), 231-236 (1980).
- Donaubauer, B., et al. Low-dose inhalation of an endothelin-A receptor antagonist in experimental acute lung injury: ET-1 plasma concentration and pulmonary inflammation. Exp Biol Med (Maywood). 231 (6), 960-969 (2006).
- Theisen, M. M., et al. Ventral recumbency is crucial for fast and safe orotracheal intubation in laboratory swine. Lab Anim. 43 (1), 96-101 (2009).
- Kelly, C. R., Rabbani, L. E. Videos in clinical medicine. Pulmonary-artery catheterization. N Engl J Med. 369 (25), 35 (2013).
- Forrester, J. S., et al. Thermodilution cardiac output determination with a single flow-directed catheter. Am Heart J. 83 (3), 306-311 (1972).
- Deja, M., et al. The inhaled ET(A) receptor antagonist LU-135252 acts as a selective pulmonary vasodilator. Clin Sci (Lond). 103, Suppl 48 21-24 (2002).
- 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).
- Kloot, T. E., et al. Recruitment maneuvers in three experimental models of acute lung injury. Effect on lung volume and gas exchange. Am J Respir Crit Care Med. 161 (5), 1485-1494 (2000).
