Summary
Herhaalde pulmonale lavages in verdoofde varkens induceren longschade lijkt op belangrijke aspecten van het menselijk acute respiratory distress syndrome (ARDS). Hiertoe worden de longen herhaaldelijk gespoeld met 0,9% zoutoplossing bij 37 ° C. Het doel van het protocol is een reproduceerbare vermindering van de gasuitwisseling en hemodynamica voor onderzoek in ARDS.
Abstract
Verschillende diermodellen van longschade bestaan om de complexe pathomechanismen van humane acute respiratory distress syndrome (ARDS) bestuderen en toekomstige therapieën evalueren. Ernstige longbeschadiging met een reproduceerbare verslechtering van pulmonale uitwisseling en hemodynamica gas kan worden geïnduceerd in verdoofde varkens de herhaalde long spoelingen met verwarmde 0,9% zoutoplossing (50 ml / kg lichaamsgewicht). Waaronder standaard ademhalings- en hemodynamische bewaking met klinisch toegepast apparaten in dit model maakt het mogelijk de evaluatie van nieuwe therapeutische strategieën (drugs, modern ventilatoren, extracorporale membraanoxygenatoren, ECMO), en overbrugt de kloof tussen de bank en bed. Bovendien inductie van longbeschadiging met long spoelingen niet de injectie van ziekteverwekkers / endotoxinen die invloed op metingen van pro- en anti-inflammatoire cytokines vereist. Een nadeel van het model is de hoge recruitability van atelectatische longweefsel. Standaardisatie van het model helpt om valkuilen te vermijden, om te zorgen voor comparability tussen experimenten en het aantal dieren wel tot een minimum.
Introduction
De mortaliteit van humane acute respiratory distress syndrome (ARDS) blijft hoog met waarden tussen 40 en 50% 1 ondanks meer dan 4 decennia van intensief onderzoek. Diermodellen van longbeschadiging spelen een belangrijke rol in het onderzoek naar de complexe pathomechanismen of nieuwe therapeutische benaderingen van de sterfte te verminderen en te beperken op lange termijn een handicap.
Diverse modellen zijn opgericht om longschade die aspecten van de menselijke ARDS in hetzij grote (bv varkens) of kleine dieren (bijvoorbeeld knaagdieren) simuleert induceren. Werkwijzen verschillen sterk, waaronder pulmonale arteriële infusie van oliezuur, intraveneuze (iv) infusie van bacteriën en endotoxinen of blindedarm ligatie en punctie (CLP) modellen waardoor sepsis-geïnduceerde ARDS. Bovendien, directe long verwondingen als gevolg van grote getijden volumes en hoge piek inspiratoire druk (-ventilator-geïnduceerde longbeschadiging; VILI), rook / brandwonden of long ischemie / reperfusie (I / R) modellen worden vaak gebruikt2. Een groot nadeel van CLP modellen alsook modellen werken met endotoxinen, de onderliggende ontsteking die de analyse van biotrauma door alleen longbeschadiging belemmert. Bovendien kan het uren tot dagen resulteren in longbeschadiging, zoals het geval is voor VILI in grote dieren.
De inductie van longbeschadiging door oppervlakteactieve uitwassen met herhaalde spoelingen long, zoals het eerst is beschreven door Lachmann et al. bij cavia's 3, is een tijd efficiënte methode om longbeschadiging te induceren reproduceerbare functionele en mechanische compromissen, evenals veranderingen in de pulmonale vaatweerstand. De aanpassing van het model mechanisch geventileerde varkens van ongeveer 30-60 kg lichaamsgewicht ondersteunt fundamenteel onderzoek met klinisch gebruikte mechanische ventilatoren, katheters en bewaakt, terwijl de compromissen gasuitwisseling en hemodynamica zijn zeer reproduceerbaar tegelijkertijd 4. Bovendien, inductie van longbeschadiging door spoelsels nietvereisen specifieke apparatuur die niet algemeen beschikbaar in de luchtwegen laboratoria ontworpen voor experimenten in de grote dieren. Het model in dit artikel is geschikt voor onderzoek veeleisende materialen (bv ventilatoren) die is ontworpen voor gebruik bij mensen, en brengt ook een hoge reproduceerbaarheid in de optredende verslechtering van de longfunctie. Standaardisatie van dit model helpt om de vergelijkbaarheid tussen de experimenten te waarborgen en vermindering van het aantal dieren dat nodig is. De potentiële recruitability van atelectatische long regio's met opzettelijke of onbekende recruitment manoeuvres is een ernstige beperking van dit specifieke model. In het volgende artikel geven wij een gedetailleerde beschrijving van de lavage model voor de inductie van longbeschadiging en geven representatieve gegevens om de stabiliteit van de compromissen karakteriseren longfunctie.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
De experimenten werden uitgevoerd bij de afdeling Experimentele Geneeskunde, Charité - Universitätsmedizin, Berlijn, Duitsland (certi fi ceerd volgens de EN DIN ISO 9001: 2000), en werd goedgekeurd door de federale overheid voor onderzoek op dieren in Berlijn, Duitsland voorafgaand aan de experimenten. De principes van proefdier zorg, die werden gebruikt in alle experimenten, waren in overeenstemming met de richtlijnen van de Europese en Duitse Vereniging voor Laboratory Animal Sciences.
1. Dierenwelzijn en proefdieren
- Alle experimenten werden uitgevoerd in volledig verdoofde mannelijke varkens (Duitse Landras × Large White) van 3-4 maanden oud, met een gewicht van 30-60 kg.
2. Anesthesie, intubatie en mechanische ventilatie
- Achterhouden voedsel gedurende 12 uur voorafgaand aan de anesthesie een volle maag van het varken te voorkomen, maar laat vrije toegang tot water om stress te minimaliseren.
- Voor premedicatie, injecteren een combination van azaperon (3 mg / kg), atropine (0,03 mg / kg), ketamine (25 mg / kg) en xylazine (3,5 mg / kg) in de nekspieren van het varken terwijl het dier nog steeds gehouden in de doos om stress te minimaliseren.
- Plaats het dier op een brancard en de ogen te bedekken met een doek transport wanneer een passend anesthesie is bereikt.
- Vervoeren het varken op de chirurgische theater en zorgen voor voldoende spontane ademhaling te allen tijde door het houden van de snuit vrij.
- Plaats het varken in buikligging en preoxygenate met een masker dat snuit van het dier met een hoge stroomsnelheid van zuurstof (bijvoorbeeld 10 l / min) past.
- Start bewaken van de perifere zuurstofverzadiging (S pO 2) vast door de betreffende sensor van de monitor op een van de oren. Krijgen veneuze met een klinisch gebruikte perifere ader katheter (gewoonlijk 18 of 20 G) geplaatst in één van de oor aderen na vegen procedure alcohol swaps.
OPMERKING: De infusie van grotere volumes fysiologische zoutoplossing in plaats van een evenwichtige kristalloïde oplossing kan resulteren in hyperchloremische acidose, terwijl infusie van een oplossing die lactaat kan leiden tot verhoogde serum lactaatconcentraties, en dus interfereren met de interpretatie van de bloedgasanalyse of resultaten latere experimenten.
- Strap twee bandages door de snuit van het dier (eerste onderzoeker). Trek een bandage omhoog om het hoofd te bewegen in de juiste positie en strek de orofaryngeale structuren, trekt het andere verband naar de snuit openen. Trek de tong aan de ene kant (tweede onderzoeker).
- Druk op de tong omlaag met het blad van de laryngoscoop en voortgang van het blad naar de epiglottis. Merk op, in deze positie de epiglottis vaak ingeklemd achter het zachte gehemelte van de varkens.
- Mobiliseer de epiglottis met de buis, omlaag gedrukt met het blad van de laryngoscoop en visualiseer de stembanden voor intubatie.
- Schuif de buis door de stembanden terwijl omhoog draaien van de buis en de manchet te blokkeren zoals beschreven door Theisen et al. 5 OPMERKING: intubatie kan ook in liggende positie mogelijk, afhankelijk van de training van de onderzoeker en de standaardprocedures van een bepaalde instelling. Een grote buis diameter ondersteunt de oppervlakteactieve wash-out te wijten aan sneller in- en uitstroom van de spoelvloeistof.
- Check de correcte plaatsing van de buis met behulp van capnografie en auscultatie. Hiervoor zorgen voor de capnogram is 'normaal' gevormd en ausculteren beide longen voor gelijke ademgeluiden zoals gedaan in de kliniek.
OPMERKING: Mechanisch ventileren het varken met hartmassage in geval van mislukte of vertraagde intubatie. Dit vereist manuele compressie van de ribbenkast van beide kanten, terwijl het leveren van zuurstof met een hoge stroom via een strak gezicht masker.
- Onderhouden anesthesie met continue iv infusie van thiopental (20 mg / kg / h) en fentanyl (7 ug / kg / h).
OPMERKING: De vereiste dosering kan variëren van dier tot dier. Laat de dieren niet alleen laten. Zorg voor een voldoende verdoving te allen tijde tijdens het experiment voor dierenwelzijn en wetenschappelijke redenen. - Controleer op de afwezigheid van het hoornvlies reflexen en het toezicht op de dieren nauw bij stress / pijn reacties tijdens instrumentatie. Instrumenten moeten mogelijk zijn zonder het toedienen van een spierverslapper verdoven voldoende. Dien pancuroniumbromide (0,15 mg / kg iv bolus gevolgd door een continue infusie van 0,15 mg / kgBw / uur) indien spierontspanning nodig voor het experiment (bv
3. Instrumentatie Technieken
- Plaats het dier in rugligging en schuif de benen met behulp van pleisters op de huid boven de geplande incisie plaatsen rekken. Steriliseer de operationele gebieden met behulp van een pre-operatieve huid ontsmettingsmiddel als een alcohol / 1% jodium oplossing.
LET OP: Wij maken gebruik van een opweg naar beneden procedure om het werkgebied te steriliseren, maar geen gebruik maken van compleet aseptische technieken, want dit is een nonsurvival model. Het niveau van de chirurgische asepsis hangt af van het onderzoek naar aanleiding van de inductie van longschade. - Wordt 10 cm insnijding op de lijn tussen de onderkaak en het borstbeen (links of rechts mogelijk) snijden door de huid met behulp van een scalpel voor plaatsing van de centrale veneuze lijn en de inbrenghuls van de longslagader catheter. Herevalueer de diepte van anesthesie en de dosering eventueel verhogen.
- Scheid het onderhuidse weefsel en de platysma met behulp van weefsel pincet en chirurgische schaar. Zodra de brachiocephalicus en de sternocephalic spieren zichtbaar zijn het uitvoeren van een stomp gekapt procedure scheiden van de fascia tussen de spieren tot de externe halsader wordt zichtbaar met behulp van instrumenten als een tang of vingers.
- Canule externe halsader met de centrale veneuze katheter en inbrenghuls met behulp van een gemodificeerde seldingertechniek. Spoel alle catheters met een normale fysiologische zoutoplossing alvorens het vaststellen ervan.
- Voor deze, vooraf de respectieve naald uit de inbrenger set in de ader tot veneuze bloed (donker, niet pulserende) kan worden opgezogen. Schuif de voerdraad door de canule in de ader voor ongeveer 15 cm. Verwijder de naald en vooraf de inbrenghuls in de ader. Verwijder de voerdraad. Herhaal deze procedure voor plaatsing van een centraal veneuze katheter eventueel het experiment.
- Controle van de juiste plaatsing van de katheters door aspiratie van vEnous bloed. Sluit met standaard hechtingen.
OPMERKING: verwijden de ader met een vaatverwijdend zoals u zou doen in het geval van een percutane benadering, omdat dit de ader (figuur 1) scheurt. An-echogeleide aanpak is ook mogelijk als de onderzoeker is getraind in echogeleide cannulization technieken bij varkens. - Identificeer de vouw tussen de gracilis en sartorius spier van het achterbeen (links of rechts mogelijk) voor plaatsing van de arteriële catheter. Dit is het dubbelgevouwen kan pulseren van de femorale arterie te palperen.
- Maak een 5 cm incisie langs de vouw snijden door de huid met behulp van een scalpel.
- Scheid het onderhuidse weefsel met behulp van weefsel pincet en chirurgische schaar. Gebruik een stomp gekapt procedure scheiden de fascia tussen de spieren aan het niveau van de femorale slagader. Let op, vermijd het snijden van de vena schepen door het uitvoeren van de gekapt procedure schedelinhoud van hen.
- Canule de femorale slagader door middel vaneen gemodificeerde seldingertechniek zoals beschreven in 3.2. Een ligatuur kan lus rond de slagader en gesloten bij bloedingen op de plaats van de punctie. Deze stap moet worden vermeden, indien mogelijk, het een nadelig bloedtoevoer naar het achterbeen. Sluit met standaard hechtingen.
- Sluit de arteriële katheter en de centrale veneuze lijn naar de transducer systeem en te kalibreren, zowel ten opzichte van de atmosfeer (nul) en ofwel 200 mmHg (arteriële lijn) of 50 mmHg (centraal veneuze lijn) aan het toezicht te starten.
- Plaats alle drukopnemers ter hoogte van het rechter atrium (bij varkens in rugligging ongeveer de halve hoogte van de thorax).
- Voer een kleine (4-5 cm) insnijding snijden door de huid boven de blaas met een scalpel voor catheterisatie van de urineblaas. Nogmaals, scheiden de onderhuidse weefsel met behulp van stompe voorwerpen.
- Voer een portemonnee-string hechtdraad (1-2 cm diameter) in de wand van de blaas eenmaal is gevisualiseerd.
LET OP: De hechtingen moeten not dringen door alle lagen van de blaaswand aangezien dit zou leiden tot het verlies van urine door de gaatjes. - Doe een minimale incisie in het midden van de hechtdraad, introduceren de blaaskatheter, blokkeren de ballon met 10 ml gedestilleerd water, trek de catheter terug tot er een lichte weerstand wordt gevoeld, en sluit de portemonnee-string hechtdraad rond de katheter. Sluit de huid met behulp van standaard hechtingen.
4. Invoering van de longslagader Catheter
- Injecteer 0,5-1 ml lucht in de ballon van de longslagader catheter (afhankelijk van de grootte van de katheter) en controleer op mogelijke beschadigingen van de ballon. Leeglopen van de ballon weer.
- Sluit de longslagader catheter de druk overdrachtsysteem en kalibreer de PAC tegen de atmosfeer (nul) en 100 mmHg (figuur 2 en 3).
- Voeren de longslagader katheter door de inbrenghuls (lege ballon) gedurende 10-15 cm, afhankelijk van de lengte van de schacht.
- Blaas de ballon (de ballon heeft de mantel om dit te hebben verlaten) en vooraf de longslagader katheter verder, terwijl het bewaken van de druk en de typische golfvormen op de hemodynamische monitor.
- Schuif de PAC terwijl de golfvormen die typisch zijn voor het rechter atrium, rechter ventrikel en longslagader zijn weergegeven en stopt bevorderen wanneer de pulmonale capillaire wiggedruk (PCWP) curve weergegeven (figuur 4). Leeglopen van de ballon.
LET OP: Nadat de ballon is leeggelopen de PCWP-golfvorm moet verdwijnen en de pulmonale arteriële druk golfvorm moet zichtbaar zijn. Anders wordt de katheter is waarschijnlijk te ver ingebracht in een longslagader met permanente occlusie van de slagader (auto wiggepositie). In dit geval is, trek de catheter terug tot de pulmonale arteriële druk waveform verschijnt opnieuw tot ernstige complicaties te voorkomen (bijvoorbeeld scheuren van het bloedvat) 6. <li> Zorg ervoor dat de ballon is leeggelopen wanneer de katheter wordt teruggetrokken tot ernstige complicaties te voorkomen.
LET OP: pulmonale katheters worden vaak per ongeluk voortbewogen in de lever aders via de inferieure vena cava bij varkens. Aldus trek de katheter en opnieuw beginnen, als het rechterventrikel niet wordt bereikt na ongeveer 30 cm.
5. longslagader thermodilutiemethode Techniek en hemodynamische metingen
- Kopieer alle hemodynamische waarden als hartslag, systolische, diastolische en gemiddelde arteriële druk (MAP), pulmonale arteriële druk, en centraal veneuze druk (CVP) van de hemodynamische monitor.
- Meet de PCWP snel. Hiervoor opblazen van de ballon van de longslagader catheter en zorgen dat een correcte PCWP-curve wordt getoond (figuur 4). Kopieer de pulmonale capillaire wiggedruk (PCWP) eind expiratie van de monitor. Onmiddellijk daarna leeglopen van de ballon (zie 4.2.4). Deflaten de ballon, trek de katheter terug en plaats het als je niet in staat om een juiste PCWP curve zien zoals beschreven in 4.2.2 zijn.
- Sluit de thermistor en een geschikte stroom door de behuizing naar de centrale veneuze lumen van de longslagader catheter en de monitor voor het meten van het hartminuutvolume (CO). Vervolgens sluit de distale temperatuur haven van de katheter (rode dop) met de monitor.
- Start de monitor en selecteer 'bolus CO' tijd-temperatuurverloop controleren en dus meet cardiac output (CO) met de longslagader thermodilutiemethode techniek 7.
- Druk op 'Inj Vol' en kies het volume van afgekoelde zoutoplossing (5 ml in de hier gepresenteerde experimenten). Keer terug naar het vorige scherm. Druk 'katheter' en het formaat van de longslagader katheter die wordt gebruikt. Keer terug naar het vorige scherm.
- Selecteer "bolus te starten en injecteer 5 ml normale zoutoplossing met een temperatuur van 4 ° C zo snel mogelijk metde stroom door de behuizing. Wacht totdat de meting is voltooid en de respectievelijke tijdtemperatuurkromme verschijnt op de monitor. Kopieer de CO-waarde van de monitor.
- Voer 5 metingen snel achter elkaar in een willekeurige volgorde over de respiratoire cyclus van de ventilator zoals beschreven in 5.3.4. Negeren de hoogste en de laagste waarde en gebruik de resterende drie aan de gemiddelde waarde van het hartdebiet berekent.
LET OP: Deze monitoring opstelling wordt beschreven voor een Edwards Waakzaamheid monitor, model VGS1. De setup kan verschillen afhankelijk van de monitor. Niettemin is het voor een correcte injectie volume zoutoplossing en grootte van de katheter te selecteren. In sommige gevallen moet de keuze van een berekening constante die codes de desbetreffende hoeveelheid zoutoplossing en katheter grootte. De constanten worden gewoonlijk in een bijsluiter in de verpakking van de katheter. Houd de zoutoplossing bij dezelfde temperatuur gedurende het experiment (<5 ° C) om de juiste MEASUR verzekerenements. Gebruik 5% glucose oplossingen in plaats van zoutoplossing voor studies met exacte metingen van elektrolyt-inname en homeostase.
- Zorg ervoor dat alle parameters zijn opgenomen en dat de arteriële en gemengde veneuze bloedmonsters werden genomen om de berekening van de intra-pulmonale rechts-links shunt te schakelen.
- Registreer alle benodigde gegevens luchtwegen snel als piek- en plateau inspiratoire druk van de respirator en verricht aanvullende metingen zoals meten transpulmonaire druk om de gegevens op een bepaald tijdstip van het experiment te voltooien.
6. Lung lavages te induceren Lung Injury
- Zorgen dat het dier beademd met een F I O 2 van 1,0 ingesteld en de PEEP 2-4 cm H2O voor de spoelprocedure. Koppel het dier uit de respirator.
- Vul de longen met verwarmde normaal steriele zoutoplossing (37 ° C, 50 ml / kg lichaamsgewicht). Hiervoor Prefill een trechter en sluit deze aande endotracheale buis met een passend elastische buis. Breng de trechter 1 m boven het dier en giet de zoutoplossing in de longen zo snel mogelijk. De hydrostatische druk zal de zoutoplossing toe in alle pulmonale secties.
OPMERKING: Steriele fysiologische zoutoplossing wordt gebruikt om de pulmonale wassen in van ziekteverwekkers en mogelijk septische decompensatie van het dier te voorkomen. Het gebruik van 0,9% zoutoplossing cruciaal, aangezien hypotone vloeistof zal leiden tot onmiddellijke longoedeem, elektrolyt onbalans en dood van het dier. Laat de zoutoplossing niet opnieuw na een spoeling te maximaliseren oppervlakteactieve wassen. - Stop met het invullen wanneer MAP daalt tot onder 50 mmHg.
OPMERKING: alleen hemodynamische parameters en S pO 2 kan worden gebruikt om het dier decompensatie volgen, aangezien het dier wordt losgekoppeld van het beademingsapparaat tijdens long spoelsels. - handmatig Verlaag de trechter naar het maaiveld, afvoer van de spoelvloeistof passief en sluit het dier naar de ventilator voor de zuurstofvoorziening.
- wacht until het dier compenseert (toename van MAP en S pO 2) en herhaal de lavage zo spoedig mogelijk. Het tijdschema voor de re-lavage mag niet meer dan 5 minuten.
OPMERKING: Stabilisatie van het dier tussen twee spoelingen bij hemodynamische decompensatie dient om het gebruik van vasopressoren vermijden behandeling systemische hypotensie, en verdere, rekrutering manoeuvres hypoxemie tegenkomen. De dieren worden geventileerd met een F I O 2 van 1,0 tijdens de spoelingen en de volgende experimenten om zuurstoftoevoer behouden, ondanks een verminderde P a O 2 / F I O 2 ratio's. De PEEP instelling op 2-4 cm H 2 O tijdens de spoelsels zal een snelle vorming van atelectase te promoten. Maar PEEP moet worden ingesteld op of boven 5 cm H2O na de inductie van longschade het Berlijnse definitie van ARDS vervullen. Tijdens het experiment geen werving manoeuvre of verandering in PEEP is toegestaan, om eventuele-onderzoeker geïnduceerde vooringenomenheid ten aanzien voorkomenen de ernst van longschade. - Neem een arterieel bloedgas monster na de tweede of derde lavage afhankelijk van de hemodynamische verslechtering en compromis S pO 2.
- Herhaal lavages tot P a O 2 / F I O 2 verhouding (Horowitz index) wordt voortdurend onder 100 mmHg gemeten gedurende ten minste 60 minuten bij F I O 2 1,0 en PEEP ≥ 5 cmH 2 O.
- Stel de ventilator snelheid gedurende de spoelingen met de arteriële pH boven 7,25 om hemodynamische decompensatie voorkomen houden.
- Start het experiment / behandeling op basis van de oppervlakte-actieve stof wash-out model als de P a O 2 / F I O 2 ratio (Horowitz index) wordt voortdurend onder de 100 mmHg gemeten gedurende 60 min.
OPMERKING: Na de inductie van de longbeschadiging zoals beschreven, ontvangt de veranderingen in longfunctie stabiel uren blijven verslechteren of zelfs verbeteren afhankelijk van de ventilatorinstellingen.
LET OP: Dit dier model is gebaseerd op oppervlakteactieve uitwassen en de daaruit voortvloeiende vorming van atelectase. Dus elke afwijking van de opgegeven ventilatorinstellingen, wat kan leiden tot rekrutering van atelectatische longgebieden (toename of PEEP PIP), wordt gedeeltelijk de schadelijke werking van de spoelingen keren en belemmeren standaardisatie van dit model.
7. Einde van Experiment en euthanasie
- Verzekeren dat alle metingen worden uitgevoerd en de gegevens worden vastgezet voordat het einde van het experiment.
- Injecteer 0,5 mg fentanyl in aanvulling op de voortdurende anesthesie en wacht minstens 5 min. Injecteer een overdosis van thiopental (ten minste 1000 mg) snel gevolgd door ten minste 60 mmol kalium met de centrale lijn.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
P a O 2 / F I O 2-verhouding afneemt tijdens long spoelingen, maar het exacte effect van een lavage is moeilijk te voorspellen. We beginnen om arteriële bloed gas monsters uit de derde spoeling nemen verder tot een afname te detecteren in P a O 2 / F I O 2-verhouding van minder dan 100 mmHg. Zodra een afname in P a O 2 / F I O 2-verhouding beneden 100 mmHg wordt bereikt, we deze verhouding nodig onder 100 mmHg blijven gedurende een uur bij een PEEP ≥ 5 cm H2O Dit garandeert de inductie van longbeschadiging, die formeel voldoet aan de definitie van Berlin ARDS. Gelijktijdig veranderingen in bloedgassen en hemodynamica zal 'stabiel' blijven uur, verder verslechteren of zelfs verbeteren afhankelijk van de ventilatorinstellingen (Figuur 5). In het geval dat de P a O 2 / F I O 2-verhouding doet toenemen boven 100 mmHg dude ring één uur referentieperiode, verder spoelingen uitgevoerd zoals hierboven beschreven om spontaan herstel van een dier gedurende het tijdsverloop van het experiment (Figuur 5) te voorkomen. PAP toeneemt bij elke spoeling door toenemende atelectatische gebieden van de longen, hypercapnia en hypoxemie (figuur 5). PAP waarden meestal toenemen twee- tot drievoudige-voudig, maar kan verhogen boven 60-70 mmHg tijdens een spoeling. Dit kan leiden tot plotseling hemodynamische decompensatie en dood van het dier. Totale sterftecijfer van dit model gemiddeld 10-15%.
Figuur 1: Instrument tabel voor de invoering van een centraal veneuze katheter en een inbrenghuls door seldingertechniek na een Omgehakt Procedure. Mee dat in een vasodilator niet voor directe cannulization van een bloedvat. PAC betekent pulmonale arteriële katheter.
Figuur 2:. Longslagader Catheter Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 3:. Longslagader Catheter met opgeblazen ballon Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
0fig4.jpg "/>
Figuur 4: Schematische Schets van de golfvormen zichtbaar tijdens het voortbewegen van een katheter longslagader De schets toont die golfvorm meestal te zien waarbij insteekdiepte van de katheter bij varkens van ongeveer 40 kg lichaamsgewicht.. PCWP betekent pulmonale capillaire wiggedruk. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 5:. Individuele meetwaarden voor P een O 2 / F I O 2 Ratio en de gemiddelde pulmonale arteriële druk (MPAP) van drie Varkens P a O 2 betekent partiële arteriële zuurstofdruk, F I O 2 betekent fractie van ingeademde zuurstof. De gegevens werden opgenomen tijdens workshops in onze instelling.Merk op, dat de P a O 2 / F I O 2 verhouding stijgt na long spoelingen in een dier, terwijl nog steeds onder 100 mmHg in de andere twee. Daarom moet dit dier hebben ontvangen verder spoelsels zoals beschreven in het artikel. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Dit artikel beschrijft een stap voor stap instructie tot ernstige longschade bij varkens veroorzaken als gevolg van oppervlakte-actieve stof uitspoeling door herhaalde long spoelsels. Deze specifieke werkwijze maakt een reproduceerbare en vergelijkbare verslechtering van longfunctie en pulmonale vaatweerstand. Het is noodzakelijk om de varkens spoeling tot de P a O 2 / F I O 2 ratio daalde onder de 100 mmHg en blijft onder de 100 mmHg gedurende één uur. Zodra dit meestal bereikt de dieren niet herstellen van de longbeschadiging gedurende ten minste 4 tot 8 uur zolang er geen recruitment manoeuvres worden uitgevoerd 4,8. De naleving van dit protocol helpt om de vergelijkbaarheid van de resultaten van verschillende experimenten met dezelfde diermodel te verhogen.
De inductie van longbeschadiging met spoelsels heeft een aantal beperkingen. Eerst, herhaalde spoelingen resulteren in enkele histopathologische eigenschappen van menselijke ARDS waaronder de vorming van grote atelectase, perivascular oedeemvorming en een toename van de alveolaire-capillaire membraandikte. Toch zijn een aantal belangrijke functies, zoals ernstige beschadiging van het epitheel of de vorming van hyaline membranen niet gevonden in dit model 2,9.
Ten tweede, de rekrutering effect van inspiratoire hoge druk en verhoogde PEEP lijken hoger lavage-geïnduceerde longbeschadiging bij honden dan in longbeschadiging geïnduceerd door infusie van oliezuur of kunstmatige beademing van E. zijn coli (pneumonie model) 10. Aldus kan lavage model snel, geschikte methode voor het testen bijvoorbeeld het effect van verschillende ventilatie regimes, maar de onderzoeker moet voorzichtig alle alveolaire rekrutering wanneer het niet gewenst is te vermijden. In onze ervaring, de compromissen van de longfunctie en pulmonale vasculaire weerstand stabiel blijven voor uren, zolang er geen toevallige recruitment manoeuvres worden uitgevoerd. Maar, kan het dier verergeren of zelfs te verbeteren, afhankelijk van de ventilatorinstellingen.
Ten derde, de ontstekingsreactie longschade aanzienlijk uiteenlopen modellen en voorts tussen soorten. De rol van bijvoorbeeld ontstekingsmediatoren zoals TNFa in varken spoeling modellen zijn nog steeds omstreden 9.
Ten vierde, dit model vereist complexe instrumentatie en controleprocedures meestal gebruikt in intensive care geneeskunde. Bovendien, het houden van anesthesie in hypoxische grote dieren blootgesteld aan plotselinge hemodynamische veranderingen nodig. Daarom moet alleen ervaren onderzoekers getraind in groot dier onderzoek en intensive care geneeskunde werken met dit model.
Tenslotte kan de inductie van longbeschadiging met long spoelingen leiden tot een plotselinge hemodynamische decompensatie en uiteindelijk de dood van het dier. Tot 10-15% van de dieren kunnen sterven tijdens de inwerkperiode. In onze ervaring is dit meestal het geval, wanneer de MAP daalt onder 50 mmHg of S p </ sub> O 2 lager wordt dan 70% wat resulteert in een plotselinge ischemisch hartfalen. Monitoring gemiddelde pulmonale arteriële druk (MPAP) tijdens de spoeling ook naar de sterfte vanwege een stijging van MPAP boven 50-60 mmHg leidt tot rechter ventrikel falen en dood van het dier. In onze ervaring rechter en linker ventriculair falen kan tijdens spoelingen en controle hemodynamica gelijktijdig plaatsvinden tijdens de procedure noodzakelijk is om mortaliteit. We stoppen een lopende lavage, afvoer van de spoelvloeistof en ventileren van het dier wanneer we een daling van de MAP te nemen onder de 50 mmHg. Mocht de spoelingen worden uitgevoerd in een snelle opeenvolging een aanzienlijke hoeveelheid bevochtiger wegspoelen. Wanneer de P a O 2 / F I O 2 verhouding beneden 100 mmHg zij niet stijgen boven deze drempel voor tenminste een uur. Deze praktische aanpak zorgt voor een tijd efficiënte inductie van longschade.
Het voordeel van deze wijzel reproduceerbaarheid ten opzichte van longfunctie en pulmonale vaatweerstand terwijl de precieze kwantificering in de evaluatie van therapeutische strategieën. Bovendien is de grootte van de dieren ondersteunt het gebruik van klinisch gebruikte katheters, endotracheale buizen, ventilatoren en monitoren die niet volledig in kleinere zoogdieren (bijvoorbeeld knaagdieren) zijn. Bovendien, de verkregen dataformaat (bijv hartminuutvolume gemeten met thermodilutietechniek techniek) is vergelijkbaar met de situatie bed bekend intensive care artsen.
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).
