Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

משלוח סוכן הלוגני במודל חזירי של תסמונת מצוקה נשימתית חריפה באמצעות מכשיר מסוג יחידת טיפול נמרץ

Published: September 24, 2020 doi: 10.3791/61644
Automatic Translation
1,2, 1,2, 1,2, 1,2, 1,2, 2, 2, 2, 1, 1,2, 1, 3, 2,4, 1,2,5
1Department of Perioperative Medicine, CHU Clermont-Ferrand, 2GReD, CNRS, INSERM, Université Clermont Auvergne, 3GRC 29, AP-HP, DMU DREAM, Department of Anesthesiology and Critical Care, Pitié-Salpêtrière Hospital, Sorbonne University, 4Department of Biochemistry and Molecular Genetics, CHU Clermont-Ferrand, 5Division of Allergy, Pulmonary, and Critical Care Medicine, Vanderbilt University Medical Center

Summary

אנו מתארים מודל של תסמונת מצוקה נשימתית חריפה הנגרמת על ידי חומצה הידרוכלורית (ARDS) בחזירונים המקבלים הרגעה עם חומרים הלוגן, איזופלוראן ו sevoflurane, באמצעות מכשיר המשמש הרגעה בטיפול נמרץ בשאיפה. מודל זה יכול לשמש כדי לחקור את המנגנונים הביולוגיים של חומרים הלוגן על פגיעה בריאה ותיקון.

Abstract

תסמונת מצוקה נשימתית חריפה (ARDS) היא סיבה נפוצה לכשל נשימתי היפוקסמי ומוות בחולים קשים, ויש צורך דחוף למצוא טיפולים יעילים. מחקרים פרה קליניים הראו כי סוכנים הלוגן בשאיפה עשויים להיות השפעות מועילות במודלים בעלי חיים של ARDS. פיתוח מכשירים חדשים לניהול חומרים הלוגניים באמצעות מכונות הנשמה מודרניות לטיפול נמרץ פישט באופן משמעותי את חלוקת הסוכנים הלוגן לחולי טיפול נמרץ. מכיוון שמחקרים ניסיוניים וקליניים קודמים הציעו יתרונות פוטנציאליים של נדיפים הלוגן, כגון סבופלורן או איזופלוראן, לפגיעה אפיתל מכתשי ריאות ודלקת, שני ציוני דרך פתופיזיולוגיים של נזק מכתשי מפוזר במהלך ARDS, עיצבנו מודל בעלי חיים כדי להבין את המנגנונים של ההשפעות של סוכנים הלוגן על פגיעה בריאה ותיקון. לאחר הרדמה כללית, צנרור קנה הנשימה, וייזום של אוורור מכני, ARDS הושרה חזירונים באמצעות החדירה התוך-אופן של חומצה הידרוכלורית. לאחר מכן, החזירונים היו מסוממים עם סבופלוראן בשאיפה או איזופלוראן באמצעות מכשיר מסוג טיפול נמרץ, ובעלי החיים היו מאווררים עם אוורור מכני מגן ריאות במהלך תקופה של 4 שעות. במהלך תקופת המחקר, דגימות דם ומכתשה נאספו כדי להעריך חמצון עורקים, חדירות של קרום נימי כף אשרת, פינוי נוזלים כתות דם, ודלקת ריאות. פרמטרי אוורור מכני נאספו גם לאורך כל הניסוי. למרות שמודל זה גרם לירידה ניכרת בתחמון עורקי עם חמיצות נימית משופעת, הוא ניתן לשחזור ומאופיין בפגיעה מהירה, יציבות טובה לאורך זמן וללא סיבוכים קטלניים.

פיתחנו מודל חזירון של שאיפה חומצית המשחזר את רוב התכונות הפיזיולוגיות, הביולוגיות והפתולוגיות של ARDS קליני, וזה יהיה מועיל לקדם את הבנתנו את ההשפעות הפוטנציאליות של הגנה על הריאות של חומרים הלוגניים המועברים באמצעות מכשירים המשמשים להרדמה בטיפול נמרץ בשאיפה.

Introduction

תסמונת מצוקה נשימתית חריפה (ARDS) היא סיבה נפוצה לכשל נשימתי היפוקסמי ומוות בחולים חולים קריטיים1. הוא מאופיין הן בפגיעות אפיתל תכתשיות מפוזרות והן בפציעות אנדותל, מה שמוביל לחדירה מוגברת ובצקת ריאות, פינוי נוזלים משופע (AFC) והחמרה במצוקה נשימתית2. ספיגה מחדש של בצלקת כתשית והתאוששות מ ARDS דורשים הובלת נוזל אפיתל דרך alveoli להישאר שלם, אשר מציע כי טיפול שיפור AFC יכול להיות שימושי3,4. למרות אוורור מגן ריאות ואסטרטגיה מגבילה לטיפול בנוזלים תוך ורידי הוכיחו מועיל בשיפור התוצאות2,5, הם עדיין קשורים לתמותה גבוהה ותחלואה6. לכן, יש צורך דחוף לפתח טיפולים יעילים לתסמונת ולהבין טוב יותר את המנגנונים המדויקים שבאמצעותם טיפולים כאלה עשויים לעבוד.

הרדמה הלוגנית, כגון איזופלוראן או סבופלוראן, שימשו באופן נרחב להרדמה כללית בחדר הניתוח. סבופלורן קשורה לירידה בדלקת בריאות של חולים שעברו ניתוח בית החזה ועם ירידה בסיבוכים ריאתיים לאחר הניתוח, כגון ARDS7. תוצאות דומות נמצאו במטא-אנליזה של חולים לאחר ניתוח לב8. נדיפים הלוגן יש גם אפקט סימפונות9,10 ואולי כמה תכונות המגנות על כמה איברים, כגון הלב8,11 והכליות12,13,14. לאחרונה גובר העניין בשימוש הקליני בהרדמה בשאיפה כסמי הרגעה ביחידה לטיפול נמרץ. מחקרים בבעלי חיים ובבני אדם תומכים בהשפעות המגנות של טיפול מקדים עם חומרים הלוגניים לפני איסכמיה ממושכת של הכבד15, המוח16, או הלב11. סוכנים הלוגניים יש גם יתרונות פרמקוקינטיים ופרמקודינמיים פוטנציאליים על פני סוכנים תוך ורידי אחרים עבור תרופות ההרדה של חולים קריטיים, כולל התפרצות מהירה של פעולה וקוז מהיר עקב הצטברות קטנה ברקמות. סוכנים הלוגן בשאיפה להקטין את זמני צנרור בהשוואה לרדם תוך ורידי בחולים שעברו ניתוח לב17. מספר מחקרים תומכים בבטיחות וביעילות של סוכנים הלוגנים במצן של חולי טיפול נמרץ18,19,20. במודלים ניסיוניים של ARDS, סבופלוראן בשאיפה משפר את חילופי הגז21,22, מפחית בצקת כתוש21,22, ומחליל דלקת ריאתית ומערכתית23. Isoflurane גם לשפר את תיקון הריאות לאחר פציעה על ידי שמירה על שלמות המחסום מכתשי-נימי, אולי על ידי לווסת את הביטוי של חלבון צומת חזק מפתח24,25,26. בנוסף, מקרופאגים עכבר כי היו תרבותיים ומטופלים עם איזופלוראן היו השפעות פאגוציטיות טובות יותר על נויטרופילים מאשר מקרופאגים שלא טופלו עם איזופלוראן27.

עם זאת, המסלולים הביולוגיים המדויקים והמנגנונים המסבירים את תכונות ההגנה על הריאות של הרדמה נדיפת עדיין אינם ידועים עד כה, הדורשים חקירה נוספת18. מחקרים נוספים מוצדקים גם לחקור את ההשפעות המדויקות של sevoflurane על פגיעה בריאה וכדי לוודא אם ראיות ניסיוניות ניתן לתרגם לחולים. ניסוי הבקרה האקראי הראשון מהצוות שלנו מצא כי הממשל של sevoflurane בשאיפה בחולים עם ARDS היה קשור לשיפור חמצון וירידה ברמות של הן ציטוקינים פרו דלקתיים והן סמני פגיעה אפיתל ריאות, כפי שהוערך על ידי קולטנים מסיסים פלזמה מכתשית עבור מוצרי קצה גליקציה מתקדמים (sRAGE)28 . כמו sRAGE נחשב כעת כסמן של פגיעה בתא מכתש מסוג 1 ומתווך מפתח של דלקת מכתשים, תוצאות אלה יכולות להציע כמה השפעות מועילות של סבופלוראן על פציעת אפיתל מכתשריאות 21,29,30.

השימוש בסוכני הלוגן להרדמה בטיפול נמרץ בשאיפה מחייב זה זמן רב מאווררי הרדמה של חדרי ניתוח ומאדי גז להיפרס בטיפול נמרץ. מאז פותחו מחזירי הרדמה המתאימים לשימוש במכונות הנשמה מודרניות לטיפול נמרץ. התקנים אלה כוללים מסנני החלפת חום ולחות מותאמים המוחדרים בין Y-חתיכה של מעגל הנשימה ואת צינור אנדוטראצ'אל. הם מאפשרים את הממשל של סוכנים הלוגן, עם איזופלוראן ו sevoflurane להיות הנפוץ ביותר, והם מורכבים מוט מאייד פוליפרופילן נקבובי, שבו סוכן נוזלי, נמסר על ידי משאבת מזרק ספציפית, משתחרר. הסוכן הלוגן נספג במהלך התפוגה על ידי מדיום המשקף הכלול במכשיר והוא משתחרר במהלך ההשראה הבאה, ומאפשר recirculation של כ 90% של סוכן הלוגן שפג תוקפו31,32. לאחרונה, גרסה ממוזערת של המכשיר פותחה עם שטח מת אינסטרומנטלי של 50 מ"ל, מה שהופך אותו אפילו יותר מתאים לשימוש במהלך אוורור אולטרה מגן בחולי ARDS, עם נפחי גאות ושפל שיכולים להיות נמוכים כמו 200 מ"ל31. מכשיר ממוזער כזה מעולם לא נחקר במודל חזירונים ניסיוני של ARDS.

מכיוון שמחקרים קודמים תומכים בתפקידים המבטיחים של נדיפים הלוגניים בדלקת מכתשים בריאה ופציעה במהלך ARDS, עיצבנו מודל חייתי ניסיוני כדי להשיג הבנה תרגומית של מנגנוני ההשפעות של חומרים הלוגניים על פגיעה בריאות ותיקון33,34,35. במחקר זה, פיתחנו מודל של חומצה הידרוכלורית (HCl)-induced ARDS חזירונים שבהם סדציה בשאיפה ניתן להעביר באמצעות הגרסה הממוזערת של מכשיר שימור הרדמה, מכשיר מסוג טיפול נמרץ. מודל בעלי חיים גדול זה של ARDS יכול לשמש כדי לקדם את הבנתנו את ההשפעות הפוטנציאליות מגן ריאות של סוכנים הלוגן בשאיפה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

פרוטוקול המחקר אושר על ידי ועדת האתיקה של בעלי החיים של המיניסטאר הצרפתי de l'Education Nationale, de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche (מספר אישור 01505.03) לפני שנרשם ב- preclinicaltrials.eu (מזהה הרישום הקדם קליני PCTE0000129). כל ההליכים בוצעו במרכז הבינלאומי דה Chirurgie אנדוסקופיק, הממשלה קלרמונט אוברן, קלרמונט-פראנד, צרפת, בהתאם לחקר בעלי החיים: דיווח בניסויי Vivo (ARRIVE) הנחיות36.

1. הכנה והרדמה של בעלי חיים

  1. מצב חזרזיר
    1. ודא כי הפרוטוקול הניסיוני עולה בקנה אחד עם הנחיות לניסויים בבעלי חיים, כולל עקרונות 3R (החלפה, צמצום ועידון) והתקנות הלאומיות/בינלאומיות.
    2. קבלת אישורים מוועדת האתיקה לטיפול ושימוש בבעלי חיים ניסיוניים במוסד הרלוונטי לפני תחילת הפרוטוקול.
    3. השתמש חזירון Landrace לבן זכר (2-4 חודשים; במשקל 10-15 ק"ג).
    4. מניחים את החזירון בתנוחת העל-רפואה לאחר פרמדיקציה באמצעות אזפרון תוך שרירי (מתואר ב- 1.2.2).
  2. אינדוקציה הרדמה
    1. תגבילו את בעלי החיים ממזון למשך הלילה, תוך מתן גישה חופשית למים.
    2. לנהל פרמדיקה חרדה לחזירון באמצעות אזפרון תוך שרירי (2 mg.kg-1) מאחורי האוזן.
    3. החל לחץ אצבע על הרקמות הרכות של הבסיס האוזרי של החזירון כדי לזהות את הווריד המהודל והצבעי.
    4. הכנס צנתר 22 גרם תוך ורידי היקפי בווריד האוזן המהודל או לרוחב של החזירון. יש לעקוב עם הצנתר בזווית רדודה של 45° דרך העור ולהתקדם עד שהדם מופיע דרך הצנתר.
    5. לגרום להרדמה כללית עם פרופופול תוך ורידי (3 mg.kg-1) וסופנטניל (0.3 μ g.kg-1)37. בדוק את עומק ההרדמה על ידי חוסר תגובה לרפלקס הדוושה.
  3. צנרוב קנההנשימה 38,39
    1. הכן את הגרון באמצעות להב לרינגוסקופ מילר בגודל 4 ישר.
    2. מעבירים את הגרון לחלל הלוע ומדכאים את הלשון עם להב הגרון, מה שהופך את האפיגלוטיס לגלוי.
    3. דמיינו את פתח הגרון של החזירון לפני הצנרור האורוטראצ'אל.
    4. הכנס צינור אנדוטראצ'ל בקוטר פנימי בקוטר פנימי בקוטר 6 מ"מ.
    5. לנפח את שרוול צינור אנדוטראצ'ל כדי להגיע ללחץ שרוול סביב 20-30 ס"מH2O.
    6. תקן את צינור האנדוטראצ'ל לאף של החזירון עם סרט ניתוח מיקרופורי.
    7. התחבר למכונת ההנשמה ופתח אוורור מכני בהתאם להגדרות המתוארות בסעיף 3.
  4. תחזוקת סם מזון
    1. לשמור על הרדמה עם עירוי תוך ורידי מתמשך של propofol (5 mg.kg-1.h-1) לפני פגיעה ריאות הנגרמת חומצה. עירוי של פרופופול ייעצר כאשר סוכנים הלוגן מתחילים.
    2. הוסף עירוי תוך ורידי רציף של remifentanil (10-20 μ g.kg−1.h−1 = 0.15–0.33 μ g.kg−1.min−1) לטיפול בכאב.
    3. הוסף עירוי תוך ורידי מתמשך של cisatracurium (0.2 mg.kg-1.h-1) עבור מצור עצבי שרירי.
    4. שמור על טמפרטורת הגוף של החזירון בכ 38 °C (50 °F) באמצעות שמיכות חמות.
    5. ניטור פעילות אלקטרוקרדיוגרמה, רוויית החמצן ההיקפית (SpO2)ולחץ עורקי ברציפות באמצעות צג חיצוני.
  5. כירורגיה
    1. הכנס גישה ורידית מרכזית באמצעות חשיפה כירורגית של וריד הצוואר הפנימי הימני ואת שיטת סלדינגר להכניס צנתר 3-לומן (7 צרפתית, 16 ס"מ).
      1. בצע חתך עורי בקו האמצע על ההיבט הגחני של הצוואר, 2 ס"מ לרוחב קנה הנשימה. השתמש במלקחיים כירורגיים כדי לנתח את הרקמות.
      2. לוקליזציה של וריד הצוואר הפנימי (כ 1-2 ס"מ עמוק, לרוחב לעורק הראשי הפנימי) ו, באמצעות המחט (18 G, 6.35 ס"מ), לעשות לנקב עם כיוון craniocaudal.
      3. עם היד, להכניס את "J" guidewire (קוטר 0.81 מ"מ, 60 ס"מ) דרך המחט. הסר בעדינות את המחט והכנס במהירות קטטר ורידי עם שלוש שורות לתוך הווריד הצוואר הפנימי לאורך מדריך "J". הסר את מדריך "J" תוך שמירה על צנתר ורידים במקום.
      4. שאפו דם דרך כל שורה של קטטר ורידים כדי להסיר את האוויר מן הקווים השונים לשטוף עם 5 מ"ל של תמיסת מלח (0.9% NaCl) לשטוף את שלושת הקווים.
      5. תפרו את העור בחוט תפר 3.0 שאינו נספג בעקבות תבנית למברט המתמשכת ותקן את הצנתר לעור בתפר יחיד וקשרים משולשים על כל ניקוב לרוחב של הצנתר ורידי המרכזי.
    2. הכנס קו עורקי באמצעות חשיפה כירורגית של עורק הירך הימני והשתמש בשיטת סלדינגר כדי להכניס את צנתר התרמודי -5 (3-5 צרפתית, 20 ס"מ).
      1. מניחים את הקדמת האדם הנכון של החזירון בהרחבה.
      2. לעשות חתך עורי על אזור המפשעה הימנית של החזירון. השתמש במלקחיים כירורגיים כדי לנתח את הרקמות התת עוריות ושריריות.
      3. לוקליזציה של עורק הירך הימני על ידי מישוש הדופק הירך (כ 3-4 ס"מ עמוק) ו, באמצעות המחט (19 G, 54 מ"מ), לעשות לנקב עם כיוון caudocranial.
      4. הכנס את מדריך "J" דרך המחט. הסר בעדינות את המחט והכנס במהירות קטטר עורקי לעורק הירך לאורך חוט הנחיה. הסר את מדריך ההנחיה תוך שמירה על הצנתר במקום.
      5. הסר את האוויר מן הצנתר העורקים לשטוף עם תמיסת מלח לשטוף את הקו.
      6. תפרו את העור בחוט תפר 3.0 שאינו נספג בעקבות תבנית למברט המתמשכת ותקן את הצנתר לעור בתפר יחיד וקשרים משולשים על כל ניקוב לרוחב של הקטטר העורקי.
      7. חבר את הקטטר על צינורות קו עורקי כדי לאפשר אחזור של דגימות דם סדרתיות וניטור המודינמי רציף (לחץ עורקי, אינדקס לב, ומי ריאות במיוחד, כפי שנמדדו למשקל הגוף) עם התקן צג תפוקת לב קווי לב.

2. פגיעה חריפה ריאות הנגרמת על ידי חומצה

אזהרה: השתמש כפפות ומשקפיים במהלך שלב זה כדי למנוע כל סיכון של מגע של חומצה עם העור או העיניים)

  1. הפוך 100 מ"ל של HCl ב 0.05 M ו- pH 1.4.
  2. באמצעות ציון הדרך האנטומי של הקטע האחרון של העצם החזה, למדוד את המרחק בין קצה הצינור אנדוטראצ'אל ואת קרינה של החזירון.
  3. סמנו את המרחק הזה עם עט שחור על קטטר יניקה Ch14.
  4. הכנס את קטטר היניקה דרך צינור אנדוטרשל עד לציון הדרך השחור.
  5. להחדיר בעדינות 4 mL.kg-1 (משקל גוף) של חומצה דרך קטטר היניקה במשך מעל 3 דקות.
  6. הסר את צנתר היניקה.

3. אוורור מכני

  1. השתמש באוורור מבוקר נפח במכונת הנשמה לטיפול נמרץ.
  2. השתמש בנפח גאות ושפל של 6 mL.kg-1, לחץ חיובי של תפוגת קצה (PEEP) של 5 ס"מ2O, ושבר חמצן בהשראת (FiO2)של 40%.
  3. התאם את קצב הנשימה כדי לשמור על פחמן דו חמצני בקצה הגאות והשפל בין 35 ל 45 מ"מ כ"ג.
    הערה: בהתבסס על מחקרים קודמים37,40,41, פגיעה בריאה נחשבת הוקמה כאשר מתח חמצן עורקי (PaO2)-ל-FiO2 יחס יורד ל 25% מקו הבסיס, כ 1 שעה לאחר הטמעת HCl דרכי הנשימה.

4. הרדמה הלוגנית

הערה: התחל הרדמה באמצעות הרדמה הלוגן (סבופלוראן או איזופלוראן) לאחר פגיעה ריאות הנגרמת חומצה מושגת. לאחר מכן יש להפסיק את ההר הגהה תוך ורידי באמצעות פרופופול.

  1. מילוי המזרק (איור 1A):חבר את מתאם המילוי שסופק על ידי היצרן לבקבוק 250 מ"ל של החומר הלוגן ומזרק 60 מ"ל למתאם המילוי. הפוך את הבקבוק ומלא את המזרק על ידי דחיפה ומשיכת הבוכנה. סובבו את הבקבוק זקופים והוציאו את המזרק.
  2. ניקוי נבלות (איור 1B)
    1. מניחים את מסנן הפחם, המשמש להסרת גזי הרדמה פחמימניים הלוגן, קרוב למכונת ההנשמה.
    2. הסר את מכסה המגן ממסנן הפחם.
    3. חבר את מסנן הפחם לשסתום התפוגה של מכונת ההנשמה עם צינור גמיש.
  3. השתמש בהתקן השימור ההרדמה (התקן המשמש להרדמה בטיפול נמרץ בשאיפה) (איור 1C) כמתואר להלן.
    1. חבר את קו מייבש הממברנה של היומר ליציאת דגימת הגז של מכשיר ההרדמה.
    2. חבר צד אחד של קו דגימת הגז לקו מייבש הממברנה של היומר.
    3. חבר את הצד השני של קו דגימת הגז למנתח הגז.
    4. הכנס את מכשיר ההרדמה בין Y-חתיכה של מעגל הנשימה ואת צינור אנדוטראצ'אל.
    5. ודא כי מכשיר שימור הרדמה יש את הצד השחור למעלה והוא משופע כלפי מטה לכיוון החזירון.
  4. ספקו הרדמה בשאיפה באמצעות מכשיר ההסמכה להרדמה(איור 2).
    1. מניחים את המזרק הספציפי במשאבת המזרק.
    2. חבר את קו הסוכן ההרדמה למזרק.
    3. ראש קו הסוכן עם בולוס של 1.5 מ"ל של הסוכן הלוגן.
    4. התאם את קצב המשאבה ההתחלתי ב- mL.h-1 (הגדרות קצב משאבת המזרק הראשוני של איזופלוראן וסבופלוראן הן 3 ו- 5 מ"ל/ שעה, בהתאמה) לשבר סבופלוראן שפג תוקפו (FEsevo) או לערך שבר איזופלוראן שפג תוקפו (FEiso), כפי שמוצג במנתח הגז.
    5. ודא כי מנתח הגז מציג FEsevo %–FEiso % או ערך ריכוז תכרית מינימלי שווה ערך הגדול מאפס. במידת הצורך, לתת בולוס נוסף של 0.3 מ"ל של הסוכן הלוגן.
    6. התאם את קצב משאבת המזרק הדרוש כדי להגיע לריכוז מסוים בהתאם לנפח הדקות והריכוז הממוקד, עם שיעורים של 2-7 מ"ל-1 ו-4-10 מ"ל-1 להיות, באופן כללי, הקשורים לשברים שפג תוקפם של 0.2%-0.7% ו-0.5%-1.4% לאיזופלוריין42 וסבפלוריין28,43,בהתאמה.
    7. במהלך הניסוי, המשך ניהול של סוכנים הלוגן עם FEסבו ו FEמטרות iso של 0.8-1.1 ו 0.5-0.8, בהתאמה.

5. מדידות

  1. ניטור
    1. לאסוף פרמטרים שונים כפי שנמדד על ידי הצג החיצוני: קצב הלב, לחץ דם, ורוויה חמצן היקפי.
    2. פרמטרים רשומים כפי שנמדדו על ידי מכונת ההנשמה: נפח גאות ושפל, קצב נשימה, PEEP מוגדר, AUTO-PEEP (על ידי החלת תמרון אחיזה תפוגה של 5 s על מכונת ההנשמה), תאימות של מערכת הנשימה, התנגדות דרכי הנשימה, לחץ מישור מעורר השראה (על ידי החלת תמרון אחיזה מעורר השראה של 2 s על מכונת ההנשמה), לחץ השראה שיא, ולחץ נהיגה.
    3. חשב את קיבולת שיורית תפקוד הריאות באמצעות שיטת חנקן לשטוף פנימה / לשטוף החוצה אם משולב במכונת ההנשמה.
    4. השתמש מחוון תרמי שהוכנס בעבר בעורק הירך כדי למדוד את נפח המים החוץ וסקולריים של הריאות, אינדקס הלב, והתנגדות כלי דם מערכתית.
  2. דגימת נוזל בצקת ריאות לא מדוללת כדי למדוד את קצב ה- AFC נטו.
    1. הכנס קטטר יניקה רך 14 Fr לתוך תנוחה תקועה בסימפונות דיסטל דרך הצינור אנדוטרכאלי.
    2. יש לדגום נוזל ביזה למלכודת יניקה על ידי החלת יניקה עדינה.
    3. צנטריפוגה כל הדגימות ב 240 x g ב 4 °C (50 °F) במשך 10 דקות בצנטריפוגה בקירור.
    4. לאסוף את supernatants.
      הערה: ריכוז החלבון הכולל בנוזל בצקת ריאתית לא מדולל נמדד בשיטה צבעונית. מכיוון ששיעור הסיווג של נוזל בקתות מהחלל מכתמי גבוה בהרבה מקצב הסרת החלבון, שיעור ה-AFC נטו חושב כאחוז AFC = 100 × [1 - (חלבון בצית ראשוני /חלבון סך של בצית סופית)] ולאחר מכן דווח כ- %/h37. דגימות נוזל בצקת ריאתית לא מדוללות נאספות מבעלי החיים בבסיס ו -4 שעות מאוחר יותר, כפי שתואר בעבר34,44,45,46,47,48,49.
  3. דגימת שטיפה מיני סינכולבולרית.
    1. הכנס קטטר יניקה רך 14 Fr לתוך תנוחה תקועה בסימפונות דיסטל דרך צינור אנדוטרכאל.
    2. להחדיר 50 מ"ל של תמיסת נתרן כלורי 0.9% לתוך קטטר היניקה.
    3. מיד לדגום את הנוזל לתוך מלכודת יניקה.
    4. תאסוף את שטיפה מיני סימפונות.
      הערה: ריכוז החלבון הכולל במיני BAL נמדד בשיטה צבעונית, למשל, רמות הציטוקינים הפרו-דליקים, כגון TNF-α, IL-6, IL-1β ו- IL-18, נמדדות בשיטת אימונואמסה מולטיפלקס. דגימות נאספות 4 שעות לאחר פגיעת הריאות הנגרמת על ידי חומצה.
  4. ניתוח גז דם
    1. לאסוף גזי דם עורקיים דרך קו העורקים במזרק BD קבוע 3 מ"ל עם קצה BD Luer-Lok בקו הבסיס. מיד למדוד PaO2/ FiO2, PaCO2, pH, לקטט בסרום, וקראטינין בסרום באמצעות מנתח גז דם נקודת טיפול.
    2. חזור על שלב זה כל שעה במשך 4 שעות לאחר הטמעת חומצה.
  5. דגימת ריאות
    1. להקריב את החזירון עם זריקה תוך ורידי של pentobarbital (150 mg.kg-1) בסוף הניסוי (4 שעות לאחר פגיעה בריאה הנגרמת חומצה).
    2. לנתח ולהסיר את כל הריאות. תקן עם אלכוהול אצטט פורמלין.
    3. מטמיעים בפרפין ופורסים בעובי של 10 מיקרומטר.
    4. כתם עם המטוקסילין ואוסין.
      הערה: ראיות היסתולוגיות לפגיעה בריאות ניתן להעריך באמצעות ציון פציעה היסתולוגיתסטנדרטית 50.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

בניסוי זה, 25 חזירונים היו מרדים וחולקו לשתי קבוצות: 12 חזירונים בקבוצה הלא מטופלת (קבוצת SHAM) ו -13 חזירונים בקבוצה שנפגעה מחומצה (קבוצת HCl). אף חזירון לא מת לפני סוף הניסוי. ניתוח דו-כיווני של שונות (RM-ANOVA) הצביע על זמן משמעותי על ידי אינטראקציה קבוצתית (P < 10−4) עם השפעה מזיקה של ARDS המושרה HCl על PaO2/ FiO2, בהשוואה לבעלי חיים מזויפים ללא ARDS (איור 3). הבדל משמעותי בין קבוצות צוין ברמות נוזל בצקת הריאות הלא מדוללת של החלבון הכולל שנמדד לאחר 4 שעות של אוורור מכני (P < 10−4). ARDS המושרה HCl היה קשור לחלבון BAL מוגבר בהשוואה לבעלי החיים בזוי(איור 4). RM-ANOVA דו-כיווני הצביע על זמן משמעותי על ידי אינטראקציה קבוצתית (P < 10−4) עם ARDS המושרה HCl להיות קשור עם מי ריאות חוץ וסקולריים מוגברים, לעומת חיות מזויפות ללא ARDS (איור 5A). תפוקת הלב וערכי התנגדות כלי דם מערכתיים מדווחים באיור 5B ובאיור 5C, בהתאמה. באיור 6מדווחים שברים מעוררי השראה ופגים של סבופלוראן הנמדדים בכל בעלי החיים , וראיות מקרוסקופיות לפגיעה היסטולוגית בריאה מוצגות באיור 7.

Figure 1
איור 1: איור של ההקמה הדרושה לניהול תרופות ההפוגה עם חומרים נדיפים הלוגניים באמצעות מכשיר ההסמכה להרדמה. (A)מילוי המזרק הספציפי במתאם הבקבוק. (B)ניקוי הסוכנים הלוגן באמצעות מסנן פחם אוכל נבלות. (C)הרכבת משאבת המזרק ומנתח הגז עם מכשיר ההרדמה לשימוש יחד עם מכונת ההנשמה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: ייצוג סכמטי של חיבור מכשיר ההרדמה למעגל הנשימה של מכונת ההנשמה. זה כולל את השילוב של המודול כדי למדוד את קיבולת שיורית תפקודית ריאות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3: מדידת השינוי בתמצית העורקים. (A)התפתחות מתח חמצן עורקי (PaO2) לשבר חמצן בהשראת (FiO2) יחס חזירונים לא מטופלים (קבוצת SHAM, N = 12) וחזירונים פצועי חומצה (קבוצת HCl, N = 13) במהלך תקופה של 4 שעות. (B)אבולוציה של הדלתא של PaO2/ FiO2 בנקודת זמן מסוימת ושל PaO2/ FiO2 ב- H0 בחזירונים לא מטופלים (קבוצת SHAM, N = 12) וחזירונים פצועי חומצה (קבוצת HCl, N = 13). ערכים מבוטאים ב- mmHg ומיוצגות כאמצעי, כאשר קווי שגיאה מייצגים שגיאות סטנדרטיות של האמצעים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 4
איור 4: מדידות של השינוי בחדירה לממברנה נימית-נימית. רמות מיני סינכואלוולר (BAL) של חלבון כולל ב 4 שעות חזירונים לא מטופלים (קבוצת SHAM, N = 12) וחזירונים פצועי חומצה (קבוצת HCl, N = 13). ערכים מבוטאים ב-g.L-1 ומיוצגות כאמצעי, כאשר קווי שגיאה מייצגים שגיאות סטנדרטיות של האמצעים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 5
איור 5: מדידות המסופקות על ידי תרמודילולציה טרנס-ריאתית. (א)בצקת ריאות, כפי שהוערך על ידי מי ריאות חוץ וכלי דם. (B)תפוקת לב. (C)עמידות כלי דם מערכתית. תרמודילולציה טרנס-ריאתית בוצעה בחזירונים לא מטופלים (קבוצת SHAM, N = 12) וחזירונים פצועי חומצה (קבוצת HCl, N = 13) באמצעות צג פלט הלב של קווי המתאר של הדופק. ערכים באים לידי ביטוי mL.kg-1, L.min-1, dynes.s.cm-5, בהתאמה, ומדווחים כאמצעי, עם קווי שגיאה המייצגים שגיאות סטנדרטיות של האמצעים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 6
איור 6: מדידות של שברי הסוכנים הלוגן שפג תוקפם, סבופלוראן ואיזופלוראן. (A)פג תוקף (FEsevoflurane) והשראה (FIsevoflurane) שברי סבופלורן במהלך תקופת המחקר 4 שעות. (B)פג (FEאיזופלוראן) והשראה (FIאיזופלוראן) שברי איזופלוראן במהלך תקופת המחקר 4 שעות. ערכים מבוטאים ב- % ומיוצגים כאמצעי, כאשר קווי שגיאה מייצגים שגיאות סטנדרטיות של האמצעים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 7
איור 7: הערכה מקרוסקופית של כל הריאה לאחר תקופת המחקר של 4 שעות. (א)ריאה שלמה של חזירון לא מטופל (קבוצת SHAM). (B)ריאה שלמה של חזירון שנפצע בחומצה (קבוצת HCl). פגיעה מקרוסקופית בריאות, עם דימום גלוי וצפיפות, מורגש בחלקים האדומים של הריאה (חצים לבנים). הערכה היסטולוגית של הריאה לאחר תקופת המחקר של 4 שעות. (C) פרוסה היסטולוגית של הריאה של חזירון לא מטופל (קבוצת SHAM). (ד)פרוסה היסתולוגית של הריאה של חזירון שנפצע בחומצה (קבוצת HCl). עדות היסטולוגית לפגיעה בריאות הייתה תאיות גדולה יותר המורכבת בעיקר מנויטרופילים (ראשי חץ שחורים), עם אזורים נוספים של אטלקתזה ושיבוש מכתשי מוגבר, ממברנות היאלין, פסולת חלבון, דימום (חץ לבן), ועיבוי הקיר מכתשי (חצים שחורים). סרגלי קנה מידה שווים ל- 100 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

מאמר זה מתאר מודל ניסיוני לשחזור של ARDS המושרה על ידי ההטמעה התוך-מערכתית של HCl בחזירונים כדי לחקור את ההשפעות המגנות על הריאות של נדיפים הלוגנים, כגון סבופלוראן או איזופלוראן, המועברים באמצעות מכשיר שימור הרדמה.

המטרה העיקרית של מחקר זה הייתה לפתח מודל ניסיוני של ARDS שבו סוכנים נדיפים יכולים להיות מועברים על ידי מכשיר שימור הרדמה, כגון אלה המשמשים בחולי טיפול נמרץ. למרות כמה השפעות של סוכנים הלוגן נחקרו בעבר במודלים בעלי חיים, הכוח של המודל שלנו הוא שזה רלוונטי מבחינה קלינית, מודל תרגום כדי לקדם את ההבנה שלנו של השפעות כאלה. יתרון נוסף של מודל זה הוא כי פגיעה משמעותית ריאות יכול להיגרם בבעלי חיים גדולים יותר מעכברים עם תמותה נמוכה לאורך זמן. אכן, שיקול חשוב בבחירת מודל בעלי חיים של ARDS צריך להיות השאלה הניסיונית שיש לטפל בה51. במודל עכבר, טכניקות ניסיוניות כדי לגרום לפציעות ריאות, כגון חומצה אולאית תוך ורידי52, דלדול פעילי שטח הנגרמים על ידי שטיפה40, ואוורור מכני מתיחה גבוהה53, יכול לגרום לפציעה אינטנסיבית על פני ציר זמן משעות עד ימים, אבל הם אינם מאפשרים את החקירה של תיקון / רזולוציה של פגיעה בריאה. יתר על כן, כמה אתגרים של מודל בעלי חיים (למשל, נפחי גאות ושפל גדולים מאוד במודלים מסוימים של פגיעה ריאות הנגרמת על ידי מכונת הנשמה) עשויים להיות קיצוניים, כך שהם אינם מייצגים את מגוון התנאים הקיימים בבני אדם עם ARDS. לעומת זאת, מודלים כגון אנדוטוקסין intracheal54 עשויים לאפשר חקירה של היבטים מסוימים של פתרון של דלקת ותהליכים פיברוטי שיכולים להתרחש בעקבות ARDS קליני, אבל הם לא מייצרים היפוקסמיה משמעותית כי הוא תנאי מוקדם לאבחון של תסמונת51. כדי לאפיין את ההשפעות הספציפיות שלהם טוב יותר, טיפולים צריך להיבדק במודלים מרובים, כמו אף אחד לא מספיק משחזר את ההטרוגניות של ARDS55.

למודל שלנו יש כמה מגבלות מובנות. ראשית, מכיוון שהמתנו את בעלי החיים 4 שעות לאחר תחילת ARDS ניסיונית, אספנו פרמטרים רק בשלב המוקדם של ARDS. מתקנים משוכללים יותר, כגון "ICUS בעלי חיים", נדרשים כדי לחקור שלבים מאוחרים יותר של ARDS בחזירונים. שנית, במהלך הניסויים הנוכחיים, הערכנו רק את מידת הפגיעה בריאות באמצעות אינדקס של חמצון עורקי, כגון PaO2/ FiO2. עם זאת, רוב התכונות של ARDS ניסיוני היו נוכחים כאשר דיווחנו בעבר על שימוש במודל ARDS זה המושרה בחומצה37. כדי לשפר את המודל שלנו, זה יכול להיות מעניין להוסיף אמצעים לא פולשניים של מידת פגיעה בריאה, נקבע, למשל, באמצעות טומוגרפיה עקשן חשמלי אואולטרסאונד ריאות 56. שלישית, אנו מדווחים רק על שימוש ב"מודל להיט אחד " כדי לגרום לפגיעה ריאות בחזירונים, בעוד שמודלים שבהם יותר מגירוי מסית אחד לפגיעה בריאה מושרה ככל הנראה משקפים יותר את המצב האנושי הפתולוגי, שבו גירוי מסית יחיד קיים לעתים רחוקות ("השערה של שתי פגיעות")51. מנקודת מבט זו, פגיעת ריאות הנגרמת על ידי מכונת הנשמה יכולה, למשל, להתווסף למודל שלנו כדי לייצר פגיעה נוספת, ומודל זה יכול להיות משולב עם "להיטים" מזיקים אחרים במידת הצורך כדי לחקור תרחישים קליניים מורכבים יותר הכוללים תכונות מרובות של הפתופיזיולוגיה ARDS, כגון פגיעה אנדותל ריאות, הפעלת מקרופאג 'מכתשי, ואת ההשפעות של המוגלובין ללא תאים57, בין היתר58. רביעית, לא בחנו חומרים הלוגנים אחרים כמו desflurane. ואכן, השתמשנו רק איזופלוראן ו sevoflurane עבור עשיית עשמה בשאיפה חזירונים כי הם משמשים בתדירות הגבוהה ביותר בפועל טיפול נמרץ קליני, לפחות באירופה ובאזורים אחרים של העולם.

מודל החזירים תרם להתקדמות משמעותית במחקר הניסויי בעשורים האחרונים, והוא הפך לגשר תרגום חשוב יותר ויותר בין מודלים מסורתיים של חיות מעבדה קטנות לבין רפואת האדם. יתרון מרכזי בשימוש במודלים ניסיוניים בבעלי חיים גדולים הוא לאפשר חקירות הכרוכות באוורור בעלי חיים לאורך זמן. עם זאת, מודלים כאלה יכולים להיות יקרים מאוד, והם עשויים לפעמים לדרוש את הזמינות של טיפול נמרץ בעלי חיים. בנוסף, הזמינות המוגבלת של כמה ריאגנטים מולקולריים בחזירים היא מגבלה חשובה. מחקרים בבעלי חיים קטנים יותר, כגון עכברים, חולדות או ארנבות, היו שימושיים מאוד בחקר מסלולים בודדים, אך הכללת התוצאות לבני אדם נראית מוגבלת59. מחקרים בבעלי חיים גדולים יותר יכולים לספק הערכות ממוקדות של מסלולים פיזיולוגיים ומולקולריים מרכזיים וניתן להשתמש בהם כדי לבדוק טיפולים חדשים בבני אדם, כגון סם עם חומרים הלוגן. יתר על כן, גודל בעלי החיים תומך בשימוש בצנתרים, צינורות אנדוטרכאליים, מכונות הנשמה וצגים שאינם זמינים באופן מלא לשימוש ביונקים קטנים יותר. ואכן, היתרונות החשובים של שימוש במודלים ניסיוניים עם בעלי חיים גדולים כוללים את היכולת לקחת דגימות דם אורך מרובות ולבצע ניתוחי גז דם לאורך זמן. בנוסף, ניטור המודינמי פולשני יכול לשמש תרמודילוציה טרנס-ריאתית עם מכשיר צג פלט לב קווי מתאר דופק, המאפשר את המחקר של מידת בצקת מכתשית על ידי מדידת מי ריאות חוץ וכלי דם, פרמטר רלוונטי מאוד בשינוי של מחסום מכתשית-נימי במהלך ARDS51. עם זאת, יש צורך בזהירות כאשר נתונים מלבד גודל מתפרשים ממודלים של בעלי חיים, משום שקיימים הבדלים אנטומיים, פיזיולוגיים ואימונולוגיים חשובים בין מיני בעלי חיים. למודלים של בעלי חיים יכולים להיות הבדלים אנטומיים שישפיעו על המחקר ועל התרגום לבני אדם. ואכן, בעלי חיים רבים, כגון עכברים או ארנבות, יש mediastinum שלם וממברנות קרביים דקות, האוסר, למשל, על השימוש של pleura contralateral כמו שליטה. עם זאת, לבעלי חיים גדולים יותר (למשל, כבשים או חזירים) יש חלל pleural אחד סביב כל ריאה וpleura קרביים עבה הדומה לזה של בני אדם60.

ניהול הרדמה נדיף לחולי טיפול נמרץ נחקר יותר ויותר בעשור האחרון, בעיקר בגלל פיתוח מכשירים ייעודיים המבוססים על השתקפות או על מערכת מעגלית. התקנים כאלה ניתן להכניס לתוך כל מעגל אוורור מכני לנהל את שני הסוכנים הנפוצים ביותר בסביבת טיפול נמרץ, sevoflurane ואיזופלוראן61. בשל תכונות היפנוטיות, סימפונות, ו anti פרכוסים, סוכנים הלוגנים שימשו במשך זמן רב בטיפול נמרץ כדי לנהל חולים עם אסתמטיקוס מצב עקשן, אפילפטיקוס סטטוס, ותרחישי ירידה מורכבים עם דרישות תרופות גבוהות, כגון כוויות, כאב כרוני, ניתוחים בסיכון גבוה, או היסטוריה של שימוש בסמים. למרות הנחיות בינלאומיות האחרונות אינם ממליצים להשתמש סוכנים נדיפים לניהול כאבפרוצדורלי 62, הרדמה הלוגן פופולריים יותר ויותר באירופה, והם נחשבים אפשרות ריאלית עבור תרופות מרגיעות 2015 הנחיות גרמניות63, במיוחד אם זמני השכמה קצרים נדרשים. תכונות פוטנציאליות להגנה על איברי קצה טיפוליים באמצעות המנגנונים הציטוגניים והאנטי דלקתיים64 של הרדמה נדיפת משכו את תשומת ליבם של חוקרים ורופאים. למעשה, השימוש המתהווה שלהם ב- ICUs סלל את הדרך לחקר היתרונות הפוטנציאליים שלהם בחולים עם ARDS. ARDS מייצג את הצורה האולטימטיבית והחמורה ביותר של תפקוד לקוי של איברי ריאות, כמו גם אתגר גדול עבור חולים, משפחותיהם, ספקי שירותי בריאות מתחומים שונים, ומערכות בריאות כאשר מטפלים בחולים במצב קריטי, במיוחד בנסיבות חריגות מסוימות, כגון במהלך מגפת COVID-19הנוכחית 65,66,67 . מעבר למאמצים הנוכחיים למצוא טיפולים אנטי-ויראליים ספציפיים, שיפור אפשרויות הטיפול והטיפול התומכות בחולים עם ARDS הקשורים ל- COVID-19 הוא, אם כן, בעל חשיבות רבה65,68,69. מנקודת מבט זו, הרציונל התומך בשאיפה עם סבופלוראן או איזופלוראן כדרך לשפר את החלוג לאפיתל הריאות, להפחית את התגובה הדלקתית, ואולי, לשפר את תוצאות המטופל הוא חזק. בנוסף, מספר מודלים לא אנושיים הראו כי סוכן הרדמה נדיף, כגון סבופלוראן בשאיפה, משפר את חילופי הגז21,70,71, מפחית בצקת כתשית22, ומפחית את רמות הציטוקינים הפרו דלקתיים72,73. תופעות אלה יכולות להיות מוסברות על ידי תפקוד אפיתל ריאות משוחזר ועל ידי ההשפעות האימונומודולטוריות של הסוכן הלוגן. בניסוי בקרה אקראי פיילוט קודם, השימוש בסוכן הלוגני, כגון סבופלוראן, כדי להרדים חולי ARDS בטיפול נמרץ שיפר חמצון וירידה ברמות של סמן של פגיעה אפיתל ריאות וכמה ציטוקינים פרו דלקתיים (אינטרלוקין [IL]-1β, IL-6, ו- IL-8 וגורם נמק הגידול α) לעומת28 שרף תוך ורידי . תוצאות אלה מחזקות את ההשפעה המגנה של סבופלוראן על דלקת ועל פגיעה אפיתל מופחתת או AFC משופר, כפי שהוערך על ידי פלזמה sRAGE34.

הבנת המנגנונים הביולוגיים והמסלולים הפתופיציולוגיים המעורבים בפגיעה חריפה בריאות ורזולוציה תחת סם בשאיפה עם חומרים הלוגניים דורשת שימוש במודלים ניסיוניים ופרה-אקליניים. למרות מחקרים במבחנה מייצגים צעד חשוב בתיאור מנגנונים אלה74, בניסויים vivo הם בסיסיים לפני התוצאות ניתן להסיק את ההגדרה הקלינית. יתר על כן, במודל בעלי חיים גדול זה, סוכנים הלוגן יכול להינתן באמצעות אותו מכשיר שימור הרדמה כמו בבני אדם. למעשה, מכשירים המבוססים על השתקפות או על מערכת מעגלית, הזמינים שניהם עבור חולים במדינות מסוימות, אין מקבילות ספציפיות זמינות עבור בעלי חיים קטנים, כגון עבור עכברים, חולדות, או ארנבות. כתוצאה מכך, כאשר חוקרים רוצים לנהל סוכנים הלוגן לבעלי חיים, הם חייבים לבחור בין לפני או לאחר חשיפה לסוכנים הלוגן, בדרך כלל באמצעות אינדוקציה תא הרדמה על פני זמן רב פחות או יותר ללא אוורור מכני ספציפי במהלך תקופה זו75. מודל חזירון זה מאפשר רבייה ספציפית של אותם תנאי טיפול כמו בחולי טיפול נמרץ עם ARDS, כלומר, הממשל של סוכנים הלוגן, כגון סבופלורן, בנוסף לאספקת אוורור מכני מגן ריאות עם נפחי גאות ושפל נמוכים ו- PEEP. מעניין, המודל שלנו דיווח על השימוש בגרסה האחרונה, ממוזער של מכשיר שימור הרדמה לנהל sevoflurane בפעם הראשונה חזירונים, ובכך לאפשר נפחי גאות ושפל קטנים יותר שטח מת אינסטרומנטלי נוסף להיות מוגדר לעומת הגירסה הקודמת של המכשיר. יתר על כן, בנוסף לניהול נדיפים הלוגן, מודל זה של חומצה המושרה ARDS יכול להיות שימושי בחקר מסלולים ספציפיים, כגון אלה המעורבים בפגיעה אפיתל ריאות ותיקונו37.

לסיכום, מודל ניסיוני זה של ARDS בחזירונים יש יתרונות משמעותיים לעומת אלה הקיימים. אלה כוללים הפעלה מהירה (בתוך 1 שעה באופן כללי), רבייה טובה ויציבות לאורך זמן, שיעור תמותה נמוך, וחשוב מכך, שימוש במכשיר רלוונטי קלינית כדי לספק ירידה בשאיפה לטיפול נמרץ, ובכך לאפשר גישות תרגום חדשניות לחקר ההשפעות של סוכנים הלוגן ב ARDS.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgments

המחברים רוצים להודות לצוות מגר"ד, מאוניברסיטת קלרמונט אוברן, ולמרכז הבינלאומי דה צ'יורג'י אנדוסקופיק (כולם בקלרמונט-פראנד, צרפת).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Tracheal intubation
Endotracheal tube 6-mm Covidien 18860
Animal preparation
Central venous catheter 3-lumens catheter (7 French - 16 cm) Arrow CV-12703
Pulse contour cardiac output monitor PiCCO catheter (3-5 French - 20 cm) Getinge Pulsion Medical System catheter
Warm blankets WarmTouch5300 MedTronic 5300
Monitoring
External monitor IntelliVue MP40 Phillips MNT 142
Point-of-care blood gas analyzer Epoc® Blood Analysis System Siemens 20093
Pulse contour cardiac output monitor PiCCO Device PulsioFlex Monitor Getinge Pulsion Medical System PulsioFlex
Mechanical ventilation
Ventilator Engström Carestation General Electrics Engström
Halogenated anesthetics
Anaconda Syringe SedanaMedical 26022
Anesthetic conserving device AnaConDa-S SedanaMedical 26050
Charcoal filter FlurAbsorb SedanaMedical 26096
Filling Adaptaters SedanaMedical 26042
Ionomer membrane dryer line Nafion SedanaMedical 26053
Products
Propofol Mylan 66617123
Isoflurane Virbac QN01AB06
Cisatracurium Mylan 69252651
Pentobarbital PanPharma 68942457
Sevoflurane Abbvie N01AB08
Sufentanil Mylan 62404996

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. ARDS Definition Task Force et al. Acute respiratory distress syndrome: the Berlin Definition. JAMA: The Journal of the American Medical Association. 307 (23), 2526-2533 (2012).
  2. Thompson, B. T., Chambers, R. C., Liu, K. D. Acute Respiratory Distress Syndrome. The New England Journal of Medicine. 377 (6), 562-572 (2017).
  3. Ware, L. B., Matthay, M. A. Alveolar fluid clearance is impaired in the majority of patients with acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 163 (6), 1376-1383 (2001).
  4. McAuley, D. F., Frank, J. A., Fang, X., Matthay, M. A. Clinically relevant concentrations of beta2-adrenergic agonists stimulate maximal cyclic adenosine monophosphate-dependent airspace fluid clearance and decrease pulmonary edema in experimental acid-induced lung injury. Critical Care Medicine. 32 (7), 1470-1476 (2004).
  5. Fan, E., et al. An official American thoracic society/European society of intensive care medicine/society of critical care medicine clinical practice guideline: Mechanical ventilation in adult patients with acute respiratory distress syndrome. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 195 (9), 1253-1263 (2017).
  6. Bellani, G., et al. Epidemiology, patterns of care, and mortality for patients with acute respiratory distress syndrome in intensive care units in 50 countries. JAMA: The Journal of the American Medical Association. 315 (8), 788-800 (2016).
  7. De Conno, E., et al. Anesthetic-induced improvement of the inflammatory response to one-lung ventilation. Anesthesiology. 110 (6), 1316-1326 (2009).
  8. Uhlig, C., et al. Effects of volatile anesthetics on mortality and postoperative pulmonary and other complications in patients undergoing surgery: A systematic review and meta-analysis. Anesthesiology: The Journal of the American Society of Anesthesiologists. 124 (6), 1230-1245 (2016).
  9. Campagna, J. A., Miller, K. W., Forman, S. A. Mechanisms of actions of inhaled anesthetics. The New England Journal of Medicine. 348 (21), 2110-2124 (2003).
  10. Dikmen, Y., Eminoglu, E., Salihoglu, Z., Demiroluk, S. Pulmonary mechanics during isoflurane, sevoflurane and desflurane anaesthesia. Anaesthesia. 58 (8), 745-748 (2003).
  11. Hert, S. G. D., et al. Choice of primary anesthetic regimen can influence intensive care unit length of stay after coronary surgery with cardiopulmonary bypass. Anesthesiology. 101 (1), 9-20 (2004).
  12. Hashiguchi, H., et al. Isoflurane protects renal function against ischemia and reperfusion through inhibition of protein kinases, JNK and ERK. Anesthesia and Analgesia. , 1584-1589 (2005).
  13. Fukazawa, K., Lee, H. T. Volatile anesthetics and AKI: risks, mechanisms, and a potential therapeutic window. Journal of the American Society of Nephrology: JASN. 25 (5), 884-892 (2014).
  14. Obal, D., Rascher, K., Favoccia, C., Dettwiler, S., Schlack, W. Post-conditioning by a short administration of desflurane reduced renal reperfusion injury after differing of ischaemia times in rats. British Journal of Anaesthesia. 97 (6), 783-791 (2006).
  15. Lv, X., et al. Isoflurane preconditioning at clinically relevant doses induce protective effects of heme oxygenase-1 on hepatic ischemia reperfusion in rats. BMC Gastroenterology. 11, 31 (2011).
  16. Sakai, H., et al. Isoflurane provides long-term protection against focal cerebral ischemia in the rat. Anesthesiology. 106 (1), 92-99 (2007).
  17. Jerath, A., et al. Volatile-based short-term sedation in cardiac surgical patients: a prospective randomized controlled trial. Critical Care Medicine. 43 (5), 1062-1069 (2015).
  18. Jerath, A., Parotto, M., Wasowicz, M., Ferguson, N. D. Volatile Anesthetics. Is a New Player Emerging in Critical Care Sedation. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 193 (11), 1202-1212 (2016).
  19. Perbet, S., et al. A pharmacokinetic study of 48-hour sevoflurane inhalation using a disposable delivery system (AnaConDa®) in ICU patients. Minerva Anestesiologica. 80 (6), 655-665 (2014).
  20. Mesnil, M., et al. Long-term sedation in intensive care unit: a randomized comparison between inhaled sevoflurane and intravenous propofol or midazolam. Intensive Care Medicine. 37 (6), 933-941 (2011).
  21. Schläpfer, M., et al. Sevoflurane reduces severity of acute lung injury possibly by impairing formation of alveolar oedema. Clinical and Experimental Immunology. 168 (1), 125-134 (2012).
  22. Voigtsberger, S., et al. Sevoflurane ameliorates gas exchange and attenuates lung damage in experimental lipopolysaccharide-induced lung Injury. Anesthesiology. 111 (6), 1238-1248 (2009).
  23. Steurer, M., et al. The volatile anaesthetic sevoflurane attenuates lipopolysaccharide-induced injury in alveolar macrophages. Clinical and Experimental Immunology. 155 (2), 224-230 (2009).
  24. Englert, J. A., et al. Isoflurane Ameliorates Acute Lung Injury by Preserving Epithelial Tight Junction Integrity. Anesthesiology. 123 (2), 377-388 (2015).
  25. Li, Q. F., Zhu, Y. S., Jiang, H., Xu, H., Sun, Y. Isoflurane preconditioning ameliorates endotoxin-induced acute lung injury and mortality in rats. Anesthesia and Analgesia. 109 (5), 1591-1597 (2009).
  26. Reutershan, J., Chang, D., Hayes, J. K., Ley, K. Role of a reduction of cytokine levels in isoflurane-mediated protection from endotoxin-induced lung Injury. Anesthesiology. 105 (6), 1280-1281 (2006).
  27. Du, X., et al. Isoflurane promotes phagocytosis of apoptotic neutrophils through AMPK-mediated ADAM17/Mer signaling. PloS One. 12 (7), 0180213 (2017).
  28. Jabaudon, M., et al. Sevoflurane for Sedation in Acute Respiratory Distress Syndrome. A Randomized Controlled Pilot Study. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 195 (6), 792-800 (2017).
  29. Yue, T., et al. Postconditioning with a volatile anaesthetic in alveolar epithelial cells in vitro. The European Respiratory Journal: Official Journal of the European Society for Clinical Respiratory Physiology. 31 (1), 118-125 (2008).
  30. Blondonnet, R., Constantin, J. M., Sapin, V., Jabaudon, M. A pathophysiologic approach to biomarkers in acute respiratory distress syndrome. Disease Markers. 2016, 3501373 (2016).
  31. Farrell, R., Oomen, G., Carey, P. A technical review of the history, development and performance of the anaesthetic conserving device "AnaConDa" for delivering volatile anaesthetic in intensive and post-operative critical care. Journal of Clinical Monitoring and Computing. 32 (4), 595-604 (2018).
  32. Sturesson, L. W., Bodelsson, M., Jonson, B., Malmkvist, G. Anaesthetic conserving device AnaConDa: dead space effect and significance for lung protective ventilation. British Journal of Anaesthesia. 113 (3), 508-514 (2014).
  33. Blondonnet, R., et al. RAGE inhibition reduces acute lung injury in mice. Scientific Reports. 7 (1), 7208 (2017).
  34. Jabaudon, M., et al. Soluble receptor for advanced glycation end-products predicts impaired alveolar fluid clearance in acute respiratory distress syndrome. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 192 (2), 191-199 (2015).
  35. Jabaudon, M., et al. Soluble forms and ligands of the receptor for advanced glycation end-products in patients with acute respiratory distress syndrome: An observational prospective study. PloS One. 10 (8), 0135857 (2015).
  36. Kilkenny, C., Browne, W. J., Cuthill, I. C., Emerson, M., Altman, D. G. Improving bioscience research reporting: The ARRIVE guidelines for reporting animal research. PLoS Biology. 8, 1000412 (2010).
  37. Audard, J., et al. Inhibition of the receptor for advanced glycation end-products in acute respiratory distress syndrome: A randomised laboratory trial in piglets. Scientific Reports. 9 (1), 9227 (2019).
  38. Wu, C. W., et al. Intra-operative neural monitoring of thyroid surgery in a porcine model. Journal of Visualized Experiments. (144), e57919 (2019).
  39. Russ, M., et al. Lavage-induced surfactant depletion in pigs as a model of the acute respiratory distress syndrome (ARDS). Journal of visualized experiments. (115), e53610 (2016).
  40. Marumo, C. K., et al. Hemodynamic effects of PEEP in a porcine model of HCl-induced mild acute lung injury. Acta Anaesthesiologica Scandinavica. 53 (2), 190-202 (2009).
  41. Ambrosio, A. M., et al. Effects of positive end-expiratory pressure titration and recruitment maneuver on lung inflammation and hyperinflation in experimental acid aspiration-induced lung injury. Anesthesiology. 117 (6), 1322-1334 (2012).
  42. Sackey, P. V., Martling, C. R., Granath, F., Radell, P. J. Prolonged isoflurane sedation of intensive care unit patients with the Anesthetic Conserving Device. Critical Care Medicine. 32 (11), 2241-2246 (2004).
  43. Blanchard, F., et al. Minimal alveolar concentration for deep sedation (MAC-DS) in intensive care unit patients sedated with sevoflurane: A physiological study. Anaesthesia, Critical Care & Pain. , (2020).
  44. Verghese, G. M., Ware, L. B., Matthay, B. A., Matthay, M. A. Alveolar epithelial fluid transport and the resolution of clinically severe hydrostatic pulmonary edema. Journal of Applied Physiology. 87 (4), 1301-1312 (1999).
  45. Sakuma, T., et al. Alveolar fluid clearance in the resected human lung. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 150 (2), 305-310 (1994).
  46. Matthay, M. A., Wiener-Kronish, J. P. Intact epithelial barrier function is critical for the resolution of alveolar edema in humans. The American Review of Respiratory Disease. 142 (6), Pt 1 1250-1257 (1990).
  47. Ware, L. B., Matthay, M. A. Alveolar fluid clearance is impaired in the majority of patients with acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 163 (6), 1376-1383 (2001).
  48. Ware, L. B., Golden, J. A., Finkbeiner, W. E., Matthay, M. A. Alveolar epithelial fluid transport capacity in reperfusion lung injury after lung transplantation. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 159 (3), 980-988 (1999).
  49. Constantin, J. M., et al. Response to recruitment maneuver influences net alveolar fluid clearance in acute respiratory distress syndrome. Anesthesiology. 106 (5), 944-951 (2007).
  50. Kemming, G. I., et al. Effects of perfluorohexan vapor on gas exchange, respiratory mechanics, and lung histology in pigs with lung injury after endotoxin infusion. Anesthesiology. 103 (3), 585-594 (2005).
  51. Matute-Bello, G., et al. An official American Thoracic Society workshop report: features and measurements of experimental acute lung injury in animals. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 44 (5), 725-738 (2011).
  52. Chiew, Y. S., et al. Physiological relevance and performance of a minimal lung model: an experimental study in healthy and acute respiratory distress syndrome model piglets. BMC Pulmonary Medicine. 12, 59 (2012).
  53. Hochhausen, N., et al. Optimizing PEEP by Electrical Impedance Tomography in a Porcine Animal Model of ARDS. Respiratory Care. 62 (3), 340-349 (2017).
  54. Fu, H., Sun, M., Miao, C. Effects of different concentrations of isoflurane pretreatment on respiratory mechanics, oxygenation and hemodynamics in LPS-induced acute respiratory distress syndrome model of juvenile piglets. Experimental Lung Research. 41 (8), 415-421 (2015).
  55. Yehya, N. Lessons learned in acute respiratory distress syndrome from the animal laboratory. Annals of Translational Medicine. 7 (19), 503 (2019).
  56. Hochhausen, N., et al. Comparison of two experimental ARDS models in pigs using electrical impedance tomography. PloS One. 14 (11), 0225218 (2019).
  57. Shaver, C. M., et al. Cell-free hemoglobin: a novel mediator of acute lung injury. American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 310 (6), 532-541 (2016).
  58. Matthay, M. A., et al. Acute respiratory distress syndrome. Nature Reviews. Disease Primers. 5 (1), 18 (2019).
  59. Martin, T. R., Matute-Bello, G. Experimental models and emerging hypotheses for acute lung injury. Critical Care Clinics. 27 (3), 735-752 (2011).
  60. Light, R. W., Gary Lee, Y. C. Textbook of Pleural Diseases Second Edition. , CRC Press. (2008).
  61. Laferriere-Langlois, P., d'Arogon, F., Manzanares, W. Halogenated volatile anesthetics in the intensive care unit: current knowledge on an upcoming practice. Minerva Anestesiologica. 83 (7), 737-748 (2017).
  62. Devlin, J. W., et al. Clinical Practice Guidelines for the Prevention and Management of Pain, Agitation/Sedation, Delirium, Immobility, and Sleep Disruption in Adult Patients in the ICU. Critical Care Medicine. 46 (9), 825-873 (2018).
  63. DAS-Taskforce 2015 et al. Evidence and consensus based guideline for the management of delirium, analgesia, and sedation in intensive care medicine. Revision 2015 (DAS-Guildeline 2015) - short version. German Medical Science: GMS e-journal. 13, (2015).
  64. O'Gara, B., Talmor, D. Lung protective properties of the volatile anesthetics. Intensive Care Medicine. 42 (9), 1487-1489 (2016).
  65. Murthy, S., Gomersall, C. D., Fowler, R. A. Care for critically ill patients with COVID-19. JAMA: The Journal of the American Medical Association. , (2020).
  66. Liao, X., Wang, B., Kang, Y. Novel coronavirus infection during the 2019-2020 epidemic: preparing intensive care units-the experience in Sichuan Province, China. Intensive Care Medicine. 46 (2), 357-360 (2020).
  67. Grasselli, G., Pesenti, A., Cecconi, M. Critical care utilization for the COVID-19 outbreak in Lombardy, Italy: Early experience and forecast during an emergency response. JAMA: The Journal of the American Medical Association. , (2020).
  68. Arentz, M., et al. Characteristics and outcomes of 21 critically ill patients with COVID-19 in Washington State. JAMA: The Journal of the American Medical Association. , (2020).
  69. Xu, Z., et al. Pathological findings of COVID-19 associated with acute respiratory distress syndrome. The Lancet. Respiratory Medicine. 8 (4), 420-422 (2020).
  70. Ferrando, C., et al. but not propofol, reduces the lung inflammatory response and improves oxygenation in an acute respiratory distress syndrome model: a randomised laboratory study. European Journal of Anaesthesiology. 30 (8), 455-463 (2013).
  71. Voigtsberger, S., et al. Sevoflurane ameliorates gas exchange and attenuates lung damage in experimental lipopolysaccharide-induced lung injury. Anesthesiology. 111 (6), 1238-1248 (2009).
  72. Suter, D., et al. The immunomodulatory effect of sevoflurane in endotoxin-injured alveolar epithelial cells. Anesthesia and Analgesia. 104 (3), 638-645 (2007).
  73. Steurer, M., et al. The volatile anaesthetic sevoflurane attenuates lipopolysaccharide-induced injury in alveolar macrophages. Clinical and Experimental Immunology. 155 (2), 224-230 (2009).
  74. Blondonnet, R., et al. In vitro method to control concentrations of halogenated gases in cultured alveolar epithelial cells. Journal of Visualized Experiments. (144), e58554 (2018).
  75. Gargiulo, S., et al. Mice anesthesia, analgesia, and care, Part I: Anesthetic considerations in preclinical research. ILAR Journal / National Research Council, Institute of Laboratory Animal Resources. 53 (1), 55-69 (2012).

Tags

רפואה גיליון 163 דגם חזירי סבופלוראן איזופלוראן חומרים הלוגן פגיעה בריאות תרופות חדשניות ARDS
משלוח סוכן הלוגני במודל חזירי של תסמונת מצוקה נשימתית חריפה באמצעות מכשיר מסוג יחידת טיפול נמרץ
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Blondonnet, R., Paquette, B.,… More

Blondonnet, R., Paquette, B., Audard, J., Guler, R., Roman, F. X., Zhai, R., Belville, C., Blanchon, L., Godet, T., Futier, E., Bazin, J. E., Constantin, J. M., Sapin, V., Jabaudon, M. Halogenated Agent Delivery in Porcine Model of Acute Respiratory Distress Syndrome via an Intensive Care Unit Type Device. J. Vis. Exp. (163), e61644, doi:10.3791/61644 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter