Infusione di lipopolisaccaridi come modello di shock endotossiemico suino
Summary
Forniamo un protocollo per un modello sperimentale di shock endotossiemico nei suini mediante infusione di lipopolisaccaride.
Abstract
La sepsi e lo shock settico sono frequentemente riscontrati nei pazienti trattati nelle unità di terapia intensiva (UTI) e sono tra le principali cause di morte in questi pazienti. È causata da una risposta immunitaria disregolata a un’infezione. Anche con un trattamento ottimizzato, i tassi di mortalità rimangono elevati, il che rende necessarie ulteriori informazioni sulla fisiopatologia e sulle nuove opzioni di trattamento. Il lipopolisaccaride (LPS) è un componente della membrana cellulare dei batteri gram-negativi, che sono spesso responsabili di infezioni che causano sepsi e shock settico.
La gravità e l’elevata mortalità della sepsi e dello shock settico rendono impossibili studi sperimentali standardizzati sull’uomo. Pertanto, è necessario un modello animale per ulteriori studi. Il maiale è particolarmente adatto a questo scopo in quanto assomiglia molto agli esseri umani nell’anatomia, nella fisiologia e nelle dimensioni.
Questo protocollo fornisce un modello sperimentale per lo shock endotossiemico nei suini mediante infusione di LPS. Siamo stati in grado di indurre in modo affidabile i cambiamenti frequentemente osservati nei pazienti con shock settico, tra cui l’instabilità emodinamica, l’insufficienza respiratoria e l’acidosi. Ciò consentirà ai ricercatori di ottenere preziose informazioni su questa condizione altamente rilevante e valutare nuovi approcci terapeutici in un contesto sperimentale.
Introduction
La sepsi e lo shock settico sono tra le principali cause di mortalità nei pazienti sottoposti a trattamento in terapia intensiva 1,2,3. La sepsi si verifica quando un’infezione innesca una risposta immunitaria disregolata con conseguente insufficienza multiorgano. È caratterizzata da sintomi potenzialmente letali, tra cui instabilità emodinamica, distress respiratorio, insufficienza epatica e renale, nonché deterioramento cognitivo 4,5. Lo shock settico rappresenta un sottogruppo di sepsi con sintomi particolarmente gravi che aumentano significativamente la mortalità. Questi sintomi includono ipotensione persistente che richiede una terapia vasopressore e un livello sierico di lattato superiore a 2 mmol∙L-1 4,5. I tassi di mortalità nei pazienti con shock settico sono stati stimati fino al 40%, anche con il trattamento ospedaliero 1,3,5.
I batteri Gram-negativi, come Pseudomonas ed Escherichia coli, spesso causano infezioni che innescano questa risposta immunitaria disregolata4. I meccanismi fisiopatologici sottostanti sono complessi e non ancora del tutto compresi. Un aspetto ben descritto riguarda l’attivazione dei recettori Toll-like sulle cellule immunitarie da parte di pattern molecolari associati ai patogeni (PAMPs), che portano al rilascio di citochine come il fattore di necrosi tumorale-alfa (TNFα) o l’interleuchina 1 (IL 1)4. Uno di questi PAMP è il lipopolisaccaride (LPS), che costituisce un componente della membrana cellulare nei batteri gram-negativi6. LPS è stato impiegato in modelli animali per indurre endotossiemia e shock endotossiemico 7,8.
I modelli animali forniscono un ambiente controllato e standardizzato per sviluppare e studiare nuove strategie di trattamento. Grazie alla sua anatomia simile, alla fisiologia immunologica e ai parametri emodinamici comparabili, il modello suino è particolarmente adatto per studiare gli effetti dello shock endotossiemico 9,10. Inoltre, le apparecchiature mediche standard comunemente utilizzate nei pazienti umani possono essere facilmente applicate nei suini grazie alle dimensioni simili delle loro vie aeree e dei loro vasi sanguigni, facilitando la strumentazione e il monitoraggio emodinamico.
Con questo protocollo, forniamo un modello sperimentale per lo shock endotossiemico nei suini mediante infusione endovenosa di LPS derivato da E. coli. Per monitorare gli effetti, sono stati misurati i parametri emodinamici e polmonari, tra cui la pressione arteriosa, la frequenza cardiaca, la saturazione periferica di ossigeno, la pressione arteriosa polmonare e la pressione delle vie aeree. Per valutare l’influenza dell’endotossiemia sull’apporto di ossigeno cerebrale, abbiamo utilizzato la spettrometria nel vicino infrarosso (NIRS). Con questo metodo, la saturazione di ossigeno cerebrale può essere valutata tramite un elettrodo adesivo applicato sulla fronte11.
Protocol
Representative Results
Discussion
Presentiamo un protocollo per l’induzione dell’endotossiemia sperimentale nei suini attraverso l’infusione di LPS, con l’obiettivo di indurre in modo affidabile i cambiamenti comunemente osservati nella sepsi e nello shock settico. Diversi passaggi critici devono essere considerati in questo protocollo. Un’adeguata sedazione dei suini prima del trasporto è fondamentale per prevenire l’aumento dei livelli di catecolamine indotto dallo stress, che potrebbe potenzialmente compromettere i risultati. L’intubazione dei suini …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori ringraziano Dagmar Dirvonskis per il suo eccellente supporto tecnico.
Materials
| Atracurium Hikma 50 mg/5mL | Hikma Pharma GmbH, Martinsried | ||
| Azaperone (Stresnil) 40 mg/mL | Lilly Deutschland GmbH, Bad Homburg, Germany | ||
| BD Discardit II Spritze 2, 5, 10, 20 mL | Becton Dickinson S.A. Carretera, Mequinenza Fraga, Spain | syringe | |
| BD Luer Connecta | Becton Dickinson Infusion Therapy, AB Helsingborg, Schweden | 3-way-stopcock | |
| Curafix i.v. classics | Lohmann & Rauscher International GmbH & Co. KG, Rengsdorf, Germany | Cannula retention dressing | |
| Datex Ohmeda S5 | GE Healthcare Finland Oy, Helsinki, Finland | hemodynamic monitor | |
| Engström Carestation | GE Heathcare, Madison USA | ventilator | |
| Fentanyl-Janssen 0.05 mg/mL | Janssen-Cilag GmbH, Neuss | fentanyl | |
| Führungsstab, Durchmesser 4.3 | Rüsch | endotracheal tube introducer | |
| Incetomat-line 150 cm | Fresenius, Kabi Deutschland, GmbH | perfusor line | |
| Intrafix Primeline | B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | Infusion line | |
| Introducer sheath 5 Fr. | Terumo Healthcare | arterial introducer | |
| INVOS | Medtronic, Dublin, Ireland | near infrared spectrometry | |
| JOZA Einmal Nitril Untersuchungshandschuhe | JOZA, München, Germany | disposable gloves | |
| Laryngoscope, 45.48.50, KL 2000 | Medicon | Laryngoscope handle | |
| Littmann Classic III Stethoscope | 3M Deutschland GmbH, Neuss, Germany | stethoscope | |
| LPS (E. coli; Serotype O111:B4) | Sigma-Aldrich, Switzerland | ||
| MAC Two-Lumen Central venous access set | Arrow international inc. Reading, PA, USA | venous introducer | |
| Maimed Vlieskompresse | Maimed GmbH, Neuenkirchen, Germany | Fleece compress to fix the tongue | |
| Masimo LNCS Adtx SpO2 sensor | Masimo Corporation Irvine, Ca 92618 USA | saturation clip for the tail | |
| Masimo LNCS TC-I SpO2 ear clip sensor | Masimo Corporation Irvine, Ca 92618 USA | Saturation clip for the ear | |
| Masimo Radical 7 | Masimo Corporation Irvine, Ca 92618 USA | periphereal oxygen saturation | |
| Midazolam 15 mg/3 mL | B.Braun Melsungen AG, Germany | ||
| Midmark Canine Mask Small Plastic with Diaphragm FRSCM-0005 | Midmark Corp., Dayton, Ohio, USA | dog ventilation mask | |
| Monocryl surgical suture | Johnson & Johnson, Belgium | ||
| B.Braun Melsungen AG, Germany | saline solution | ||
| NaCl 0.9 % | Sanofi- Aventis, Seutschland GmbH | ||
| Octeniderm farblos | Schülke & Mayr GmbH, Nordenstedt, Germany | Alcoholic disinfectant | |
| Original Perfusor syringe 50 mL | B.Braun Melsungen AG, Germany | perfusor syringe | |
| PA-Katheter Swan Ganz 7.5 Fr 110 cm | Edwards Lifesciences LLC, Irvine CA, USA | Swan-Ganz catheter | |
| Perfusor FM Braun | B.Braun Melsungen AG, Germany | syringe pump | |
| PiCCO catheter | PULSION Medical Systems SE, Feldkirchen, DE | ||
| Potassium chloride 1 M | Fresenius, Kabi Germany GmbH | ||
| Propofol 2% 20 mg/mL (50 mL flasks) | Fresenius, Kabi Deutschland, GmbH | ||
| Pulse-contour continous cardiac output System PiCCO2 | PULSION Medical Systems SE, Feldkirchen, DE | ||
| Rüschelit Super Safety Clear >ID 6/6.5 /7.0 mm | Teleflex Medical Sdn. Bhd, Malaysia | endotracheal tube | |
| Sonosite Micromaxx Ultrasoundsystem | Sonosite Bothell, WA, USA | ultrasound | |
| Stainless Macintosh Größe 4 | Welch Allyn69604 | blade for laryngoscope | |
| Sterofundin | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | Balanced electrolyte solution | |
| Vasco OP sensitive | B.Braun Melsungen AG, Germany | sterile gloves | |
| Vasofix Safety 22 G-16 G | B.Braun Melsungen AG, Germany | venous catheter | |
| VBM Cuff Manometer | VBM Medizintechnik GmbH, Sulz a.N., Germany | cuff pressure gauge |
References
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