ブタ内毒素ショックモデルとしてのリポ多糖類注入
Summary
我々は、リポ多糖類の注入によるブタの実験的エンドトキセミックショックモデルのプロトコルを提供する。
Abstract
敗血症と敗血症性ショックは、集中治療室(ICU)で治療された患者に頻繁に遭遇し、これらの患者の主要な死因の1つです。これは、感染症に対する免疫反応の調節不全によって引き起こされます。最適化された治療を行っても、死亡率は依然として高いため、病態生理学と新しい治療オプションに関するさらなる洞察が必要になります。リポ多糖類(LPS)はグラム陰性菌の細胞膜の成分であり、敗血症や敗血症性ショックを引き起こす感染症の原因となることがよくあります。
敗血症と敗血症性ショックの重症度と高い死亡率により、ヒトでの標準化された実験的研究は不可能です。したがって、さらなる研究には動物モデルが必要です。ブタは、解剖学、生理学、サイズが人間によく似ているため、この目的に特に適しています。
このプロトコルはLPSの注入によってブタのendotoxemicショックに実験モデルを提供する。敗血症性ショック患者によく見られる血行動態の不安定性、呼吸不全、アシドーシスなどの変化を確実に誘導することができました。これにより、研究者はこの関連性の高い状態に関する貴重な洞察を得て、実験環境で新しい治療アプローチを評価することができます。
Introduction
敗血症と敗血症性ショックは、集中治療を受けている患者の死亡の主な原因にランクされています1,2,3。敗血症は、感染が免疫反応の調節不全を引き起こし、多臓器不全を引き起こすときに発生します。血行動態の不安定性、呼吸困難、肝不全および腎不全、認知障害などの生命を脅かす症状を特徴としています4,5。敗血症性ショックは敗血症のサブセットであり、特に重篤な症状を示し、死亡率を有意に増加させます。これらの症状には、昇圧剤療法を必要とする持続性低血圧と、2 mmol・L-1 4,5を超える血清乳酸レベルが含まれます。敗血症性ショック患者の死亡率は、病院での治療を行っても40%と高いと推定されています1,3,5。
シュードモナス菌や大腸菌などのグラム陰性菌は、しばしば感染症を引き起こし、この調節不全の免疫応答を引き起こします4。根底にある病態生理学的メカニズムは複雑であり、まだ完全には理解されていません。よく知られている態様の1つは、病原体関連分子パターン(PAMP)による免疫細胞上のToll様受容体の活性化であり、腫瘍壊死因子α(TNFα)またはインターロイキン1(IL 1)4などのサイトカインの放出をもたらす。これらのPAMPの1つがリポ多糖(LPS)であり、グラム陰性菌の細胞膜の成分を構成します6。LPSは、エンドトキセミアおよびエンドトキセミックショックを誘発するために動物モデルで使用されています7,8。
動物モデルは、新しい治療戦略を開発および調査するための制御および標準化された設定を提供します。解剖学的構造、免疫学的生理学、および同等の血行動態パラメータにより、ブタモデルは内毒素性ショックの影響を研究するのに特に適しています9,10。さらに、ヒトの患者に一般的に使用される標準的な医療機器は、気道と血管のサイズが似ているため、ブタに容易に適用でき、器具と血行動態のモニタリングが容易になります。
このプロトコルでは、 大腸菌由来のLPSを静脈内注入することにより、ブタのエンドトキセミックショックの実験モデルを提供します。効果を監視するために、動脈血圧、心拍数、末梢酸素飽和度、肺動脈圧、気道内圧などの血行動態および肺パラメータを測定しました。エンドトキセミアが脳の酸素供給に及ぼす影響を評価するために、近赤外分光法(NIRS)を使用しました。この方法により、前額11に塗布された接着電極を介して脳酸素飽和度を評価することができる。
Protocol
このプロトコルの実験は、州および施設の動物管理委員会(Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz、Koblenz、Germany、TVA G21-1-080)によって承認されました。実験はARRIVEガイドラインに従って行われました。この研究では、生後2〜3か月、体重30〜35 kgの健康な雄のドイツ在来種豚6頭を使用しました。実験のタイムラインを 図1にまとめました。このプロトコルで使用されるすべての材料…
Representative Results
この研究では、生後2〜3か月、体重30〜35 kgの6匹の健康な雄豚に麻酔をかけ、内毒素血症を誘発するためにリポ多糖類(LPS)を注入しました。ショックの症状を一貫して誘発するために必要なLPSの適切な投与量を決定するために、ブタは30分間にわたって100μgkg-1から200μgkg-1の範囲のLPSのさまざまな誘導用量を投与され、その後、実験の残りの期間、1時間あたり初期用量の1/10の維…
Discussion
敗血症や敗血症性ショックで一般的に観察される変化を確実に誘発することを目的とした、LPS注入による実験的なエンドトキシン血症をブタに誘導するためのプロトコルを提示します。このプロトコルでは、いくつかの重要なステップを考慮する必要があります。輸送前に豚に適切な鎮静剤を投与することは、ストレスによるカテコールアミン濃度の上昇を防ぐために重要であり、結果を損?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者は、Dagmar Dirvonskis氏の優れた技術サポートに感謝します。
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 |
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Cite This Article
Urmann, A., Mohnke, K., Riedel, J., Hain, J., Renz, M., Rissel, R., Duenges, B., Ruemmler, R., Ziebart, A. Lipopolysaccharide Infusion as a Porcine Endotoxemic Shock Model. J. Vis. Exp. (202), e66039, doi:10.3791/66039 (2023).