Domuz Endotoksemik Şok Modeli Olarak Lipopolisakkarit İnfüzyonu
Summary
Lipopolisakkarit infüzyonu ile domuzlarda deneysel bir endotoksemik şok modeli için bir protokol sunuyoruz.
Abstract
Sepsis ve septik şok, yoğun bakım ünitelerinde (YBÜ) tedavi gören hastalarda sıklıkla karşılaşılır ve bu hastalarda önde gelen ölüm nedenleri arasındadır. Bir enfeksiyona karşı düzensiz bir bağışıklık tepkisinden kaynaklanır. Optimize edilmiş tedavi ile bile, mortalite oranları yüksek kalmaktadır, bu da patofizyoloji ve yeni tedavi seçenekleri hakkında daha fazla bilgi sahibi olmayı gerekli kılmaktadır. Lipopolisakkarit (LPS), genellikle sepsis ve septik şoka neden olan enfeksiyonlardan sorumlu olan gram negatif bakterilerin hücre zarının bir bileşenidir.
Sepsis ve septik şokun şiddeti ve yüksek mortalitesi, insanlarda standardize edilmiş deneysel çalışmaları imkansız kılmaktadır. Bu nedenle, daha ileri çalışmalar için bir hayvan modeline ihtiyaç vardır. Domuz, anatomi, fizyoloji ve boyut olarak insanlara çok benzediği için bu amaç için özellikle uygundur.
Bu protokol, LPS infüzyonu ile domuzlarda endotoksemik şok için deneysel bir model sağlar. Hemodinamik instabilite, solunum yetmezliği ve asidoz dahil olmak üzere septik şok hastalarında sıklıkla gözlenen değişiklikleri güvenilir bir şekilde indükleyebildik. Bu, araştırmacıların bu son derece ilgili durum hakkında değerli bilgiler edinmelerini ve deneysel bir ortamda yeni terapötik yaklaşımları değerlendirmelerini sağlayacaktır.
Introduction
Sepsis ve septik şok, yoğun bakım tedavisi alan hastalarda önde gelen mortalite nedenleri arasında yer almaktadır 1,2,3. Sepsis, bir enfeksiyon düzensiz bir bağışıklık tepkisini tetiklediğinde ortaya çıkar ve bu da çoklu organ yetmezliği ile sonuçlanır. Hemodinamik instabilite, solunum sıkıntısı, karaciğer ve böbrek yetmezliği ve bilişsel bozuklukdahil olmak üzere hayatı tehdit eden semptomlarla karakterizedir 4,5. Septik şok, mortaliteyi önemli ölçüde artıran özellikle şiddetli semptomları olan bir sepsis alt kümesini temsil eder. Bu semptomlar arasında vazopresör tedavisi gerektiren kalıcı hipotansiyon ve 2 mmol∙L-1 4,5’i aşan bir serum laktat seviyesi bulunur. Septik şoklu hastalarda mortalite oranları, hastanede tedavi ile bile% 40 gibi yüksek bir orana ulaşmıştır 1,3,5.
Pseudomonas ve Escherichia coli gibi gram negatif bakteriler genellikle bu düzensiz bağışıklık tepkisini tetikleyen enfeksiyonlara neden olur4. Altta yatan patofizyolojik mekanizmalar karmaşıktır ve henüz tam olarak anlaşılamamıştır. İyi tanımlanmış bir yön, tümör nekroz faktörü-alfa (TNFa) veya İnterlökin 1 (IL 1) gibi sitokinlerin salınmasına yol açan patojenle ilişkili moleküler modeller (PAMP’ler) tarafından bağışıklık hücreleri üzerindeki Toll benzeri reseptörlerin aktivasyonunu içerir4. Bu PAMP’lardan biri, gram negatif bakterilerde hücre zarının bir bileşenini oluşturan lipopolisakkarittir (LPS)6. LPS, hayvan modellerinde endotoksemi ve endotoksemik şoku indüklemek için kullanılmıştır 7,8.
Hayvan modelleri, yeni tedavi stratejileri geliştirmek ve araştırmak için kontrollü ve standartlaştırılmış bir ortam sağlar. Benzer anatomisi, immünolojik fizyolojisi ve karşılaştırılabilir hemodinamik parametreleri nedeniyle, domuz modeli özellikle endotoksemik şokun etkilerini incelemek için çok uygundur 9,10. Ayrıca, insan hastalarda yaygın olarak kullanılan standart tıbbi ekipman, solunum yollarının ve kan damarlarının benzer boyutta olması, enstrümantasyon ve hemodinamik izlemeyi kolaylaştırması nedeniyle domuzlarda kolayca uygulanabilir.
Bu protokolle, E. coli’den türetilen LPS’yi intravenöz olarak infüze ederek domuzlarda endotoksemik şok için deneysel bir model sunuyoruz. Etkileri izlemek için arteriyel kan basıncı, kalp atış hızı, periferik oksijen satürasyonu, pulmoner arter basıncı ve hava yolu basıncı dahil olmak üzere hemodinamik ve pulmoner parametreleri ölçtük. Endotokseminin serebral oksijen kaynağı üzerindeki etkisini değerlendirmek için yakın kızılötesi spektrometri (NIRS) kullandık. Bu yöntemle, serebral oksijen satürasyonu, alnına uygulanan bir yapışkan elektrot aracılığıyla değerlendirilebilir11.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sepsis ve septik şokta yaygın olarak gözlenen değişiklikleri güvenilir bir şekilde indüklemeyi amaçlayan, LPS infüzyonu yoluyla domuzlarda deneysel endotoksemiyi indüklemek için bir protokol sunuyoruz. Bu protokolde birkaç kritik adımın dikkate alınması gerekir. Taşımadan önce domuzların yeterli sedasyonu, sonuçları potansiyel olarak tehlikeye atabilecek katekolamin seviyelerinin strese bağlı yükselmesini önlemek için çok önemlidir. Domuzların entübasyonu, uzun burunlarının anatomik öze…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar, mükemmel teknik desteği için Dagmar Dirvonskis’e teşekkür etmek istiyor.
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
- Vincent, J. -. L., Jones, G., David, S., Olariu, E., Cadwell, K. K. Frequency and mortality of septic shock in Europe and North America: a systematic review and meta-analysis. Critical Care. 23 (1), 196 (2019).
- Reinhart, K., et al. Recognizing sepsis as a Global Health Priority – A WHO Resolution. New England Journal of Medicine. 377 (5), 414-417 (2017).
- Cecconi, M., Evans, L., Levy, M., Rhodes, A. Sepsis and septic shock. The Lancet. 392 (10141), 75-87 (2018).
- Font, M. D., Thyagarajan, B., Khanna, A. K. Sepsis and septic shock – basics of diagnosis, pathophysiology and clinical decision making. Medical Clinics of North America. 104 (4), 573-585 (2020).
- Singer, M., et al. The Third International Consensus definitions for sepsis and septic shock (Sepsis-3). JAMA. 315 (8), 801 (2016).
- Jerala, R. Structural biology of the LPS recognition. International Journal of Medical Microbiology. 297 (5), 353-363 (2007).
- Copeland, S., Warren, H. S., Lowry, S. F., Calvano, S. E., Remick, D. Inflammation and the host response to injury investigators acute inflammatory response to endotoxin in mice and humans. Clinical and Diagnostic Laboratory Immunology. 12 (1), 60-67 (2005).
- Dickson, K., Lehmann, C. Inflammatory response to different toxins in experimental sepsis models. International Journal of Molecular Sciences. 20 (18), 4341 (2019).
- Bassols, A., Costa, C., Eckersall, P. D., Osada, J., Sabrià, J., Tibau, J. The pig as an animal model for human pathologies: A proteomics perspective. PROTEOMICS – Clinical Applications. 8 (9-10), 715-731 (2014).
- Meurens, F., Summerfield, A., Nauwynck, H., Saif, L., Gerdts, V. The pig: a model for human infectious diseases. Trends in Microbiology. 20 (1), 50-57 (2012).
- Ali, J., Cody, J., Maldonado, Y., Ramakrishna, H. Near-infrared spectroscopy (NIRS) for cerebral and tissue oximetry: analysis of evolving applications. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 36, 2758-2766 (2022).
- . Getinge Deutschland GmbH PiCCO Technologie Erweitertes hämodynamisches Monitoring auf höchstem Niveau Available from: https://www.getinge.com/dam/hospital/documents/german/picco_haemodynamisches_monitoring_broschuere-de-non_us.pdf (2023)
- Breslow, M. J., Miller, C. F., Parker, S. D., Walman, A. T., Traystman, R. J. Effect of vasopressors on organ blood flow during endotoxin shock in pigs. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 252 (2), H291-H300 (1987).
- Fink, M. P., et al. Systemic and mesenteric O2 metabolism in endotoxic pigs: effect of ibuprofen and meclofenamate. Journal of Applied Physiology. 67 (5), 1950-1957 (1989).
- Lado-Abeal, J., et al. Lipopolysaccharide (LPS)-induced septic shock causes profound changes in myocardial energy metabolites in pigs. Metabolomics. 14 (10), 131 (2018).
- Park, I., et al. Characterization of fecal peritonitis-induced sepsis in a porcine model. The Journal of Surgical Research. 244, 492-501 (2019).
- Jarkovska, D., et al. Heart rate variability in porcine progressive peritonitis-induced sepsis. Frontiers in Physiology. 6, 412 (2015).
- Kohoutova, M., et al. Vagus nerve stimulation attenuates multiple organ dysfunction in resuscitated porcine progressive sepsis. Critical Care Medicine. 47 (6), e461-e469 (2019).
- Vintrych, P., et al. Modeling sepsis, with a special focus on large animal models of porcine peritonitis and bacteremia. Frontiers in Physiology. 13, 1094199 (2022).
- Stengl, M., et al. Reduced L-type calcium current in ventricular myocytes from pigs with hyperdynamic septic shock. Critical Care Medicine. 38 (2), 579-587 (2010).
