Yenidoğan domuz yavrusu ALI modeli, yüzey aktif maddenin uzaklaştırılması için akciğer lavajı (atelektotravmaya yol açan solunum sıkıntısı sendromunu taklit eder), yüksek oksijene maruz kalma (reaktif oksijen türlerine yol açar), mekanik ventilasyon (baro/volüm travması) ve ayrıca erken doğmuş bebeklerde BPD patogenezinde rol oynadığı düşünülen çeşitli bileşenleri yansıtan, inflamatuar bir uyaran olarak LPS'nin BT uygulamasını içeren çok isabetli bir modelden oluşur2. Yüzey aktif madde tükenme işlemi sırasında, yaralanmaya katkıda bulunmak için kasıtlı bir basınç ve oksijen artışı vardır. FiO2 1.0 ile hiperoksiye maruz kalma yaklaşık 3 saattir ve indüklenen akciğer hasarı fazı (yüzey aktif madde tükenmesi, lavaj ve endotoksin kurulumu) sırasında yaklaşık 90 dakika boyunca yüksek basınç eklenir. Aşırı erken doğmuş bebeklerde resüsitasyon sırasında yüksek solunan oksijen seviyeleri (yüksek FiO2 0.9'a karşı düşük FiO2 0.3), hiperoksiye maruz kalma 1 saat29'dan daha az olan daha yüksek oksidatif stres ve inflamasyona neden oldu. Domuz yavrusu modelinde yüzey aktif madde tükenmesi üzerine, akciğerler çökecek/atelektazi ile sonuçlanacak ve uygun ventilasyon ve oksijenasyon için alveolar açıklığı koruma yeteneği azalacaktır. Bu nedenle, gözlem periyodunda ayarlar azaltılsa bile, yüzey aktif madde giderimi, 7 mL/kg'lık bir gelgit hacmi elde etmek için daha yüksek basınca ihtiyaç duyulmasına neden olacaktır. Akciğerler zaman geçtikçe yüzey aktif madde üretebilecek ve devam eden yaralanma sürecinin kapsamı zamanla azalabilecektir. Bununla birlikte, ALI'nin bu yeni yenidoğan domuz yavrusu modeli, indüklenen akciğer hasarını takiben 6 saat boyunca gözlem süresi boyunca akciğer fonksiyonunda (uyum) ve oksijenasyonda (PF oranı) çok az iyileşme (Şekil 2) gösterir. Bu model, aşırı derecede erken doğmuş bebeklerin karşılaştığı en yaygın ilk doğum sonrası koşullara çok benzemektedir ve bu da onu çeviri çabaları için oldukça uygun hale getirmektedir. Model, P/F oranı28 ile tanımlanan orta (100-200 mmHg) ila şiddetli (<100 mmHg) akut akciğer hasarı oluşturur. Enflamasyon ile LPS etkisi, yaralanmadan bir ila 2 saat sonra zirve yapar30. Bu model, araştırma programlarına uyacak şekilde kullanılan gözlem veya tedavi uzunluğunu değiştirerek diğer gruplar tarafından manipüle edilebilecek bir iskele olarak kullanılabilir.
Protokoldeki kritik adımlar
Erişilebilirliğe yönelik önceliklendirmeye rağmen, bu büyük hayvan modeli karmaşık olmaya devam ediyor ve bu deneyi tamamlamak için yüksek vasıflı bir ekibin işbirliği içinde çalışmasını gerektiriyor. Protokolde ekstra dikkat gerektiren kritik adımlar var. Bu hususlar, bu karmaşık deneysel çerçevenin başarısını sağlamak için kritik öneme sahiptir.
Hayvanın taşınması
Anneden erken ayrılmanın hayvan için son derece stresli bir dönem olması beklenir, bu da potansiyel olarak kardiyovasküler stabilitenin korunamamasına ve taşıma sırasında olası ölüme yol açar. Bununla birlikte, burada sunulan taşıma protokolü (bkz. adım 3), çok sakin hayvanlara (hatta bazıları uykuya dalarak) izin vererek tam deney yapılmasına izin verdi. Maksimum taşıma uzunluğuna ilişkin net önerilerde bulunmak zor olsa da, deneyimlerimize göre domuz yavruları yaklaşık 60 dakikalık bir taşımaya rahatça dayanabildiler.
Havalandırma optimizasyonu
Ventilatörün, tam tidal hacmin akciğerlere iletilmesini sağlamak için devre uyumunu telafi edecek şekilde ayarlanması gerekir. Bu, özellikle yüzey aktif madde tükenmesi sırasında önemlidir, çünkü devrede tidal hacim kaybedilirse domuz yavrusu hemodinamik olarak kararsız hale gelebilir. Araştırmacıların, mevcut ventilatörün yenidoğan için uygun tidal hacim iletimine izin vereceğini doğrulamaları gerekiyor. Yetişkin ventilatörler genellikle uygun yenidoğan tidal hacimlerine ulaşamayacaktır. PIP, ekspiratuar tidal hacim değerlerini korumak için kullanılır (akciğer lavajı hariç, daha önce başkaları tarafından 14,19,20,21,31,32 tanımlandığı gibi bu protokolde kullanılan 7 mL/kg - sonraki bölüme bakınız). LPS uygulaması sırasında veya herhangi bir BT tedavisi için valfli bir yan porta sahip endotrakeal tüp adaptörünün standartlaştırılmış kullanımı, ventilasyon devresinden ayrılmayı önleyerek hava yolu basıncının korunmasına izin verir.
Ameliyat sonrası standartlaştırılmış akciğer işe alım stratejisi
Atelektazi, hazırlık ve cerrahi aşamalarda domuz yavrusu akciğerlerinde gelişebilir. Uygun akciğer havalandırmasını sağlamak için kas gevşemesinden sonra bir "akciğer toplama" manevrası33 verilmiştir. Açma manevrasını takiben, sağlıklı açık akciğerlerde normal hiperoksik yanıt göz önüne alındığında, arteriyel kandaki kısmi oksijen basıncının 400 mmHg'den fazla olması beklenir. Buna ulaşılamazsa, araştırmacının, optimize edilmemiş deneysel koşullar nedeniyle akciğerlerin uygun şekilde alınıp alınmadığını veya domuz yavrusunun önceden var olan bir duruma sahip olup olmadığını (örneğin, domuz yavrusu bilinmeyen maruziyetlerin meydana gelebileceği bir çiftlikten elde edilmişse) dikkate alması gerekir. Protokol, bu hedefe ulaşılıp ulaşılamayacağını görmek için işe alım manevrasının bir kez yeniden başlatılmasıyla önceki açıklamanın test edilmesine izin veriyor. İkinci kez 400 mmHg PaO2'ye ulaşılamaması durumunda, hayvanın dışlanmasını, deney sonuçlarını uygunsuz bir şekilde etkileyecek önceden var olabilecek bir durum olarak düşünün.
Yeterli sıvı ve metabolik homeostaz son derece önemlidir
Bu, yetersiz hidrasyon ve metabolik kontrol ile bağlantılı önemli kafa karıştırıcı etkileri sınırlayacaktır. Genellikle büyük bir çöpte doğan bu yeni doğan term domuz yavrularının hepsi emzirme için benzer bir fırsata sahip olmayacaktır. Bu nedenle, deneyde kullanılmadan önce bir miktar doğum sonrası dehidrasyona maruz kalabilirler. 5-8 mL/kg/saat toplam sıvı alımının sağlanması, iyi intravasküler hacmi korumak için yeterlidir14,34. Metabolik kontrolün sağlanması, kan şekeri seviyesinin 4-5 mmol/L arasında tutulmasıyla gerçekleşir (yeni doğan domuz yavruları için normal fizyolojik aralık35,36). Yüksek kan laktat, zayıf oksijen iletimini yansıtmak için kullanılan başka bir referanstır ve muhtemelen hipoksiden önce düşük damar içi sıvı durumunu yansıtabilir. Yeterli bir sıvı rejimi ve iyi nemlendirilmiş bir hayvan, yüzey aktif madde tükenmesine, kardiyovasküler stabilite ile lavajlara dayanır ve ciddi asidoz oluşturmaz. Hemoglobin ve diğer biyokimya parametrelerinin referans değerleri yaşa ve türe göre değişir37,38. Düşük hemoglobin, optimize edilmiş ve konservatif kan örneklemesi gerektiren oksijenasyonu etkileyebilir39,40. Her kan alımı eşit hacimde NS ile telafi edilir. Yeterli sıvı rejimini takip etmek için kan elektrolitleri, üre ve kreatinin düzeyleri kullanıldı.
Akciğer lavaj prosedürü sırasında yeterli iyileşme süresine izin verilmesi
Akciğer lavajı sırasında, tehlikeli karaciğer tıkanıklığını41, karaciğer kanamasını ve sağ kalp yetmezliğini önlemek için uygun venöz dönüşe izin vermek için her lavaj arasında en az 3-5 dakikalık önemli bir iyileşme penceresi gereklidir. Bu fenomen, deney kohortundaki birkaç hayvanda gözlendi. Klinik stabilitenin korunması için uygun ve proaktif sıvı yönetimi zorunludur. Bu domuz yavrusu modeli için küçük bir yoğun bakım ortamını yeniden oluşturarak, önemli durumları ve bunlarla ilişkili acil durum planlarını tanımak için ekip üyeleri arasında bilgi çevirisini kolaylaştırabilecek bir klinisyen, neonatolog veya kıdemli bir veteriner teknisyenine sahip olmanın önemi çok önemlidir.
Önerilen sorun giderme
Domuz yavrusu, tüm cerrahi ve deneysel süre boyunca genel anestezi ve analjezi altında olacaktır. Bir kişi, tüm deney boyunca domuz yavrusunu izlemeye kendini adamıştır. Her hayvanın anesteziklere duyarlılığı ve tepkisi farklıdır. Hayati değerler ve saatlik kan gazı ile anestezi indüksiyonundan hemen sonra hayvanın durumunun izlenmesi kritik öneme sahiptir. Gerektiğinde fiziksel değerlendirmeye ek olarak anestezi seviyesi ve metabolik stabilite hakkında bilgi sağlayacaktır. Yüzey aktif madde tükenmesine ulaşmak için gereken akciğer lavajlarının sayısında (6'dan 20'ye) ve dolayısıyla sürede (28-115 dakika arası) bir değişkenlik vardır.
Anestezi indüksiyonu, stabilizasyonu ve cerrahisi sırasında olası sorunlar ve çözümleri: (1) Apne gelişirse anestezik gaz kapatılmalı ve spontan solunum geri gelene kadar solunumun torba-maske ventilasyonu ile desteklenmesi gerekir. (2) Yüksek HR, düşük MAP veya düşük CVP yoluyla hipovolemi belirtileri mevcutsa, 10 mL/kg NS'lik bir sıvı bolusu uygulanmalı ve artan bir idame sıvısı oranı dikkate alınmalıdır. (3) MAP'nin 30-40 mmHg'ye düştüğü hipotansiyon sıvı bolusu ile çözülmediğinde, anestezi pompaları azaltılmalı/durdurulmalı ve perfüzyon ve hipotansiyon belirtileri 10-15 dakika sonra yeniden değerlendirilmelidir. Olası iç kanamayı değerlendirmek için hemoglobin seviyeleri için kan gazı analizi. (4) Solunum semptomları pnömotoraks (akut desatürasyon veya bradikardi >%20) gösteriyorsa, domuz yavrusuna hemen ötenazi yapılır.
Sınırlama
Buradaki model, büyük bir hayvan modelinde kısa süreli (6 saat) yenidoğan ALI'yi temsil etmektedir. BPD'ye yol açan yaralanmanın kronikliği dikkate alınması gereken önemli bir faktördür. Bu model, patogenezin bu yönünü tam olarak yakalayamayabilir ve akciğer hasarının 6 saatten sonraki ilerlemesini bildiren veriler belirsizliğini koruyor. Bununla birlikte, bu modelin tutarlılığı, üzerine inşa edilecek güçlü bir temel olarak durmaktadır (uzunluğu uzatmak/protokolü değiştirmek), onu uygulayacak araştırma gruplarına çok yönlülük sağlar. Bu büyük hayvan modelinin konsepti sırasında erişilebilirliğine ve fizibilitesine yapılan vurguya rağmen, deneyin sorunsuz bir şekilde yürütülmesi için özel beceri setleri garanti edilmektedir. Fizyolojide güçlü bir temele sahip klinik uzmanlık ve ilaç/infüzyon/vb. yoluyla hızlı değişiklikleri/bozulmaları yönetme bilgisi, erken aşamalarda uygulama ve başarılı bir şekilde tamamlama için gereklidir. Bu beceriler daha sonra modelin zaman içinde sürekli bakımı için ekip üyelerine aktarılabilir. Ek olarak, güçlü iletişim ve işbirliğinin kurulduğu bir veteriner teknisyeni, laboratuvar teknisyenleri ve son sınıf lisansüstü öğrencilerinden oluşan bir ekip, her deneyin tüm bileşenlerinin uygun şekilde kapsanmasını sağlayabilir. İş akışı optimize edildiğinde deneyi baştan sona gerçekleştirmek için en az üç ekip üyesinin gerekli olması beklenir.
Önemi ve potansiyel uygulaması
Klinik çeviri, klinik öncesi düzeyde güçlü temel çalışmalara dayanır. Bununla birlikte, klinik öncesi model ile insan fizyolojisi arasındaki uyumsuzluk nedeniyle birçok klinik çalışma başarısız olmakta ve çeviri potansiyelini güçlendirmek için yakından ilişkili büyük hayvan modellerinin önemini vurgulamaktadır. Akciğer hasarının yeni bir yenidoğan domuz yavrusu modelinin oluşturulması, erken patojenik olayları daha iyi anlamak için kritik öneme sahiptir ve insan preterm akciğerinde BPD gelişimi için elverişli bir ortamı teşvik eder. Burada sunulan model, prematüre bebekler için yaşamın ilk birkaç gününde yoğun bakım ortamının (hiperoksi, yüksek basınçlı ventilasyon ve yüzey aktif madde eksikliği) önemli yönlerini yeniden yaratmaktadır ve bu da yakından modellenmiştir. Bu çok yönlü yeni yenidoğan domuz yavrusu çoklu vuruş modeli, erken BPD patojenik süreçleri hakkında paha biçilmez bilgiler, terapötik adaylar hakkında ileri bilgi ve etkili klinik çeviri için terapötik dağıtım optimizasyonları sunacaktır. Güvenlikten etkililiğe ve bilgi üretimine kadar değişen kavram kanıtlama çalışmaları için bir hipotez test çerçevesini teşvik ederek işbirlikleri için mükemmel bir vektör görevi görecektir. Gelecekteki denemeler için temel teşkil edecek olan bu model, erken doğmuş bebeklerde görülen akut akciğer hasarı için klinik çeviri çabalarını önemli ölçüde ilerletecektir.