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La infusión continua de ácido oleico en la arteria pulmonar de un cerdo adulto anestesiado induce insuficiencia respiratoria aguda, lo que permite una experimentación controlada durante la descompensación respiratoria aguda.
Este protocolo describe un modelo de dificultad respiratoria aguda que utiliza la infusión de ácido oleico administrada centralmente en cerdos Yorkshire. Antes de la experimentación, cada cerdo se sometió a anestesia general, intubación endotraqueal y ventilación mecánica, y se les equipó con catéteres bilaterales de acceso vascular central para la vena yugular. El ácido oleico se administró a través de un catéter específico para la arteria pulmonar a una tasa de 0,2 mL/kg/h. La infusión duró entre 60 y 120 min, induciendo dificultad respiratoria. A lo largo del experimento, se monitorizaron varios parámetros, como la frecuencia cardíaca, la frecuencia respiratoria, la presión arterial, la presión venosa central, la presión de la arteria pulmonar, la presión de la cuña capilar pulmonar, el dióxido de carbono al final de la espiración, las presiones máximas de las vías respiratorias y las presiones de meseta. Alrededor de los 60 minutos, se observaron disminuciones en la presión arterial parcial de oxígeno (PaO2) y en la fracción de hemoglobina saturada de oxígeno (SpO2). Durante la infusión se produjo inestabilidad hemodinámica periódica, acompañada de aumentos agudos de la presión de la arteria pulmonar. El análisis histológico del parénquima pulmonar posterior a la infusión reveló cambios indicativos de daño parenquimatoso y procesos agudos de la enfermedad, lo que confirma la eficacia del modelo en la simulación de la descompensación respiratoria aguda.
La utilización de modelos porcinos en la investigación traslacional tiene una importancia significativa para avanzar en nuestra comprensión de la medicina humana1. Los modelos porcinos, debido a sus similitudes fisiológicas y anatómicas con los humanos, proporcionan una valiosa plataforma para el estudio de enfermedades complejas e intervenciones terapéuticas1. En el contexto de la insuficiencia respiratoria aguda, los modelos porcinos ofrecen una oportunidad única para investigar los mecanismos fisiopatológicos, evaluar las estrategias de tratamiento y evaluar las posibles intervenciones 1,2,3. La capacidad de replicar aspectos clave de la fisiología respiratoria humana y las respuestas a diversos estímulos en modelos porcinos permite una evaluación exhaustiva de las modalidades terapéuticas antes de avanzar a ensayos en humanos 1,2,3. Este paradigma de investigación permite a los investigadores cerrar la brecha entre las investigaciones preclínicas y la aplicación clínica, facilitando el desarrollo de nuevas terapias y mejorando los resultados de los pacientes1. Por lo tanto, el establecimiento de un modelo porcino de insuficiencia respiratoria aguda eficiente, eficaz y reproducible sirve como una herramienta crucial para avanzar en el conocimiento de las enfermedades respiratorias y guiar el desarrollo de intervenciones efectivas en medicina humana1.
La dificultad respiratoria, una afección médica crítica, ha experimentado avances limitados en su diagnóstico y tratamiento en las últimas tres décadas4. Las métricas de evaluación y triaje empleadas actualmente, que incluyen síntomas subjetivos, hallazgos del examen físico, SpO2 y frecuencia respiratoria, a menudo presentan limitaciones para detectar afecciones pulmonares agudas en una etapa temprana 5,6,7. Esta insuficiencia no solo dificulta el triaje eficiente y la asignación de recursos, sino que también no proporciona un seguimiento efectivo y cuantitativo de la progresión de la enfermedad y la respuesta al tratamiento en pacientes con enfermedades pulmonares crónicas. El panorama emergente de las enfermedades respiratorias crónicas, como la COVID prolongada, junto con la carga de las insuficiencias respiratorias agudas en los recursos hospitalarios, subraya la necesidad urgente de ampliar la investigación traslacional y fomentar la innovación en el tratamiento de las enfermedades respiratorias.
La infusión directa de ácido oleico en el torrente sanguíneo de un cerdo ha sido reconocida como un método robusto para inducir dificultad respiratoria aguda8. El ácido oleico, un ácido graso monoinsaturado, ha demostrado la capacidad de desencadenar lesiones pulmonares significativas y comprometer la función respiratoria cuando se introduce en la circulación pulmonar8. Tras la infusión, el ácido oleico provoca vasoconstricción, lo que resulta en un aumento de la presión arterial pulmonar y la resistencia, lo que conduce a un deterioro del intercambio gaseoso y la oxigenación9. Además, el ácido oleico promueve la activación de las vías inflamatorias, incluida la liberación de mediadores proinflamatorios y el reclutamiento de células inmunitarias, que contribuyen al desarrollo de lesiones pulmonares y dificultad respiratoria10. Todo esto resulta en hipoxemia severa, aumento de la presión arterial pulmonar y acumulación de agua pulmonar extravascular11. La evaluación histológica del parénquima pulmonar ha demostrado una lesión que es indistinguible del distrés respiratorio agudo humano9.
En este artículo se detalla un método que implica la administración directa de ácido oleico en la arteria pulmonar para inducir distrés respiratorio agudo, evitando el compromiso hemodinámico grave e intratable. Se prevé que el método descrito sea una herramienta valiosa para futuros investigadores que exploren los mecanismos fisiopatológicos subyacentes de la insuficiencia respiratoria aguda y evalúen las posibles intervenciones e innovaciones terapéuticas.
El protocolo recibió la aprobación del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Vanderbilt (protocolo M1800176-00) y se adhirió estrictamente a las Pautas del Instituto Nacional de Salud para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio. En este experimento se utilizaron cerdos Yorkshire machos y hembras, con un peso aproximado de 40-45 kg. Los animales se obtuvieron de una fuente comercial (ver Tabla de Materiales). La práctica actual no implica la detección de ninguna condición médica preexistente en los cerdos adquiridos. Si bien se reconoce que esta práctica podría interferir o enmascarar los resultados previstos, se considera poco probable según el proveedor, y se acepta esta limitación.
1. Preparación animal
2. Infusión de ácido oleico
3. Análisis de forma de onda venosa y procedimiento de manejo del ventilador
Los datos tempranos de un solo cerdo, piloto, demuestran un aumento en RIVA-RI antes de cambios en otras medidas de monitoreo respiratorio (RR y SpO2), en línea con los cambios en PaO2 (Figura 3). La caída enPaO2 es el resultado "positivo" que este modelo pretende lograr. Los datos preliminares también muestran que el RIVA-RI aumenta y la PaO2 disminuye con la progresión de la enfermedad a partir de los 30 minu...
El elemento clave de este protocolo es la monitorización estrecha del estado hemodinámico del cerdo durante la administración de ácido oleico para inducir dificultad respiratoria15. Es de suma importancia que los investigadores se tomen el tiempo necesario para colocar adecuadamente los dispositivos de monitorización hemodinámica. Un inconveniente específico de este modelo es la potencial inestabilidad hemodinámica que puede surgir como consecuencia de la ...
Los autores (BA, CB y KH) han presentado una patente provisional sobre la propiedad intelectual asociada con el análisis de formas de onda venosas respiratorias no invasivas.
Los autores desean agradecer al Dr. José A. Díaz, Jamie Adcock, Mary Susan Fultz y al Laboratorio S.R. Light del Centro Médico de la Universidad de Vanderbilt por su asistencia y apoyo. Este trabajo fue apoyado por una subvención del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre de los Institutos Nacionales de Salud (BA; R01HL148244). El contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no representa necesariamente los puntos de vista oficiales de los Institutos Nacionales de Salud.
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Arterial Catheter | Merit Medical, South Jordan, UT, USA | MAK401 | MAK Mini Access Kit 4F |
Blood Pressure Amp | AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA | FE117 | https://www.adinstruments.com/products/bp-blood-pressure-amp |
Central Venous Catheter | Arrow International, Cleveland, OH, USA | AK-09800 | 8.5 Fr. x 4" (10 cm) Arrow-Flex |
Disposable Pressure Transducers | AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA | MLT0670 | https://www.adinstruments.com/products/disposable-bp-transducers |
Edwards Lifesciences Triple Stage Venous Cannulas | Edwards Life Sciences, Irvine, CA | TF293702 | https://www.graylinemedical.com/products/edwards-lifesciences-triple-stage-venous-cannulas-venous-dual-stage-cannula-tf293702?variant=31851942576185&gad=1& gclid=Cj0KCQiAr8eqBhD3ARIsAIe -buNdmkzavUBaIx-1be7boWn2kW hbUR6QCjaobB08uuK9qJW66JvY TM4aAufGEALw_wcB |
Kelly Scissors | MPM Medical Supply, Freehold, NJ 07728 | 104-5516 | https://www.mpmmedicalsupply.com/products/kelly-scissors |
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Ketamine Hydrochloride 100 mg/mL, Injectable Solution, 10 mL | Patterson Veterinary, Loveland, CO 80538 | 07-894-8462 | https://www.pattersonvet.com/ProductItem/078948462?omni=ketamine |
LabChart 8 software | AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA | N/A | https://www.adinstruments.com/products/labchart |
Lahey Retractor | BOSS Instruments LTD, Gordonsville, VA 22942 | 18-1210 | https://bossinstruments.com/product/7-3-4-lahey-thyroid-retractor-6mmx28mm/ |
Oleic Acid | Sigma-Aldrich, Merck, Darmstadt, Germany | O1008 | https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sial/o1008?gclid=CjwKCAjwzJmlBhBBEiwAEJy Lu2047wRpXqF_Z2BegUyhgZJ _WygsWfErhgrGCIyMp8PxwNH sTZ8qARoCl1QQAvD_BwE&gcl src=aw.ds |
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Piezoelectrode | MuRata Manuractoring Co, Ltd., Nagaokakyo, Kyoto, Japan | 7BB-12-9 | https://www.murata.com/en-us/products/productdetail?partno=7BB-12-9 |
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Telazol (Tiletamine HCl and Zolazepam HCl), Injectable Solution, 5 mL | Patterson Veterinary, Loveland, CO 80538 | 07-801-4969 | https://www.pattersonvet.com/ProductItem/078014969?omni=telazol |
Welch Allyn E-MacIntosh Standard Laryngoscope Blade | MFIMedical, San Diego, CA 92131 | WLA-69242 | https://mfimedical.com/products/welch-allyn-e-macintosh-standard-laryngoscope-blade?variant=12965771870285¤cy =USD&utm_medium=product_sync &utm_source=google&utm_content =sag_organic&utm_campaign=sag _organic&gclid=Cj0KCQiAr8eqBhD 3ARIsAIe-buMhpgM96qRXkCUKA 6Mhmdat0p93JbecCGTaLStexhV pkUVa9VkWUzgaAr-iEALw_wcB |
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Yorkshire Pigs | Oak Hill Genetics, Ewing, IL, USA | 138274 | Female/Male Swine- Yorkshire/Landrace 81-100lbs |
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