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Method Article
Le protocole montre ici comment l’administration continue de cristalloïdes dans les veines centrales d’un porc/porcelet euvolémique permet d’étudier de manière appropriée les effets physiologiques d’une surcharge volumique aiguë.
Ce protocole décrit un modèle porcin de surcharge volumique aiguë pour les porcs Yorkshire adultes et les porcelets. Les deux âges porcins subissent une anesthésie générale, une intubation endotrachéale et une ventilation mécanique. Un cathéter veineux central et un cathéter artériel sont placés par coupe chirurgicale dans la veine jugulaire externe et l’artère carotide, respectivement. Un cathéter artériel pulmonaire est placé à travers une gaine introductrice du cathéter veineux central. La solution cristalloïde de PlasmaLyte est ensuite administrée à raison de 100 mL/min chez les porcs adultes et à 20 mL/kg en bolus pendant 10 min chez les porcelets. L’hypervolémie est obtenue soit à une diminution de 15 % du débit cardiaque, soit à 5 L chez les porcs adultes et à 500 mL chez les porcelets. Les données hémodynamiques, telles que la fréquence cardiaque, la fréquence respiratoire, le dioxyde de carbone en fin d’expiration, la fraction d’hémoglobine saturée en oxygène, la pression artérielle, la pression veineuse centrale, la pression artérielle pulmonaire, la pression capillaire pulmonaire, la pression artérielle partielle en oxygène, le lactate, le pH, l’excès de base et la fraction artérielle pulmonaire d’hémoglobine saturée en oxygène, sont surveillées pendant l’expérimentation. Les données préliminaires observées avec ce modèle ont montré des changements statistiquement significatifs et de fortes régressions linéaires entre les paramètres hémodynamiques centraux et une surcharge volumique aiguë chez les porcs adultes. Seule la pression capillaire pulmonaire en coin a montré à la fois une régression linéaire et une signification statistique de la surcharge volumique aiguë chez les porcelets. Ces modèles peuvent aider les scientifiques à découvrir des stratégies thérapeutiques et de surveillance adaptées à l’âge pour comprendre et prévenir la surcharge volumique aiguë.
La surcharge volumique aiguë, une affection caractérisée par une augmentation brutale et excessive du volume des fluides corporels, est un problème médical critique qui justifie une étude approfondie1. Il est souvent associé à une réanimation liquidienne agressive et/ou inappropriée, à une transfusion sanguine et à des comorbidités telles que l’insuffisance cardiaque et l’insuffisance rénale. Elle peut entraîner une morbidité grave et une probabilité accrue de mortalité 1,2,3. Malgré son importance clinique, la physiopathologie de la surcharge volémique aiguë reste mal comprise 3,4. De plus, l’absence de critères de diagnostic spécifiques et de stratégies de surveillance efficaces souligne encore la nécessité d’une enquête scientifique rigoureuse. L’étude de la surcharge volumique aiguë est non seulement cruciale pour améliorer les résultats des patients, mais aussi pour faire progresser notre compréhension de la physiologie humaine. Il offre une occasion unique d’explorer les mécanismes d’homéostasie des fluides du corps et leurs réponses au stress extrême1. Des études portant sur la fluidothérapie ciblée (GDFT) pour prévenir la réanimation liquidienne libérale et promouvoir une approche de réanimation plus ciblée ont démontré une amélioration de la morbidité et de la mortalité dans les contextes périopératoires et dans le sepsis 1,3,4. Ces études ont utilisé une variété d’appareils pour surveiller l’état volumique, y compris les cathéters veineux centraux avec mesures de la pression veineuse centrale, ScVO2, les mesures de lactate de la ligne artérielle, les mesures du volume systolique/du débit cardiaque par Doppler transœsophagien, la dilution du lithium du débit cardiaque, l’analyse du contour du pouls artériel, la bioimpédance électrique thoracique et la thermodilution transpulmonaire 1,3,4,5. Les multiples approches utilisées pour évaluer l’état du volume, chacune avec des limites en termes de précision et de facilité d’utilisation, suggèrent qu’il est possible d’améliorer considérablement le GDFT en améliorant l’évaluation du volume intravasculaire 3,4.
Les modèles porcins sont apparus comme des outils particulièrement précieux dans l’étude de la physiologie cardiovasculaire humaine6. Les similitudes anatomiques et physiologiques entre les systèmes cardiovasculaires porcin et humain, telles que la taille du cœur, l’anatomie coronaire et les paramètres hémodynamiques, font des porcs des modèles idéaux pour la recherche translationnelle6. De plus, les porcs présentent une réponse à la surcharge volumique comparable à celle des humains, ce qui en fait d’excellents modèles pour étudier la physiopathologie de la surcharge volumique aiguë et l’efficacité de diverses interventions thérapeutiques 7,8. L’utilisation de modèles porcins permet également de collecter des points de données détaillés de haute qualité, tels que des mesures hémodynamiques en temps réel et des échantillons de tissus, qui sont souvent inaccessibles dans les études humaines7. Cette supériorité des points de données permet une compréhension plus complète de la surcharge de volume aiguë, ce qui pourrait contribuer à l’élaboration de stratégies de surveillance et de prévention plus efficaces.
L’utilisation de modèles de porcelets dans l’étude de la surcharge volumique aiguë est d’une importance capitale, en particulier compte tenu de la rareté de la recherche pédiatrique dans ce domaine. Les porcelets, avec leurs similitudes physiologiques et développementales avec les nourrissons humains, fournissent un modèle inestimable, comme leurs homologues adultes, pour comprendre la population pédiatrique 9,10,11. Malgré l’incidence élevée de surcharge volémique chez les patients pédiatriques, telles que celles liées aux cardiopathies congénitales ou aux interventions de soins intensifs, la recherche dans ce domaine a été nettement limitée, en particulier lorsqu’il s’agit de modèles animaux représentant avec précision les nourrissons humains 5,12,13. L’utilisation de modèles de porcelets peut aider à combler cette lacune, en offrant un aperçu de la physiopathologie pédiatrique spécifique de la surcharge volumique aiguë et de l’efficacité des stratégies thérapeutiques potentielles 7,11.
Ce manuscrit décrit une méthode d’utilisation d’une perfusion continue d’une solution cristalloïde directement dans la veine jugulaire externe de porcs adultes et pédiatriques pour induire une surcharge volumique aiguë et pour étudier les effets hémodynamiques de tels changements de volume sur les points de données périphériques et centraux communs utilisés dans la surveillance de l’état du volume. Cette méthode devrait servir d’outil précieux pour aider les futurs scientifiques à étudier les mécanismes physiopathologiques sous-jacents de la surcharge volumique aiguë et à évaluer les modalités de surveillance supérieures potentielles et les innovations.
Le protocole de l’étude a été approuvé par le Comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux de l’Université Vanderbilt (protocole M1800176-00) et a strictement respecté les directives de l’Institut national de la santé pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire. Des porcs Yorkshire mâles et femelles et des porcelets pesant environ 40 à 45 kg et 4 à 10 kg sont utilisés dans cette expérience. L’approche actuelle n’englobe pas le dépistage des affections médicales préexistantes chez les porcs commandés. Reconnaissant que cette pratique pourrait potentiellement influencer ou obscurcir les résultats souhaités, il est essentiel de noter que, selon les informations fournies par le fournisseur, la probabilité d’une telle interférence est faible. La limitation est reconnue et acceptée comme un aspect inhérent de la procédure.
1. Anesthésie et ventilation
2. Placement du dispositif de canulation et de surveillance
3. Administration du volume
4. Euthanasie pour les porcs adultes et les porcelets
Les données pilotes représentatives préliminaires après analyse de régression linéaire pour le modèle de porc adulte ont démontré la linéarité de l’administration en volume chez les huit premiers porcs (figure 2). Bien que de nombreux autres points de données, et un volume supérieur à 2,5 L, aient été mesurés au cours de cette expérience, ces données représentent l’analyse à ce jour. Les deux signes vitaux les plus utilisés pour l?...
Ce protocole comporte deux étapes critiques. Tout d’abord, il est impératif de prendre le temps d’obtenir une canulation appropriée et d’assurer le positionnement du suivi hémodynamique/volumique. Chez les modèles adultes et porcelets, une coupe chirurgicale est nécessaire pour canuler le vaisseau requis de manière appropriée et introduire le cathéter requis. Les approches percutanées guidées par ultrasons se sont avérées difficiles et traumatisantes autour des vaissea...
Aucune divulgation spécifique aux sujets de ce rapport. Kyle Hocking, PhD, est fondateur, PDG et président de VoluMetrix et un inventeur de la propriété intellectuelle dans le domaine de l’analyse de formes d’onde veineuses attribué à l’Université Vanderbilt et concédé sous licence à VoluMetrix. Colleen Brophy, MD, est fondatrice et directrice des systèmes d’information de VoluMetrix et inventrice de la propriété intellectuelle dans le domaine de l’analyse de formes d’onde veineuses attribuée à Vanderbilt et concédée sous licence à VoluMetrix. Bret Alvis, MD, CMO et est un inventeur de la propriété intellectuelle dans le domaine de l’analyse des formes d’ondes veineuses attribué à Vanderbilt et licencié à VoluMetrix et est marié au directeur de l’exploitation de VoluMetrix. Les autres auteurs n’ont aucune révélation à signaler.
Les auteurs tiennent à remercier le Dr José A. Diaz, Jamie Adcock et Mary Susan Fultz ainsi que le S.R. Light Laboratory du Centre médical de l’Université Vanderbilt pour leur aide et leur soutien. Un autre merci spécial à John Poland et au reste des perfusionnistes du Centre médical de l’Université Vanderbilt et à leurs étudiants pour leur aide dans cette étude. Ce travail a été soutenu par une subvention du National Heart, Lung, and Blood Institute des National Institutes of Health (BA ; R01HL148244). Le contenu relève de la seule responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement les opinions officielles des National Institutes of Health.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1% Isoflurane | Primal, Boston, MA, USA | 26675-46-7 | https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/792632?gclid=Cj0KCQjw9fqnBhDSARIsAHl cQYS_W-q6tS2s6LQw2Qn7Roa3TGIpTLPf5 2351vrhgp44foEcRozPqtYaAtvfEAL w_wcB |
Arterial Catheter | Merit Medical, South Jordan, UT, USA | MAK401 | MAK Mini Access Kit 4F |
Arterial Catheter | Cook Medical, Bloomington, IN, USA | C-PMS-300-RA/G01908 | Radial Artery Catheter Set 3.0Fr./5cm |
Blood Pressure Amp | AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA | FE117 | https://www.adinstruments.com/products/bp-blood-pressure-amp |
Central Venous Catheter Introducer | Arrow International Inc, Reading, PA, USA | AK-09800 | 8.5 Fr. x 4" (10 cm) Arrow-Flex |
Central Venous Catheter-Introducer | Arrow International | CP-07611-P | Super Arrow-Flex Percutaneous Sheath Introducer Kit 6Fr./7.5cm |
Disposable BP Transducers | AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA | MLT0670 | https://www.adinstruments.com/products/disposable-bp-transducers |
Kendall 930 FoamElectrodes | Covidien, Mansfield, MA, USA | 22935 | https://www.cardinalhealth.com/en/product-solutions/medical/patient-monitoring/electrocardiography/monitoring-ecg-electrodes/radiolucent-electrodes/kendall-930-series-radiolucent-foam-electrodes.html |
LabChart 8 software | AD Instruments, Colorado Springs, CO, USA | N/A | https://www.adinstruments.com/products/labchart |
Peripheral IV Catheter Angiocath 18-24 Gauge 1.16 inch | McKesson, Irving, TX, USA | 329830 | https://mms.mckesson.com/product/329830/Becton-Dickinson-381144 |
PlamaLyte Crystilloid Solution | Baxter International, Deerfield, IL USA | 2B2544X | https://www.ciamedical.com/baxter-2b2544x-each-solution-plasma-lyte-a-inj-ph-7-4-1000ml |
PowerLab | ADInstruments, Colorado Springs, CO, USA | N/A | https://www.adinstruments.com/products/powerlab/c?creative=532995768429&keyword= powerlab&matchtype=e&network= g&device=c&gclid=CjwKCAjwysipB hBXEiwApJOcu-ulfO0bfCc-j6B7PpO kOAGur8IZ4SWNkhNZ7mORGstO vKON6plWLxoCigsQAvD_BwE |
Pulmonary Artery Catheter | Edwards Life Sciences, Irvine, CA, USA | TS105F5 | True Size Thermodilution Catheter 24cm Proximal Port- Swan Ganz |
Pulmonary Artery Catheter (7F) | Edwards Life Sciences, Irvine, CA, USA | 131F7 | Swan Ganz 7F x 110cm |
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 |
Terumo Sarns 8000 Roller Pump | Terumo Cardiovascular, Ann Arbor, MI, USA | 16402 | https://aamedicalstore.com/products/terumo-sarns%E2%84%A2-8000-roller-pump |
Xylazine HCl 100 mg/mL, Injectable Solution, 50 mL | Patterson Veterinary, Loveland, CO 80538 | 07-894-5244 | https://www.pattersonvet.com/ProductItem/078945244 |
Yorkshire Adult Pigs | Oak Hill Genetics, Ewing, IL, USA | N/A | Yorkshire/Landrace 81-100lbs |
Yorkshire Piglets | Oak Hill Genetics | N/A | Female "piglet", specify age 5 weeks with a correlating healthy weight range (approximately 10-20lbs.) |
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