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Method Article
Il protocollo mostra come la somministrazione continua di cristalloidi nelle vene centrali di un suino/suinetto euvolemico consenta un'indagine appropriata degli effetti fisiologici del sovraccarico di volume acuto.
Questo protocollo descrive un modello suino con sovraccarico di volume acuto per suini e suinetti adulti dello Yorkshire. Entrambi i suini di età sono sottoposti ad anestesia generale, intubazione endotracheale e ventilazione meccanica. Un catetere venoso centrale e un catetere arterioso vengono posizionati tramite taglio chirurgico rispettivamente nella vena giugulare esterna e nell'arteria carotide. Un catetere dell'arteria polmonare viene posizionato attraverso una guaina introduttrice del catetere venoso centrale. La soluzione cristalloide PlasmaLyte viene quindi somministrata a una velocità di 100 mL/min nei suini adulti e a 20 mL/kg di boli nell'arco di 10 min nei suinetti. L'ipervolemia si ottiene con una riduzione del 15% della gittata cardiaca o con 5 L nei suini adulti e con 500 mL nei suinetti. Durante la sperimentazione vengono monitorati i dati emodinamici, come la frequenza cardiaca, la frequenza respiratoria, l'anidride carbonica di fine espirazione, la frazione di emoglobina satura di ossigeno, la pressione arteriosa, la pressione venosa centrale, la pressione dell'arteria polmonare, la pressione di incuneamento capillare polmonare, la pressione parziale dell'ossigeno arterioso, il lattato, il pH, l'eccesso di basi e la frazione arteriosa polmonare dell'emoglobina satura di ossigeno. I dati preliminari osservati con questo modello hanno dimostrato cambiamenti statisticamente significativi e forti regressioni lineari tra i parametri emodinamici centrali e il sovraccarico di volume acuto nei suini adulti. Solo la pressione di incuneamento capillare polmonare ha dimostrato sia una regressione lineare che una significatività statistica per il sovraccarico di volume acuto nei suinetti. Questi modelli possono aiutare gli scienziati nella scoperta di strategie terapeutiche e di monitoraggio adeguate all'età per comprendere e prevenire il sovraccarico acuto di volume.
Il sovraccarico acuto di volume, una condizione caratterizzata da un aumento brusco ed eccessivo del volume dei liquidi corporei, è un problema medico critico che giustifica uno studio completo1. È spesso associata a rianimazione aggressiva e/o inappropriata con fluidi, trasfusioni di sangue e comorbilità come insufficienza cardiaca e insufficienza renale. Può portare a grave morbilità e ad un aumento della probabilità di mortalità 1,2,3. Nonostante il suo significato clinico, la fisiopatologia del sovraccarico di volume acuto rimane poco conosciuta 3,4. Inoltre, la mancanza di criteri diagnostici specifici e di strategie di monitoraggio efficaci sottolinea ulteriormente la necessità di una rigorosa indagine scientifica. Lo studio del sovraccarico di volume acuto non è solo fondamentale per migliorare gli esiti dei pazienti, ma anche per far progredire la nostra comprensione della fisiologia umana. Offre un'opportunità unica per esplorare i meccanismi di omeostasi dei fluidi del corpo e le loro risposte allo stress estremo1. Gli studi che studiano la fluidoterapia mirata (GDFT) per prevenire la rianimazione con fluidi liberali e promuovere un approccio di rianimazione più mirato hanno dimostrato un miglioramento della morbilità e della mortalità in contesti perioperatori e nella sepsi 1,3,4. Questi studi hanno utilizzato una varietà di dispositivi per monitorare lo stato del volume, tra cui cateteri venosi centrali con misurazioni della pressione venosa centrale, ScVO2, misurazioni del lattato della linea arteriosa, misurazioni del volume sistolico/gittata cardiaca tramite Doppler transesofageo, diluizione del litio gittata cardiaca, analisi del contorno del polso arterioso, bioimpedenza elettrica toracica e termodiluizione transpolmonare 1,3,4,5 . I molteplici approcci utilizzati per valutare lo stato del volume, ciascuno con limitazioni in termini di accuratezza e usabilità, suggeriscono che c'è spazio per un miglioramento significativo della GDFT migliorando la valutazione del volume intravascolare 3,4.
I modelli suini sono emersi come strumenti particolarmente preziosi nello studio della fisiologia cardiovascolare umana6. Le somiglianze anatomiche e fisiologiche tra i sistemi cardiovascolari suini e umani, come le dimensioni del cuore, l'anatomia coronarica e i parametri emodinamici, rendono i suini modelli ideali per la ricerca traslazionale6. Inoltre, i suini mostrano una risposta al sovraccarico di volume paragonabile a quella degli esseri umani, rendendoli modelli eccellenti per studiare la fisiopatologia del sovraccarico di volume acuto e l'efficacia di vari interventi terapeutici 7,8. L'uso di modelli suini consente inoltre la raccolta di dati dettagliati e di alta qualità, come misurazioni emodinamiche in tempo reale e campioni di tessuto, che sono spesso irraggiungibili negli studi sull'uomo7. Questa superiorità dei punti dati fornisce una comprensione più completa del sovraccarico acuto di volume, che potrebbe in ultima analisi contribuire allo sviluppo di strategie di monitoraggio e prevenzione più efficaci.
L'uso di modelli di suinetti nello studio del sovraccarico di volume acuto è di fondamentale importanza, in particolare data la scarsità di ricerca pediatrica in questo campo. I suinetti, con le loro somiglianze fisiologiche e di sviluppo con i neonati umani, forniscono un modello inestimabile, come le loro controparti adulte, per comprendere la popolazione pediatrica 9,10,11. Nonostante l'elevata incidenza di condizioni di sovraccarico di volume nei pazienti pediatrici, come quelle legate a cardiopatie congenite o interventi di terapia intensiva, la ricerca in questo settore è stata marcatamente limitata, soprattutto quando si tratta di modelli animali che rappresentano accuratamente i neonati umani 5,12,13. L'utilizzo di modelli di suinetti può aiutare a colmare questa lacuna, offrendo informazioni sulla fisiopatologia pediatrica specifica del sovraccarico di volume acuto e sull'efficacia di potenziali strategie terapeutiche 7,11.
Questo manoscritto descrive un metodo per utilizzare un'infusione continua di soluzione cristalloide direttamente nella vena giugulare esterna di suini adulti e pediatrici per indurre un sovraccarico di volume acuto e per studiare gli effetti emodinamici di tali variazioni di volume su punti di dati periferici e centrali comuni utilizzati nel monitoraggio dello stato del volume. Questo metodo delineato dovrebbe fungere da strumento prezioso per aiutare i futuri scienziati a studiare i meccanismi fisiopatologici alla base del sovraccarico di volume acuto e a valutare potenziali modalità e innovazioni di monitoraggio superiori.
Il protocollo di studio è stato approvato dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali della Vanderbilt University (protocollo M1800176-00) e ha aderito rigorosamente alle linee guida del National Institute of Health per la cura e l'uso degli animali da laboratorio. In questo esperimento vengono utilizzati suini e suinetti dello Yorkshire maschi e femmine del peso di circa 40-45 kg e 4-10 kg. Il presente approccio non comprende uno screening per condizioni mediche preesistenti nei suini ordinati. Riconoscendo che questa pratica potrebbe potenzialmente influenzare o oscurare i risultati desiderati, è essenziale notare che, secondo le informazioni del fornitore, la probabilità di tale interferenza è bassa. La limitazione è riconosciuta e accettata come un aspetto intrinseco della procedura.
1. Anestesia e ventilazione
2. Posizionamento del dispositivo di incannulamento e monitoraggio
3. Amministrazione del volume
4. Eutanasia sia per i suini adulti che per i suinetti
I dati preliminari rappresentativi del pilota dopo l'analisi di regressione lineare per il modello di suino adulto hanno dimostrato la linearità della somministrazione del volume nei primi otto suini (Figura 2). Mentre molti altri punti dati, e il volume oltre i 2,5 L, sono stati misurati durante questo esperimento, questi dati rappresentano l'analisi fino ad oggi. I due segni vitali più utilizzati per la valutazione del volume, HR (R2=0,15) e M...
Ci sono due passaggi critici in questo protocollo. Innanzitutto, è imperativo che si prenda del tempo per ottenere un'incannulamento appropriata e garantire il posizionamento del monitoraggio emodinamico/volumetrico. Sia nei modelli adulti che in quelli di suinetto, il taglio chirurgico è necessario per incannulare il vaso richiesto in modo appropriato e introdurre il catetere richiesto. Gli approcci percutanei guidati da ultrasuoni si sono dimostrati impegnativi e traumatici intorno a...
Nessuna divulgazione specifica per gli argomenti di questo rapporto. Kyle Hocking, PhD, è fondatore, CEO e Presidente di VoluMetrix e inventore della proprietà intellettuale nel campo dell'analisi delle forme d'onda venose assegnato alla Vanderbilt University e concesso in licenza a VoluMetrix. Colleen Brophy, MD, è fondatrice e CIO di VoluMetrix e inventrice della proprietà intellettuale nel campo dell'analisi delle forme d'onda venose assegnata a Vanderbilt e concessa in licenza a VoluMetrix. Bret Alvis, MD, CMO ed è un inventore di proprietà intellettuale nel campo dell'analisi delle forme d'onda venose assegnata a Vanderbilt e concessa in licenza a VoluMetrix ed è sposato con il COO di VoluMetrix. Gli autori rimanenti non hanno divulgazioni da segnalare.
Gli autori desiderano ringraziare il Dr. José A. Diaz, Jamie Adcock e Mary Susan Fultz e il S.R. Light Laboratory presso il Vanderbilt University Medical Center per l'assistenza e il supporto. Un altro ringraziamento speciale a John Poland e al resto dei perfusionisti del Vanderbilt University Medical Center e ai loro studenti per il loro aiuto in questo studio. Questo lavoro è stato sostenuto da una sovvenzione del National Heart, Lung, and Blood Institute del National Institutes of Health (BA; R01HL148244). Il contenuto è di esclusiva responsabilità degli autori e non rappresenta necessariamente le opinioni ufficiali del 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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