Name: halogenated agent delivery in porcine model of acute respiratory distress syndrome via an intensive care unit type device
Uploaded: 2020-09-24T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Halogenated Agent Delivery in Porcine Model of Acute Respiratory Distress Syndrome via an Intensive Care Unit Type Device at JoVE.com

Forfatterne vil gerne takke personalet fra GreD, Université Clermont Auvergne og Centre International de Chirurgie Endoscopique (alle i Clermont-Ferrand, Frankrig).

Studieprotokollen blev godkendt af den dyreetiske komité under den franske Ministère de l'Education Nationale, de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche (godkendelsesnummer 01505.03), før den blev registreret på preclinicaltrials.eu (Præklinisk registeridentifikator PCTE0000129). Alle procedurer blev udført i Centre International de Chirurgie Endoscopique, Université Clermont Auvergne, Clermont-Ferrand, Frankrig, i overensstemmelse med Animal Research: Reporting In Vivo Experiments...

I denne artikel beskrives en reproducerbar eksperimentel model af ARDS forårsaget af intratracheal instillation af HCl hos smågrise for at undersøge de lungebeskyttende virkninger af halogenerede flygtige stoffer, såsom sevoflurane eller isoflurane, leveret ved hjælp af en bedøvelsesanordning.
Det primære mål med denne undersøgelse var at udvikle en eksperimentel model af ARDS, hvor flygtige stoffer kunne leveres af en bedøvelsesenhed, såsom dem, der anvendes til intensivpatienter. ...

Akut respiratorisk nødsyndrom (ARDS) er en almindelig årsag til hypoxæmisk respirationssvigt og død hos kritisk syge patienter1. Det er karakteriseret ved både diffuse alveolær epitel og endotelskader, hvilket fører til øget permeabilitet og lungeødem, ændret alveolær væske clearance (AFC) og forværret åndedrætsbesvær2. Resorption af alveolær ødem og nyttiggørelse fra ARDS kræver epitelvæske transport gennem alveolen for at forblive intakt, hvilket tyder på, at en terapi forbedre AFC kunne være nyttigt3,4. Selv om lungebeskyttende ventilation og en restriktiv strategi for intravenøs væsketerapi har vist sig gavnlig med hensyn til at forbedre resultaterne2,5, er de stadig forbundet med høj dødelighed og sygelighed6. Derfor er der et presserende behov for at udvikle effektive behandlinger for syndromet og for bedre at forstå de præcise mekanismer, hvorigennem sådanne behandlinger kan arbejde.
Halogenerede bedøvelsesmidler, såsom isoflurane eller sevoflurane, har været meget udbredt til generel anæstesi på operationsstuen. Sevoflurane er forbundet med nedsat betændelse i lungerne hos patienter, der gennemgår thoraxkirurgi, og med et fald i postoperative lungekomplikationer, såsom ARDS7. Lignende resultater er blevet fundet i en meta-analyse af patienter efter hjertekirurgi8. Halogenerede flygtige stoffer har også en bronkodiilatorisk virkning9,10 og måske nogle egenskaber, der beskytter flere organer, såsom hjertet8,11 og nyrerne12,13,14. For nylig har der været stigende interesse for klinisk brug af inhaleret bedøvelsesmidler som beroligende midler på intensivafdelingen (ICU). Både dyre- og humane undersøgelser understøtter de beskyttende virkninger af forbehandling med halogenerede midler før langvarig iskæmi i leveren15, hjernen16eller hjertet11. Halogenerede midler har også potentielle farmakokinetiske og farmakodynamiske fordele i forhold til andre intravenøse midler til sedation af kritisk syge patienter, herunder en hurtig indtræden af handling og hurtig offset på grund af ringe ophobning i væv. Inhalerede halogenerede stoffer nedsætter intuberingstider sammenlignet med intravenøs sedation hos patienter, der gennemgår hjertekirurgi17. Flere undersøgelser understøtter sikkerheden og effekten af halogenerede stoffer i sedationen af intensivpatienter18,19,20. I eksperimentelle modeller af ARDS forbedrer inhaleret sevoflurane gasudveksling21,22, reducerer alveolær ødem21,22og svækker både lunge- og systemisk betændelse23. Isoflurane også forbedre lunge reparation efter skade ved at opretholde integriteten af alveolær-kapillær barriere, eventuelt ved at modulere udtrykket af en vigtig stram junction protein24,25,26. Hertil kommer, at mus makrofager, der blev kultiveret og behandlet med isoflurane havde bedre fagoccytiske virkninger på neutrofiler end makrofager, der ikke blev behandlet med isoflurane27.
De præcise biologiske veje og mekanismer, der tegner sig for flygtige bedøvelsesmidlers lungebeskyttende egenskaber, er dog stort set ukendte indtil nu, hvilket kræver yderligere undersøgelse18. Yderligere undersøgelser er også berettiget til at undersøge de præcise virkninger af sevoflurane på lungeskade og for at kontrollere, om eksperimentel dokumentation kan oversættes til patienter. Det første randomiserede kontrolforsøg fra vores team fandt, at administrationen af inhaleret sevoflurane hos patienter med ARDS var forbundet med iltningsforbedring og reducerede niveauer af både proinflammatoriske cytokiner og lungeepileleskademarkører, som vurderet af plasma- og alveolæropløsereceptorer til avancerede glycation-slutprodukter (sRAGE)28 . Da sRAGE nu betragtes som en markør for alveolær type 1 celleskade og en vigtig mægler af alveolær betændelse, kan disse resultater tyde på nogle gavnlige virkninger af sevoflurane på lunge alveolær epitelskade21,29,30.
Brugen af halogenerede midler til inhaleret intensiv ICU sedation har længe krævet operationsstue anæstesi ventilatorer og gas vaporizers, der skal anvendes på intensiv. Siden da er der udviklet bedøvelsesreflektorer, der er egnede til brug med moderne ventilatorer til kritisk pleje, til specifik brug på intensiv31. Disse enheder har modificerede varme- og fugtudvekslingsfiltre, der er indsat mellem Y-stykket af åndedrætskredsløbet og endotrachealrøret. De tillader administration af halogenerede stoffer, hvor isoflurane og sevoflurane er de hyppigst anvendte, og de består af en porøs polypropylenfordamperstang, hvori et likvidsmiddel, leveret af en bestemt sprøjtepumpe, frigives. Halogeneret middel absorberes under udløb af et reflekterende medium indeholdt i enheden, og det frigives under den næste inspiration, hvilket gør det muligt at recirkulation af ca. 90% af det udløbne halogenerede middel31,32. For nylig blev en miniaturiseret version af enheden udviklet med et instrumentalt dødt rum på 50 mL, hvilket gør den endnu mere egnet til brug under ultrabeskyttende ventilation hos ARDS-patienter med tidevandsmængder, der kunne være så lave som 200 mL31. En sådan miniaturiseret enhed er aldrig blevet undersøgt i en eksperimentel grisemodel af ARDS.
Fordi tidligere forskning understøtter de lovende roller halogenerede flygtige stoffer i lunge alveolær betændelse og skade under ARDS, vi designet en eksperimentel dyremodel for at opnå en translationel forståelse af mekanismerne i virkningerne af halogenerede stoffer på lungeskade og reparation33,34,35. I denne undersøgelse udviklede vi en model af saltsyre (HCl)-induceret ARDS hos smågrise, hvor inhaleret sedation kan leveres ved hjælp af den miniaturiserede version af bedøvelsesenheden, en ICU-type enhed. Denne store dyremodel af ARDS kunne bruges til at fremme vores forståelse af de potentielle lungebeskyttende virkninger af inhalerede halogenerede stoffer.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Tracheal intubation</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Endotracheal tube 6-mm</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>18860</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Animal preparation</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Central venous catheter 3-lumens catheter (7 French - 16 cm)</td>
			<td>Arrow</td>
			<td>CV-12703</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulse contour cardiac output monitor PiCCO catheter (3-5 French - 20 cm)</td>
			<td>Getinge Pulsion Medical System</td>
			<td>catheter</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Warm blankets WarmTouch5300</td>
			<td>MedTronic</td>
			<td>5300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Monitoring</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>External monitor IntelliVue MP40</td>
			<td>Phillips</td>
			<td>MNT 142</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Point-of-care blood gas analyzer Epoc&#174; Blood Analysis System</td>
			<td>Siemens</td>
			<td>20093</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulse contour cardiac output monitor PiCCO Device PulsioFlex Monitor</td>
			<td>Getinge Pulsion Medical System</td>
			<td>PulsioFlex</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mechanical ventilation</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ventilator Engstr&#246;m Carestation</td>
			<td>General Electrics</td>
			<td>Engstr&#246;m</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Halogenated anesthetics</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anaconda Syringe</td>
			<td>SedanaMedical</td>
			<td>26022</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anesthetic conserving device AnaConDa-S</td>
			<td>SedanaMedical</td>
			<td>26050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Charcoal filter FlurAbsorb</td>
			<td>SedanaMedical</td>
			<td>26096</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filling Adaptaters</td>
			<td>SedanaMedical</td>
			<td>26042</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ionomer membrane dryer line Nafion</td>
			<td>SedanaMedical</td>
			<td>26053</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Products</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propofol</td>
			<td>Mylan</td>
			<td>66617123</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Virbac</td>
			<td>QN01AB06</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pentobarbital</td>
			<td>PanPharma</td>
			<td>68942457</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sevoflurane</td>
			<td>Abbvie</td>
			<td>N01AB08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sufentanil</td>
			<td>Mylan</td>
			<td>62404996</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

halogenated agent delivery in porcine model of acute respiratory distress syndrome via an intensive care unit type device

Akut respiratorisk nødsyndrom (ARDS) er en almindelig årsag til hypoxæmisk respirationssvigt og død hos kritisk syge patienter, og der er et presserende behov for at finde effektive behandlinger. Prækliniske undersøgelser har vist, at inhalerede halogenerede stoffer kan have gavnlige virkninger i dyremodeller af ARDS. Udviklingen af nye enheder til administration af halogenerede midler ved hjælp af moderne intensivafdeling (ICU) ventilatorer har væsentligt forenklet udleveringen af halogenerede midler til intensivpatienter. Fordi tidligere eksperimentel og klinisk forskning foreslog potentielle fordele ved halogenerede flygtige stoffer, såsom sevoflurane eller isoflurane, for lunge alveolær epitelskade og betændelse, to patofysiologiske landemærker for diffuse alveolær skader under ARDS, vi designet et dyr model til at forstå mekanismerne i virkningerne af halogenerede midler på lungeskade og reparation. Efter generel anæstesi, luftrørsinubation og initiering af mekanisk ventilation blev ARDS induceret hos smågrise via intratracheal instillation af saltsyre. Derefter blev smågrisene bedøvet med inhaleret sevoflurane eller isoflurane ved hjælp af en ICU-type enhed, og dyrene blev ventileret med lungebeskyttende mekanisk ventilation i løbet af en 4 timers periode. I løbet af undersøgelsesperioden blev der indsamlet blod- og alveolærprøver for at evaluere arteriel iltning, permeabiliteten af alveolær-kapillærmembranen, alveolær væske clearance og lungebetændelse. Mekanisk ventilationsparametre blev også indsamlet under hele eksperimentet. Selv om denne model induceret et markant fald i arteriel iltning med ændret alveolær-kapillær permeabilitet, Det er reproducerbart og er karakteriseret ved en hurtig debut, god stabilitet over tid, og ingen fatale komplikationer.
Vi har udviklet en grisemodel af syre aspiration, der reproducerer de fleste af de fysiologiske, biologiske og patologiske træk ved klinisk ARDS, og det vil være nyttigt at fremme vores forståelse af de potentielle lungebeskyttende virkninger af halogenerede stoffer leveret gennem enheder, der anvendes til inhaleret ICU-sedation.

Til dette forsøg blev 25 smågrise bedøvet og opdelt i to grupper: 12 smågrise i den ubehandlede gruppe (SHAM-gruppen) og 13 smågrise i den syreskadede gruppe (HCl-gruppen). Ingen smågris døde inden forsøgets afslutning. En tovejs analyse af gentagne målinger af variansen (RM-ANOVA) indikerede en betydelig tid efter gruppeinteraktion (P < 10−4) med en skadelig virkning af HCl-induceret ARDS på PaO2/FiO2sammenlignet med falske dyr uden ARDS (figur 3...

Watch this Scientific Journal Video about Halogenated Agent Delivery in Porcine Model of Acute Respiratory Distress Syndrome via an Intensive Care Unit Type Device at JoVE.com

Halogenated Agent Delivery in Porcine Model of Acute Respiratory Distress Syndrome via an Intensive Care Unit Type Device

Vi beskriver en model af saltsyre-induceret akut respiratorisk nødsyndrom (ARDS) hos smågrise, der modtager sedation med halogenerede midler, isoflurane og sevoflurane, gennem en enhed, der anvendes til inhaleret intensivbehandlingsedation. Denne model kan bruges til at undersøge de biologiske mekanismer af halogenerede stoffer på lungeskade og reparation.

Halogeneret agent levering i svin Model af akut respiratorisk distress syndrom via en intensiv afdeling Type Device

Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is a common cause of hypoxemic respiratory failure and death in critically ill patients, and there is an urgent ...

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Nursing

Medicine

Unit 1

Infection Prevention and Control

SCIENTISTS IN ACTION

The Rabbit Blood-shunt Model for the Study of Acute and Late Sequelae of Subarachnoid Hemorrhage: Technical Aspects

The Rabbit Blood-shunt model for studiet af akut og senfølger af subaraknoidalblødning: tekniske forhold

Early brain injury and delayed cerebral vasospasm both contribute to unfavorable outcomes after subarachnoid hemorrhage (SAH). Reproducible and ...

Lavage-induced Surfactant Depletion in Pigs As a Model of the Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS)

Lavage-induced Surfactant Depletion in Pigs As a Model of the Acute Respiratory Distress Syndrome ARDS

Lavage-induceret Surfactant Udtømmelse i Svin som en model af den Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS)

Various animal models of lung injury exist to study the complex pathomechanisms of human acute respiratory distress syndrome (ARDS) and evaluate future ...

Improved Method for the Establishment of an In Vitro Blood-Brain Barrier Model Based on Porcine Brain Endothelial Cells

Improved Method for the Establishment of an In Vitro Blood-Brain Barrier Model Based on Porcine Brain Endothelial Cells

Forbedret metode til etablering af et In Vitro blod - hjerne barrieren Model baseret på svin hjernen Endothelial Cells

The aim of this protocol presents an optimized procedure for the purification and cultivation of pBECs and to establish in vitro blood-brain barrier (BBB) ...

Oleic Acid-Injection in Pigs As a Model for Acute Respiratory Distress Syndrome

Oliesyre-injektion i svin som en Model for akut respiratorisk Distress syndrom

The acute respiratory distress syndrome is a relevant intensive care disease with an incidence ranging between 2.2% and 19% of intensive care unit ...

A Protocol to Set Up Needle-Free Connector with Positive Displacement on Central Venous Catheter in Intensive Care Unit

En protokol til opsætning af nåle frit stik med positiv forskydning på det centrale venøse kateter i intensivafdelingen

Needle-free connectors were initially designed and promoted to avoid blood exposure for healthcare workers. Some recent data suggest that the latest ...

Inducing Acute Lung Injury in Mice by Direct Intratracheal Lipopolysaccharide Instillation

Inducerende akut lungeskade i mus ved direkte Intratracheal Lipopolysaccharid instillation

Airway administration of lipopolysaccharide (LPS) is a common way to study pulmonary inflammation and acute lung injury (ALI) in small animal models. ...

Clinical Practice Protocol of Creative Music Therapy for Preterm Infants and Their Parents in the Neonatal Intensive Care Unit

Klinisk praksis protokol for kreativ musikterapi for præmature spædbørn og deres forældre i den neonatal intensiv afdeling

Creative music therapy for preterm infants and their parents (CMT) has emerged as a promising family-integrated early intervention involving communicative ...

Inducing Acute Liver Injury in Rats via Carbon Tetrachloride (CCl4) Exposure Through an Orogastric Tube

Inducing Acute Liver Injury in Rats via Carbon Tetrachloride CCl4 Exposure Through an Orogastric Tube

Inducerende akut leverskade hos rotter via tetrachlormethan (CCl4)Eksponering gennem et orogastrisk rør

Acute liver injury (ALI) plays a crucial role in the development of hepatic failure, which is characterized by severe liver dysfunction including ...

Assessment of Dependence in Activities of Daily Living Among Older Patients in an Acute Care Unit

Vurdering af afhængighed af aktiviteter i dagligdagen blandt ældre patienter i en akut plejeenhed

During an acute medical problem, older people may lose functional independence. ADL scales are used to assess this loss of independence. The simplest and ...

A Reproducible Intensive Care Unit-Oriented Endotoxin Model in Rats

En reproducerbar intensivafdelingsorienteret endotoksinmodel hos rotter

Sepsis and septic shock remain the leading cause of death in intensive care units. Despite significant improvements in sepsis management, mortality still ...