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

De auteurs willen graag het personeel van de GreD, de Université Clermont Auvergne en het Centre International de Chirurgie Endoscopique (allemaal in Clermont-Ferrand, Frankrijk) bedanken.

Het onderzoeksprotocol werd goedgekeurd door de Commissie voor dierethiek van het Franse Ministère de l'Education Nationale, de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche (goedkeuringsnummer 01505.03) voordat het werd geregistreerd bij preclinicaltrials.eu(Preklinische registeridentificatie PCTE0000129). Alle procedures werden uitgevoerd in het Centre International de Chirurgie Endoscopique, Université Clermont Auvergne,Clermont-Ferrand, Frankrijk, in overeenstemming met de richtlijnen van ...

Dit artikel beschrijft een reproduceerbaar experimenteel model van ARDS geïnduceerd door de intratracheale instillatie van HCl in biggen om de longbeschermende effecten van gehalogeneerde vluchtige stoffen, zoals sevofluraan of isofluraan, geleverd met behulp van een anesthetisch conserverend apparaat te onderzoeken.
Het primaire doel van deze studie was het ontwikkelen van een experimenteel model van ARDS waarbij vluchtige middelen konden worden toegediend door een anesthetisch conserverend ...

Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is een veel voorkomende oorzaak van hypoxemische respiratoire insufficiëntie en overlijden bij ernstig zieke patiënten1. Het wordt gekenmerkt door zowel diffuse alveolaire epitheliale als endotheelletsels, wat leidt tot verhoogde permeabiliteit en longoedeem, veranderde alveolaire vloeistofklaring (AFC) en verergerde ademhalingsnood2. De resorptie van alveolaire oedeem en herstel van ARDS vereisen epitheelvochttransport door de longblaasjes om intact te blijven, wat suggereert dat een therapie die AFC verbetert nuttig kan zijn3,4. Hoewel longbeschermende beademing en een beperkende strategie voor intraveneuze vloeistoftherapie gunstig zijn gebleken bij het verbeteren van de resultaten2,5,worden ze nog steeds geassocieerd met hoge mortaliteit en morbiditeit6. Daarom is er een dringende behoefte om effectieve therapieën voor het syndroom te ontwikkelen en om de precieze mechanismen waarmee dergelijke therapieën kunnen werken beter te begrijpen.
Gehalogeneerde anesthetica, zoals isofluraan of sevofluraan, zijn veel gebruikt voor algemene anesthesie in de operatiekamer. Sevofluraan wordt geassocieerd met verminderde ontsteking in de longen van patiënten die een thoracale operatie ondergaan en met een afname van postoperatieve pulmonale complicaties, zoals ARDS7. Vergelijkbare resultaten zijn gevonden in een meta-analyse van patiënten na hartchirurgie8. Gehalogeneerde vluchtige stoffen hebben ook een bronchodilatoire werking9,10 en misschien enkele eigenschappen die verschillende organen beschermen, zoals het hart8,11 en de nieren12,13,14. De laatste tijd is er een groeiende belangstelling voor het klinisch gebruik van geïnhaleerde anesthetica als sedativa op de intensive care (ICU). Zowel dier- als mensstudies ondersteunen de beschermende effecten van voorbehandeling met gehalogeneerde middelen vóór langdurige ischemie van de lever15, de hersenen16of het hart11. Gehalogeneerde middelen hebben ook potentiële farmacokinetische en farmacodynamische voordelen ten opzichte van andere intraveneuze middelen voor de sedatie van ernstig zieke patiënten, waaronder een snel begin van actie en snelle compensatie als gevolg van weinig accumulatie in weefsels. Geïnhaleerde gehalogeneerde middelen verminderen de intubatietijden in vergelijking met intraveneuze sedatie bij patiënten die een hartoperatie ondergaan17. Verschillende studies ondersteunen de veiligheid en werkzaamheid van gehalogeneerde middelen bij de sedatie van IC-patiënten18,19,20. In experimentele modellen van ARDS verbetert geïnhaleerd sevofluraan de gasuitwisseling21,22,vermindert alveolaire oedeem21,22en verzwakt zowel pulmonale als systemische ontsteking23. Isofluraan verbetert ook het longherstel na letsel door de integriteit van de alveolaire capillaire barrière te behouden, mogelijk door de expressie van een belangrijk tight junction-eiwit te moduleren24,25,26. Bovendien hadden macrofagen van muizen die werden gekweekt en behandeld met isofluraan betere fagocytische effecten op neutrofielen dan macrofagen die niet werden behandeld met isofluraan27.
De precieze biologische routes en mechanismen die verantwoordelijk zijn voor de longbeschermende eigenschappen van vluchtige anesthetica blijven tot op heden echter grotendeels onbekend, wat verder onderzoek vereist18. Aanvullende studies zijn ook gerechtvaardigd om de precieze effecten van sevofluraan op longletsel te onderzoeken en om te verifiëren of experimenteel bewijs kan worden vertaald naar patiënten. De eerste gerandomiseerde controlestudie van ons team wees uit dat de toediening van geïnhaleerd sevofluraan bij patiënten met ARDS geassocieerd was met oxygenatieverbetering en verlaagde niveaus van zowel pro-inflammatoire cytokines als longepitheelletselmarkers, zoals beoordeeld door plasma- en alveolaire oplosbare receptoren voor geavanceerde glycatie-eindproducten (sRAGE)28 . Aangezien sRAGE nu wordt beschouwd als een marker van alveolaire type 1 celbeschadiging en een belangrijke mediator van alveolaire ontsteking, kunnen deze resultaten enkele gunstige effecten van sevofluraan op de longalveolaire epitheliale verwondingsuggereren 21,29,30.
Het gebruik van gehalogeneerde middelen voor geïnhaleerde ICU-sedatie vereist al lang anesthesieventilatoren in de operatiekamer en gasverdampers om op de IC te worden ingezet. Sindsdien zijn verdovingsreflectoren die geschikt zijn voor gebruik met moderne intensive care-ventilatoren ontwikkeld voor specifiek gebruik op de IC31. Deze apparaten zijn voorzien van gemodificeerde warmte- en vochtuitwisselingsfilters die zijn geplaatst tussen het Y-stuk van het ademhalingscircuit en de endotracheale buis. Ze maken de toediening van gehalogeneerde middelen mogelijk, waarbij isofluraan en sevofluraan het meest worden gebruikt, en ze bestaan uit een poreuze polypropyleenverdamperstaaf, waarin een vloeibaar middel, geleverd door een specifieke spuitpomp, wordt vrijgegeven. Het gehalogeneerde middel wordt tijdens de vervaldatum geabsorbeerd door een reflecterend medium in het apparaat en het wordt vrijgegeven tijdens de volgende inspiratie, waardoor recirculatie van ongeveer 90% van het verlopen gehalogeneerde middel31,32mogelijk is. Onlangs werd een geminiaturiseerde versie van het apparaat ontwikkeld met een instrumentele dode ruimte van 50 ml, waardoor het nog geschikter is voor gebruik tijdens ultrabeschermende beademing bij ARDS-patiënten, met getijdenvolumes die zo laag kunnen zijn als 200 ml31. Zo'n geminiaturiseerd apparaat is nog nooit bestudeerd in een experimenteel biggenmodel van ARDS.
Omdat eerder onderzoek de veelbelovende rollen van gehalogeneerde vluchtige stoffen in longalveolaire ontsteking en letsel tijdens ARDS ondersteunt, hebben we een experimenteel diermodel ontworpen om een translationeel begrip te krijgen van de mechanismen van de effecten van gehalogeneerde middelen op longletsel en reparatie33,34,35. In deze studie ontwikkelden we een model van zoutzuur (HCl)-geïnduceerde ARDS bij biggen bij wie geïnhaleerde sedatie kan worden toegediend met behulp van de geminiaturiseerde versie van het anestheticumconservatieapparaat, een ICU-type apparaat. Dit grote diermodel van ARDS kan worden gebruikt om ons begrip van de potentiële longbeschermende effecten van geïnhaleerde gehalogeneerde middelen te vergroten.

<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

Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is een veel voorkomende oorzaak van hypoxemische respiratoire insufficiëntie en overlijden bij ernstig zieke patiënten, en er is een dringende behoefte om effectieve therapieën te vinden. Preklinische studies hebben aangetoond dat geïnhaleerde gehalogeneerde middelen gunstige effecten kunnen hebben in diermodellen van ARDS. De ontwikkeling van nieuwe apparaten voor het toedienen van gehalogeneerde middelen met behulp van moderne intensive care unit (ICU) beademingsapparaten heeft de afgifte van gehalogeneerde middelen aan IC-patiënten aanzienlijk vereenvoudigd. Omdat eerder experimenteel en klinisch onderzoek potentiële voordelen suggereerde van gehalogeneerde vluchtige stoffen, zoals sevofluraan of isofluraan, voor longalveolaire epitheliale letsel en ontsteking, twee pathofysiologische oriëntatiepunten van diffuse alveolaire schade tijdens ARDS, hebben we een diermodel ontworpen om de mechanismen van de effecten van gehalogeneerde middelen op longletsel en -herstel te begrijpen. Na algemene anesthesie, tracheale intubatie en het initiëren van mechanische beademing, werd ARDS geïnduceerd bij biggen via de intratracheale instillatie van zoutzuur. Vervolgens werden de biggen verdoofd met geïnhaleerd sevofluraan of isofluraan met behulp van een ICU-achtig apparaat en werden de dieren gedurende een periode van 4 uur geventileerd met longbeschermende mechanische ventilatie. Tijdens de onderzoeksperiode werden bloed- en alveolaire monsters verzameld om arteriële oxygenatie, de permeabiliteit van het alveolaire capillaire membraan, alveolaire vloeistofklaring en longontsteking te evalueren. Mechanische ventilatieparameters werden ook verzameld tijdens het experiment. Hoewel dit model een duidelijke afname van arteriële oxygenatie veroorzaakte met veranderde alveolaire capillaire permeabiliteit, is het reproduceerbaar en wordt het gekenmerkt door een snel begin, goede stabiliteit in de loop van de tijd en geen fatale complicaties.
We hebben een biggenmodel van zure aspiratie ontwikkeld dat de meeste fysiologische, biologische en pathologische kenmerken van klinische ARDS reproduceert, en het zal nuttig zijn om ons begrip van de potentiële longbeschermende effecten van gehalogeneerde middelen die worden geleverd via apparaten die worden gebruikt voor geïnhaleerde ICU-sedatie te vergroten.

Voor dit experiment werden 25 biggen verdoofd en verdeeld in twee groepen: 12 biggen in de onbehandelde groep (SHAM-groep) en 13 biggen in de zuurgewonde groep (HCl-groep). Geen big stierf voor het einde van het experiment. Een tweerichtingsanalyse van variantie met herhaalde metingen (RM-ANOVA) wees op een significante tijd per groepsinteractie (P < 10−4) met een schadelijk effect van HCl-geïnduceerde ARDS op PaO2/FiO2, vergeleken met schijndieren zonder ARDS (fig...

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

We beschrijven een model van zoutzuur-geïnduceerd acute respiratory distress syndrome (ARDS) bij biggen die sedatie krijgen met gehalogeneerde middelen, isofluraan en sevofluraan, via een apparaat dat wordt gebruikt voor geïnhaleerde intensive care-sedatie. Dit model kan worden gebruikt om de biologische mechanismen van gehalogeneerde middelen op longletsel en -herstel te onderzoeken.

Levering van gehalogeneerde agent in varkensmodel van acuut respiratoir distress-syndroom via een apparaat van het type intensive care-afdeling

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

De Rabbit Bloed-shunt model voor de studie van Acute en Late Late gevolgen van subarachnoïdale bloeding: Technische aspecten

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 geïnduceerde Surfactant Uitputting in Pigs als een model van de 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

Verbeterde methode voor de vaststelling van een In Vitro bloed - hersenbarrière Model gebaseerd op varkens Endothelial hersencellen

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

Oliezuur-injectie bij varkens als een Model voor Acute Respiratory Distress Syndrome

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

Een protocol voor het instellen van een Naaldvrije connector met positieve verplaatsing op de centrale veneuze katheter in Intensive Care Unit

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 acute Long blessure bij muizen door directe Intratracheal lipopolysaccharide instillatie

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

Klinisch praktijk Protocol van creatieve muziektherapie voor premature zuigelingen en hun ouders in de neonatale Intensive Care Unit

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

Acute leverschade bij ratten veroorzaken via Carbon Tetrachloride (CCl4)Blootstelling via een Orogastrische buis

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

Beoordeling van afhankelijkheid bij activiteiten van het dagelijks leven onder oudere patiënten in een afdeling acute zorg

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

Een reproduceerbaar intensive care-unit-georiënteerd endotoxinemodel bij ratten

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