Name: a reproducible intensive care unit-oriented endotoxin model in rats
Uploaded: 2021-02-20T15:00:00
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著者らは、ベアトリス・ベック=シマー(MD)とエリック・シャッデ(MD)の批判的検討と、この原稿に対する貴重な貢献に感謝したい。

このプロトコールで提示されたすべての実験は、スイスのチューリッヒ州獣医局によって承認されました(承認番号134/2014およびZH088/19)。さらに、この実験で実施されたすべてのステップは、スイスメディアルサイエンスアカデミー(SAMS)による動物実験に関するガイドラインおよび欧州実験動物科学協会連盟(FELASA)のガイドラインに準拠していました。
1. 麻酔誘発と動物モ?...

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	<li>Hotchkiss, R. S., Karl, I. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+pathophysiology+and+treatment+of+sepsis.">The pathophysiology and treatment of sepsis.</a> New England Journal of Medicine. 348 (2), 138-150 (2003).</li><li>Singer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Third+International+Consensus+Definitions+for+Sepsis+and+Septic+Shock+(Sepsis-3).">The Third International Consensus Definitions for Sepsis and Septic Shock (Sepsis-3).</a> Journal of the American Medical Association. 315 (8), 801-810 (2016).</li><li>Vincent, J. 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R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+multiple+organ+dysfunction+syndrome+caused+by+endotoxin+in+the+rat:+attenuation+of+liver+dysfunction+by+inhibitors+of+nitric+oxide+synthase.">The multiple organ dysfunction syndrome caused by endotoxin in the rat: attenuation of liver dysfunction by inhibitors of nitric oxide synthase.</a> British Journal of Pharmacology. 116 (7), 2845-2851 (1995).</li><li>Osuchowski, M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Minimum+quality+threshold+in+pre-clinical+sepsis+studies+(MQTiPSS):+an+international+expert+consensus+initiative+for+improvement+of+animal+modeling+in+sepsis.">Minimum quality threshold in pre-clinical sepsis studies (MQTiPSS): an international expert consensus initiative for improvement of animal modeling in sepsis.</a> Intensive Care Medicine Experimental. 6 (1), 26 (2018).</li><li>Fink, M. P., Heard, S. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laboratory+models+of+sepsis+and+septic+shock.">Laboratory models of sepsis and septic shock.</a> Journal of Surgical Research. 49 (2), 186-196 (1990).</li><li>Buras, J. 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ここで説明するプロトコルは、再現性が高く、しかも学習が簡単な敗血症モデルを可能にし、研究の質問に応じて適応させることができます。心拍数、血圧、末梢動脈酸素飽和度などの臓器機能を参照する重要なin vivoデータを連続的に収集してもよく、実験を通して採血を繰り返し行ってもよい。さらに、流体置換プロトコルおよび昇圧器サポートに関する修正をインストールすることがで...

敗血症およびそのより重篤な形態である敗血症性ショックは、感染を理由とする症候群であり、サイトカインの放出による過剰炎症反応をもたらし、抑制された免疫防御および致命的な結果を伴う生理学的および生化学的変化をもたらす1,2。この不均衡な炎症反応は、肺、腎臓、肝臓などの様々な重要な器官において器官機能障害および器官不全をもたらす。37%3では、敗血症は患者が集中治療室(ICU)に入院する最も一般的な理由の1つです。敗血症の死亡率は現在、約20〜30%の範囲です4。早期かつ効果的な抗生物質治療が最も重要である5.体液および昇圧剤蘇生は早期に設置する必要があり、それ以外は、治療は純粋に支持的である6。
敗血症は、細菌、真菌、ウイルス、または寄生虫による証明済みまたは疑いのある感染として定義され、臓器機能障害を伴う。敗血症性ショック基準は、流体治療のみに反応しないさらなる心血管虚脱、および2ミリモル/リットルを超える乳酸レベルが存在する場合に満たされる2。敗血症関連の臓器不全はどの臓器でも起こり得るが、心血管系、脳、腎臓、肝臓、および肺において非常に一般的である。敗血症に罹患しているほとんどの患者は、患者の気道を確保し、吸引から保護し、低酸素症を予防または克服するために、高画分の刺激酸素で正の終末呼気換気を適用するために気管内挿管を必要とする。気管チューブおよび機械的換気に耐えるために、患者は通常鎮静を必要とする。
グラム陰性菌の膜の構成成分であるリポ多糖類(LPS)などのエンドトキシンは、toll様受容体(TLR)47を介して強い炎症反応を誘導する。定義された経路の活性化は、安定した炎症反応を保証する。サイトカイン誘導性好中球化学誘引タンパク質1(CINC-1)、単球化学誘引タンパク質1(MCP-1)、およびインターロイキン6(IL-6)のようなサイトカインは、このモデル8における重症度および転帰の予後因子として知られている。静脈内LPS適用は、ラットにおける敗血症の様々な態様を研究するために首尾よく使用されている8、9。
敗血症の治療は、特に予測動物モデルがないため、依然として課題です。全身性炎症の活性化を伴う内毒素血症が薬理学的治療法の開発のための適切なモデルである場合は議論の余地がある。しかしながら、周知のLPS誘導TLR4経路を用いて、重要な知識が得られる。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2-0 silk sutures</td>
			<td>Ethicon, Sommerville, NJ</td>
			<td>K833</td>
			<td>Standard surgical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>26 intravenous catheter</td>
			<td>Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ</td>
			<td>391349</td>
			<td>Standard anesthesia equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-0 LOOK black braided silk</td>
			<td>Surgical Specalities Corporation, Wyomissing, PA</td>
			<td>SP114</td>
			<td>Standard surgical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alaris Syringe Pump</td>
			<td>Bencton Dickinson</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Betadine</td>
			<td>Mundipharma, Basel, Switzerland</td>
			<td>7.68034E+12</td>
			<td>GTIN-number</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Curved fine tips microforceps</td>
			<td>World precision instruments (WPI), Sarasota, FL</td>
			<td>504513</td>
			<td>Facilitates vascular preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fine tips microforceps</td>
			<td>World precision instruments (WPI), Sarasota, FL</td>
			<td>501976</td>
			<td>Tips need to be polished regularly</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infinity Delta XL Anesthesia monitoring</td>
			<td>Draeger, L&#252;beck, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane, 250 mL bottles</td>
			<td>Attane, Piramal, Mumbai, India</td>
			<td>LDNI 22098</td>
			<td>Standard vet. equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine (Ketalar)</td>
			<td>Pfitzer, New York, NY</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipopolysaccharide (LPS) from Escherichia coli, serotype 055:B5</td>
			<td>Sigma, Buchs, Switzerland</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Q-tips small</td>
			<td>Carl Roth GmbH, Karlsruhe, Germany</td>
			<td>EH11.1</td>
			<td>Standard surgical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ringerfundin</td>
			<td>Bbraun, Melsungen, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tec-3 Isofluorane Vaporizer</td>
			<td>Ohmeda, GE-Healthcare, Chicago, IL</td>
			<td>not available anymore</td>
			<td>Standard vet. equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylazine (Xylazin Streuli)</td>
			<td>Streuli AG, Uznach, Switzerland</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a reproducible intensive care unit-oriented endotoxin model in rats

敗血症および敗血症性ショックは、集中治療室における主要な死因のままである。敗血症管理の大幅な改善にもかかわらず、死亡率は依然として20〜30%の範囲である。敗血症関連の多臓器不全および死亡を減少させるための新規治療アプローチが緊急に必要とされている。堅牢な動物モデルは、1つまたは複数の治療アプローチを可能にし、生理学的および分子的パラメータに対するそれらの効果を試験することを可能にする。この記事では、簡単な動物モデルを紹介します。
第1に、全身麻酔は、揮発性の使用または腹腔内麻酔のいずれかによって動物において誘導される。静脈内カテーテル(尾静脈)の配置、気管切開、動脈内カテーテル(尾動脈)の挿入後、機械的換気を開始する。平均動脈血圧、動脈血中酸素飽和度、および心拍数のベースライン値が記録されます。
リン酸緩衝生理食塩水に溶解したリポ多糖類(1ミリグラム/キログラム体重)の注射は、toll様受容体4を介して強力で再現性のある炎症反応を誘導する。体液補正およびノルエピネフリンの適用は、十分に確立されたプロトコルに基づいて行われる。
この記事で紹介する動物モデルは、習得が容易で、鎮静、機械的換気、継続的な血圧モニタリング、および反復採血を備えた集中治療室での臨床的敗血症治療に強く向けられています。また、このモデルは信頼性が高く、動物研究の3R(削減、置換、改良)の原則に従って、限られた数の動物で再現可能なデータを可能にします。敗血症研究における動物実験は簡単に置き換えることはできませんが、反復測定は動物の減少を可能にし、敗血症動物を麻酔をかけておくことは苦しみを軽減します。

提示されたシステムは、以前に報告されたように血行力学的に安定な動物による内毒素血症を可能にする9。LPS処理動物は、LPS刺激を受けた動物において、およびLPS刺激を受けない動物において安定なままであるが、CINC-1(867ng/mL)、MCP-1(5027ng/mL)、およびIL-6(867ng/mL)などの血漿サイトカイン(適用後6時間)によって測定される陰性塩基過剰および強い炎症反応などの敗血症の特徴?...

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A Reproducible Intensive Care Unit-Oriented Endotoxin Model in Rats

ここでは、ラットにおける再現可能な集中治療室指向エンドトキシンモデルを提示する。

ラットにおける再現可能な集中治療ユニット指向エンドトキシンモデル

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

このプロトコルは、生理学的および分子的パラメータを繰り返し評価することができる内毒素血症の堅牢で再現可能なモデルである。このアプローチは、敗血症研究における質問に答えるのに役立つかもしれません。私たちのモデルは動物実験に取って代わるものではありませんが、連続鎮静によって敗血症モデルを洗練させ、繰り返しサンプリングすることによって動物の数を減らします。初心者は動脈および静脈カテーテルの挿入に苦労するかもしれませんが、これらの技術を習得するために必要なトレーニングは限られています。実験セットアップ全体を視覚化することで、研究者はICUの状況をより厳密に模倣するためにモデルをセットアップまたは適応させることができます。麻酔をかけられた動物を加熱マットに移すことから始めます。体温を摂氏36.5〜37度に保ちます。動物が鼻円錐で酸素を供給して自発的に呼吸していることを確認してください。気管切開術および動脈および静脈カテーテルの設置前につま先ピンチ反射がないことによって麻酔のレベルを確認する。目を保護するために軟膏を使用してください。十分な酸素化のために、圧力と酸素飽和度のモニタリングとともに滅菌手術器具とカテーテルを準備します。静脈アクセスを容易にするためにラットの近位尾部に止血帯を塗布し、アルコールで尾部を3回消毒する。26ゲージの静脈内カテーテルを2つの側尾静脈の1つに導入し、空気注入を避けます。静脈内カテーテルを配置した後に止血帯を解き、粘着テープで静脈内カテーテルを所定の位置に固定する。3ウェイ活栓を備えたシリンジポンプを静脈内アクセスに接続して、連続的な流体および薬物塗布を行います。動物の前頸部を剃って気管切開を開始し、次にポビドンヨウ素溶液で剃った皮膚を3回消毒する。刃数10のメスを用いて縦2センチの切開を行う。2-0のシルク縫合糸で皮膚を引っ込める。その後、喉頭と気管を外科用ハサミで開くように鈍く準備しました。滅菌気管カニューレを気管に挿入し、一方的な換気を避けるために深く浸透しすぎないように注意してください。2-Oシルク縫合糸を使用してカニューレを所定の位置に固定し、カニューレを人工呼吸器に接続して圧力または容積制御換気を行います。実験を設定する前に、体液置換プロトコル、血管収縮剤適用プロトコル、および中絶基準を定義します。ラットの尾部をポビドンヨウ素溶液で3回消毒した後、尾動脈の損傷を避けるために深く切りすぎないように注意しながら、メスを使って腹側で皮膚円を縦1センチに切断する。手術用顕微鏡を使用して動脈を慎重に露出させます。外科用マイクロハサミで動脈を囲む筋膜を切断する。次に、近位6-0の絹縫合糸を行うことによって動脈の遠位部を結紮するが、絹を締め付けない。遠位と近位絹縫合糸の間の動脈に26ゲージのカテーテルを導入し、近位絹縫合糸を締め付けてカテーテルを所定の位置に固定する。カテーテルを圧力トランスデューサに接続して、連続的な動脈圧測定を提供します。さらに、圧力トランスデューサに接続されたカテーテルと動脈採血用の26ゲージカテーテルの間に三方活栓を置きます。動物が定常状態に達した後、LPSを注射して敗血症を誘発し、血液試料を採取した。血液サンプルからの体液損失を1対4の割合でリンゲル溶液で置き換え、空気塞栓症を防ぐために常に空気注入を避けます。平均動脈圧は、LPS刺激の有無にかかわらず、動物において安定している。LPS処理された動物は、陰性塩基過剰などの敗血症の特徴を発症する。LPS処理動物はまた、化学誘引性タンパク質-1、単球化学誘引性タンパク質-1、およびインターロイキン-6などの血漿サイトカインによって測定された強い炎症反応を発症した。このプロトコルを試みるときは、固体で再現性のある研究データを得るために、流体および昇圧レジメンを事前に定義し、終了基準を定義することを忘れないでください。このプロトコルは、他の敗血症モデルに適合させることができる。したがって、研究の質問は、最も適切なアプローチで、動物福祉の削減、改良、置き換えの原則に従って答えられます。

Research

JoVE Journal

Medicine

Spectral Karyotyping to Study Chromosome Abnormalities in Humans and Mice with Polycystic Kidney Disease

多発性嚢胞腎疾患で、ヒトとマウスの染色体異常を研究するためにスペクトル核型分析

Conventional method to identify and classify individual chromosomes depends on the unique banding pattern of each chromosome in a specific species being ...

A Murine Closed-chest Model of Myocardial Ischemia and Reperfusion

心筋虚血再灌流障害のマウスクローズド胸モデル

Surgical trauma by thoracotomy in open-chest models of coronary ligation induces an immune response which modifies different mechanisms involved in ...

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

急性呼吸窮迫症候群（ARDS）のモデルとして、ブタにおける洗浄によって誘発される界面活性剤枯渇

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

A Model of Cardiac Remodeling Through Constriction of the Abdominal Aorta in Rats

ラットの腹部大動脈の収縮を通じて心臓リモデリングのモデル

Heart failure is one of the leading causes of death worldwide. It is a complex clinical syndromethat includes fatigue, dyspnea, exercise intolerance, and ...

A Model to Simulate Clinically Relevant Hypoxia in Humans

モデルは、ヒトにおける臨床的に関連する低酸素症をシミュレートします

In case of apnea, arterial partial pressure of oxygen (pO2) decreases, while partial pressure of carbon dioxide (pCO2) increases. To avoid damage to ...

Use of a Central Venous Line for Fluids, Drugs and Nutrient Administration in a Mouse Model of Critical Illness

重大な病気のマウスモデルにおける流体、医薬品や栄養管理のための中心静脈ラインの使用

This protocol describes a centrally catheterized mouse model of prolonged critical illness. We combine the cecal ligation and puncture method to induce ...

Observational Study Protocol for Repeated Clinical Examination and Critical Care Ultrasonography Within the Simple Intensive Care Studies

頻回の臨床検査と重要な観測的研究プロトコルは気に簡単な集中治療研究内超音波検査

Longitudinal evaluations of critically ill patients by combinations of clinical examination, biochemical analysis and critical care ultrasonography (CCUS) ...

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

集中治療室の中央静脈カテーテルに正の変位を持つ針のないコネクタをセットアップするプロトコル

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

直接気管内リポ多糖刺激によるマウスの急性肺損傷の誘導

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

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

集中治療室型装置による急性呼吸窮迫症候群の豚モデルにおけるハロゲン化剤の送達

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