Name: surfactant depletion combined with injurious ventilation results in a reproducible model of the acute respiratory distress syndrome (ards)
Uploaded: 2021-04-07T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Surfactant Depletion Combined with Injurious Ventilation Results in a Reproducible Model of the Acute Respiratory Distress Syndrome ARDS at JoVE.com

我们感谢比尔吉特·勃兰特的出色技术援助。这项研究得到了德国联邦教育和研究部（FKZ 13GW0240A-D）的资助。

实验在德国柏林查理特大学医学实验医学系进行（根据EN DIN ISO 9001：2000认证），并在实验（G0229/18）之前得到德国柏林联邦动物研究当局的批准。实验室动物护理原则用于所有实验，并符合欧洲和德国实验室动物科学学会的准则。
1. 实验室动物和动物福利
<ol><li>在3-4个月大的深麻醉雄猪（德国兰德拉斯×大白猪）进行所有实验，体重（bw）为30-40公斤。</li>
</ol><p class="jove_titl...

<ol>
	<li>Bellani, G., 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=Epidemiology,+patterns+of+care,+and+mortality+for+patients+with+acute+respiratory+distress+syndrome+in+intensive+care+units+in+50+countries.">Epidemiology, patterns of care, and mortality for patients with acute respiratory distress syndrome in intensive care units in 50 countries.</a> JAMA. 315 (8), 788-800 (2016).</li><li>Ashbaugh, D. G., Bigelow, D. B., Petty, T. L., Levine, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acute+respiratory+distress+in+adults.">Acute respiratory distress in adults.</a> Lancet. 2 (7511), 319-323 (1967).</li><li>Ballard-Croft, C., Wang, D., Sumpter, L. R., Zhou, X., Zwischenberger, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-animal+models+of+acute+respiratory+distress+syndrome.">Large-animal models of acute respiratory distress syndrome.</a> The Annals of Thoracic Surgery. 93 (4), 1331-1339 (2012).</li><li>Lachmann, B., Robertson, B., Vogel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+lung+lavage+as+an+experimental+model+of+the+respiratory+distress+syndrome.">In vivo lung lavage as an experimental model of the respiratory distress syndrome.</a> Acta Anaesthesiologica Scandinavica. 24 (3), 231-236 (1980).</li><li>Russ, 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=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).</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (115), e53610 (2016).</li><li>Pomprapa, A., 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=Artificial+intelligence+for+closed-loop+ventilation+therapy+with+hemodynamic+control+using+the+open+lung+concept.">Artificial intelligence for closed-loop ventilation therapy with hemodynamic control using the open lung concept.</a> International Journal of Intelligent Computing and Cybernetics. 8 (1), 50-68 (2015).</li><li>Yoshida, T., 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=Continuous+negative+abdominal+pressure+reduces+ventilator-induced+lung+Injury+in+a+porcine+model.">Continuous negative abdominal pressure reduces ventilator-induced lung Injury in a porcine model.</a> Anesthesiology. 129 (1), 163-172 (2018).</li><li>Theisen, M. 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=Ventral+recumbency+is+crucial+for+fast+and+safe+orotracheal+intubation+in+laboratory+swine.">Ventral recumbency is crucial for fast and safe orotracheal intubation in laboratory swine.</a> Laboratory Animals. 43 (1), 96-101 (2009).</li><li>Seldinger, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catheter+replacement+of+the+needle+in+percutaneous+arteriography:+A+new+technique.">Catheter replacement of the needle in percutaneous arteriography: A new technique.</a> Acta Radiologica. 39 (5), 368-376 (1953).</li><li>Kelly, C. R., Rabbani, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Videos+in+clinical+medicine.+Pulmonary-artery+catheterization.">Videos in clinical medicine. Pulmonary-artery catheterization.</a> The New England Journal of Medicine. 369 (25), 35 (2013).</li><li>Forrester, J. S., 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=Thermodilution+cardiac+output+determination+with+a+single+flow-directed+catheter.">Thermodilution cardiac output determination with a single flow-directed catheter.</a> American Heart Journal. 83 (3), 306-311 (1972).</li><li>Dos Santos Rocha, A., 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=Physiologically+variable+ventilation+reduces+regional+lung+inflammation+in+a+pediatric+model+of+acute+respiratory+distress+syndrome.">Physiologically variable ventilation reduces regional lung inflammation in a pediatric model of acute respiratory distress syndrome.</a> Respiratory Research. 21 (1), 288 (2020).</li></ol>

本文描述了实验性ARDS在猪结合表面活性剂消耗的重复肺熔岩和通风与高潮汐量，低PEEP，和肺的完全通货膨胀/通缩的诱导。这种组合导致气体交换的可重复和可比恶化，并由此产生的血液同位素妥协，但限制了肺部的可招募性。因此，该模型模仿临床ARDS低可招募性，并允许调查新的通风系统。
协议有一些限制。首先，反复的熔岩导致临床（人类）ARDS的一些组织病理学特性，...

急性呼吸窘迫综合症（ARDS）的死亡率仍然很高，价值超过40%1，尽管自1967年第一次描述阿什博和佩蒂以来进行了深入的研究。当然，由于伦理问题和基础病理、环境条件和联合药物缺乏标准化，临床上对新疗法的调查有限，而动物模型则使标准化条件下能够进行系统研究。
因此，实验性ARDS已经诱导在大动物（如猪）或小动物（如啮齿动物）使用各种方法，如脉动动脉输液的油酸，静脉注射（i.v.）输液的细菌和内毒素，或头孢结和穿刺（CLP）模型导致败血症诱发的ARDS。此外，使用烧伤和吸入烟雾或肺缺血/再灌注（I/R）造成的直接肺损伤3。一个常用的直接肺损伤模型是表面活性剂耗竭与肺熔岩，首先描述由拉赫曼等人在豚鼠4。
表面活性剂耗竭是一种高度可重复的方法，可在气体交换和血液动力学5中迅速产生折衷。一个主要优势是有可能在大物种中应用表面活性剂耗竭，从而支持临床使用的机械呼吸机、导管和监测器的研究。然而，表面活性剂耗竭模型的一个主要缺点是，每当应用高气道压力或招聘策略（如易定位）时，即时招募电肺区域。因此，该模型不适合调查，例如，自动通风与高 PEEP 水平长时间6。Yoshida等人描述了表面活性剂耗竭和通风与高吸气道压力的组合，以诱导实验性ARDS7，但他们的模型需要通过反复的血气采样和根据吸气压力和PEEP的滑动表对预定义走廊的部分氧气压力（PaO2）进行精心维护。
总体而言，过度攻击性有害通风或反复调整通风系统可能会导致肺部结构损伤，这种损伤过于严重，并导致随后的多个器官衰竭。因此，本文详细描述了一个易于可行的表面活性剂耗竭模型，以及具有高电视/低 PEEP 的有害通风模型，用于诱导实验性 ARDS，该模型支持长期使用临床通风参数的研究。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Evita Infinity V500</td>
			<td>Dr&#228;ger</td>
			<td></td>
			<td>intensive care ventilator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow through chamber thermistor</td>
			<td>Baxter</td>
			<td>93-505</td>
			<td>for measuring cardiac output</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leader Cath Set</td>
			<td>Vygon</td>
			<td>1,15,805</td>
			<td>arterial catheter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mallinckrodt Tracheal Tube Cuffed</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>107-80</td>
			<td>&#160;8.0 mm ID</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MultiCath3</td>
			<td>Vygon</td>
			<td>1,57,300</td>
			<td>3 lumen central venous catheter, 20 cm length</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Percutaneus Sheath Introducer Set</td>
			<td>Arrow</td>
			<td>SI-09600</td>
			<td>introducer sheath for pulmonary artery catheter of 4-6 Fr., 10 cm length</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Swan-Ganz True Size Thermodilution Catheter</td>
			<td>Edwards</td>
			<td>132F5</td>
			<td>pulmonary artery catheter, 75 cm length</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>urinary catheter</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>no specific model requiered</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vasofix Braun&#252;le 20G</td>
			<td>B Braun</td>
			<td>4268113B</td>
			<td>peripheral vein catheter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vigilance I&#160;</td>
			<td>Edwards</td>
			<td></td>
			<td>monitor</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

surfactant depletion combined with injurious ventilation results in a reproducible model of the acute respiratory distress syndrome (ards)

存在各种动物模型来研究急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的复杂病理学。这些模型包括油酸的脉动动脉输注、内毒素或细菌的输注、腹腔结膜和穿刺、各种肺炎模型、肺缺血/再灌注模型，当然还有表面活性剂耗竭模型等。表面活性剂耗竭可产生肺气交换和血液动力学的快速、可重复的恶化，可在麻醉猪中诱导，使用重复肺熔岩，盐水为 0.9%（35 mL/kg 体重，37 °C）。表面活性剂耗竭模型支持使用临床应用设备进行标准呼吸和血液动力学监测的调查。但是，该模型具有相对较高的可招募性，具有较高的气道压力的通风可以通过在电肺区域重新开放立即降低伤害的严重程度。因此，此模型不适合对使用高气道压力的呼吸机系统进行调查。表面活性剂耗竭和有害通风与高潮汐量/低正端过压（高电视/低PEEP）相结合，导致呼吸机引起的肺损伤（VILI），将降低由此产生的肺损伤的可招募性。及时上岗的好处和在可与重症监护室相媲美的环境中进行实验研究的可能性得到保留。

PaO2/FIO2- 比率在所有动物表面活性剂洗涤期间下降 （图 3）。由此产生的缺氧、高血症和缺血导致肺动脉压力增加。肺熔岩的细节已经描述了其他地方6。
表面活性剂耗竭重复，直到 PaO2/FIO2 比率保持在 100 mmHg 以下，尽管机械通风的 PEEP 为 5 mbar 至少 5 分钟。之后，通风?...

Watch this Scientific Journal Video about Surfactant Depletion Combined with Injurious Ventilation Results in a Reproducible Model of the Acute Respiratory Distress Syndrome ARDS at JoVE.com

Surfactant Depletion Combined with Injurious Ventilation Results in a Reproducible Model of the Acute Respiratory Distress Syndrome ARDS

使用 0.9% 盐水（35 mL/kg 体重，37 °C）和高潮汐量通风与低 PEEP 相结合，导致中度呼吸机诱发肺损伤 （VILI） 导致实验性急性呼吸窘迫综合征 （ARDS）。该方法提供了肺损伤模型，具有低/有限可招募性，可长期研究各种通气策略的效果。

表面活性剂耗竭与有害通风相结合导致急性呼吸窘迫综合症 （ARDS） 的可重复模型

Various animal models exist to study the complex pathomechanisms of the acute respiratory distress syndrome (ARDS). These models include pulmo-arterial ...

与独家表面活性剂洗掉的型号相比，表面活性剂洗净与有害通风相结合可降低肺损伤的可招募性。该模型可重复，不需要其他技术。此外，双命中模型密切模仿现实的临床情况。该模型的低可招募性支持了新通气策略的实验研究，为实验性肺研究转化为临床实践铺平了道路。首先，设置文本手稿中描述的机械通气参数，并瞄准 35 到 40 毫米汞的二氧化碳和 95% 以上的氧饱和度结束过期的部分压力使用硫酮和芬太尼的连续静脉输液来维持麻醉，并在需要时施用肌肉松弛剂。用中央静脉导管将外部壶静脉固定，并将肺动脉导管的导管护套插入同一静脉。然后，可以调节股动脉进行侵入性血压监测。校准大气中的传感器，即动脉线的汞零毫米和汞的200毫米，中央静脉线的汞50毫米，并开始监测，将它们连接到动脉导管和中央静脉线。将肺动脉导管连接到压力传感器系统，并将传感器校准到大气和 100 毫米汞上。然后，根据护套长度，通过引入器护套引入肺动脉导管，并配以10至15厘米的放气气球。一旦气球离开护套，充气并进一步推进肺动脉导管，同时监测压力。当右中庭、右心室和肺动脉压力波出现在显示器上时，将肺动脉导管向前推，当看到肺毛细管楔形压力波时停止。然后，记录肺毛细圈楔压在期末到期，并放气气球。计算文本手稿中描述的压力参数，并记录所需的呼吸设置和测量以完成数据集。用一个激发的氧气的一小部分给动物通风，然后断开动物与呼吸机的连接。使用连接到内窥管的漏斗用预热盐水填充肺部。如果平均动脉压力降低到汞的50毫米以下，请停止。将漏斗降低到地面并监测波浪，排干厕所液。重新连接到动物呼吸机进行氧合，等待动物休养，然后重复熔化，直到霍洛维茨指数降低到100毫米汞以下至少5分钟，在灵感氧的一小部分，和正端过期压力超过5毫巴。每次厕所后五分钟后采集动脉血气样本。将受启发的氧气的分数保持在一个，并将呼吸机设置在体积保证、压力控制的通风模式上。将峰值吸气压力的报警阈值提高到 60 毫巴。降低呼吸速率，设定灵感与到期比率，然后在至少两分钟内将潮汐体积缓慢增加到每公斤体重17毫升。如果达到 60 毫巴的吸气压力，则不要进一步增加潮汐量。将正端暴露压力降低到两毫巴，并给动物通风长达两个小时。霍洛维茨指数在所有动物的表面活性剂洗涤过程中均有所下降，但招募策略导致表面活性剂洗净后氧合显著增加。两个小时的有害通气降低了肺部的可采性，包括气体交换和平均肺动脉压力。由于循环招募，气体交换参数得到改善，潮汐量大，而平均肺动脉压力因高胸压和高气压而升高。计算机对肺部的断层成像显示，在通气过程中，肺部依赖区域受到广泛影响，正端过期压力为6毫巴，当通气升高至15毫巴的正端过期压力时，这种压力在很大程度上得到了解决。然而，大量无处不在的地面玻璃不透明问题并没有得到解决。观察到的阳性末期压力为15毫巴的阳性末期不透明度表示肺部结构损伤。在肺部的验尸中也观察到了它们。在尝试此方案时，必须调整有害通风的持续时间，因为不能招募结构性肺损伤，如果伤害范围过大，动物可能会过早死亡。表面活性剂耗竭和有害通风的结合支持了对导致快速招募电肺区域（如具有高通风压力的通风模式）的疗法的调查。

Research

JoVE Journal

Medicine

Surfactant Depletion Combined with Injurious Ventilation Results in a Reproducible Model of the Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS)

Pressure Controlled Ventilation to Induce Acute Lung Injury in Mice

压力控制通气诱导小鼠急性肺损伤

Murine models are extensively used to investigate acute injuries of different organs systems (1-34). Acute lung injury (ALI), which occurs with prolonged ...

科研

医学

A Research Method For Detecting Transient Myocardial Ischemia In Patients With Suspected Acute Coronary Syndrome Using Continuous ST-segment Analysis

研究方法检测疑似急性冠脉综合征患者短暂心肌缺血的连续ST段分析

Each year, an estimated 785,000 Americans will have a new coronary attack, or acute coronary syndrome (ACS). The pathophysiology of ACS involves rupture ...

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

灌洗诱发的表面活性剂耗尽猪一样的急性呼吸窘迫综合征模型（ARDS）

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

Primary Outcome Assessment in a Pig Model of Acute Myocardial Infarction

急性心肌梗死的猪模型主要成果评估

Mortality after acute myocardial infarction remains substantial and is associated with significant morbidity, like heart failure. Novel therapeutics are ...

Open Tracheostomy Gastric Acid Aspiration Murine Model of Acute Lung Injury Results in Maximal Acute Nonlethal Lung Injury

急性肺损伤开放气管切开胃酸吸入小鼠模型结果在急性最大非致命性肺损伤

Acid pneumonitis is a major cause of sterile acute lung injury (ALI) in humans. Acid pneumonitis spans the clinical spectrum from asymptomatic to acute ...

Repeated Measurement of Respiratory Muscle Activity and Ventilation in Mouse Models of Neuromuscular Disease

在神经肌肉疾病的模型小鼠呼吸肌肉活动和通风的重复测量

Accessory respiratory muscles help to maintain ventilation when diaphragm function is impaired. The following protocol describes a method for repeated ...

A Component-resolved Diagnostic Approach for a Study on Grass Pollen Allergens in Chinese Southerners with Allergic Rhinitis and/or Asthma

中国南方与过敏性鼻炎和/或哮喘的花粉过敏原研究的成分分析诊断方法

Sensitization to grass pollen imposes a global risk for allergic airway diseases. Although prevention relies on local investigation of the pollen ...

Invasive Hemodynamic Monitoring of Aortic and Pulmonary Artery Hemodynamics in a Large Animal Model of ARDS

ards 大型动物模型主动脉和肺动脉血流动力学的侵袭血流动力学监测

One of the leading causes of morbidity and mortality in patients with heart failure is right ventricular (RV) dysfunction, especially if it is due to ...

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

油酸注射液在猪急性呼吸窘迫综合征模型中的研究

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

The Left Pneumonectomy Combined with Monocrotaline or Sugen as a Model of Pulmonary Hypertension in Rats

左肺切除术联合单氯联氨酸或苏根为大鼠肺动脉高压的模型

In this protocol, we detail the correct procedural steps and necessary precautions to successfully perform a left pneumonectomy and induce PAH in rats ...

表面活性剂耗竭与有害通风相结合导致急性呼吸窘迫综合症 （ARDS） 的可重复模型

表面活性剂耗竭与有害通风相结合导致急性呼吸窘迫综合症（ARDS）的可重复模型