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
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私たちは、ビルギット・ブラントの優れた技術支援を感謝しています。この研究は、ドイツ連邦教育研究省(FKZ 13GW0240A-D)の助成金によって支えられた。

実験は、実験に先立って、ドイツ・ベルリンの大学医学部(EN DIN ISO 9001:2000に準拠)で実施され、実験前にドイツ・ベルリンの動物研究に関して連邦当局によって承認されました(G0229/18)。実験動物の治療の原則は、すべての実験で使用され、実験動物科学の欧州およびドイツ協会のガイドラインに従っています.
1. 実験動物及び動物福祉
<ol><li>体重(bw)30~40kgの深麻酔をした?...

<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>

本稿では、繰り返し肺洗浄による界面活性剤の枯渇と高潮量、低いPEEP、肺の完全な膨張/デフレを組み合わせた豚における実験的ARDSの誘導について説明する。この組み合わせは、ガス交換の再現性と同等の悪化と結果として生じる血力学的妥協を引き起こすが、肺の採用可能性を制限する。したがって、このモデルは低い採用率の臨床ARDSを模倣し、新しい換気の体制の調査を可能にする。</p...

急性呼吸窮迫症候群(ARDS)の死亡率は、1967年のAshboughとPettyによる最初の記述以来、集中的な研究にもかかわらず、40%1を超える値で高いままである2。当然のことながら、新しい治療アプローチの調査は、倫理的な懸念と基礎となる病理、周囲の状態、および共同薬の標準化の欠如のためにクリニックで制限されていますが、動物モデルは標準化された条件下で体系的な研究を可能にします。
したがって、実験的なARDSは、オレイン酸の肺動脈注入、細菌および内毒素の静脈内注入、またはセプシス誘発性ARDSを引き起こすcecalライゲーションおよび穿刺(CLP)モデルのような様々な方法を用いて、大型動物(例えば、ブタ)または小動物(例えば、げっ歯類)に誘導された。また、火傷や煙の吸入や肺虚血/再灌流(I/R)による直接肺損傷が3.直接肺損傷の1つの頻繁に使用されるモデルは、モルモット4で最初に述べられているように肺洗浄による界面活性剤の枯渇である。
界面活性剤の枯渇は、ガス交換およびヘモダイナミクス5において急速に妥協をもたらす非常に再現性の高い方法である。大きな利点は、臨床的に使用される機械式人工呼吸器、カテーテル、モニターでのサポート研究を可能にする大規模な種で界面活性剤の枯渇を適用する可能性です。しかし、界面活性剤枯渇モデルの大きな欠点は、高気道圧力や位置決めなどの採用工作が適用されるたびに、気楽な肺領域の即時募集である。したがって、モデルは、例えば、長期化時間6の高いPEEPレベルを有する自動換気を調査するのに適していない。吉田らは、実験ARDS7を誘導するために界面活性剤の枯渇と換気と高い吸気性気道圧の組み合わせを説明したが、そのモデルでは、血液ガスのサンプリングを繰り返し、圧及びPEEPの摺動テーブルに従った駆動圧力の調整を繰り返し、事前定義された廊下で酸素の分圧(PaO2)の精巧な維持を必要とする。
全体的に、過度に積極的な有害な換気または骨の折れる、換気の繰り返し調整を持つモデルは、肺の構造的損傷をもたらし、これはあまりにも深刻であり、その後の多臓器不全をもたらす。したがって、この記事では、長期間にわたって臨床的に使用される換気パラメータを用いた研究を支援する実験的ARDSの誘導のための高いTv/低PEEPによる界面活性剤枯渇と有害な換気の簡単に実現可能なモデルの詳細な説明を提供します。

<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)

急性呼吸窮迫症候群(ARDS)の複雑な病態機構を研究するために、様々な動物モデルが存在する。これらのモデルには、オレイン酸の肺動脈注入、内毒素または細菌の注入、cecalライゲーションおよび穿刺、様々な肺炎モデル、肺虚血/再灌流モデル、そしてもちろん界面活性剤枯渇モデルなどが含まれる。サーファクタントの枯渇は、肺ガス交換と血液力学の急速で再現性の悪化を生じ、0.9%の生理食動物(35 mL/kg体重、37°C)で繰り返される肺洗浄を使用して麻酔豚で誘導することができます。界面活性剤の枯渇モデルは臨床応用された装置の標準的な呼吸および血行力学的モニタリングと調査を支える。しかし、このモデルは比較的高い採用可能性に苦しんでおり、高い気道圧力で換気を行うことで、直ちに局所肺領域を再開することで怪我の重症度を軽減することができます。したがって、このモデルは、高気道圧力を使用する人工呼吸器のレジームの調査には適していません。界面活性剤の枯渇と高潮量/低陽性終気流圧(高いTv/低PEEP)との有害換気の組み合わせにより、人工呼吸器による肺損傷(VILI)を引き起こすことにより、肺損傷の採用性が低下します。タイムリーな誘導の利点と集中治療室に匹敵する設定で実験研究を行う可能性は保存されます。

PaO2/FIO2-全ての動物の界面活性剤洗浄中に比が低下した(図3)。結果として生じる低酸素血症、高カプ症、およびアテレタシスは肺動脈圧の増加を引き起こした。肺洗浄の詳細は、すでに他の6に記載されています。
界面活性剤の枯渇は、少なくとも5 mbarのPEEPでの機械換気にもかかわらず、Pa<s...

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

0.9%生理液量(35mL/kg体重、37°C)を用いた界面活性剤洗浄と、中程度の人工呼吸器誘発肺傷害(VILI)を引き起こす低いPEEPによる高潮量換気の組み合わせは、実験的急性呼吸窮迫症候群(ARDS)をもたらす。この方法は、長期にわたる様々な換気戦略の効果を研究するための低/限られた採用能力を有する肺損傷のモデルを提供する。

傷害性換気と組み合わせた界面活性剤の枯渇は急性呼吸窮迫症候群(ARDS)の再現可能なモデルをもたらす

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

界面活性剤の洗浄と有害な換気の組み合わせは、排他的な界面活性剤の洗浄を備えたモデルと比較して、肺損傷の採用性を低下させます。モデルは再現可能であり、追加の技術を必要としない。さらに、2ヒットモデルは、現実的な臨床状況を密接に模倣しています。このモデルの低採用性は、新しい換気戦略の実験的調査をサポートし、臨床実践への実験的肺研究の翻訳への道を開きます。まず、テキスト原稿に記載されている機械的換気パラメータを設定し、水銀の35〜40ミリメートルの二酸化炭素の終値の分圧と95%以上の酸素飽和度を標的とし、麻酔を維持するためにチオプトンおよびフェンタニルの連続静脈内注入を使用し、必要に応じて筋弛緩剤を投与する。中心静脈カテーテルで外部頸静脈をカニューレートし、肺動脈カテーテルの導入者シースを同じ静脈に挿入する。次に、侵襲的血圧モニタリングのために大腿動脈をカニュール化する。トランスデューサを、動脈線の水銀をゼロミリメートル、水銀200ミリメートル、中央静脈線用の水銀50ミリメートルの大気に対して較正し、動脈カテーテルと中央静脈線に接続してモニタリングを開始します。肺動脈カテーテルを圧力トランスデューサーシステムに接続し、トランスデューサーを大気と水銀100ミリメートルに対して校正します。次に、シースの長さに応じて、10〜15センチメートルの膨らんだバルーンを備えた導入者シースを通して肺動脈カテーテルを導入する。バルーンが鞘を離れたら、それを膨らませ、肺動脈カテーテルをさらに前進させ、圧力を監視します。右心房、右心室、肺動脈圧波がモニターに現れたときに肺動脈カテーテルを前方に押し出し、肺毛細管のくさび圧力波が見えたら停止する。次に、最後の満了時に肺毛細血管のくさび圧力を記録し、バルーンを収縮させます。テキスト原稿に記載されている圧力パラメータを計算し、必要な呼吸設定と測定値を記録してデータセットを完成させます。1のインスピレーションを受けた酸素の一部で動物を換気し、その後、人工呼吸器から動物を切断します。気管チューブに接続された漏斗を使用して、事前に温めた生理学で肺を満たします。平均動脈圧が水銀の50ミリメートル以下に減少した場合は停止します。漏斗を地盤に下げて洗浄液を排出し、波を監視します。動物を人工呼吸器に再接続して酸素化を行い、動物が回復するまで待ってから、ホロウィッツ指数が1のインスピレーションを受けた酸素のほんの一部で少なくとも5分間水銀の100ミリメートル以下に減少するまで溶岩を繰り返し、5ミリバールを超える正の終わりの気呼圧を繰り返します。各洗浄の後5分後に動脈血液ガスサンプルを採取する。1でインスピレーション酸素の割合を維持し、ボリューム保証、圧力制御換気モードに換気装置を設定します。ピーク吸気圧のアラームしきい値を 60 ミリバールに引き上げます。呼吸数を下げ、インスピレーションと有効期限の比率を設定し、少なくとも2分間で体重1キログラムあたり17ミリリットルまでゆっくりと潮量を増やします。60ミリバルの吸気圧力に達した場合、さらに潮量を増やさない。正の終部の露出圧力を2ミリバールに減らし、動物を最大2時間換気します。すべての動物の界面活性剤洗い流しの間にホロウィッツ指数は減少したが、募集操縦は界面活性剤の洗い流し後に酸素化の顕著な増加をもたらした。2時間の有害な換気は、ガス交換および平均肺動脈圧に関する肺の募集性を低下させた。ガス交換パラメータは、周期的な募集により高い潮量で改善され、平均肺動脈圧は高い胸腔内圧および高カプニアのために上昇した。肺のコンピュータ断層画像化は、換気中に肺の依存領域の広範なアテクサシスを示し、6ミリバールの正の終わりの呼気圧を有し、換気が15ミリバールの正端の呼気圧にエスカレートしたときに大部分が解決した。しかし、実質的なユビキタスグラウンドガラスの不透明さは解決しませんでした。15ミリバルの陽性端呼気圧で観察された肺胞の不透明度は、肺の構造的損傷を示した。彼らはまた、肺の死後の検査で観察されました.このプロトコルを試みるとき、構造的な肺損傷を募集することができないため、有害な換気の持続時間を調整することが重要であり、損傷があまりにも広範囲に及ぶと動物が早期に死ぬ可能性があります。界面活性剤の枯渇と有害な換気の組み合わせは、高換気圧を有する換気モードのような、食道肺領域の迅速な採用をもたらす治療法の調査をサポートする。

Research

JoVE Journal

Medicine

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

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組み合わせてモノクロまたは Sugen 肺高血圧ラットのモデルとして左肺全摘

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