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

Мы с благодарностью отмечаем прекрасную техническую помощь Биргит Брандт. Это исследование было поддержано грантом Федерального министерства образования и исследований Германии (FKZ 13GW0240A-D).

Эксперименты проводились на кафедре экспериментальной медицины, Charité - University Medicine, Берлин, Германия (сертифицированы в соответствии с EN DIN ISO 9001: 2000) и были одобрены федеральными властями для исследований на животных в Берлине, Германия, до начала экспериментов (G0229/18). Принципы ухода за ла...

<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>

В этой статье описывается индукция экспериментального ОРДС у свиней, сочетающая истощение поверхностно-активных веществ повторными промываниями легких и вентиляцией с высокими приливными объемами, низким PEEP и полной инфляцией / дефляцией легких. Эта комбинация вызывает воспроизводи...

Смертность от острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС) остается высокой со значениями выше 40%1, несмотря на интенсивные исследования с момента его первого описания Эшбоу и Петти в 1967 году2. Естественно, исследование новых терапевтических подходов ограничено в клинике из-за этических проблем и отсутствия стандартизации основных патологий, условий окружающей среды и сопутствующих препаратов, тогда как модели на животных позволяют систематически проводить исследования в стандартизированных условиях.
Таким образом, экспериментальный ОРДС был индуцирован либо у крупных животных (например, свиней), либо у мелких животных (например, грызунов) с использованием различных методов, таких как пульмоартериальная инфузия олеиновой кислоты, внутривенная (т.е.в.) инфузия бактерий и эндотоксинов или модели перевязки и пункции кекаль (CLP), вызывающие сепсис-индуцированную ОРДС. Кроме того, используются прямые повреждения легких, вызванные ожогами и вдыханием дыма или ишемией/реперфузией легких (I/R)3. Одной из часто используемых моделей прямого повреждения легких является истощение поверхностно-активных веществ с промыванием легких, как впервые описано Лахманном и др. в подопытных кроликах4.
Истощение поверхностно-активных веществ является высоковоспроизводимым методом, который быстро приводит к компромиссам в газообмене и гемодинамике5. Основным преимуществом является возможность применения истощения поверхностно-активных веществ у крупных видов, что позволяет поддерживать исследования с помощью клинически используемых механических вентиляторов, катетеров и мониторов. Однако основным недостатком модели истощения поверхностно-активных веществ является мгновенный набор ателектатических областей легких всякий раз, когда применяются высокие давления в дыхательных путях или маневры набора, такие как позиционирование лежа. Таким образом, модель не подходит для исследования, например, автоматизированной вентиляции с высокими уровнями PEEP в течение длительноговремени 6. Yoshida et al. описали сочетание истощения поверхностно-активных веществ и вентиляции с высоким давлением дыхательных путей для индуцирования экспериментального ARDS7,но их модель требует тщательного поддержания парциального давления кислорода (PaO2)в заранее определенном коридоре путем повторного отбора проб газов крови и регулировки давления движения в соответствии со скользящей таблицей давления вдоха и PEEP.
В целом, модель с чрезмерно агрессивной вредной вентиляцией или трудоемкой, многократной регулировкой режима вентиляции может привести к структурному повреждению легких, что является слишком серьезным и приводит к последующей полиорганной недостаточности. Таким образом, в данной статье приводится подробное описание легко осуществимой модели истощения поверхностно-активных веществ плюс вредоносная вентиляция с высоким TV/низким PEEP для индукции экспериментальной ОРДС, которая поддерживает исследования с клинически используемыми параметрами вентиляции в течение длительных периодов времени.

<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)

Существуют различные животные модели для изучения сложных патомеханизмов острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС). Эти модели включают пульмо-артериальную инфузию олеиновой кислоты, инфузию эндотоксинов или бактерий, перевязку и пункцию слепой кишки, различные модели пневмонии, модели ишемии/реперфузии легких и, конечно же, модели истощения поверхностно-активных веществ, среди прочих. Истощение поверхностно-активных веществ приводит к быстрому, воспроизводимому ухудшению легочного газообмена и гемодинамики и может быть вызвано у обезболенных свиней с использованием повторных промывания легких с 0,9% физиологическим раствором (35 мл / кг массы тела, 37 ° C). Модель истощения поверхностно-активных частиц поддерживает исследования со стандартным респираторным и гемодинамическим мониторингом с помощью клинически применяемых устройств. Но модель страдает от относительно высокой рекрутируемости, а вентиляция с высоким давлением в дыхательных путях может немедленно уменьшить тяжесть травмы, вновь открывая ателектатические области легких. Таким образом, данная модель не подходит для исследований режимов ИВЛ, использующих высокое давление в дыхательных путях. Сочетание истощения поверхностно-активных частиц и вредной вентиляции с высоким приливным объемом / низким положительным давлением на конце выдоха (высокий TV / низкий PEEP), чтобы вызвать повреждение легких, вызванное вентилятором (VILI), снизит рекрутируемость полученного повреждения легких. Сохраняются преимущества своевременной индукции и возможность проведения экспериментальных исследований в условиях, сопоставимых с реанимации.

Коэффициент PaO2/FIO2-уменьшался во время вымывания поверхностно-активного действия у всех животных(рисунок 3). Возникшая в результате гипоксемия, гиперкапния и ателектаз вызывали повышение давления в легочной артерии. Детали промывки легких уже оп?...

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

Сочетание вымывания поверхностно-активных веществ с использованием 0,9% физиологического раствора (35 мл / кг массы тела, 37 ° C) и вентиляции большого приливного объема с низким PEEP для вызвать умеренное повреждение легких, вызванное вентилятором (VILI), приводит к экспериментальному острому респираторно-дистресс-синдрому (ARDS). Этот метод обеспечивает модель повреждения легких с низкой/ограниченной рекрутируемостью для изучения влияния различных стратегий вентиляции в течение длительных периодов времени.

Истощение поверхностно-активных веществ в сочетании с вредной вентиляцией приводит к воспроизводимой модели острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС)

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

Сочетание вымывания поверхностно-активного вещества с вредной вентиляцией снижает рекрутируемость повреждения легких по сравнению с моделями с эксклюзивным вымыванием поверхностно-активного вещества. Модель воспроизводима и не требует дополнительных методик. Кроме того, модель с двумя ударами близко имитирует реалистичную клиническую ситуацию.Низкая рекрутируемость этой модели поддерживает экспериментальное исследование новых стратегий вентиляции, прокладывая путь для перевода экспериментальных исследований легких в клиническую практику. Для начала установите параметры механической вентиляции, как описано в тексте рукописи, и нацельтесь на конечное парциальное давление углекислого газа от 35 до 40 миллиметров ртутного столба и насыщение кислородом выше 95% Используйте непрерывную внутривенную инфузию тиопентона и фентанила для поддержания анестезии и вводят миорелалаксант, если это необходимо. Канюлюгировать наружную яремную вену с помощью центрального венозного катетера и вставить вводяную оболочку легочного артериального катетера в ту же вену.Затем канюлировать бедренную артерию для инвазивного мониторинга артериального давления. Откалибруйте преобразователи по атмосфере, которая составляет ноль миллиметров ртутного столба и 200 миллиметров ртутного столба для артериальной линии и 50 миллиметров ртутного столба для центральной венозной линии, и начните мониторинг, подключив их к артериальному катетеру и центральной венозной линии. Подключите катетер легочной артерии к системе датчиков давления и откалибруйте преобразователь по атмосфере и 100 миллиметрам ртутного столба.Затем вводят катетер легочной артерии через оболочку интродутора со спущенным баллоном на 10-15 сантиметров, в зависимости от длины оболочки. Как только баллон покинет оболочку, надувайте ее и продвигаете катетер легочной артерии дальше, контролируя давление. Толкнуть катетер легочной артерии вперед, когда на мониторе появляются волны давления правого предсердия, правого желудочка и легочной артерии, и останавливаться, когда видна волна давления легочной капиллярной клина.Затем запишите давление легочного капиллярного клина в конце выдоха и сдуйте баллон. Рассчитайте параметры давления, описанные в текстовой рукописи, и запишите необходимые дыхательные настройки и измерения для завершения набора данных. Проветривайте животное долей вспыхнуемого кислорода из одного, затем отключите животное от вентилятора.Наполните легкие предварительно подогретым физиологическим раствором с помощью воронки, соединенной с эндотрахеальной трубкой. Остановитесь, если среднее артериальное давление снизится ниже 50 миллиметров ртутного столба. Слейте промывочную жидкость, опустив воронку на уровень земли, и контролируйте волну.Подключитесь к животному к вентилятору для оксигенации и подождите, пока животное выздоровеет, затем повторяйте промывки, пока индекс Горовица не снизится ниже 100 миллиметров ртутного столба в течение не менее пяти минут при доле вдыхаемого кислорода одного и положительного давления выдоха выше пяти миллибар. Возьмите образец газа артериальной крови через пять минут после каждого промывки. Держите долю вспыхаемого кислорода на уровне одного и установите вентилятор в режим вентиляции с гарантированным объемом и регулируемым давлением.Увеличьте порог тревоги для пикового давления вдоха до 60 миллибар. Понизьте частоту дыхания и установите отношение вдоха к выдоху, затем медленно увеличивайте дыхательный объем до 17 миллилитров на килограмм массы тела в течение как минимум двух минут. Не увеличивайте приливный объем дальше, если достигается давление вдоха 60 миллибар.Уменьшите положительное экспозиционное давление до двух миллибар и проветривайте животное до двух часов. Индекс Горовица снижался во время вымывания поверхностно-активного веществ у всех животных, но маневр набора привел к заметному увеличению оксигенации после вымывания поверхностно-активного веществ. Вредная вентиляция в течение двух часов уменьшала рекрубируемость легких по отношению к газообмену и среднему легочному артериальному давлению.Параметры газообмена были улучшены при высоких приливных объемах за счет циклического набора, в то время как среднее легочное артериальное давление было повышено из-за высокого внутриторакального давления и гиперкапнии. Компьютерная томографическая визуализация легких показала обширный ателектаз зависимых областей легкого во время вентиляции, с положительным давлением выдоха в конце шесть миллибар, которое разрешалось в основном, когда вентиляция была эскалации до положительного давления выдоха на конце 15 миллибар. Однако существенные повсеместные помутненности молотого стекла не разрешились.Альвеолярные помутнения, наблюдаемые при положительном давлении выдоха в конце 15 миллибар, указывали на структурное повреждение легких. Они также наблюдались при патологоанатомическом исследовании легких. При попытке этого протокола важно скорректировать продолжительность вредной вентиляции, потому что структурное повреждение легких не может быть вызвано, и животное может умереть преждевременно, если травма слишком обширна.Сочетание истощения поверхностно-активных веществ и вредной вентиляции поддерживает исследование методов лечения, приводящих к быстрому набору ателектатических областей легких, таких как режимы вентиляции с высоким вентиляционным давлением.

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

Давление контролируемой вентиляции, чтобы вызвать острого повреждения легких у мышей

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

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

Метод исследования для выявления преходящей ишемии миокарда у больных с подозрением Острый коронарный синдром Использование серийной ST-сегмента анализа

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

Промывание индуцированных Поверхностно Истощение в Свиней в качестве модели синдрома острой дыхательной недостаточности (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

Первичная оценка Результат в Pig модели острого инфаркта миокарда

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

Открыть Трахеостомия Желудочный кислота Аспирация мышиной модели острого повреждения легких Результаты в Максимальный Острый несмертельного повреждения легких

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

Повторные измерения респираторной мышечной активности и вентиляции в мышиных моделях нервно-мышечных заболеваний

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

Диагностический подход, разработанный для изучения аллергенов пыльцы травы у китайских южан с аллергическим ринитом и / или астмой

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

Инвазивный гемодинамический мониторинг гемодинамики аорты и легочной артерии в крупных животных модели ОРДС

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

Олеиновая кислота инъекции в свиней как модель для острого респираторного дистресс-синдрома

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

Левый пневмонэктомия, в сочетании с Monocrotaline или Sugen как модель легочной гипертензии у крыс

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