להרחיב הנשמת קיבת חומצה שאיפת Murine הדגם של פגיעה החריפה ריאות תוצאות ב מקסימלי חריפה קטלנית פגיעת ריאות
Summary
This protocol induces acute lung injury in a mouse that has close fidelity to the pathogenesis of acid pneumonitis observed in humans. We generate a maximal acute nonlethal low pH lung injury and account for differences in rodent-human anatomic respiratory structure using an open tracheostomy coupled with circumferential pressure release.
Abstract
דלקת ריאות חומצה הוא גורם עיקרי של פגיעת ריאות החריפה סטרילי (ALI) בבני אדם. דלקת ריאות חומצה משתרעת על פני הספקטרום הקליני מן אסימפטומטית לתסמונת מצוקה נשימתית חריפה (ARDS), מאופיינת alveolitis neutrophilic ופציעה הוא האפיתל מכתשיים ו האנדותל של כלי דם. מבחינה קלינית, ARDS מוגדר על ידי התפרצות חריפה של היפוקסמיה, מחלחל ריאתי הבילטרליים בלתי סדיר ובצקת ריאות שאינם קרדיוגני. מחקרים בבני אדם ספקו לנו מידע רב ערך על השינויים הפיסיולוגיים דלקתיים הריאות הנגרמים על ידי ARDS, אשר הוביל להשערות שונות על המנגנונים הזוטרים. למרבה הצער, הקשיים בקביעת האטיולוגיה של ARDS, כמו גם מגוון רחב של פתופיזיולוגיה גרמו חוסר מידע קריטי שיכול להיות שימושי בפיתוח אסטרטגיות טיפוליות.
במודלים של בעלי חיים Translational הם בעלי ערך כאשר בפתוגנזה והפתופיזיולוגיה שלהם במדויק ברפרודוקציהמושג ea מוכח הן במבחנה במסגרות קליניות. למרות במודלים של בעלי חיים גדולים (למשל, כבשים) מאפיינים חלקים של האנטומיה של עץ קנה נשימה-סימפונות אדם, מודלים בעכברים לספק שורה של יתרונות נוספים כולל: עלות נמוכה; הלוואות מחזור קצרות רבייה עצם רכישת נתונים גדולה; מערכת אימונולוגית מובנת היטב; ו גנום מאופיין היטב שמוביל את הזמינות של מגוון רחב של מחיקת גני זנים מהונדסים. מודל חזק של ARDS מושרה pH הנמוך דורש murine ALI שמכוון בעיקר האפיתל מכתשיים, ושנית האנדותל של כלי הדם, כמו גם את דרכי הנשימה הקטנה מוביל אל alveoli. יתר על כן, פגיעה לשחזור עם הבדלים רחבים בין עלבונות פוגעניים ובלתי מזיקים אחרים חשובה.
מודל שאיפת murine קיבת החומצה שהוצג כאן על ידי שימוש חומצה הידרוכלורית מעסיק הנשמה פתוחה משחזר תרחיש פתוגניים שמעתיק את pneumon pH הנמוךפציעת itis בבני אדם. בנוסף, מודל זה יכול לשמש כדי לבחון אינטראקציה של עלבון pH נמוך עם גופים מזיקים ריאה אחרים (למשל, חלקיקי מזון, חיידקים פתוגניים).
Introduction
ARDS מאופיינת בדלקת ריאות נרחבת נתפסת קלינית כמו קוצר נשימה חריף עם היפוקסמיה. תסמינים אלה מתרחשים לעתים קרובות פחות מ -24 שעות לאחר אירוע הסתה כגון טראומה, אלח דם, תגובות הקשורות עירוי דם או שאיפה. הוא מאופיין histopathologically ידי alveolitis neutrophilic (כלומר, דלקת נפוצה) מקומי כדי האפיתל מכתשיים ו האנדותל של כלי הדם המובילים אל דליפה חלבון ובהמשך היווצרות קרום hyaline. שאיפה מסווג דלקת ריאות כימית או דלקת ריאות שאיפה. 1 המרכיב החומצית של הקיבה השאיפה תורמת הן דלקת ריאות ו נטייה לפתח דלקת ריאות חיידקית משנית. דלקת ריאות שאיפה היא אחד מגורמי הסיכון המובילים עבור ALI והפיתוח הבא של ARDS. 2
שאיפת קיבה היא אירוע חמור המוגדר שאיפה של חומרי tהיה בו העוז עם או בלי צמחייה הלוע התחתון לתוך דרכי הנשימה מעבר מיתרי הקול. התכנים לשאוב עשויים להכיל נוזל קיבת pH נמוך, חיידקים, דם, או חלקיקי מזון. השאיפה קיבה מתרחש לעיתים קרובות בחולים ביחידה לטיפול נמרץ (ICU), שאותו הם בדרך כלל במצב צום ובכך להציב על מעכבי משאבות פרוטונים להגביל שאיפת תוכן קיבה acidified. ההיארעות של עלי באוכלוסיית הטיפול הנמרץ בארה"ב היא 2.5 – 5 פעמים גבוהה יותר בהשוואה לאוכלוסייה הכללית החולה. 3 לרוע מזל, תנאי החושף אלה לעתים קרובות להוביל למצב של יתר חיידקים בבטן שעלולה להוביל סיבוכים חמורים יותר הבריא לאחר אירוע שאיפה, כמו שאיפת קיבה הוא גורם סיכון בלתי תלוי להתפתחות של דלקת ריאות חיידקית משניות (SBP) , עלי ARDS.
יש שאיפת קיבה שני מרכיבים עיקריים: חומצה הידרוכלורית תוכן קיבה, אשר עשוי או לא עשוי להכיל חיידקיםאו חלקיקי מזון. במודל מכרסם רכיב החומצה לבד שאיפת קיבה מייצר תגובה דלקתית ראשונית כתוצאה של פגיעת קאוסטית הישירה של pH הנמוך על אפיתל דרכי נשימה. זה ואחריו חדירת neutrophilic ו תגובה דלקתית ב 4 – 6 שעות. 4 שני גורמים אלה שבסופו של דבר להוביל להרס של שלמות כלי הדם הריאתי ובכך מובילה extravasation של נוזל וחלבונים לתוך alveoli ובדרכי הנשימה. כדי להבין פתופיזיולוגיה זה וכדי להמשיך לחקור התערבויות טיפוליות אפשריות, חשוב לפתח ולאפיין במודל חיה כי מבהיר את המנגנונים המעורבים. לשאוב חומצי לבד חייב להיות משופע או עם pH נמוך מספיק כדי לעקוף את קיבולת חציצה של עץ הנשימה ולהגיע alveoli. אם זה לא קורה, רק פציעת איירווייז חולפת עליונה, ניצוח מתרחשת שהוא פחות צפוי להוביל מהתוצאות החמורות של ARDS. 5 </ Sup>
כדי לחקות אירוע השאיפה במדויק עם האפיתל מכתשיים פצוע, חשוב לצורך עקיפת ההגנות הטבעיות של החיה. באמצעות מודל שאיפה בעכבר כדי לייצר ALI המחקה את פגיעת חומצת הקיבה אצל בני אדם, אחד חייב להסביר את ההבדלים בעץ קנה נשימה-סימפונות. טכניקת ההנשמה הפתוחה כי שיטה זו מנצלת עוקפת את ההבדלים בין murine ועצי נשימה של אדם ומודלים הפגיעים באופן שמעתיק עליי מבחינה פיזיולוגית ו היסטולוגית. מבחינה היסטורית, אינטובציה intratracheal היה השתמשו כדי ליצור עלי, אולם היא נחשבת קשה לבצע בעכברים ללא פציעה בגרון. לכן, שיטה זו מציעה חלופה פוטנציאלית כי ניב תוצאות עקביות על פני חוקרים רבים המקיימים תמותה מיוחסת הליך מינימאלי.
Protocol
Representative Results
Discussion
המטרה הייתה לפתח מודל חיה עליי באמצעות שאיפת חומצת קיבה דומה בפתופיזיולוגיה המתרחשת אצל בני אדם במהלך ההתפתחות של דלקת ריאות חומצת ARDS שלאחר מכן. בפיתוח מודל, בחרנו מיני בעלי חיים המציע רכישת נתוני תפוקה גבוהה בשל העלות הנמוכה שלה, מחזור רבייה קצר, ומערכת חיסונית ה…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ravi Alluri and Hilliard L. Kutscher are supported by Ruth L. Kirschstein National Research Service Award (NRSA) Institutional Research Training Grant 1T32GM099607.
Materials
| syringe, 1cc | Becton Dickinson | 309628 | |
| syringe, 5cc | Becton Dickinson | 309646 | |
| needle, 22 ga x 1 1/2" | Becton Dickinson | 305159 | |
| needle, 26 ga x 1 1/2" | Becton Dickinson | 305111 | |
| 1-O Braided Silk Suture | Harvard Apparatus | 517730 | |
| 3" Curved tissue serrated forceps | Fine Science Tools | 11065-07 | |
| 3" Curved tissue "toothed" forceps, 1×2 teeth | Fine Science Tools | 11067-07 | |
| 4" curved micro dissecting scissors | Fine Science Tools | 14061-10 | |
| bone cutting spring scissors | Fine Science Tools | 16144-13 | |
| 3 1/2" curved locking hemostat | Fine Science Tools | 13021-12 | |
| Disposable Skin Stapler | 3M | DS-25 | |
| tracheal cannula (20 ga x 1/2" stainless steal tubing adapter) | Becton Dickinson | 408210 | |
| 60-degree Incline Dissection Board | |||
| 0.5% Bupivacaine | |||
| Isoflurane | |||
| Betadine and "Q-tip" cotton applicator |
References
- Knight, P. R., Rutter, T., Tait, A. R., Coleman, E., Johnson, K. Pathogenesis of gastric particulate lung injury: a comparison and interaction with acidic pneumonitis. Anesth Analg. 77 (4), 754-760 (1993).
- Raghavendran, K., Nemzek, J., Napolitano, L. M., Knight, P. R. Aspiration-induced lung injury. Crit Care Med. 39 (4), 818-826 (2011).
- Rubenfeld, G. D., et al. Incidence and outcomes of acute lung injury. N Engl J Med. 353 (16), 1685-1693 (2005).
- Kennedy, T. P., et al. Acute acid aspiration lung injury in the rat: biphasic pathogenesis. Anesthesia & Analgesia. 69 (1), 87-92 (1989).
- Kudoh, I., et al. The effect of pentoxifylline on acid-induced alveolar epithelial injury. Anesthesiology. 82 (2), 531-541 (1995).
- Prophet, E. B., Mills, B., Arrington, J. B., Sobin, L. H. . Laboratory methods in histotechnology. , (1995).
- Kyriakides, C., et al. Membrane attack complex of complement and neutrophils mediate the injury of acid aspiration. J Appl Physiol. 87 (6), 2357-2361 (1999).
- Yoshikawa, S., et al. Acute ventilator-induced vascular permeability and cytokine responses in isolated and in situ mouse lungs. J Appl Physiol. 97 (6), 2190-2199 (2004).
- Eyal, F. G., Hamm, C. R., Coker-Flowers, P., Stober, M., Parker, J. C. The neutralization of alveolar macrophages reduces barotrauma-induced lung injury. FASEB J. 16 (4), 410-411 (2002).
- Hermans, C., Bernard, A. Lung epithelium-specific proteins: characteristics and potential applications as markers. Am J Respir Crit Care Med. 159 (2), 646-678 (1999).
- Segal, B. H., et al. Acid aspiration-induced lung inflammation and injury are exacerbated in NADPH oxidase-deficient mice. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 292 (3), 760-768 (2007).
- Matthay, M. A., Robriquet, L., Fang, X. Alveolar epithelium: role in lung fluid balance and acute lung injury. Proc Am Thorac Soc. 2 (3), 206-213 (2005).
- Richard, J. C., Factor, P., Welch, L. C., Schuster, D. P. Imaging the spatial distribution of transgene expression in the lungs with positron emission tomography. Gene Ther. 10 (25), 2074-2080 (2003).
