Мышиная модель острого респираторного дистресс-синдрома, индуцированного олеиновой кислотой

Ashbaugh et ^al.1 в 1967 году впервые описали острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС) и с тех пор претерпели множество пересмотров. Согласно берлинскому определению, ОРДС – это воспаление легких, которое приводит к острой дыхательной недостаточности и гипоксемии (_PaO2/FiO 2 > 300 мм рт. ст.) из-за дисбаланса вентиляции и перфузии, диффузного двустороннего альвеолярного повреждения (DAD) и инфильтрата, увеличения массы легких и отека ^2,3. Легочная паренхима представляет собой сложную клеточную среду, состоящую из эпителиальных, эндотелиальных и других клеток. Эти клетки образуют барьеры и структуры, отвечающие за газообмен и гомеостаз в альвеолах³. Наиболее распространенными клетками в эпителиальном барьере являются альвеолярные клетки I типа (AT1) с большей площадью поверхности для газообмена и управления жидкостью с помощью Na/K-АТФазы. Кроме того, альвеолярные клетки II типа (AT2) вырабатывают поверхностно-активное вещество, снижающее поверхностное натяжение в альвеолах⁴. Под ними эндотелиальные клетки образуют полупроницаемый барьер, отделяющий легочное кровообращение от интерстиция. Его функции включают обнаружение стимулов, координацию воспалительных реакций и клеточную трансмиграцию⁵. Эндотелиальные клетки также регулируют газообмен, сосудистый тонус и коагуляцию⁵. Таким образом, нарушения функции эндотелия и эпителия могут усугубить провоспалительный фенотип, вызывая повреждение легких, приводящее к ОРДС⁵.

Риск развития ОРДС связан с бактериальной и вирусной пневмонией или косвенными факторами, такими как нелегочный сепсис, травма, переливание крови и панкреатит⁶. Эти условия вызывают высвобождение молекулярных паттернов, ассоциированных с патогенами (PAMP) и молекулярных паттернов, связанных с повреждением (DAMP), индуцируя провоспалительные цитокины и хемокины, такие как TNF-α, IL-1β, IL-6 и IL-8⁵. TNF-α связан с деградацией сосудисто-эндотелиального кадгерина (VE-кадгерина) при нарушении эндотелиального барьера и инфильтрации лейкоцитов в паренхиму легких. Нейтрофилы являются первыми клетками, которые мигрируют, привлекаемые IL-8 и LTB₄ 5,7,8. Нейтрофилы дополнительно увеличивают образование провоспалительных цитокинов, активных форм кислорода (АФК)⁹ и внеклеточных ловушек нейтрофилов (НВЛ), что приводит к дополнительному повреждению эндотелия и эпителия¹⁰. Повреждение эпителия вызывает воспаление и активацию Toll-подобных рецепторов в клетках AT2 и резидентных макрофагах, индуцируя высвобождение хемокинов, привлекающих воспалительные клетки в легкие^. Кроме того, выработка цитокинов, таких как интерферон-β (INF_β), вызывает рецепторы, индуцирующие апоптоз (TRAIL), связанные с TNF, что приводит клетки ATII к апоптозу, ухудшая жидкость и ионный кларенс⁴. Нарушение структуры эндотелиального и эпителиального барьеров способствует притоку жидкости, белков, эритроцитов и лейкоцитов в альвеолярное пространство, вызывая отеки. При установлении отека изменяется легочное усилие для поддержания дыхания и газообмена¹¹. Гиперкапния и гипоксемия индуцируют гибель клеток и нарушение транспорта натрия, усугубляя альвеолярный отек из-за плохой способности клиренса¹⁰. ОРДС также имеет повышенный уровень IL-17A, связанный с дисфункцией органов, повышенным процентом альвеолярных нейтрофилов и альвеолярной проницаемостью⁹.

В последние годы наблюдается постоянный прогресс в исследованиях патофизиологии, эпидемиологии и лечения ОРДС^12,13. Тем не менее, ОРДС является гетерогенным синдромом, несмотря на прогресс в терапевтических исследованиях, приводящий к оптимизации искусственной вентиляции легких и инфузионной терапии. Таким образом, по-прежнему^{необходимо более} эффективное прямое фармакологическое лечение, а исследования на животных могут помочь раскрыть механизмы ОРДС и мишени для вмешательства.

Современные модели ОРДС не способны полностью воспроизвести патологию. Таким образом, исследователи часто выбирают ту модель, которая могла бы лучше соответствовать их интересам. Например, модель индукции липополисахаридов (ЛПС) индуцирует ОРДС путем эндотоксического шока, вызванного в основном TLR4¹⁴. Индукция HCl имитирует аспирацию кислоты, и повреждение является нейтрофильным¹⁴. С другой стороны, текущая модель олеата натрия индуцирует повреждение эндотелия, которое увеличивает проницаемость сосудов и отек. Кроме того, использование олеата натрия вместо олеиновой кислоты в жидкой форме позволяет избежать риска эмболии и изменения рН^{крови 15}.

Модели животных для ОРДС
Доклинические исследования на животных моделях помогают понять патологию и имеют важное значение для новых исследований методов лечения ОРДС. Идеальная животная модель должна обладать характеристиками, сходными с клинической ситуацией, и хорошей воспроизводимостью механизмов заболевания с соответствующими патофизиологическими особенностями каждой стадии заболевания, его эволюции^{и репарации}. Для доклинической оценки острого повреждения легких при ОРДС используется несколько животных моделей. Однако, поскольку все модели имеют ограничения, они не могут полностью воспроизвести патологию человека 6,14,16. ОРДС, индуцированный олеиновой кислотой, применяется у различных видов животных¹⁷. У свиней¹⁸, овец¹⁹ и^{собак 20}, которым была введена инъекция ОА, наблюдаются многочисленные клинические признаки заболевания с дисфункцией альвеолярно-капиллярной мембраны и повышенной проницаемостью с белковой и клеточной инфильтрацией.

Например, при ОА в дозе 1,25 мкМ внутривенно вводится заблокированный трансэпителиальный транспорт, приводящий к альвеолярному отеку¹⁵. В качестве альтернативы, в модели in vitro с использованием клеток А549, ОА в концентрации 10 мкМ не изменял эпителиальный натриевый канал (eNAC) или экспрессию Na/K-АТФазы. Тем не менее, ОА, по-видимому, ассоциируется с обоими каналами, непосредственно подавляя их активность²¹. Внутривенное введение ОА в дозе 0,1 мл/кг вызывало застой и отек легочной ткани, уменьшало альвеолярные пространства с утолщенными альвеолярными перегородками и увеличивало количество воспалительных и эритроцитов²². Кроме того, ОА индуцировал апоптоз и некроз в эндотелиальных и эпителиальных клетках легкого¹⁵. Введение раствора трис-олеата интратрахеально мышам усиливало инфильтрацию нейтрофилов и отек уже через 6 ч после стимуляции²³. Инъекция ОА через 24 ч повышала уровень провоспалительных цитокинов (т.е. TNF-α, IL-6 и IL-1β)²³. Кроме того, внутривенное (орбитальное сплетение) введение 10 мкМ трис-олеата ингибирует легочную активность Na/K-АТФазы, аналогично уабаину при ^10-3 мкМ, селективному ингибитору фермента. Кроме того, ОА индуцирует воспаление с клеточной инфильтрацией, образованием липидных тел и выработкой лейкотриена В4 (ЛТБ₄) и простагландина Е2 (ПГЕ₂)^22,24. Таким образом, ОРДС, индуцированный олеиновой кислотой, вызывает отек, кровоизлияние, инфильтрацию нейтрофилов, повышение активности миелопероксидазы (МПО) и АФК²⁴. Таким образом, введение ОА является хорошо зарекомендовавшей себя моделью повреждения легких^22,25. Все результаты, представленные в этой статье, в которых ОА представляет собой форму соли, олеат натрия.