Bu makale, araştırmacılara hemorajik şokun bir bebek domuz modeli oluşturmak için ayrıntılı ve erişilebilir bir rehber sağlamayı amaçlamaktadır.
Hemorajik şok, pediatrik hastalarda morbidite ve mortalitenin önde gelen nedenidir. Yetişkinlerde resüsitasyona rehberlik etmek için doğrulanan klinik göstergelerin yorumlanması ve farklı tedaviler arasında karşılaştırma, bu popülasyonun doğal heterojenliği nedeniyle çocuklarda zordur. Sonuç olarak, erişkinlerle karşılaştırıldığında, pediatrik hemorajik şokun uygun yönetimi hala iyi belirlenmemiştir. Ek olarak, hemorajik şoklu pediatrik hastaların azlığı, klinik olarak anlamlı çalışmaların geliştirilmesini engellemektedir. Bu nedenle, çocuklarda kanamanın etkilerini ve farklı tedavilere yanıtlarını incelemek için deneysel bir pediatrik hayvan modeli gereklidir. Anestezi uygulanmış genç domuzlarda hacim kontrollü hemorajik şokun bebek hayvan modelini sunuyoruz. Kanama, önceden hesaplanmış bir kan hacminin geri çekilmesiyle indüklenir ve domuz daha sonra farklı tedavilerle izlenir ve yeniden canlandırılır. Burada, olgunlaşmamış domuzlarda kesin ve yüksek oranda tekrarlanabilir bir hemorajik şok modelini açıklıyoruz. Model, şiddetli kanamaya yanıt olarak aktive olan telafi edici mekanizmaları karakterize eden hemodinamik veriler verir.
Travmaya bağlı hayatı tehdit eden kanama, nadir olmakla birlikte, pediatrik hastalarda önde gelen ölüm nedenidir 1,2. Hemorajik şokun ek nedenleri arasında hemorajik ateş, gastrointestinal kanama, karaciğer cerrahisi ve özellikle kardiyopulmoner baypas kullanıldığında kalp cerrahisi bulunur3.
Yetişkin popülasyonun aksine, pediatrik hemorajik şokun yönetimi hakkında, büyük ölçüde uzman görüşlerine dayanan veya doğrudan yetişkin pratiğinden çevrilen yeterli veri yoktur 2,4. Bununla birlikte, yönetim stratejilerinin yetişkinlerden çevirisi uygun olmayabilir. Örneğin, yetişkinlerde doğrulanmış klinik göstergelerin, farklı yaşlardaki gruplar arasında mevcut olan fizyolojik heterojenlik ve pediatrik popülasyonda baskın olan farklı yaralanma paternleri nedeniyle pediatrik hastalara tahmin edilmesi zordur. Sonuç olarak, pediatrik hastada müdahaleyi tetikleyecek spesifik sonlanım noktaları iyi tanımlanmamıştır. Ayrıca, şu anda yetişkinlerde uygulanan tedavilerin çocuklar üzerindeki zararlı etkileri hakkında yeterli kanıt yoktur 2,4,5.
Tüm bunlar ışığında, hızlı müdahale için spesifik resüsitasyon eşikleri oluşturmak ve pediatrik hemorajik şok için en uygun tedavilerin hangileri olduğunu daha iyi belirlemek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. Bununla birlikte, çocuklarda yaşamı tehdit eden kanama ile ilgili kaliteli ve klinik olarak anlamlı çalışmaların geliştirilmesi, hastaların azlığı ve pediatrik popülasyonda yenidoğan döneminden ergenliğe kadar daha önce bahsedilen heterojenlik nedeniyle zordur.
Hemorajik şokun klinik önemi, pediatrik hastalar üzerinde klinik çalışmaların yapılmasındaki zorluklara ek olarak, çocuklarda hemorajik şoku takiben patofizyolojiyi incelemek ve farklı tedavileri karşılaştırmak için hayvan modelleri üzerinde klinik öncesi değerlendirmelere duyulan ihtiyacı vurgulamaktadır. Hemorajik şoku incelemek için araştırmalarda çeşitli hayvan modelleri yaygın olarak kullanılmaktadır 6,7,8,9. İnsanlarla anatomik ve fizyolojik benzerlikleri nedeniyle, domuzlar biyomedikal araştırmalarda oldukça değerlidir. Belirli bebek modellerini kullanmanın avantajları ile ilgili olarak, kanıtlar olgunlaşmamış domuz hemodinamiğinin yanı sıra solunum, hematolojik ve metabolik sistemlerin genç insanlardakilerle oldukça karşılaştırılabilir olduğunu göstermektedir9. Bu, çocuklarda hemorajik şokun klinik senaryosunu simüle etmek için eşsiz bir fırsat sunar.
Bu modelde, önceden hesaplanmış bir kan hacminin geri çekilmesiyle kanama indüklenir. Daha sonra domuz izlenir ve farklı resüsitasyon sıvıları uygulanır.
Burada, olgunlaşmamış domuzlarda kesin ve yüksek oranda tekrarlanabilir bir hemorajik şok modelini açıklıyoruz. Model, şiddetli kanamaya yanıt olarak aktive olan telafi edici mekanizmaları karakterize eden hemodinamik veriler verir.
Genç domuzlar üzerinde prosedürlerin uygulanması, bu hayvanların belirli anatomik ve fizyolojik özellikleri nedeniyle karmaşık ve potansiyel olarak yaşamı tehdit edici olabilir. Tutarlı sonuçlar elde etmek ve hayvan kaybını azaltmak için dikkatle düşünülmesi gereken bazı kritik adımlar vardır. İlk olarak, aşırı olması durumunda endojenik katekolamin salınımına bağlı sonuçları değiştirebilecek hayvan stres tepkisini en aza indirmek için yeterli düzeyde sedasyon elde etmek esastır. Hayvanlar, deneyin sonunu hızlandırabilecek taşikardi ve geri dönüşü olmayan metabolik asidoz ile ciddi bir stres tepkisi geliştirebileceğinden, kas içi enjeksiyon ve entübasyon arasındaki gecikmelerden kaçınmak da önemlidir. Diğer gruplar iyi sonuçlarla inhale anestezikler kullansada 20,21, inhale sedatifler dolaylı kalorimetri ile solunum gazı değişiminin ölçülmesine izin vermediği için intravenöz ilaçları tercih ediyoruz. Deneyimlerimize göre, propofol ve fentanil kombinasyonu etkilidir ve çok az yan etkisi vardır. Deney boyunca dikkatli sıcaklık yönetimi, protokolün bir diğer önemli yönüdür, çünkü sıcaklıktaki hızlı değişiklikler, hayvanın şoka karşı hemodinamik tepkisini önemli ölçüde etkileyebilir, sonuçları tahrif edebilir veya nihayetinde deneyin başarısızlığına yol açabilir.
Enstrümantasyonun bir diğer önemli kısmı, domuz anatomisinin özellikleri ve laringospazma duyarlılıkları göz önüne alındığında entübasyondur. Bu nedenle, prosedür daha önce deneyime sahip en az bir operatör tarafından yapılmalıdır ve bir stile ve kas gevşetme kullanılması tavsiye edilir10,22. Damarların kateterizasyonu, hayvanların küçük boyutları nedeniyle de zor olabilir. Femoral erişim için, damarlar derinde yer aldığından, genellikle küçük çaplara sahip olduğundan ve farklı kurslar ve pozisyonlar gösterdiğinden, sonografi kılavuzluğunda bir ponksiyon tercih edilir22. Servikal erişim için, karotis akış probunun yerleştirilmesine izin vermek için cerrahi erişim kullanıyoruz, ancak ultrason tekniği de uygulanabilir23,24. Dış juguler ven kanülasyonu genellikle daha geniş çapı, yüzeysel yerleşimi ve çevre yapı sayısının daha az olması nedeniyle tercih edilir22. Tıkanmayı önlemek için kateterler yerleştirildikten hemen sonra salin solüsyonları ile yıkanmalıdır. Pıhtılaşma değişikliklerini önlemek için heparin kullanmıyoruz. Ayrıca, başlangıçta, ekstra sıvıların uygulanmasıyla hemodinamik yanıtın potansiyel bozulmasını önlemek için glikoz infüzyonlarının uygulanmasından kaçındık, ancak hayvanların şiddetli ve erken hipoglisemi geliştirdiğini bulduk. Son olarak, anestezi ve günümüzde kullanılan daha az invaziv tekniklerle bile, enstrümantasyon hayvanlarda önemli bir stres tepkisi oluşturur, bu nedenle kanın alınmasına başlamadan önce iyileşme için yeterli zaman bırakılması arzu edilir. Hemorajik şokun indüksiyonu ile ilgili olarak, mükemmel sağkalım oranları ile önemli bir patofizyolojik yanıt oluşturduğundan 30 mL / kg’ın çıkarılmasını öneriyoruz. Deneyimlerimize göre, bebek domuzlar daha fazla miktarda kan kaybına tolerans göstermez ve ölüm oranı yüksektir. Kanın kademeli olarak alınması da önemlidir, çünkü hızlı bir şekilde çıkarılması ciddi hemodinamik instabiliteye ve hayvanın erken ölümüne neden olabilir.
Araştırmacılar için çok çeşitli türler ve deneysel modeller mevcut olmasına rağmen, ideal hayvan hemorajik şok modeli – basit, kolayca tekrarlanabilir ve klinik durumun doğru bir şekilde çoğaltılması – hala bir zorluk teşkil etmektedir. Küçük hayvan modelleri – özellikle fareler ve sıçanlar – şokun patofizyolojik mekanizmalarını araştırmak için kullanılır. Bununla birlikte, küçük boyutları, cerrahi ve örnekleme prosedürlerinin performansını önemli ölçüde zorlaştırmaktadır. Köpekler ve domuzlar gibi daha büyük hayvanların kullanımı daha pahalı ve karmaşıktır, ancak büyüklükleri ve insanlarla fizyolojik benzerlikleri onları tedavi stratejilerinin klinik öncesi değerlendirmesi için daha uygun hale getirir. Bununla birlikte, geçmişte ve günümüzde hala köpeklerin kullanımı etik olarak sorgulanabilir. Deneysel hayvan modelleri olarak domuzlara göre herhangi bir avantaj sağlamazlar ve zekaları ve insanlar ile köpekler arasındaki özel ikili ilişkiler onları filogenetik ölçektedaha yüksek bir konuma yerleştirir 6,7,8.
Tüm bunlar göz önüne alındığında, yetişkin domuzlar, çoğu türden daha iyi olan yetişkin insan fizyolojisi, büyüklüğü ve anatomisi ile benzerlikleri nedeniyle kardiyovasküler araştırmalar için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, literatürde iyi bir şekilde tespit edildiği gibi, insan yetişkin ve pediatrik hastalar arasında kardiyovasküler sistem, kan hacmi, sıcaklık regülasyonu ve şoka yanıt açısından önemli farklılıklar vardır 2,3,4. Aynı zamanda, kanıtlar bu farklılıkların domuzlar için de geçerli olduğunu göstermektedir ve domuz yavrularının pediatrik insan hastalardakilere çok benzer kardiyovasküler, serebrovasküler ve elektrolit profillerine sahip olduğu bulunmuştur 9,25. Son olarak, her iki türde de yetişkinler ve bebekler arasındaki bu anatomik ve fizyolojik farklılıkların ötesinde, bebek hayvan modellerinin, özellikle minipiglerin kullanılması, izleme için gerçek klinik ortamda kullanılan cihazların aynısını test etme fırsatı sağlar. Çoğu durumda, yetişkin algoritmalarının, sensörlerin veya ölçeklerin basit bir şekilde uyarlanması nedeniyle bu cihazların güvenilirliğinin düşük olduğu kanıtlanmıştır. Tüm bu yönler, spesifik pediatrik hayvan modellerinin geliştirilmesinin önemini ve bunların pediatrik klinik ortama translasyonel fayda açısından uygunluğunu desteklemektedir.
Hayvan tipinin yanı sıra, hemorajik şok çalışmasında genel olarak kullanılan üç temel model vardır: kontrollü kanama – hacim veya basınçla – ve kontrolsüz kanama. Bu makalede sunulan protokol, genellikle vücut ağırlığının yüzdesi ile hesaplanan sabit bir kan hacminin, gözlemci tarafından belirlenen bir süre boyunca çıkarıldığı sabit hacimli bir kanama modelini açıklar. Aksine, sabit basınçlı kanama modellerinde, hayvanlar önceden belirlenmiş bir MAP’a kandırılır ve daha sonra hayvan türüne ve şokun derecesine veya sonucuna bağlı olarak belirli bir süre boyunca periyodik kanama veya sıvı infüzyonları ile korunur. Hem sabit hacimli hem de sabit basınçlı hemorajik şok modelleri, kontrollü koşullar altında şoka bağlı patofizyolojik değişikliklerin incelenmesine izin vererek, tekrarlanabilirlik ve standardizasyon açısından açık bir avantaj sunar. Bununla birlikte, ana sınırlamaları, farklı resüsitasyon stratejilerinin aktif kanama üzerindeki etkilerinin araştırılmasına izin vermemeleridir, kanamanın cerrahi kontrolünden önce agresif sıvı resüsitasyonunun kanamayı arttırdığı ve sağkalımı azalttığı bilinmektedir, trombüs oluşumunun inhibisyonu ve ortalama kan basıncındaki artış nedeniyle. Karaciğer ve dalağın ezilmesi/yırtılması, arter yaralanması veya bir uzantının amputasyonu gibi standart bir vasküler travmanın neden olduğu kontrolsüz kanama modellerinin klinik durumu daha iyi yansıttığı ve böylece farklı sıvı resüsitasyon stratejilerinin ve hipotermi ve hemostatik ürünler gibi diğer müdahalelerin etkilerinin daha iyi anlaşılmasına olanak sağladığı öne sürülmüştür. Bununla birlikte, klinik olarak en alakalı olmasına rağmen, bu kontrolsüz kanama modelleri standardizasyon ve tekrarlanabilirlik açısından bazı açık dezavantajlar ortaya koymaktadır. Tüm bunlar göz önüne alındığında, ideal modelin mevcut olmadığı ve bu nedenle bu alandaki araştırmaların klinik alaka düzeyini deneysel standardizasyon ve güvenilirlik ile dengelemesi gerektiği görülmektedir6,7,8,9,26.
Bu çalışmada açıklanan model, şok sırasında endotel disfonksiyonu ve mikrosirkülasyon değişikliklerinin18 araştırılması ve farklı hemodinamik izleme sistemlerinin doğrulanması gibi kardiyovasküler araştırmalarda geniş potansiyel uygulamalar sunabilir. Ayrıca, şiddetli kanama sonrası endokrin veya immün yanıtların incelenmesinin yanı sıra farklı sıvıların ve vazopresörlerin yan etkilerinin belirlenmesine izin veren diğer araştırma alanlarında da kullanılabilir. Bununla birlikte, farklı resüsitasyon stratejileri üzerine yapılan araştırmalarla ilgili olarak, klinik ortamda değişiklikler uygulamadan önce kontrolsüz kanama modellerinde etkilerinin incelenmesi tavsiye edilir 7,26.
Sonuçları gerçek hayata yansıtmanın zorluğunun yanı sıra, bu modelin başka sınırlamaları da vardır. Başlangıç olarak, anestezik ajanların kullanımı veya mekanik ventilasyon gibi deney düzeneğiyle ilgili, şok sırasında fizyolojik tepkileri azaltabilecek ve sonuçların yorumlanmasını zorlaştırabilecek bazı kafa karıştırıcı değişkenler vardır. Ayrıca, hayvanlar üzerindeki enstrümantasyon stres tepkisi ve sıcaklık kontrolü, farklı mekanizmalar yoluyla makro ve mikro sirkülasyonu etkileyebilir. Bu modelin deneysel gereklilikler ve kaynakların mevcudiyeti ile ilgili bir diğer önemli sınırlaması, hemorajik şokun uzun vadeli sonuçlarının incelenmesini daha da sınırlayan sınırlı travma sonrası gözlem süresidir. Ek olarak, insanlar ve domuzlar arasındaki fizyolojik benzerliklere rağmen, türler arasında dikkate alınması gereken bazı farklılıklar vardır. Örneğin pıhtılaşma sistemi domuzlarda daha etkili görünmektedir27,28. Ayrıca, laktat ve süksinat plazma seviyeleri türler arasında farklılık gösterir ve domuzlarda bazal alkaloz vardır, bu da kanamanın asit-baz dengesi üzerindeki etkilerinin hafife alınmasına yol açabilir29. Son olarak, enflamatuar ve immün yanıtların yanı sıra bazı vazopresör reseptörlerinin domuzlarda farklı olduğu da iyi bilinmektedir9. Spesifik hayvan farklılıklarının da etkileyen faktörler olarak dikkate alınması gerekir. Birkaç çalışma, şoka duyarlılık açısından cinsiyet farklılıklarını göstermiştir ve dişiler erkeklere göre önemli bir sağkalım avantajına sahiptir 6,9. Bununla birlikte, bu çalışmada yapılan deneylerde, türlerin doğasında bulunan potansiyel değişkenliği en aza indirmek için aynı yaş grubundan ve benzer genetik geçmişe sahip hayvanları kullanıyoruz.
Sonuç olarak, bu makale pediatrik hemorajik şokun domuz modelini oluşturmak için pratik ve adım adım bir kılavuz sunmaktadır. Mevcut diğer modellerle karşılaştırıldığında, bu, şiddetli kanama sonrası patofizyolojik yanıtların araştırılması veya farklı resüsitasyon stratejilerinin değerlendirilmesi için biyomedikal araştırmalarda geniş uygulanabilirliğe sahip güvenilir ve takip etmesi kolay bir protokoldür.
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma, Instituto de Salud Carlos III (ISCIII) tarafından “PI20/01706” projesi aracılığıyla finanse edilmiş ve Avrupa Birliği tarafından ortaklaşa kurulmuştur. Fon sağlayıcıların çalışma tasarımı, veri toplama ve analizi, yayınlama kararı veya makalenin hazırlanmasında hiçbir rolü yoktu. Gregorio Marañón Pediatrik Yoğun Bakım Ünitesi’nden ve Gregorio Marañón Deney Enstitüsü’nden tüm meslektaşlarımıza şükranlarımızı sunmak istiyoruz, çünkü onların çalışmaları olmadan bu proje mümkün olmazdı.
ADA swabs | Albino Dias de Andrade, S.A. | 300575750400 | Non-woven swabs |
Alaris SE | Carefusion | N/A | Volumetric infusion pump |
Atracurium | Aspen Pharma Trading Limited. Dublin, Ireland | N/A | Muscle relaxant |
Atropine 1 mg/mL | B. Braun | 481377/1013 | |
Barrier adhesive aperture drape | Mölnlycke | 63621 | |
BD emerald syringe 5 mL, 10 mL, 20 mL | Becton Dickinson S.A | https://www.bd.com/en-eu/offerings/capabilities/syringes-and-needles/injection-syringes/bd-emerald-3-piece-syringe | various options available |
BLF21A laser doppler monitor | Transonic Systems Inc. | BLF21A | Skin blood flow monitor |
BlueSensor NF ECG electrodes | Ambu | NF-50-A/12 | |
Check-Flo performer introducer set 5Fr | Cook Medical | G12018 | Vascular Sheath |
Datex ohmeda S5 | GE Healthcare Finland Oy, Helsinki, Finland | M1162897 | Hemodynamic monitor |
Fentanyl 0.05 mg/mL | Kern Pharma | N/A | Anesthesia |
GE Vivid S5 | GE Healthcare | S series | Ultrasound machine |
Introcan Safety 18 G, 22 G, 24 G | B. Braun | Introcan series | Safety intravenous catheter |
INVOS cerebral/somatic oximetry adult sensors | Medtronic PLC, USA | https://www.medtronic.com/covidien/en-us/products/cerebral-somatic-oximetry/invos-cerebral-somatic-oximetry-adult-sensors.html | |
INVOS OXIMETER cerebral/somatic | Somanetics | 08-10566 | Regional oxygenation monitor |
Ketamin 50 mg/mL | Pfizer, S.L. | 47034 | Sedation |
Leon plus | Heinen + Löwenstein | N/A | Ventilator |
Life scope VS | Nihon Kohden | N/A | Bedside monitor |
Miller laryngoscope blade 12″ | Jorgensen Labs, USA | J0449F | Laryngoscope |
Multi-lumen central venous catheterization set 7 French, 3 lumen, 30 cm | Arrow | CS-14703 | Central venous catheter |
Nellcor WarmTouch 5300A | Covidien | Thermal blancket | |
Nitrile gloves | Medihands | KS-ST RT021 | Single use gloves |
Pediatric SomaSensor INVOS cerebral/somatic | Covidien | https://www.medtronic.com/covidien/en-us/products/cerebral-somatic-oximetry.html | Disposable regional oxygen saturation sensor |
PICCO monitoring kit | Pulsion Medical Systems | PV8215 | |
PICCO thermodilution catheter 5F/20 cm | Pulsion Medical Systems | N/A | |
Propofol Lipoven 10 mg/mL | Fresenius Kabi, Spain | N/A | Anesthesia |
Pulse contour cardiac output (PiCCO2) | Pulsion Medical Systems | N/A | Hemodynamic monitor |
Rüsch flexislip | Teleflex Medical | 503700 | Endotracheal tube stylet |
Softa swabs | B. Braun | 19579 | Alcohol pads |
Surgical silk sutures USP 0 | Aragó, Barcelona, Spain. | 6245 | |
TruWave pressure monitoring set | Edwards | T001767A | Pressure monitoring set |
Ultrasound transmission gel | Ultragel Hungary 2000 Kft. | UC260 |