הלם דימומי הורג 1.9 מיליון אנשים ברחבי העולם מדי שנה. בעלי חיים קטנים משמשים לעתים קרובות כמודלים להלם דימומי, אך קשורים לסוגיות של סטנדרטיזציה, שכפול ומשמעות קלינית, ובכך מגבילים את הרלוונטיות שלהם. מאמר זה מתאר פיתוח מודל חדש של הלם דימומי רלוונטי מבחינה קלינית בחולדות.
במהלך העשורים האחרונים, פיתוח מודלים של בעלי חיים איפשר לנו להבין טוב יותר פתולוגיות שונות ולזהות טיפולים חדשים. הלם דימומי, כלומר אי ספיקת איברים עקב אובדן מהיר של נפח גדול של דם, קשור לפתופיזיולוגיה מורכבת ביותר הכוללת מספר מסלולים. מודלים קיימים רבים של בעלי חיים של הלם דימומי שואפים לשכפל את מה שקורה בבני אדם, אך למודלים אלה יש מגבלות במונחים של רלוונטיות קלינית, יכולת שחזור או סטנדרטיזציה. מטרת מחקר זה הייתה לחדד מודלים אלה כדי לפתח מודל חדש של הלם דימומי. בקצרה, הלם דימומי נגרם בחולדות ויסטאר האן זכרים (בני 11-13 שבועות) על ידי כריתה מבוקרת האחראית לירידה בלחץ העורקי הממוצע. השלב הבא של 75 דקות היה לשמור על לחץ דם עורקי ממוצע נמוך, בין 32 מ”מ כספית ל 38 מ”מ כספית, כדי להפעיל את המסלולים הפתופיזיולוגיים של הלם דימומי. השלב האחרון של הפרוטוקול חיקה את הטיפול בחולה עם מתן נוזלים תוך ורידי, תמיסת רינגר לקטט, כדי להעלות את לחץ הדם. ציוני לקטט והתנהגות הוערכו 16 שעות לאחר תחילת הפרוטוקול, בעוד פרמטרים המודינמיים וסמנים פלסמטיים הוערכו 24 שעות לאחר הפציעה. עשרים וארבע שעות לאחר השראת הלם דימומי, לחץ הדם העורקי והדיאסטולי הממוצע ירד בקבוצת ההלם הדימומי (p < 0.05). קצב הלב ולחץ הדם הסיסטולי נותרו ללא שינוי. כל סמני הנזק לאיברים הוגדלו עם ההלם הדימומי (p < 0.05). ציוני הלקטטמיה וההתנהגות עלו בהשוואה לקבוצת הדמה (p < 0.05). לסיכום, הראינו כי הפרוטוקול המתואר כאן הוא מודל רלוונטי של הלם דימומי שניתן להשתמש בו במחקרים הבאים, במיוחד כדי להעריך את הפוטנציאל הטיפולי של מולקולות חדשות.
הלם דימומי (HS) הוא מצב של הלם המאופיין באובדן נפח דם משמעותי, וכתוצאה מכך דיסוקסיה של רקמות. HS היא פתולוגיה מורכבת המקשרת שינויים המודינמיים ומטבוליים יחד עם תגובות פרו ואנטי דלקתיות. כ -1.9 מיליון מקרי מוות ברחבי העולם מיוחסים לדימום והשלכותיו מדי שנה1. ההנחיות הנוכחיות לטיפול כוללות בעיקר מתן נוזלים תוך ורידי (בתוספת או לא עם מולקולות vasoactive) וטיפול בחמצן. עם זאת, טיפולים אלה הם סימפטומטיים ויכולים להיות לא יעילים, מה שמסביר מדוע התמותה הקשורה ל- HS נותרה גבוהה2. זה מצדיק את החשיבות של זיהוי מנגנונים מולקולריים ותאיים חדשים, ובכך טיפולים להפחתת התמותה.
מודלים של בעלי חיים מאפשרים לפענח את המנגנונים הפתופיזיולוגיים המעורבים במחלות ולבחון אסטרטגיות טיפוליות חדשות. מודלים רבים של בעלי חיים של הלם דימומי קיימים בספרות. מודלים אלה נבדלים זה מזה לא רק במינים שבהם נעשה שימוש, אלא גם באמצעים להשראת HS (למשל, לחץ קבוע לעומת נפח קבוע) (טבלה 1, טבלה 2)3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13 . כמו כן, פרוטוקולים משתנים בתוך אותו סוג של מודל (למשל, זמן דימום, לחץ עורקי ממוצע ממוקד) (טבלה 3)14,15,16,17,18,19,20. בהתחשב במגוון הרחב של מודלים קיימים של הלם דימומי ואת המורכבות של שכפול המצב הקליני, המחקר הפרה-קליני של פתולוגיה זו נותר מוגבל. הפיתוח של מודל הלם דימומי הניתן לשחזור, סטנדרטיזציה וקל ליישום הוא אינטרס של כולם. זה יקל על השוואה בין המחקרים השונים ובכך לפענח את הפתופיזיולוגיה המורכבת של ההלם הדימומי. מטרת פרוטוקול זה הייתה לפתח מודל חדש רלוונטי מבחינה קלינית של הלם דימומי בחולדות באמצעות שני שלבים עוקבים של דימום עם נפח קבוע ואחריו שלב קבוע של לחץ דם נמוך.
טבלה 1: מינים המשמשים כמודל להלם דימומי 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13. אנא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו.
טבלה 2: הסוגים השונים של הלם דימומי13. אנא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו.
טבלה 3: דוגמה למגוון המודלים הניסיוניים של הלם דימומי בחולדות המושרה על-ידי פרוטוקול לחץ קבוע. סיכום פרמטרים עבור מודלים ניסיוניים שונים של הלם דימומי. כלי הדם המוצגים באדום הם עורקים, ואלה המוצגים בכחול הם ורידים. לצורך החייאה, נפח הדם שנדגם משמש כנקודת ייחוס (דם: החייאה עם נפח זהה לזה של דם שנדגם בזמן הלם; x2: החייאה עם נפח כפול מזה של דם שנדגם במהלך הלם; x4: החייאה עם נפח עם נפח גדול פי ארבעה מזה של דם שנדגם במהלך הלם). MAP: לחץ עורקי ממוצע; RL: רינגר לקטט 14,15,16,17,18,19,20. אנא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו.
במאמר זה תיארנו לראשונה מודל חולדה מייצג של הלם דימומי המבוסס על שילוב בין הלחץ הקבוע לבין מודלים של נפח קבוע. הראינו כי 24 שעות לאחר השראת ההלם, המודל שלנו קשור לשינוי של פרמטרים המודינמיים ומטבוליזם.
בשל הפתופיזיולוגיה המורכבת שלה, המחקר של הלם hemorrhagic דורש ניצול של מודלים משולבים של בעלי חיים. ואכן, גישות במבחנה אינן יכולות לחקות את כל המסלולים המעורבים במחלה זו. התעוררות בעלי החיים לאחר פרוטוקול הלם דימום היא צעד המבטיח שכפול טוב יותר של המצב הקליני. בגלל הקושי הכרוך בהתעוררות בעלי החיים, מעט מאוד מחקרים כללו שלב זה. המחקרים הנדירים שמעירים בעלי חיים מקריבים אותם בזמנים קצרים (שעתיים או 6 שעות), מה שלא משקף באופן מלא את מה שקורה לחולים 16,18,23,24. למרות הפיתוח של מודלים של הלם דימומי, רק מחקרים מעטים העריכו פרמטרים (דלקת, אפופטוזיס, תפקוד לקוי של איברים) 24 שעות לאחר השראת ההלם, ובכך הדגישו את הקושי של סוג זה של פרוטוקול 25,26,27. פיתוח מודלים ממוחשבים ומתמטיים חולל מהפכה במחקר. מודלים מתמטיים רבים של הלם דימומי פותחו, אך רוב המודלים הללו אינם לוקחים בחשבון את מלוא טווח חילופי נוזלי הגוף במהלך הלם דימומי ודורשים שיפור לפני יישום קליני פוטנציאלי28. נכון להיום, אחד האתגרים המרכזיים הוא פיתוח מודל חייתי המחקה את הפתולוגיה בבני אדם ככל האפשר.
מספר רב של מודלים של הלם דימומי מתוארים בספרות ונבדלים זה מזה באמצעות גישות כלי דם, נפחי דם שנשאבו או לחץ ממוקד13. באופן כללי יותר, ניתן לסווג את מודלי ההלם הדימומי לשלוש קבוצות: דימום בנפח קבוע, דימום בלחץ קבוע ודימום בלתי מבוקר. הסטנדרטיזציה והשחזור עם דימום בנפח קבוע הם קשים ומוסברים על ידי יחס נפח הדם / משקל הגוף, אשר יורד באופן ליניארי עם משקל החולדה. דימום בלחץ קבוע נמצא בשימוש נרחב, ובכך מסביר כי ההגדרות (לחץ ממוקד, משך ההלם) משתנות מאוד ממחקר אחד למשנהו, מה שמקשה על העברת תוצאות ממודל אחד למשנהו. חשוב גם לציין כי ליקוי המודינמי, הממלא תפקיד מרכזי בפתופיזיולוגיה של הלם דימומי, אינו מוערך באופן שיטתי, מה שעלול להגדיל את הפער בתוצאות בין המחקרים. לבסוף, מודל הדימום הבלתי מבוקר, למרות שהוא רלוונטי מבחינה קלינית, מעלה שאלות של שכפול ואתיקה. על מנת ליישב ככל האפשר רלוונטיות קלינית, סטנדרטיזציה ויכולת שחזור, פיתחנו מודל מעורב עם שלבים בנפח קבוע ובלחץ קבוע.
במודל המתואר כאן, הטמפרטורה וקצב הנשימה אינם משתנים 24 שעות לאחר הניתוח. ניתן להסביר זאת בכך שהניתוח מתבצע בתנאים סטריליים, ובכך מגביל את התגובה הפרו-דלקתית. הלם דימומי מוגדר ככשל חריף במחזור הדם עקב איבוד דם הקשור לירידה בלחץ הדם. כמו בבני אדם, מודל זה של הלם דימומי גורם לירידה בלחץ העורקים הממוצע, בעיקר בשל ירידה בלחץ הדם הדיאסטולי. מעניין, וכפי שתואר קודם לכן, קצב הלב אינו משתנה לאחר שלב ההחייאה במודל זה של הלם דימומי 29,30,31. הירידה בלחץ העורקי הממוצע קשורה ככל הנראה לירידה בזילוח האיברים, מה שמוביל לתפקוד לקוי של ריבוי הקרביים, אשר ניתן להמחיש על ידי עלייה בסמנים פלסמטיים שונים במודל שלנו (קריאטינמיה, טרופונין לבבי T, ASAT ו- ALAT). ההפרעה באספקת החמצן מובילה לחילוף חומרים אנאירובי, הגורם לעלייה בלקטטמיה32. כפי שתואר קודם לכן, מודל זה של הלם דימומי מוביל לעלייה ברמות הלקטט בדם30. עלייה זו יכולה להיות קשורה לאיסכמיה הנגרמת ברמה של עורק הירך. עם זאת, בהתחשב בכך שבעלי החיים בקבוצת הדמה סובלים מלקטמיה פיזיולוגית ועברו את אותו הליך כירורגי כמו קבוצת ההלם הדימומי, נראה כי עלייה זו קשורה לפרוטוקול הלם דימומי. יחד, כל הנתונים הללו מאשרים כי הפרוטוקול המתואר במחקר זה מאפשר פיתוח מודל רלוונטי חדש של הלם דימומי בחולדה.
המגבלה של מודל זה היא השימוש בהפרין, שהוא חיוני כדי להפחית את הקרישה הטבעית של הדם כאשר הוא בא במגע עם חומרים פלסטיים כגון צינוריות. עם זאת, השימוש בהפרין יכול להשפיע על הקרישה הקשורה להלם דימומי טראומטי33. מחקר זה כלל בעלי חיים זכרים בריאים בגילאי 11-13 שבועות. בהתחשב בכך שמין, גיל ותחלואה נלווית (יתר לחץ דם, סוכרת וכו ‘) יכולים להשפיע על התוצאות, יהיה רלוונטי להעריך את השפעתם במודל שלנו. בפרוטוקול, שלב ההחייאה מתבצע באמצעות הזרקה של רינגר לקטט, גבישי שיכול לקדם קרישת דם ובצקת רקמות34. למרות שהשימוש במוצרי דם הוא אופטימלי, הם נדירים ומתכלים, ועלול להיות קשה להחזיק מלאי מספיק של דם חולדות לכל הפרוטוקול. תוצרי דם ומודלים של הלם דימומי החייאה מבוססי קריסטלואידים/קולואידים הם שתי גישות משלימות.
נקודות החוזק של מודל זה הן: 1) יכולת השחזור הגבוהה שלו (המודגמת על ידי השונות הנמוכה בתוצאות), 2) קלות היישום שלו (רוב המכשירים הם גישות קלאסיות וכלי דם ידועים) ו -3) הרלוונטיות הקלינית שלו, בעיקר בשל התעוררות בעלי החיים ותפקוד רב קרביים. בהתבסס על הניקוד ההתנהגותי המתואר בקובץ משלים 1, נקבעו נקודות מגבלה. הקרבן יידון אם יגיע לציון מעל 9, לפי הטבלה המצורפת. אם מגיעים לציון 11, החיה תעבור המתת חסד שיטתית. במחקר זה, אף אחד מבעלי החיים לא הגיע לציון גבוה מ-8, ולכן אף אחד מהם לא נכלל במחקר. זה עשוי להסביר מדוע המודל המתואר כאן קשור לשיעור תמותה נמוך פי 3 מזה של המחקר האחר בן 24 השעות (16% לעומת 47%)25.
השלב הקריטי של המודל הוא שלב ההלם הדימומי. חשוב לכבד את טווח הלחץ של 32-38 מ”מ כספית. למעשה, ראינו כי שמירה על לחץ עורקי ממוצע מתחת ל-32 מ”מ כספית הביאה לירידה מהירה ופתאומית בלחץ. לעומת זאת, שמירה על לחץ מעל 38 מ”מ כספית אינה מספקת מודל קרוב מספיק למציאות הקלינית. תצפיות אלה הן בהתאם למרווח הלחץ העורקי הממוצע הממוקד במודלים אחרים13.
לסיכום, הראינו כי מודל ההלם הדימום של חולדות המפורט במחקר זה רלוונטי מבחינה קלינית ויכול להיות שימושי הן בהבנת מנגנונים פתופיזיולוגיים על ידי זיהוי שחקנים/מסלולים ביולוגיים חדשים והן בזיהוי אסטרטגיות טיפוליות חדשות על ידי בדיקת מולקולות מועמדות שונות.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה על ידי “Société Française d’Anesthésie et de Réanimation” (פריז, צרפת), “Fondation d’entreprises Genavie” (נאנט, צרפת), “Fédération française de cardiologie” (צרפת), “Agence nationale de la recherche” (20-ASTC-0032-01-hErOiSmE) (פריז, צרפת) ו-“Direction Générale de l’Armement” (פריז, צרפת). תומאס דופאס נתמך על ידי מענקים מ-Direction Générale de l’Armement (DGA), צרפת ו-Région des Pays de la Loire במהלך הדוקטורט שלו. אנטואן פרסלו נתמך על ידי מענקים מ-InFlectis BioScience, צרפת במהלך הדוקטורט שלו. אנו מודים ל-“Agence Nationale de la Recherche” (פריז, צרפת), ל-“Direction Générale de l’Armement” (פריז, צרפת) ולאגודת “Sauve ton coeur” (צרפת) על התמיכה בעבודה זו. אנו מודים למתקן הליבה של UTE IRS-UN (SFR Bonamy, Nantes Université, Nantes, France) ולמתקן הליבה של IBISA Therassay (נאנט, צרפת) על עזרתם ותמיכתם הטכנית.
1 mL syringe | TERUMO | MDSS01SE | |
2.5 mL syringe | TERUMO | SS*02SE1 | |
20 mL syringe | TERUMO | MDSS20ESE | |
Anesthesia induction chamber | TEMSEGA | HUBBIV4 | |
BD Microlance 3 23 G needle | Becton Dickinson | 300800 | |
BD Microlance 3 26 G needle | Becton Dickinson | 304300 | |
Blood pressure transducer | emka TECHNOLOGIES | BP_T | |
Buprecare | Axience | N/A | 1 mL vial, buprenorphine 0.3 mg/mL |
DE BAKEY, Atraumatic Vascular Forceps | ALLGAIER instrumente medical | 09-543-150 | |
Dermal Betadine 10% | Mylan | N/A | 125 mL bottle |
Fine Forceps – Curved / Serrated | Fine Science Tools | 11065-07 | |
GraphPad Prism 8 | GraphPad by Dotmatics | – | |
Heating mats | TEMSEGA | OPT/THERM_MATELASSTEREORATS | |
Heparin sodium | PANPHARMA | N/A | 5 mL bottle, 5,000 UI/mL |
IOX2 software | emka TECHNOLOGIES | IOX_BASE_4c + IOX_FULLCARDIO_4a | |
Iris Scissors – ToughCut | Fine Science Tools | 14058-11 | |
Lidocaine | Fresenius | N/A | 10 mL bootle, 8.11 mg, lidocaine hydrochloride |
MiniHub-V3.2 | TEMSEGA | PF006 | |
Moria 201/A Vessel Clamp – Straight | Fine Science Tools | 18320-11 | |
Non sterile compresses | Raffin | 70189 | |
Non sterile drape | Dutscher | 30786 | |
Olsen-Hegar Needle Holder with Scissors | Fine Science Tools | 12002-12 | |
Polyethylene tubing PE10 | PHYMEP | BTPE-10 | |
Polyethylene tubing PE50 | PHYMEP | BTPE-50 | |
Rats | Charles Rivers | – | Male WISTAR HAN (10 weeks) |
Rectal probe | TEMSEGA | SONDE_TEMP_RATS | |
Ringer Lactates | Fresenius Kabi | 964175 | |
Scrub Betadine 4% | Mylan | N/A | 125 mL bottle |
Sevoflurane | Abbott | N/A | 250 mL bottle, gas 100% |
Sevoflurane Vaporizer | TEMSEGA | SEVOTEC3NSELEC | |
StatStrip lactate test strips | Nova Biomedical | 47486 | |
StatStrip Xpress lactate Meter | Nova Biomedical | 47486 | |
Sterile compresses | Laboratoire SYLAMED | 211S05-50 | |
Sterile drape | Mölnlycke | 800330 | |
Steriles gloves | MEDLINE | MSG7275 | |
Suture | Optilene | 3097141 | |
Suture for vessels | SMI | 8150046 | |
Syringe pump | Vial médical | 16010 | |
usbAMP | emka TECHNOLOGIES | – | |
Vannas Spring Scissors | Fine Science Tools | 15000-00 | |
Vaseline | Cooper | N/A | 10 mL vial |
Vitamin A Dulcis (ALLERGAN) | Allergan | N/A | 10 g tube, Retinol |