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连续输注纳布啡改善脓毒症大鼠模型动物福利
2017年09月20日
来源:Intensive Care Medicine Experimental December 2017, 5:23
作者:李晓菲译
责任编辑:admin
摘要:脓毒症研究依赖于动物模型,探讨相关的宿主对感染的反应机制。根据3Rs原则,动物福利要求使用强效镇痛剂来改进现有的败血症模型。然而,适当的镇痛常常是缺失的,部分原因是因为在这种特殊情况下止痛药的作用是未知的。在实验性脓毒症大鼠和非实验性脓毒症大鼠上评估了纳布啡的使用。
摘要:脓毒症研究依赖于动物模型,探讨相关的宿主对感染的反应机制。根据3Rs原则,动物福利要求使用强效镇痛剂来改进现有的败血症模型。然而,适当的镇痛常常是缺失的,部分原因是因为在这种特殊情况下止痛药的作用是未知的。在实验性脓毒症大鼠和非实验性脓毒症大鼠上评估了纳布啡的使用。
方法:雄性Wistar大鼠用异氟烷麻醉,静脉输注给药。非感染性动物的短期实验,进行动脉插管可测量血压和采血。纳布啡(或安慰剂)静脉给药,剂量为1毫克/公斤/小时。48小时清醒动物实验包括重复的大鼠痛苦表情临床评分和连续心率监控。腹腔注射粪浆诱导脓毒症。液相色谱-高分辨质谱法测定血浆纳布啡。
结果:短期实验中麻醉健康动物,纳布啡给药导致呼吸率,心率和平均动脉压显著降低。在清醒的感染动物,连续纳布啡输液不影响心率可显著提高大鼠的痛苦表情尺度值。脓毒症大鼠连续输注4~24 h纳布啡,其血浆浓度保持稳定。
结论:对于麻醉大鼠,纳布啡能降低呼吸频率、心率、血压。清醒动物,纳布啡的镇痛能改善脓毒症动物福利。
关键词:动物福利 镇痛 纳布啡 脓毒症 大鼠模型 粪性腹膜炎 3R
背景:脓毒症定义为由于宿主对感染反应失调而引起危及生命的器官功能障碍。由于疾病的复杂性,目前脓毒症的研究依赖于动物模型来研究潜在的机制和新的治疗方案。大鼠粪性腹膜炎是脓毒症研究中应用最广泛的动物模型。迄今为止,这种动物模型大多没有足够的镇痛作用,尽管粪便腹膜炎可能引起相当大的痛苦。动物福利强烈要求对研究动物给予足够的镇痛。然而,往往缺乏足够的镇痛,部分原因是治疗建议缺失,部分原因是因为止痛药在这种特殊情况下的作用是未知的。最近我们回顾了在脓毒症模型中应用的不同的镇痛方案。纳布啡是一种阿片类镇痛药和作为κ受体激动剂和μ受体拮抗剂。其诸如抑制呼吸或胃肠道并发症等副作用较少。此外,纳布啡不是一种受控药品,有利于在实验动物的使用。相比于吗啡,纳布啡的镇痛潜力已被估计在0.8-0.9。
安慰剂对照研究的目的是:(一)测试纳布啡对非感染性动物短期呼吸及心血管系统的影响。(二)探讨纳布啡对48小时以上粪性腹膜炎清醒大鼠行为和心血管影响(相对于非感染动物及安慰剂)。(三)在脓毒症早期和稳定期测量纳布啡血浆浓度。
方法:通过液体复苏和抗生素治疗和镇痛的补充,建立了一个粪便腹膜炎模型。雄性Wistar大鼠(平均体重416±76克,n = 45),动物实验前适应期至少5天,自由饮水和摄食。实验过程中,动物单笼饲养。
试验设计:随机,安慰剂对照动物模型。动物被随机分为短期(30分钟)安慰剂组(n = 6)和短期纳布啡组(n =6)或随机的长期(48小时)假脓毒症组或脓毒症组,给予或不给予纳布啡(n = 23)。具体分组见图。
纳布啡:纳布啡(20mg/ 2ml)在18ml 0.9%NaCl溶液中稀释,获得终浓度为1 mg/ ml的溶液。预试验剂量设计:根据大鼠疼痛表情预示临床疼痛减少情况,一个感染脓毒症动物静脉注射接受不断增加的纳布啡剂量,从0.5到1mg/kg/ h。然而发现当纳布啡剂量进一步增加并没有好处。因此,在随后的实验中使用了1 mg/kg/ h的剂量。
短期试验(30分钟):吸入2.5%异氟醚全身麻醉(气体流量400ml/min)。1%利多卡因(2ml/kg)局部麻醉。手术将PVC管(内径0.58 mm,外径0.96毫米)插入右侧颈静脉和右颈动脉。充满液体的动脉线连接在压力传感器上并允许测量动脉血压和取样。传感器通过放大器连接到记录器和计算机。记录血压、心率和呼吸频率,并用专用软件进行分析。用EPOC血液分析系统进行血气分析。12只无诱导脓毒症健康动物随机分为纳布啡或安慰剂组。在麻醉诱导后纳布啡组动物接受2 mg/kg皮下镇痛。为了避免异氟醚麻醉终止后的术后疼痛,动物伦理委员会建议利多卡因联合纳布啡皮下给药。安慰剂组皮下注射生理盐水(2mg/kg)。纳布啡开始剂量为1 mg/kg/h,15min后增加至5 mg/kg/h,继续给药15min. 在每个阶段后,进行血液采样和血流动力学监测。所有的动物都保持异氟醚麻醉直到被1毫升的苯巴比妥静脉注射处死。
长期实验(48h):在上述麻醉条件下,皮下植入两电极和遥测器。用无线数据采集系统连续记录心率。PVC管插入右颈内静脉和颈部皮下隧道。随后连接到一个旋转系绳系统,允许老鼠在笼子里自由运动,自由获取食物和水。脓毒症是由粪浆腹腔注射诱导(n = 10),包含从同一批次的几个动物收集的粪便,醋酸钠林格液稀释(悬浮液25%),然后过滤。脓毒症诱导后,异停止氟醚麻醉,动物放入笼内。假手术组(n = 13)没有接受腹腔注射避免腹内脏器损伤。诱导腹膜炎后四小时经中央静脉导管用Ringer醋酸盐进行液体复苏。输注速度20ml/kg,超过15分钟后,在4-8h中,输注速率为10 ml/kg/h。在8小时后,输注率降低到5 ml/kg/h。在24小时,输注率进一步下降到2.5 ml/kg/h。发生脓毒症后4h和24h静脉注射给予30mg/kg的头孢曲松。动物随机分为安慰剂组和纳布啡两组。在纳布啡组动物接受2mg/kg纳布啡皮下镇痛. 安慰剂组皮下注射生理盐水(2毫升/千克)。连接仪器后,开始纳布啡输液剂量为1 ml/kg/h,持续至实验结束。安慰剂组动物没有术后镇痛,用0.9%氯化钠持续输注1 ml/kg/h。对痛苦与疾病的严重程度进行定期评估,用大鼠痛苦表情临床评分包括背部拱起,扭动,抽搐,竖毛和/或腹部肿胀。如果临床评分达到6或超过6,对动物实施人道终点。48h时处死其余动物。
纳布啡的血浆浓度:在短期实验15 min采集一次动脉血液(n = 6),诱导脓毒症后,4h(n = 6)和24h(n = 4)采集一次动脉血液。用液相色谱-高分辨质谱测定血浆纳布啡。
结果:短期试验(30分钟):在异氟醚麻醉情况下,在1mg/kg/h纳布啡的输液导致呼吸速率、心率和平均动脉压显较安慰剂组著降低。同一动物高纳布啡剂量(5mg/kg/h)血液采样显示低动脉血氧饱和度, pH值降低较1mg/kg/h的纳布啡。
长期试验(48h):所有用安慰剂治疗的假动物存活。在非感染性假手术组,2只随机分为纳布啡组的动物死亡。整个观察期期间给予或未给予纳布啡的非感染动物的临床得分很低。假手术安慰剂组和假手术纳布啡组在24h和48h的痛苦表情评分中,无显著差异。在脓毒症组,分配到纳布啡组的3只动物死亡。在纳布啡组无感染性动物完成预定的终止准则。在脓毒症动物中随机分为安慰剂组,有两只死亡。3只中剩余的2只由于其痛苦表情临床评分高于6,在5h和22h分别实施人道终点。纳布啡能降低24h后动物痛苦,但临床评分无显著差异。假手术组动物,心率从394±49下降到320±44bmp。脓毒症动物中,败血症诱导后心率增加,8至10小时后开始下降。心率在各组中差异不显著。
结论:在清醒的实验性败血症大鼠模型中,持续输注纳布啡1毫克/公斤/小时似乎提供了足够的镇痛。,推荐使用纳布啡给予动物镇痛,提高动物福利。
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