Name: intravenous endotoxin challenge in healthy humans: an experimental platform to investigate and modulate systemic inflammation
Uploaded: 2016-05-16T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 48 s
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The authors would like to thank Dr. Anthony Suffredini (Critical Care Medicine Department, National Institutes for Health Clinical Center, Bethesda, USA) for his careful review of the manuscript and many thoughtful suggestions. We would also like to thank the National Institutes of Health for making freely available the Clinical Center Reference Endotoxin employed within this study.
JNF and DWG are funded by the Wellcome Trust, which supported the generation of the described data and the publication of this article.

University College London REC (UK) genehmigt die Studie, dass die vorgelegten Daten in den repräsentativen Ergebnissen Abschnitt (Referenz 5060/001) erzeugt. Ethische Genehmigung: Die Mehrzahl der Studien IV Endotoxin Herausforderungen verwendet haben bei gesunden Probanden durchgeführt. Da diese Forschung keinen Nutzen für die Gesundheit hat, überwiegen die Bedeutung der Studie Ziele klar sollten alle damit verbundenen Risiken. Dies ist dann relevant , wenn die Berücksichtigung von Wechselwirkungen mit neuen Mitteln verwendet , um Entzündungen zu verändern und dass das Potenzial haben , zu Host - Reaktionen auf Endotoxin (zB Fieber, Veränderungen im Blutdruck, Symptome) übertreiben. Vor Beginn jeder Studie IV Endotoxin verwendet wird, muß alle gesucht und aus einem entsprechenden Forschungsethikkommission (REC) / Institutional Review Board (IRB) erhalten werden. IV Endotoxingabe ist seit mehr als 40 Jahre beschäftigt wichtig Mecha zu gewinnenministische Einblicke in die Biologie des Menschen ohne ernsthafte oder dauerhafte schädliche Wirkungen auf unseren oder anderen Autors, Wissen 19. in Bezug auf mehrere Entzündungszustände Da das Potential des Modells wichtige Informationen zu erhalten, die wichtigsten Ursachen für Mortalität und Morbidität sind, glauben wir, es ethisch vertretbar ist gesunden Probanden und definiert demographische oder klinische Gruppen auf Endotoxin zu belichten, an Ort und Stelle zur Verfügung gestellt geeignete Risikominimierungsstrategien sind. Dies kann durch qualifizierte Experten unabhängige externe Überprüfung bedürfen und oder Pilotstudien sichere Durchführung der Untersuchungen zu gewährleisten, insbesondere, wenn sie mit Endotoxin-induzierten Entzündung neuer Wirkstoffe und deren Interaktion einsetzt. Vorbereitung 1. Ermitteln Sie die demographischen und klinischen Merkmale der Teilnehmer HINWEIS: Die Mehrzahl der Studien IV Endotoxinprovokation rekrutieren gesunden jungen männlichen Probanden &lt;30 - jährigen Einsatz. Zuchter Jahren haben zusätzlich auf gesunde Frauen 23, ältere Freiwillige 24,25 und Patienten - Untergruppen 26 in Abhängigkeit von der experimentellen Frage vorgenommen. Ältere Teilnehmer (dh mehr als 60 Jahre) können eine größere haben und mehr nachhaltige Reaktion (höhere Fieber, eine größere Senkung des Blutdrucks) und Wechselwirkungen von Endotoxin-induzierten Entzündung mit irgendwelchen Komorbiditäten oder Medikamente müssen in Betracht gezogen werden das Design dieser Studien. Siehe hierzu die Ausführungen für weitere Überlegungen in die Teilnehmerauswahl. 2. Recruit Teilnehmer <ol><li> Vereinbaren Sie geeignete Anzeige nach Bedarf. HINWEIS: Der finanzielle Ausgleich für Teilnehmer Zeit und Unannehmlichkeiten wird häufig angeboten. Dies muss vor der Einstellung festgelegt werden und von einem REC / IRB zugelassen. </li><li> Geben Sie einen REC / IRB zugelassenen Teilnehmer Informationsblatt (PIL) zu erläutern, die Art der Studie einen Überblick über dieProtokoll, erwartete Nebenwirkungen und mit IV-Endotoxin Befragten verbundenen Risiken Einschlusskriterien erfüllen. Hinweis: Dies sollte eine fundierte Entscheidung zu ermöglichen , von zustimmenden im Voraus ausgestellt werden um die Teilnahme und für Fragen oder Bedenken , die die Forscher angegangen werden. </li></ol> 3. Beschaffen Formale Zustimmung nach Inkenntnissetzung <ol><li> Erhalten schriftliche Zustimmung von allen Teilnehmern vor der Durchführung einer Studie im Zusammenhang mit Verfahren, einschließlich der Gesundheits-Screening. </li><li> Sucht mündliche Bestätigung der Teilnehmerbindung und das Verständnis der Informationen in der PIL. </li><li> Diskutieren Nebenwirkungen von IV Endotoxingabe. HINWEIS: Bei höheren Dosen (2-4 ng / kg) dazu gehören Rigor (Schüttelfrost), Kopfschmerzen, Photophobie, Myalgie, Arthralgie, Übelkeit und selten Erbrechen. Spitzen Symptom Intensität auftritt, um 1 bis 2 Stunden nach der Injektion, danach zum Ausgangswert ein Abflauen von 6 - 8 Std. Keine schweren oder anhaltenden Belastungen effects sekundäre Endotoxin bei diesen Dosen berichtet. In seltenen Fällen ein Freiwilliger kann den Grad der Symptome nicht akzeptabel während der Höhe der Antwort finden. Die Symptome können mit der Verabreichung von Paracetamol / Acetaminophen oder nicht-steroidale Mittel durch den Mund oder IV (zB Aspirin, Ibuprofen) gelindert werden. Solche Mittel können die Entzündungsreaktion und ihre Verwendung sollte aufzuzeichnenden verändern. </li><li> Wieder bestätigen die Fähigkeit der Teilnehmer aus der Studie an einer beliebigen Stelle zurückzuziehen, ohne eine Erklärung zu geben. </li></ol> 4. Durchführung einer &quot;Gesundheits Screen &#39;auf potenzielle Teilnehmer Hinweis: Dies ist das Fehlen von nicht genannten medizinischen Bedingungen , um sicherzustellen , dass sie ein höheres Risiko für einen Schaden von IV Endotoxin platzieren. Als sekundäre Ziel Informationen relevant für die experimentelle Frage identifiziert werden können. <ol><li> Identifizieren einer geeigneten klinischen Umgebung und einen entsprechend ausgebildeten Arzt die Gesundheit Bildschirm zu führen. &lt;/ Li&gt; <li> Nehmen Sie eine volle klinische Geschichte einschließlich Vergangenheit medizinische und soziale Geschichte, Vergangenheit und laufende Medikamente / Behandlungen, neue gesunde Lebensmittel oder über die Theke Arzneimittel, Allergie-Status und eine Untersuchung über das Vorhandensein von aktuellen Symptome, die neue oder kürzlich Krankheit hinweisen. </li><li> Führen Sie eine formelle klinische Untersuchung, wie sie zumindest das Herz-Kreislauf- und Atmungsorgane. </li><li> Ordnen und Überprüfung Kernuntersuchungen, einschließlich Routinebeobachtungen (Gewicht, Herzfrequenz, Blutdruck, Atemfrequenz, Sauerstoffsättigung, Temperatur), Blutwerte (Blutbild, Nieren-, Leber- und Gerinnungsfunktionstests) und 12-Kanal-EKG. HINWEIS: Zusätzliche Tests können entsprechend dem Versuchsprotokoll erforderlich. </li><li> Haben die Teilnehmer mit unauffälligen Geschichte, Prüfung und Untersuchungen IV Endotoxinprovokation gehen, abhängig von REC / IRB-genehmigten Ein- / Ausschlusskriterien. HINWEIS: is best practice für neu erkannte Symptome, Zeichen oder Testanomalien durch die Routine des Arztes Teilnehmer gemeldet und untersucht werden. Diese Personen sollten ausgeschlossen werden, bis jede Sorge ist angemessen angegangen worden. </li></ol> 5. Informieren Sie die Teilnehmer Proceeding bis IV Endotoxinprovokation zu; <ol><li> Benachrichtigen Sie die Ermittler keine neuen Symptome oder Krankheit. HINWEIS: Diese werden in der Regel ihre Aufnahme in die Studie nicht aus. </li><li> Stellen Sie sich die Teilnehmer zu einem vorher angegebenen Zeit und Ort ankommen. Beratung der Teilnehmer bequeme Kleidung zu tragen und Unterhaltung bringen. </li><li> Bitten Sie die Teilnehmer von Mitternacht zu fasten (klare Flüssigkeiten erlaubt). </li><li> Bitten Sie die Teilnehmer aus Alkohol und Koffein für 24 Stunden zu verzichten, vor der Injektion und / oder einer vordefinierten Zeit danach (optional und protokollabhängig). </li></ol> Verfahren 6. Endotoxinprovokation(Vor Endotoxinverabreichung) <ol><li> Bereiten Sie ein Bett mit dem Kopf bei 45 °. HINWEIS: Stellen Sie sicher , dies in einer entsprechenden Lage befindet klinische Unterstützung und Wiederbelebungsgeräte zu gewinnen. Zum Beispiel eine klinische Forschungseinrichtung, Anästhesieraum oder Intensivstation. </li><li> Achten Sie darauf, die erforderliche klinische und experimentelle Ausrüstung zugänglich ist und funktioniert. HINWEIS: Dazu gehören ein Blutdruckmessgerät, Thermometer, Pulsoximeter und, falls sie eingesetzt werden, 3-Führung Herzüberwachung. Überprüfen Sie die Vollständigkeit der lokalen Wiederbelebungsgeräte und die Zugänglichkeit von Sauerstoff. </li><li> Rekonstitution Klinikzentrum Referenz Endotoxine <ol><li> 5 ml sterilem Wasser zur Injektion, USP (SWI) zu einem vorher un-rekonstituierten Fläschchen RGRE mit voller aseptischen Non-Touch-Technik (ANTT) im gesamten Gebäude. Vials enthalten 10.000 Endotoxin-Einheiten (EU) (etwa 1 &amp; mgr; g) in Form eines weißen lyophilisierten Pulvers. </li><li> Legen Sie das Fläschchen of CCRE mit 5 ml SWI aufgenommen auf einem Vortex-Schüttler für 1 Stunde Endotoxin anhaftend an der Glasoberfläche der Flasche gewährleistet ist, vollständig gelöst. HINWEIS: RGRE geht nicht in Lösung leicht, trotz erscheine vollständig aufgelöst haben. </li><li> Zeichnen Sie das richtige Gewicht angepassten Volumen von Endotoxin (jetzt 2000 EU / ml oder etwa 200 ng / ml) in einen 1-ml-Spritze. HINWEIS: Verwenden Sie Glas oder Polypropylen - Spritzen Einhaltung zu minimieren (und Verlust) von Endotoxin an Ausrüstung. </li></ol></li><li> Teilnehmer <ol><li> Bestätigen Zustimmung mit IV Endotoxingabe fortzufahren. Informieren Sie sich über neue Krankheit, die Symptome und die Einhaltung der protokollspezifischen Anweisungen. HINWEIS: Wenn es medizinische Sorge ist , oder die Nichteinhaltung Endotoxin, Verzögerung der Verabreichung. </li><li> Bitten Sie den Teilnehmer in die vorbereitete Bett zu liegen, bestätigt sie bequem sind. Stellen Sie sicher, sie für ungültig erklärt Blase und Darm haben. </li></ol></li><li> Erhalten Gefäßzugang. <ol&gt; <li> Legen Sie eine intravenöse Kanüle unter ANTT für die Verabreichung von Endotoxin, und wenn in dem Protokoll, intravenösen Flüssigkeiten enthalten. </li><li> Legen Sie eine zweite intravaskuläre Linie für die laufende Blutprobe wiederholte Venen Stich vermeiden. Fügen Sie diese intravenös und eine Verbindung mit einem 3-Wege-Hahn (mit oder ohne Erweiterung) Blutentnahme und Spülung zu erleichtern. HINWEIS: Alternativ zur kontinuierlichen Überwachung des Blutdrucks und der Probenerfassung, Standort eine intraarterielle Linie. Dies erfordert mehr Kompetenz für das Einsetzen und es besteht ein erhöhtes Risiko von lokalen Komplikationen. <ol><li> Für die laufende Blutentnahme intravenöse Kanüle, verwenden Sie eine 18-Gauge oder größere Bohrung Kanüle zusammen mit einer Ansiedlung in der Ellenbeuge Hämolyse und Gerinnung zu vermeiden. IV Flüssigkeitszufuhr wird dazu beitragen, die Durchgängigkeit aufrechtzuerhalten. HINWEIS: Die Auswahl der intravaskuläre Kanüle Insertionstyp und Stelle stattfinden sollte nach individuellen Praktiker und Teilnehmer pReferenz. Intraarterieller Linien sind traditionell in der radialen oder Femoralarterie mit vorheriger Instillation von Lokalanästhetika ( zum Beispiel 1% Lidocain) gegeben. </li></ol></li><li> Zeichnen Sie Blut für die Baseline-Tests beim Einsetzen der ersten oder zweiten Zeile. Entsorgen Sie die ersten 5 ml Blut (besetzen Totraum innerhalb der Kanüle und Anschlüsse) vor die Blutgewinnung für die Probenahme. Spülen Sie die Leitung mit 10 ml 0,9% Natriumchlorid nach Blutentnahme. ANMERKUNG: Das Blutvolumen gezogen und die Handhabung der Proben wird durch die experimentelle Protokoll und lokalen Laborverfahren bestimmt werden. </li><li> Bringen Sie eine klinische Überwachung gegebenenfalls (zB 3-Blei - Herzüberwachung ist in der Regel mit einer höheren Dosis eingesetzt Herausforderungen 2-4 ng / kg). </li><li> Nehmen Basis Routine klinischen Beobachtungen wie in 4.4 auf einem geeigneten Vitalzeichen Diagramm angegeben. Subjektive Symptom Scoring (zB mit visuellen Analog Noten für Kopfschmerzen, Myalgie,etc.) sollte zusätzlich die Teilnehmer Erfahrung zu überwachen durchgeführt werden. </li></ol></li><li> Endotoxinverabreichung <ol><li> Spülen Sie die intravenöse Kanüle mit 0,9% Natriumchlorid, um die Kanüle zu gewährleisten korrekt Benachbart und Patent. </li><li> Verabreichen Sie die vorbereiteten, gewichtsabhängige Dosis von rekonstituiertem RGRE über die gleiche intravenöse Kanüle. Injizieren Sie die Bolus (&lt;2 min) Dosis in ein 3-Wege-Hahn an der Nabe der IV-Leitung. </li><li> Bündig mit 10 ml 0,9% Natriumchlorid all CCRE tritt in den Kreislauf zu gewährleisten. Hinweis: Um eine Dauerinfusionen die Endotoxin in einem bekannten Volumen an Verdünnungsmittel, beispielsweise 100 ml 0,9% Natriumchlorid verabreichen injizieren eine vorbestimmte Konzentration zu erreichen , und die resultierende Lösung bei einer bestimmten Rate (Volumen / Zeit) ziehen lassen. </li></ol></li></ol> 7. Überwachung, Beobachtung und Probenentnahme <ol><li> Monitor Teilnehmer IV Endotoxin für mindestens 6 Stunden nach der Bolus läuft tunsingen oder für die Dauer einer Infusion. Haben Sie einen qualifizierten, erfahrenen Kliniker diesen Schritt ausführen. </li><li> Die Bilanz und Überprüfung der Vital und alle klinischen Beobachtungen bei mindestens einmal / h. Die kontinuierliche Überwachung wie 3-Führung Herzüberwachung kann zusätzlich durchgeführt werden. HINWEIS: Die Ermittler sollten bei höheren Bolusgaben beachten Sie, dass (2 bis 4 ng / kg) vasovagal Reaktionen auslösen können Herz Pausen. Diese sind am häufigsten von 30 min bis 2 h nach der Injektion und sind nicht bösartig (siehe Diskussion für weitere Details). </li><li> Verpflichten subjektive Symptom Scoring im Ermessen des Prüfers. </li><li> Administrieren 2 - 3 L kristalloiden (etwa 0,9% Natriumchlorid oder Hartmann-Lösung) mehr als 6 - 8 h nach der Bolus-Verabreichung von 2 bis 4 ng / kg. NOTE: No akzeptablen Standard existiert für die Verabreichung der oben genannten Flüssigkeiten. Sicherheit der Teilnehmer ist von größter Bedeutung. Dies sorgt für Routinewartungsflüssigkeit und Volumen replacement (für den Zeitraum gehalten Null durch den Mund und erhöhte unempfänglich Verluste durch erhöhte Körpertemperatur und Atemfrequenz). Sie können auch das Risiko von Herzrhythmusstörungen entgegenzuwirken (siehe Diskussion). </li><li> Erhalten vorherbestimmt Proben erforderlich, um die experimentelle Frage zu beantworten. Hinweis: Diese traditionell umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Blut und Urin. Der Zeitpunkt, Anzahl und Volumen der Proben sollte das Minimum sein, erforderlich, um genaue Daten zu erhalten und wurden von der REC / IRB zugelassen. Häufigere Probenahme kann (oder Wanne) Spitze , um sicherzustellen , zu bestimmten Zeitpunkten (zB alle 30 Minuten) , die erforderlich werden , um Werte sind nicht zu übersehen. Die Berechnung des Blutvolumens entnommen werden, müssen für Blut-Konto bei der Entnahme von toten Raum verworfen. </li><li> Prozessproben wie erforderlich. </li></ol> 8. Ende des Verfahrens <ol><li> Lassen Sie den behandelnden Arzt sicherstellen, dass die Symptome des Teilnehmers niedergelassen haben und dass ihre Beobachtungen tendieren zuNormal (alle geänderten Parameter, zum Beispiel erhöhte Herzfrequenz und Temperatur, konsequente Reduktion gegenüber den Ausgangswerten zeigen) vor der Sanktionierung das Ende der Beobachtung und anschließende Entlastung. HINWEIS: Nach dem Bolus - Injektion von 2 bis 4 ng / kg RGRE Symptome normalerweise vollständig abklingen von 6 - 8 Std. Einzelne Beobachtungen folgen überlappende aber diskreten Zeit-Kurse. Diese haben normalerweise auf den Ausgangswert zurück von 10 bis 12 Stunden. Eine kontinuierliche Infusion erfordert einen längeren Beobachtungszeitraum als Symptome und Vitalfunktionen werden nicht sofort Einstellung der Endotoxingabe abklingen posten. </li><li> Entfernen Sie alle Überwachungsgeräte und intravaskulären Linien gewährleistet Hämostase. </li><li> Bestätigen Sie die Teilnehmer gerne nach Hause zurückkehren und hat die Kontaktdaten der Ermittler in dem Fall, wenn eine Besorgnis. HINWEIS: Es wird allgemein gute Praxis, die Teilnehmer am folgenden Tag zu kontaktieren ihren Gesundheitszustand zu überprüfen und für alle Folgen zu überwachen. </li></ol&gt;

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The authors have nothing to disclose.

Wie hier gezeigt, und in vollem Umfang in den letzten Sichtsarbeiten, die menschliche IV Endotoxinprovokation beschrieben ist eine einzigartige experimentelle Plattform Einblick in die Entzündungswege an, die eine breite Palette von menschlichen Erkrankungen zugrunde liegen. Unter Berücksichtigung der kontrollierten, reproduzierbaren Induktion einer systemischen Entzündung, erlaubt das Modell Zugriff auf die ersten Phasen der Entzündungskaskade, mögliche Störfaktoren zu beseitigen. Teilnehmer Antworten können in Bezug auf die Schwere und die Dauer und der genomischen Einfluss auf ihre phänotypische Präsentation ausgewertet moduliert werden. Darüber hinaus kann das Modell für die Therapeutik als Testbett wirken, nicht nur die gegen den LPS-Liganden selbst, sondern LPS-induzierten Signalwege und Mediatoren sowohl der akuten und Auflösung Phasen der Entzündung. Dies kann Mittel gezielt auf die Wiederherstellung der Endotoxintoleranz, einem hyporesponsive Zustand des Immunsystems enthalten, die Ähnlichkeiten mit der kritischen Krankheit-i trägtnduced Immunparalyse 33,34 Able wichtigsten Features von akuten und chronischen 16 27 Entzündung an nicht nur eine physiologische / Funktionsebene zu replizieren , sondern auch eine Transkriptom einer 35, scheinbar IV Endotoxinprovokation hat eine Schlüsselrolle bei der Übersetzung von grundlegenden wissenschaftlichen Durchbruch zu spielen in die klinische Praxis. Wenn in geeigneten Tiermodellen zur Untersuchung gerichtet gekoppelt Lage, mehr replizieren eng die pathophysiologischen Reaktionen von spezifischen Krankheitszuständen (zB Maus- cecal Ligatur und Stich- und Sepsis) dieses Prüfpräparat Paradigma kann besonders leistungsfähig sein. Sicherheit der Teilnehmer in jedem gesunden menschlichen Freiwilligen-Modell ist von größter Bedeutung. 4 ng / kg , um Tausende von Personen mit, um unsere und andere Autoren Wissen, keine ernsthaften oder permanenten unerwünschten Ereignisse (persönliche Mitteilung, Dr. Anthony Suffredini) 19 - IV Endotoxinprovokation hat in den höheren Dosisbereich von 2 verabreicht wurde. von nichte jedoch isoliert Konten von schweren Vagus - Reaktionen wurden 36,37 berichtet. Die Ätiologie stellt vermutlich hohe Ruhe Vagotonus, Volumenmangel nach nächtlichem Fasten und Katecholaminausschüttung mit dem Einsetzen von Fieber, Schüttelfrost und Symptome, in einer übertriebenen Bezold-Jarisch-Reflex gipfelte. Dieses Risiko kann durch den Ausschluss von Personen mit früheren vasovagal Syncopy oder einem positiven Neigungstest und Volumenbelastung mit intravenösen Flüssigkeiten vor und während der Endotoxinprovokation 37 gelindert werden. Forscher hochdosierte Endotoxinprovokation Einsatz (insbesondere 4 ng / kg) sollte stichhaltig des Risikos von Bradykardie und / oder Herz Pausen, warnen die Teilnehmer ihrer seltenen, aber mögliche Vorkommen sein, eine angemessene Überwachung beschäftigen, und Wiederbelebungsgeräte leicht verfügbar sind. Weitere Ausschlusskriterien, die zusätzlich zu den in dem Protokoll beschrieben sind, können abhängig von Versuchs Frage erforderlich. Zum Beispiel, während es sinnvoll ist, diejenigen auszuschließen, die pa habenrticipated in anderen klinischen Studien oder erfahrene Chirurgie / Trauma in den letzten drei Monaten, Einschränkung der Eintrag (oder die Verwendung eines Parallel-Gruppen kein Cross-Over-Design in der interventionellen Studien) zu denen, die zuvor in IV Endotoxinprovokation Studien teilgenommen haben, können auch erforderlich sein , wenn immunologische Antwort zu beurteilen ist: Endotoxin - Toleranz für eine unbekannte Zeitspanne in vivo 38,39 persistierenden. Mehrere Einschränkungen sind mit dem Modell zu erkennen. Es wird traditionell bei gesunden, jungen männlichen Freiwilligen un-Vertreter der klinischen Bevölkerung unternommen. Keine Eingriffe sind für die phänotypische Folgen der Endotoxingabe zu lösen erforderlich. Gereinigtes LPS-Injektion für den Kontakt mit nur einem TLR-Liganden, wie an mehrere immunogene Einheiten auf einem Live-pathogen gegenüber. Durch die ethische Notwendigkeit nur eine relativ bescheidene Entzündungsreaktion hervorgerufen werden kann. Mimikry jedes pathophysiologischen charakteristisches Merkmal disease nicht 40 erreicht. So &quot;jede Erwartung , dass das Modell vollständig den klinischen Zustand der schweren, lokal oder systemisch gramnegative Infektion repliziert ist eine nicht gerechtfertigte&quot; 18. Wir würden argumentieren jedoch, dass das Modell der Stärke liegt nicht in unangemessener Extrapolation auf die klinische Einstellung, aber die physiologische in verhören, hämatologische, immunologische, neuroendokrine und metabolische Reaktion von kompetenten Zellen und Organsysteme zu einem Schlüssel Entzündungsreiz. Nachdenklich Interpretation der vorübergehenden Veränderungen hervorgerufen durch Endotoxingabe und deren Modulation durch pharmakologische Herausforderung war, und wird auch weiterhin sein, informativ in neue Therapien entwerfen und ihre Vorhersage der Wirksamkeit.

Die Entzündung unterschiedlicher Ätiologie, Schwere und Dauer bildet eine zentrale Komponente in der Pathologie von mehreren Krankheiten. Angefangen von den kritischen Krankheit Staaten wie Sepsis oder Trauma, wo schwere, relativ kurzlebig Entzündung ein pathologischer Faktor, dysregulated Entzündungswege in Betracht gezogen wird, zu chronischen Krankheiten wie Typ-2-Diabetes mellitus, Arteriosklerose und Alzheimer-Krankheit, bei der persistente Low-Level-entzündliche Ton vorherrscht sind ein wesentlicher Treiber der globalen Morbidität und Mortalität 1,2. Häufig intrazellulären Komponenten freigegeben über Gewebeschäden 3-5 - Entzündung wird durch die Anwesenheit von erreger associated molecular patterns (PAMPs) oder Gefahr-associated molecular patterns (Damps) initiiert. Diese konservierten molekularen Motive binden Mustererkennungsrezeptoren (PRR) wie Toll-like Rezeptoren (TLR) auf Epithelzellen, Endothelzellen und die der angeborenen Immun system, auslösen gemeinsamen nachgeschalteten intrazellulären Signal 6 Pfade. Aktivierung des nukleären Transkriptionsfaktors nuclear factor &amp; kgr; B unter anderem führt zur Transkription von Genen , die pro-inflammatorische Zytokine, die die Entzündungskaskade 7 herzustellen. Die Entzündung verursacht sowohl lokale als auch systemische Wirkungen entwickelt zu isolieren und die primäre Beleidigung entfernen. Lokale Änderungen umfassen Hochregulation der Haftmarker, Chemokinfreisetzung, Vasodilatation und erhöhte Gefäßpermeabilität angeborenen Immunzelle Trans zu erleichtern. Die Ergänzung und Gerinnungssysteme werden ebenfalls aktiviert. Systemisch, multiple organ-spezifische physiologische Veränderungen beobachtet werden, über das Netzwerk neuroendokrinen orchestriert. Ein signifikanter Anstieg der humoralen Vermittler auftreten und die Zirkulationszelle Profil verändert sich radikal. Ausfall der Entzündung zu beenden und die Homöostase wiederhergestellt werden kann es auch sein, Persistenz der Einleitung Reize oderein Versagen der dedizierten Auflösung Pfade 8. Diese potente Mechanismen, die oft von Lipidmediatoren koordiniert können sich pathogene 9,10 sein. Untersuchung der Entzündungsreaktion, und diese regulatorischen Schlüsselschritte in der klinischen Population ist eine Herausforderung. Demographische (Alter, Geschlecht, ethnische Zugehörigkeit), zeitliche (Zeitpunkt des Beginns, der Dauer der Exposition) und klinische Varianz (Art der Einleitung Stimuli, die Schwere der Beleidigung, Komorbidität Belastung, therapeutische Intervention) Zugang zu den wichtigsten biologischen Wege behindern. Die traditionelle Lösung wurde Tiermodelle verwendet werden. Trotz mehrerer Vorteile Gewährung, ihre grundlegenden Ähnlichkeit zu menschlichen Pathophysiologie 11,12 und die Relevanz ihrer Produktion, hat sich unter Kontrolle zu erhöhen 13-15. Eine Alternative ist die reduktionistische Menschmodelle zu verwenden. Entwickelt in den späten 1960er Jahren, intravenöse (IV) Endotoxin-Verabreichung an Menschen bietet eine wichtige Plattform, über diezu entdecken, zu beschreiben und potenziell entzündliche Drogenwege 16-19. Endotoxin (gleichbedeutend mit Lipopolysaccharid [LPS] in diesem Artikel verwendet wird) ist ein potenter Agonist TLR4, die die Entzündungskaskade in einer dosisabhängigen Art und Weise auslöst. Eingespritzte entweder als Bolus oder Infusion es somit verwendet werden, können sowohl auf niedriger Ebene und moderate systemische Entzündung unterschiedlicher Dauer zu modellieren. Die sich ergebende kurzlebigen Entzündungsreaktion ermöglicht Beurteilung einer einzigen Komponente des hochkomplexen Wirt-Pathogen-Interaktion, die während einer bakteriellen Infektion entwickelt. Obwohl es nicht ein Modell des Schocks, entlockt IV Endotoxin Herausforderungen Antworten, die die frühen Stadien der Infektion zu replizieren erscheinen. Die Beseitigung zwischen Artgrenzen translationale und genau den klinischen Phänotyp imitiert qualitativ, wenn nicht quantitativ, bietet es Echtzeit-Interpretation von Entzündungs ​​Einflüsse, Konsequenzen und die Möglichkeit, Interventionen zu testen. Endotoxin kann auch verabreicht werden endobronchiall20 y, intradermal 21 oder in Kombination mit LPS IV 22 auf lokale Entzündungsreaktionen in verschiedenen Kompartimenten erkunden. Weniger häufig eingesetzt alternative Methodologien umfassen Infusion von proximal pro-inflammatorische Zytokine wie Faktor α Tumornekrose (TNF &amp; agr;) und Interleukin (IL) 6 19. Diese werden hier nicht weiter diskutiert werden.

<table><tbody><tr><td>Clinical Center Reference Endotoxin (CCRE, &lt;em&gt;Escherichia coli&lt;/em&gt; O:113:H10:K negative)</td><td>National Institutes for Health</td><td>n/a</td><td>GMP Manufactured Endotoxin</td></tr><tr><td>Syringes (1&amp;nbsp;ml, 5&amp;nbsp;ml)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Water for injection</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>0.9% sodium chloide (sterile, clinical grade)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Intravenous cannulae</td><td></td><td></td><td>Miminum 20 G French</td></tr><tr><td>Sphygmomanometer</td><td></td><td></td><td>If intraarterial line placed, transduction equipment for invasive blood pressure monitoring</td></tr><tr><td>Pulse oximeter</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Thermometer</td><td></td><td></td><td>Typmanic, oral or core (rectal, oropharyngeal)</td></tr><tr><td>Electrocardiograph machine</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sample collection tubes</td><td></td><td></td><td>As utilized by local clinical laboratory</td></tr></tbody></table>

intravenous endotoxin challenge in healthy humans: an experimental platform to investigate and modulate systemic inflammation

Die Aktivierung von Entzündungswege stellt einen zentralen Mechanismus in mehreren Krankheitszuständen sowohl akute als auch chronische. Ausgelöst entweder über Krankheitserreger oder Gewebeschädigung-associated molecular Motive, gemeinsame biochemische Wege führen zu erhalten noch variable physiologische und immunologische Veränderungen. Dissection und Abgrenzung der Determinanten und Mechanismen phänotypischen Varianz in der Antwort zugrunde liegen wird erwartet, dass neue therapeutische Fortschritte zu erzielen. Die intravenöse (IV) Verabreichung von Endotoxin (gram-negative bakterielle Lipopolysaccharide), einem spezifischen Toll-like - Rezeptor 4 - Agonisten, stellt ein in vivo - Modell der systemischen Entzündung im Menschen. National Institutes for Health Klinikzentrum Referenz Endotoxin (RGRE, Escherichia coli O: 113: H10: K negativ) verwendet wird , um zuverlässig und reproduzierbar vaskuläre, hämatologische, endokrine, immunologische und organspezifische funktionale Effekte , die parallel in unterschiedlichem Ausmaß erzeugen,diejenigen, die in den frühen Stadien der Krankheitszuständen beobachtet. Veränderung der Dosis (0,06 bis 4 ng / kg) und die Zeit-Skala der Exposition (Bolus vs. Infusion) ermöglicht die Replikation von entweder akute oder chronische Entzündung und eine Reihe von Schwere hervorgerufen werden, mit höheren Dosen (2-4 ng / kg häufig eine &quot;Sepsis-like &#39;Staat zu schaffen, verwendet wird.) Etablierte und neue medizinische Verbindungen zusätzlich verabreicht werden können, vor oder Post Endotoxin-Exposition ihrer Wirkung auf die Entzündungskaskade zu schätzen wissen. Trotz Einschränkungen in Umfang und Verallgemeinerungs bietet menschliche IV Endotoxinprovokation eine einzigartige Plattform mechanistische Einblicke in induzierbaren physiologischen Reaktionen und Entzündungswege zu gewinnen. Vernünftig eingesetzt kann es Übersetzung dieses Wissen in therapeutische Innovationen unterstützen.

Die vielfältigen, multi-System Folgen der IV Endotoxingabe kürzlich umfassend überprüft wurden und werden nicht in vollem Umfang eingegangen werden (für weitere Informationen siehe 17-19,27). Stattdessen wird ein kurzer Überblick über den Umfang und die Anwendbarkeit des Modells wird neben Primärdaten zur Verfügung gestellt werden, die sich auf die klassischen Bolus-Dosierung (2 ng / kg). Ein schematisches Diagramm , das die Zeitachse eines solchen Experiments veranschaulicht , ist in Figur 1 vorgesehen. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/53913/53913fig1.jpg" /> Abb . 1: Schematische Darstellung der Vertreter Bolus IV Endotoxinprovokation Protokoll Nach der Ankunft Zustimmung des Teilnehmers zu gehen sollten zusammen mit ihren Gesundheitszustand und die Einhaltung des Protokolls (Fasten, Alkohol Enthaltung, etc.) bestätigt werden. Nach dem Einsetzen der intravaskulären Linien, attachment der Überwachung und Erfassung der grundlegenden klinischen Beobachtungen und Proben, eine gewichtsabhängige Dosis von rekonstituierten RGRE verabreicht. Eine klinische Überwachung für mindestens 6 - 8 Stunden ist obligatorisch. Die Proben, am häufigsten Blut kann bei vorgewählten Zeitpunkten genommen werden. Crystalloid intravenösen Flüssigkeiten sind häufig gegeben, in diesem Fall 1 l über 2 h um 1 L über 6 Stunden gefolgt. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53913/53913fig1large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53913/53913fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> Die Wirkung von Endotoxin IV ist abhängig von der Dosis ausgewählt und das Verfahren der Verabreichung (Bolus vs. Infusion). Ein Bolus von 2 bis 4 ng / kg entlockt zuverlässig die Eigenschaften des systemischen inflammatorischen Response - Syndrom mit erhöhten Kerntemperatur, Herzfrequenz und weißen Blutkörperchen (WBC) 16 zählen. Dies wird durch die Anwesenheit von humoralen Entzündungsmediatoren, einschließlich Pro und ant begleiteti-inflammatorische Zytokine, Akutphasenproteinen (wie beispielsweise C-reaktives Protein) (siehe 2 und 3) und die Aktivierung der Hypothalamus-Hypophysen - Achse 28 und sowohl der pro-koagulierenden und fibrinolytische Systeme 29. Stoffwechsel in zentraler und peripheren Gewebe verändert und mehrere organspezifische funktionelle Veränderungen hervorgerufen 19,30. Die Teilnehmer erleben eine Vielzahl von &quot;Grippe-ähnliche&quot; Symptome , die in ihrer Intensität Spitze um 1 bis 2 h und weitgehend abklingen von 6 Stunden (siehe Abbildung 4). Der Bolus &#39;hochdosierte&#39; Protokoll induziert eine qualitativ konsistente aber quantitativ variable Reaktion bei Probanden 31. <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/53913/53913fig2.jpg" /> Abbildung 2: Klinische Beobachtung Profil ändern in der Vital Post-Bolus - Gabe von Klinikzentrum Referenz Endotoxin 2 n.g / kg (median mit IQR, n = 10). Atemfrequenz (RR, Atemzügen pro min, A), Puls (Schläge pro min, B), der systolische Blutdruck (SBP, mmHg, C) und der Temperatur (° C über Trommelfellthermometers, D) angezeigt. SBP nicht fallen aufgrund der Verabreichung von Infusionen, die kleinen Anstieg wahrscheinlich erhöhte Sympathikus widerspiegelt. Zeit auf der x-Achse (h nach der Endotoxin - Verabreichung) angezeigt wird. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53913/53913fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53913/53913fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/53913/53913fig3.jpg" /> Abb . 3: Zelluläre und humorale Antwort Konsistente Veränderungen insgesamt Leukozytenzahl, einschließlich transienter Neutrophilie, beobachtet (A) zusammen mit den üblichen klinischen Indikatoren inflammation wie C-reaktives Protein (B). Quantitativ vielfältig, dennoch qualitativ Veränderungen Konzentrationen im Blutplasma Zytokin konserviert auftreten, nachdem IV Endotoxin. TNF &amp; agr; (C) und IL-6 (D) sind als Beispiele dargestellt. Alle Daten werden nach der Bolus - Gabe von Klinikzentrum Referenz Endotoxin 2 ng / kg (Median mit IQB, n = 10. Cytokinkonzentration stellt den Mittelwert aus zwei technischen Wiederholungen / Einzel zu jedem Zeitpunkt). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53913/53913fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53913/53913fig3large.jpg" target="_blank">eine größere Version zu sehen diese Figur.</a> <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/53913/53913fig4.jpg" /> Abbildung 4:. Symptom Profil Kumulative Symptom - Score bei vorher festgelegten Zeitpunkten post-Bolus - Verabreichung von Klinikzentrum Referenz Endotoxin 2 ng / kg aufgezeichnet (Median mit IQB, n = 10). Die Teilnehmer wurden gebeten to die Schwere der Kopfschmerzen punkten, Schüttelfrost, Muskelschmerzen, Übelkeit auf einer visuellen Analogskala. (0 - 10, max 40 score) <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53913/53913fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53913/53913fig4large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> &quot;Low-dose&quot; Endotoxin im Gegensatz hat eine wesentlich vielfältiger Wirkung auf den Einzelnen und verwendet werden können , interindividuelle Unterschiede in der Entzündungsreaktion 31 zu erkunden. Die Verabreichung von 0,06 bis 0,2 ng / kg entweder über Bolus oder Infusion induziert 2 bis 10 - fache Anstieg der Plasma - Zytokinen entsprechen denen bei chronischen minderwertigen entzündlichen Erkrankungen gesehen 32. Solche Protokolle können bei der Erforschung des Beitrags der Entzündung und die Wege eine Schlüsselrolle , die es mehrere komplexe cardiometabolic Bedingungen 27 zu regulieren.

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Intravenous Endotoxin Challenge in Healthy Humans: An Experimental Platform to Investigate and Modulate Systemic Inflammation

Intravenous administration of endotoxin reliably elicits dose-dependent physiological and immunological alterations consistent with several pathological states. This reductionist approach permits the investigation, modeling and experimental modification of systemic inflammation and its downstream effects in man.

Intravenös Endotoxinprovokation bei gesunden Menschen: eine experimentelle Plattform zur Untersuchung und systemische Entzündung Moduliere

Activation of inflammatory pathways represents a central mechanism in multiple disease states both acute and chronic. Triggered via either pathogen or ...

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Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Medicine

11.5K Aufrufe.  University College London. Intravenous administration of endotoxin reliably elicits dose-dependent physiological and immunological alterations consistent with several pathological states. This reductionist approach permits the investigation, modeling and experimental modification of systemic inflammation and its downstream effects in man.

Serie: Intravenous Endotoxin Challenge in Healthy Humans: An Experimental Platform to Investigate and Modulate Systemic Inflammation

An IL-8 Transiently Transgenized Mouse Model for the In Vivo Long-term Monitoring of Inflammatory Responses

Airway inflammation is often associated with bacterial infections and represents a major determinant of lung disease. The in vivo determination of the pro-inflammatory capabilities of various factors is challenging and requires terminal procedures, such as bronchoalveolar lavage and the removal of lungs for in situ analysis, precluding longitudinal visualization in the same mouse. Here, lung inflammation is induced through the intratracheal instillation of Pseudomonas aeruginosa culture supernatant (SN) in transiently transgenized mice expressing the luciferase reporter gene under the control of a heterologous IL-8 bovine promoter. Luciferase expression in the lung is monitored by in vivo bioluminescent image (BLI) analysis over a 2.5- to 48-h timeframe following the instillation. The procedure can be repeated multiple times within 2 - 3 months, thus permitting the evaluation of the inflammatory response in the same mice without the need to terminate the animals. This approach permits the monitoring of pro- and anti-inflammatory factors acting in the lung in real time and appears suitable for functional and pharmacological studies.

An IL-8 Transiently Transgenized Mouse Model for the In Vivo Long-term Monitoring of Inflammatory Responses

The method described here allows for the visualization of IL-8 promoter-dependent inflammation activation in the lungs of mice through non-invasive bioluminescence imaging (BLI). The same animal can be subjected to BLI multiple times for up to two months from the time of delivery of the luciferase reporter construct.

Ein IL-8 transientes transgenisiertes Mausmodell für die<em&gt; In vivo</em&gt; Langzeitüberwachung von entzündlichen Reaktionen

Airway inflammation is often associated with bacterial infections and represents a major determinant of lung disease. The in vivo determination of the ...

Forschung

Immunologie und Infektion

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause inflammation, fever, hypo- or hypertension, and, in extreme cases, can lead to tissue and organ damage that may become fatal. The amounts of endotoxin in pharmaceutical products, therefore, are strictly regulated. Among the methods available for endotoxin detection and quantification, the Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) assay is commonly used worldwide. While any pharmaceutical product can interfere with the LAL assay, nano-formulations represent a particular challenge due to their complexity. The purpose of this paper is to provide a practical guide to researchers inexperienced in estimating endotoxins in engineered nanomaterials and nanoparticle-formulated drugs. Herein, practical recommendations for performing three LAL formats including turbidity, chromogenic and gel-clot assays are discussed. These assays can be used to determine endotoxin contamination in nanotechnology-based drug products, vaccines, and adjuvants.

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate LAL Assays

Detection of endotoxins in engineered nanomaterials represents one of the grand challenges in the field of nanomedicine. Here, we present a case study that describes the framework composed of three different LAL formats to estimate potential endotoxin contamination in nanoparticles.

Nachweis von Endotoxin im Nano-Rezepturen mit Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause ...

Biotechnik

Injections of Lipopolysaccharide into Mice to Mimic Entrance of Microbial-derived Products After Intestinal Barrier Breach

The intestinal epithelial barrier separates the host from the microbiota that is normally tolerated or ignored. The breach of this barrier results in the entrance of bacteria or bacteria-derived products into the host, accessing the host circulation and inner organs leading to the uncontrolled inflammation as observed in patients with inflammatory bowel disease (IBD), that are characterized by an increased intestinal epithelial permeability.
To mimic the entrance of bacterial-derived compounds into the host, an endotoxemia model has been adopted in which lipopolysaccharide (LPS), a component of the outer cell wall of Gram-negative bacteria, were injected into mice. In this study, a sublethal dose of LPS was intraperitoneally injected and the mice were subsequently monitored for 8 h using a disease score. Furthermore, the expression levels of the inflammatory cytokines Il6, Il1b, and Tnfa were analyzed in the spleen, liver and colon by qPCR at different time points post LPS injection. This model could be useful for the studies involving investigation of immune responses after the invasion of microorganisms or bacterial-derived products caused by a barrier breach of body surfaces.

Here a protocol to mimic the entrance of bacterial-derived compounds after intestinal barrier breach is presented. A low sublethal dose of lipopolysaccharide was injected systemically into mice, which were monitored for 24 h post-injection. The expression of pro-inflammatory cytokines was determined at several time points in spleen, liver, and colon.

Injektionen von Lipopolysaccharid in Mäuse, Eingang des mikrobiellen gewonnenen Erzeugnisse nach Darmbarriere Verletzung zu imitieren

The intestinal epithelial barrier separates the host from the microbiota that is normally tolerated or ignored. The breach of this barrier results in the ...

Endotoxin Activity Assay for the Detection of Whole Blood Endotoxemia in Critically Ill Patients

Lipopolysaccharide, also known as endotoxin, is a fundamental component of gram-negative bacteria and plays a crucial role in the development of sepsis and septic shock. The early identification of an infectious process that is rapidly evolving to a critical illness might prompt a quicker and more intensive treatment, thereby potentially leading to better patient outcomes. The Endotoxin Activity (EA) assay can be used at the bedside as a reliable biomarker of systemic endotoxemia. The detection of elevated endotoxin activity levels has been repeatedly shown to be associated with an increased disease severity in patients with sepsis and septic shock. The assay is quick and easy to perform. Briefly, after sampling, an aliquot of whole blood is mixed with an anti-endotoxin antibody and with added LPS. Endotoxin activity is measured as the relative oxidative burst of primed neutrophils as detected by chemioluminescence. The assay&#39;s output is expressed on a scale from 0 (absent) to 1 (maximal) and categorized as &#8220;low&#8221; (&#60;0.4 units), &#8220;intermediate&#8221; (0.4&#8211;0.59 units), or &#8220;high&#8221; (&#8805;0.6 units). The detailed methodology and rationale for the implementation of the EA assay are reported in this manuscript.

We hereby present a protocol to measure at the bedside the endotoxin activity of human whole blood samples. The Endotoxin Activity assay is a simple test to perform and may be a useful biomarker in critically ill patients with sepsis.

Lipopolysaccharide, also known as endotoxin, is a fundamental component of gram-negative bacteria and plays a crucial role in the development of sepsis ...

Medizin

Isolation of Low Endotoxin Content Extracellular Vesicles Derived from Cancer Cell Lines

Extracellular vesicles (EVs) are a heterogeneous population of membrane vesicles released by cells in vitro and in vivo. Their omnipresence and significant role as carriers of biological information make them intriguing study objects, requiring reliable and repetitive protocols for their isolation. However, realizing their full potential is difficult as there are still many technical obstacles related to their research (like proper acquisition). This study presents a protocol for the isolation of small EVs (according to the MISEV 2018 nomenclature) from the culture supernatant of tumor cell lines based on differential centrifugation. The protocol includes guidelines on how to avoid contamination with endotoxins during the isolation of EVs and how to properly evaluate them. Endotoxin contamination of EVs can significantly hinder subsequent experiments or even mask their true biological effects. On the other hand, the overlooked presence of endotoxins may lead to incorrect conclusions. This is of particular importance when referring to cells of the immune system, including monocytes, because monocytes constitute a population that is especially sensitive to endotoxin residues. Therefore, it is highly recommended to screen EVs for endotoxin contamination, especially when working with endotoxin-sensitive cells such as monocytes, macrophages, myeloid-derived suppressor cells, or dendritic cells.

The proposed protocol includes guidelines on how to avoid contamination with endotoxin during the isolation of extracellular vesicles from cell culture supernatants, and how to properly evaluate them.

Isolierung von extrazellulären Vesikeln mit niedrigem Endotoxingehalt, die aus Krebszelllinien stammen

Extracellular vesicles (EVs) are a heterogeneous population of membrane vesicles released by cells in vitro and in vivo. Their omnipresence and ...

A Reproducible Intensive Care Unit-Oriented Endotoxin Model in Rats

Sepsis and septic shock remain the leading cause of death in intensive care units. Despite significant improvements in sepsis management, mortality still ranges between 20 and 30%. Novel treatment approaches in order to reduce sepsis-related multiorgan failure and death are urgently needed. Robust animal models allow for one or multiple treatment approaches as well as for testing their effect on physiological and molecular parameters. In this article, a simple animal model is presented.
First, general anesthesia is induced in animals either with the use of volatile or by intraperitoneal anesthesia. After placement of an intravenous catheter (tail vein), tracheostomy, and insertion of an intraarterial catheter (tail artery), mechanical ventilation is started. Baseline values of mean arterial blood pressure, arterial blood oxygen saturation, and heart rate are recorded.
The injection of lipopolysaccharides (1 milligram/kilogram body weight) dissolved in phosphate-buffered saline induces a strong and reproducible inflammatory response via the toll-like receptor 4. Fluid corrections as well as the application of norepinephrine are performed based on well-established protocols.
The animal model presented in this article is easy to learn and strongly oriented towards clinical sepsis treatment in an intensive care unit with sedation, mechanical ventilation, continuous blood pressure monitoring, and repetitive blood sampling. Also, the model is reliable, allowing for reproducible data with a limited number of animals in accordance with the 3R (reduce, replace, refine) principles of animal research. While animal experiments in sepsis research cannot easily replaced, repetitive measurements allow for a reduction of animals and keeping septic animals anesthetized diminishes suffering.

Here, we present a reproducible intensive care unit-oriented endotoxin model in rats.

Ein reproduzierbares intensivstationsorientiertes Endotoxinmodell bei Ratten

Sepsis and septic shock remain the leading cause of death in intensive care units. Despite significant improvements in sepsis management, mortality still ...

Dosisabhängige Induktion von Endotoxämie bei Schweinen mittels LPS-Infusion

Lipopolysaccharide Infusion as a Porcine Endotoxemic Shock Model

Sepsis and septic shock are frequently encountered in patients treated in intensive care units (ICUs) and are among the leading causes of death in these patients. It is caused by a dysregulated immune response to an infection. Even with optimized treatment, mortality rates remain high, which makes further insights into the pathophysiology and new treatment options necessary. Lipopolysaccharide (LPS) is a component of the cell membrane of gram-negative bacteria, which are often responsible for infections causing sepsis and septic shock. 
The severity and high mortality of sepsis and septic shock make standardized experimental studies in humans impossible. Thus, an animal model is needed for further studies. The pig is especially well suited for this purpose as it closely resembles humans in anatomy, physiology, and size. 
This protocol provides an experimental model for endotoxemic shock in pigs by LPS infusion. We were able to reliably induce changes frequently observed in septic shock patients, including hemodynamic instability, respiratory failure, and acidosis. This will allow researchers to gain valuable insight into this highly relevant condition and evaluate new therapeutic approaches in an experimental setting.

Autor im Rampenlicht: Induktion eines experimentellen endotoxämischen Schocks bei Schweinen zur Untersuchung von hämodynamischer und respiratorischer Insuffizienz

We provide a protocol for an experimental endotoxemic shock model in pigs by infusion of lipopolysaccharide.

Lipopolysaccharid-Infusion als endotoxämisches Schockmodell für Schweine

Sepsis and septic shock are frequently encountered in patients treated in intensive care units (ICUs) and are among the leading causes of death in these ...

Turbidimetric Limulus Amoebocyte Lysate Assay: A Technique to Detect and Quantify Endotoxin Contamination in Nano-Formulated Drugs

Source: Neun, B. W. et al., <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/v/58830">Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays.</a> J. Vis. Exp. (2019)
This video describes the turbidimetric format of the Limulus amoebocyte lysate, or LAL, assay to estimate endotoxin contamination in PEGylated liposomal doxorubicin nano-formulations. The turbidity of the solution following the reaction of the endotoxin with the LAL reagent helps to estimate the endotoxin in the sample.

Turbidimetrischer Limulus-Amöbozyten-Lysat-Assay: Eine Technik zum Nachweis und zur Quantifizierung von Endotoxin-Kontamination in nanoformulierten Arzneimitteln

Source: Neun, B. W. et al., Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays. J. Vis. Exp. (2019)
This video ...

Intravenös Endotoxinprovokation bei gesunden Menschen: eine experimentelle Plattform zur Untersuchung und systemische Entzündung Moduliere

Zusammenfassung

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Ein IL-8 transientes transgenisiertes Mausmodell für die

Nachweis von Endotoxin im Nano-Rezepturen mit Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

Injektionen von Lipopolysaccharid in Mäuse, Eingang des mikrobiellen gewonnenen Erzeugnisse nach Darmbarriere Verletzung zu imitieren

Endotoxin Activity Assay for the Detection of Whole Blood Endotoxemia in Critically Ill Patients

Isolierung von extrazellulären Vesikeln mit niedrigem Endotoxingehalt, die aus Krebszelllinien stammen

Ein reproduzierbares intensivstationsorientiertes Endotoxinmodell bei Ratten

Lipopolysaccharid-Infusion als endotoxämisches Schockmodell für Schweine

Lipopolysaccharid-Infusion als endotoxämisches Schockmodell für Schweine

Lipopolysaccharid-Infusion als endotoxämisches Schockmodell für Schweine

Turbidimetrischer Limulus-Amöbozyten-Lysat-Assay: Eine Technik zum Nachweis und zur Quantifizierung von Endotoxin-Kontamination in nanoformulierten Arzneimitteln