Manifestations of toxic pulmonary edema during respiratory support in an experiment

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Currently, respiratory support is successfully used to treat pulmonary edema of non-toxic origin. The manifestations of pulmonary edema of non-toxic origin and toxic pulmonary edema have similar features, so respiratory support can be effective in treating the latter.

AIM: To describe the manifestations of toxic pulmonary edema in rabbits and demonstrate the effectiveness of artificial pulmonary ventilation with support of positive end-expiratory pressure (PEEP) in case of severe intoxication with thermal destruction products of fluoroplastic-4.

MATERIALS AND METHODS: Three rabbits were used in the study: rabbit N 1 (control), rabbit N 2 (intoxication) and rabbit N 3 (treatment). Rabbits N 2 and 3 were subjected to severe intoxication with thermal destruction products of fluoroplastic-4 (1,5 HLC50, 15 min). For treatment, rabbit N 3 (treatment), an hour after exposure, underwent mechanical ventilation with PEEP (pressure-controlled mode; oxygen fraction — 0,3; starting PEEP — 5 cm H2O, tidal volume — 20–25 ml). At various times, chest radiography was performed, oxygenation index, hemoglobin saturation (SaO2), and partial pressure of carbon dioxide in exhaled air (PetCO2) were determined. Posthumously, pathological changes in lung tissue, pulmonary coefficient were determined, and histological examination was performed.

RESULTS: Exposure of rabbit N 2 (intoxication) to the thermal destruction products of fluoroplastic-4 led to the sequential formation of the interstitial and alveolar phases of toxic pulmonary edema, which contributed to its death 13 hours after exposure. As SaO2 decreased and PetCO2 increased (3 and 5 hours after exposure), in rabbit N 3 (treatment), during respiratory support, PEEP was increased twice by 2 cm H2O (maintaining a given respiratory volume), which led to the normalization of the studied parameters. On the 7th day after exposure, the condition of rabbit N 3 (treatment) did not differ from the condition of rabbit N 1 (control); no pathological changes in the respiratory system were detected.

CONCLUSION: Carrying out mechanical ventilation with PEEP, started an hour after exposure (with a stepwise increase in PEEP as the condition worsens), is effective for correcting toxic pulmonary edema in rabbits caused by severe intoxication with the thermal destruction products of fluoroplastic-4.

About the authors

Dmitry M. Yaroshenko

Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: yaroshenko-spb@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2305-6093
SPIN-code: 1875-4797
Russian Federation, Saint Petersburg

Alexey A. Khovpachev

Military Medical Academy

Email: khovpachev@gmail.com
ORCID iD: 0009-0002-5780-1557
SPIN-code: 6189-3624

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

Julia D. Ilatovskaya

Veterinary Clinic of Oncology, Traumatology and Intensive Care of Dr. Sotnikov

Email: yulia.icu@mail.ru
ORCID iD: 0009-0005-8527-0003
Russian Federation, Saint Petersburg

Galina Y. Gracheva

Veterinary Clinic of Oncology, Traumatology and Intensive Care of Dr. Sotnikov; Saint Petersburg State University of Veterinary Medicine

Email: grachevaicuvet@mail.ru
ORCID iD: 0009-0007-0589-1753
Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Pavel G. Tolkach

Military Medical Academy

Email: pgtolkach@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5013-2923
SPIN-code: 4304-1890

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

Vadim A. Basharin

Military Medical Academy

Email: basharin1@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8548-6836
SPIN-code: 4671-8386

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Cao Ch, Zhang L, Shen J. Phosgene-Induced acute lung injury: Approaches for mechanism-based treatment strategies. Front Immunol. 2022;13:917395. doi: 10.3389/fimmu.2022.917395
  2. Chepur SV, Chubar OV, Bykov VN, et al. Methodological recommendations for the treatment of respiratory failure in those affected by poisonous and highly toxic substances at the stages of medical evacuation. Saint Petersburg: State Research and Testing Institute of Military Medicine of the Ministry of Defense of the Russian Federation Publishing Hоuse; 2016. 55 p. (In Russ.) EDN: TKWCDM
  3. Yang L.M., Zhao J., Wang H.T. et al. [The protective effect of N-acetylcysteine on acute lung injury induced by PFIB inhalation]. Zhonghua Lao Dong Wei Sheng Zhi Ye Bing Za Zhi. 2017;35(7):481–486. [Article in Chinese] doi: 10.3760/cma.j.issn.1001-9391.2017.07.001
  4. Basharin VA, Chepur SV, Shchegolev AV, et al. The role and place of respiratory support in the treatment regimens for acute pulmonary edema caused by inhalation of toxic substances. Military Medical Journal. 2019;340(11):26–32. (In Russ.) EDN: JPJONV doi: 10.17816/RMMJ81664
  5. Li W, Rosenbruch M, Pauluhn J. Effect of PEEP on phosgene-induced lung edema: Pilot study on dog susing protective ventilation strategies. Experimental and Toxicologic Pathology. 2015;67(2): 109–116. doi: 10.1016/j.etp.2014.10.003
  6. Crawford MH. The ESC Textbook of Acute and Intensive Cardiac Care. Circulation. 2012;125(4):e298–e298. doi: 10.1161/circulationaha.111.031526
  7. Yaroshetsky AI, Gritsan AI, Avdeev SN, et al. Diagnostics and intensive therapy of acute respiratory distress syndrome (clinical guidelines of the federation of anesthesiologists and reanimatologists of Russia). Russian journal of anesthesiology and reanimatology. 2020;(2):5–39. (In Russ.) EDN: KAMAJL doi: 10.17116/anaesthesiology20200215
  8. Graham S, Fairhall S, Rutter S, et al. Continuous positive airway pressure: an early intervention to prevent phosgene-induced acute lung injury. Toxicol Lett. 2018;293:120–126. doi: 10.1016/j.toxlet.2017.11.001
  9. Mistry S, Scott TE, Jugg BJ, et al. An in-silico porcine model of phosgene-induced lung injury predicts clinically relevant benefits from application of continuous positive airway pressure up to 8 h post exposure. Toxicol Lett. 2024;391:45–54. doi: 10.1016/j.toxlet.2023.12.005
  10. Parkhouse DA, Brown RF, Jugg BJ, et al. Protective ventilation strategies in the management of phosgene-induced acute lung injury. Mil Med. 2007;172(3):295–300. doi: 10.7205/milmed.172.3.295
  11. Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council on the protection of animals used for scientific purposes NP association of specialists in working with laboratory animals. Saint Petersburg: Rus-LASA Publ.; 2012.
  12. Panshin YuA, Malkevich SG, Dunaevskaya TsS. Fluoroplastics. Leningrad: Khimiya Publ.; 1978. 232 p. (In Russ.)
  13. Tolkach PG, Basharin VA, Chepur SV, et al. Evaluation of the effectiveness of sedative medicals for the correction of toxic pulmonary edema during intoxication products of pyrolysis of fluoroplast-4. Biology Bulletin Reviews. 2021;141(1):32–39. (In Russ.) EDN: MBZXYP doi: 10.31857/S0042132421010245
  14. Basharin VA, Chepur SV, Tolkach PG, et al. Toxicology of pulmonary toxicants. SPb.: Levsha. Saint Petersburg Publishing House; 2021. 88 p. (In Russ.) EDN: YEWREL

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Radiographs of the chest organs of rabbits in a direct projection at various times after exposure to the thermal destruction products of fluoroplastic-4 (1,5 HLC50); a — rabbit 1 (control), b — rabbit 2 (intoxication, 1 hour), c — rabbit 3 (treatment, 1 hour), d — rabbit 2 (intoxication, 6 hours), e — rabbit 3 (treatment, 6 hours), f — rabbit 3 (treatment, 7 days)

Download (387KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. X-rays of the chest organs of rabbits in lateral projection at various times after exposure to the thermal destruction products of fluoroplastic-4 (1,5 HLC50); a — rabbit 1 (control), b — rabbit 2 (intoxication, 1 hour), c — rabbit 3 (treatment, 1 hour), d — rabbit 2 (intoxication, 6 hours), e — rabbit 3 (treatment, 6 hours), f — rabbit 3 (treatment, 7 days)

Download (293KB)
Indexing metadata
4. Fig. 4. Histological preparations of rabbit lungs obtained after exposure to the thermal destruction products of fluoroplastic-4 (1,5 HLC50). Rabbits 1 (a) and 3 (c) — lungs were obtained 7 days after exposure, rabbit 2 (c) — after death (13 hours after exposure). Hematoxylin-eosin staining, magnification ×40

Download (583KB)
Indexing metadata
5. Fig. 3. Macropreparations of rabbit lungs obtained after exposure to the thermal destruction products of fluoroplastic-4 (1.5 HLC50). Rabbit 1 (a) and 3 (c) — lungs were obtained 7 days after exposure, rabbit 2 (b) — after death (13 hours after exposure)

Download (147KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».