Histological Changes in a Rat ARDS-Model P. G. Germann1 and D. Häfner2

1: Institute of Pathology and Toxicology, Byk Gulden, Friedrich Ebert Damm 101, 22047 Hamburg, Germany. 2: Department of Pharmacology, Byk Gulden, Byk Gulden Straße 2, D 78467 Konstanz, Germany

Dr. Germann

Conclusions This ARDS model is brief and easy in its experimental design, showed a good reproducibility of physiological and histological parameters and therefore it is qualified to estimate the influence of a therapeutic treatment of ARDS.

Dr. Germann

Fazit Das vorgestellte Ratten-Lavagemodell stellt die pathophysiologische und histopathologische Situation des Atemnotsyndromes der Erwachsenen (ARDS) in reproduzierbarer Weise nach. Dadurch eignet es sich für die pharmakologische Prüfung verschiedenster therapeutischer Behandlungsansätze.

Dr. Germann

Results The severity of hyaline membrane formation, interstitial and intraalveolar edema and margination of polymorphonuclear neutrophil leukocytes showed a time-dependant increase when comparing the various histopathological analysed time points after the last lavage. This was accom-panied by a time dependant decrease in partial arterial oxygen pressure (PaO2) values.

Dr. Germann

Results (cont.) The evaluation of hemorrhages in the lung showed no clear time-correlation in its severity. This suggests an influence of the lavage treatment on the hemorrhages classifying them as artificial.

Dr. Germann

Ergebnisse Der Schweregrad der hyalinen Membranbildung, des interstitiellen und intraalveolären Ödems sowie der neutrophilen Margination bzw. Infiltration zeigt eine zeitabhängige Zunahme nach der letzten Lavage. Diese „Verschlechterung“ des histologischen Lungenbefundes wird begleitet von einem Abfall des arteriellen Sauerstoffsättigungsdruckes

Dr. Germann

Ergebnisse (Forts.) The Auswertung der perivaskulären und alveolären Blutungen zeigt keine deutliche Zeitkorrelation in Schweregrad. Dies kann auf einen artifiziellen Einfluß der Lavagetechnik auf diesen Parameter hindeuten

Dr. Germann

Aims The time course of histopathological changes in a rat lung lavage model of the adult respiratory distress syndrome (ARDS) was analysed.

Dr. Germann

Ziel der Untersuchung Der Zeitverlauf der histopathologischen Veränderungen in einem Rattenlavagemodell soll dargestellt werden. Das Modell soll als reproduzierbares pathomorphologisches Äquivalent für das Atemnotsyndrom der Erwachsenen (ARDS) etabliert werden.

Dr. Germann

Material and Methods Rats were sacrificed 10, 30, 60, 180 and 210 min after the last lavage of lung parenchyma with saline. This lavage depleted the lung from its natural surfactant leading into a pathophysiological cascade similar to that of the ARDS. Tracheotomized rats (12 animals per time point) were pressurecontrolled ventilated with 100% oxygen at a respiratory rate of 30 breaths min-1, inspiration expiration ratio of 1:2, peak inspiratory pressure of 28 cm H2O at positive endexpiratory pressure (PEEP) of 8 cm H2O. Partial arterial oxygen pressures (PaO2, mm Hg) were estimated before and 10, 60, 90, 180 and 210 minutes after lavage treatment Dr. Germann

Material und Methoden Ca. 6 Wochen alte, männliche Wistar-Ratten werden in tiefer Narkose tracheotomiert und mit physiologischer Kochsalzlösung unter PO2-Kontrolle mehrmals lavagiert bis der PO2-Wert auf ca. 50 mm Hg gesenkt ist. Diese Lavage entfernt das nartürliche Surfactant aus der Lunge und führt zu einer dem ARDS vergleich-baren pathophysiologischen Kaskade. Nach druckkontrollierter (in:ex: 1:2; PIP: 28 cm H2O PEEP: 8 cm H2O ) Sauerstoffbeamtung mit 30 Atemzügen pro Minute werden die Tiere (12 pro Zeitpunkt) 10, 30, 60, 180 and 210 Minuten nach der letzen Lavage seziert Dr. Germann

Material and Methods Analysed parameters: Partial arterial oxygen pressures (PaO2, mm Hg) were estimated before and 10, 30, 60, 90, 120, 150, 180 and 210 minutes after lavage treatment. For a histopathological staging associated with the timedependant development of an ARDS, coded slides were blindly evaluated with special respect to the severity of the following parameter: hyaline membrane formation, interstitial and intraalveolar edema and margination of neutrophilic granulocytes

Dr. Germann

Material und Methoden Analysierte Parameter: Arterieller Sauerstoffpartialdruck (PaO2, mm Hg) vor und 10, 30, 60, 90, 120, 150, 180 and 210 Minuten nach der letzten Lavage. Histopathologische Auswertung von kodierten Schnitten um die Zeitkorrelation der folgenden, ARDS-typischen Veränderungen in ihren Schweregrad beurteilen zu können: Hyaline Membranbildung, interstitielles und intraalveoläres Ödem, Margination bzw. Infiltration von neutrophilen Granulozyten

Dr. Germann

Fazit Die große Variabilität im Schweregrad der granulomatösen Pneumonie in allen untersuchten Rattenlieferungen (außer Harlan,UK) stellt die Reproduzierbarkeit von pharmakologischen Versuchen die mit dem Brown Norway Rattenstamm durchgeführt werden in Frage. Daher ist eine begleitende histopathologische Untersuchung, auch von unbehandelten Kontrollratten, zur Validitätsüberprüfung bei diesen Versuchen angezeigt.

Dr. Germann

Einleitung, Untersuchungziel, Material Sensibilisierte und intratracheal gechallengte Brown Norway (BN) Ratten sind ein häufig verwendetes Tiermodell in der Asthma-forschung. Um die Spontanpathologie dieser Ratten beurteilen zu können, wurden Lungen von 6 Wochen alten, unbehandelten, männ-lichen SPF BN-Ratten histopathologisch untersucht. Dabei wurden Ratten von 6 Züchtern (Charles River/ Germany, France, USA, New York; Harlan/USA, und UK; Moellegard/ Danmark) verwendet.

Dr. Germann

Ergebnisse Eine hohe Inzidenz an granulomatösen Pneumonien wurde in Ratten von 5 von 6 Züchtern festgestellt. Nur die BN-Ratten von Harlan,UK zeigten keine pneumonischen Ver-änderungen. Große intra and interindividuelle Unterschiede im Schweregrad der Pneumonien wurden festgestellt.

Dr. Germann

Ergebnisse (Forts.) Weitergehende mikrobiologische (8 zusätzliche Tiere) und elektronenmikroskopische (3 zusätzliche & 5 bereits histologisch untersuchte Tiere) Untersuchungen erbrachten keine schlüssigen Erregernachweis. Eine enge Korrelation von granulomatöser Pneumonie mit einer Infiltration des Lungenparenchyms mit eosinophilen Granulozyten sowie kleinen Lymphozyten deuten auf ein immunologisch bedingtes Phänomen hin. Dr. Germann

Granulomatous pneumonia in Brown Norway rats: Morphology, etiology of the pneumonia and its dependancy from the animal source P. G. Germann1 and D. Häfner2

1: Institute of Pathology and Toxicology, Byk Gulden, Friedrich Ebert Damm 101, 22047 Hamburg, Germany. 2: Department of Pharmacology, Byk Gulden, Byk Gulden Straße 2, D 78467 Konstanz, Germany

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