Summary
يقدم هذا البروتوكول إنشاء توقف الدورة الدموية العميق منخفض الحرارة في الفئران ، والذي يمكن تطبيقه للتحقيق في متلازمة الاستجابة الالتهابية الجهازية ، وإصابة نقص التروية / التروية ، والإجهاد التأكسدي ، والتهاب الأعصاب ، وما إلى ذلك.
Abstract
يتم تطبيق توقف الدورة الدموية العميق منخفض الحرارة (DHCA) بشكل روتيني أثناء العمليات الجراحية لأمراض القلب الخلقية المعقدة ومرض قوس الأبهر. تهدف الدراسة الحالية إلى توفير طريقة لإنشاء DHCA في الفئران. لتقييم تأثير عملية DHCA على العلامات الحيوية ، تم استخدام نموذج فئران المجازة القلبية الرئوية ذات درجة الحرارة العادية (CPB) دون توقف الدورة الدموية كعنصر تحكم. كما هو متوقع ، أدت مدينة دبي الطبية إلى انخفاض كبير في درجة حرارة الجسم ومتوسط ضغط الدم الشرياني. أشار تحليل غازات الدم إلى أن DHCA زادت من مستويات حمض اللاكتيك ولكنها لم تؤثر على درجة الحموضة في الدم وتركيزات الهيموجلوبين والهيماتوكريت و Na + و Cl− و K + والجلوكوز. علاوة على ذلك ، بالمقارنة مع فئران CPB ذات درجة الحرارة العادية ، أظهرت نتائج المجهر الإلكتروني النافذ زيادة طفيفة في البلعمة الذاتية الحصين في فئران DHCA.
Introduction
تم استخدام توقف الدورة الدموية العميق منخفض الحرارة (DHCA) في جراحة القلب منذ عام 19531. تتضمن سلطة مدينة دبي الطبية خفض درجة الحرارة الأساسية للمريض إلى مستويات منخفضة الحرارة بشكل عميق (15-22 درجة مئوية) قبل مقاطعة تدفق الدم إلى الجسم على مستوى العالم2. يمكن أن يوفر توقف الدورة الدموية مجال عمل غير دموي نسبيا. انخفاض حرارة الجسم العميق يقلل من عملية التمثيل الغذائي ، وخاصة في الدماغ وعضلة القلب ، وهي وسيلة فعالة للحماية من نقص التروية3. يتم تطبيق DHCA بشكل شائع أثناء العمليات الجراحية لأمراض القلب الخلقية المعقدة ، ومرض قوس الأبهر ، وحتى أورام الكلى أو الغدة الكظرية مع خثرة الوريد الأجوف 4,5. لذلك، يوفر إنشاء نماذج حيوانية لسلطة مدينة دبي الطبية مرجعا مهما لتحسين الإجراء والوقاية من المضاعفات في البيئات السريرية.
على الرغم من أنه يمكن إنشاء نماذج مع الأنياب6 والأرانب7 والحيوانات الأخرى ، فمن الأفضل استخدام الفئران بسبب قابليتها للتشغيل وتكلفتها المنخفضة. تم وصف نموذج الفئران DHCA لأول مرة في عام 2006 من قبل Jungwirth et al.8. وقد وجد أن مدة توقف الدورة الدموية كان لها تأثير على النتائج العصبية. منذ ذلك الحين ، تم التحقيق في نماذج الفئران DHCA على نطاق واسع. تم توضيح أن سلطة مدينة دبي الطبية يمكن أن تثير متلازمة الاستجابة الالتهابية الجهازية (SIRS)9. في دراسات لاحقة ، وجد علماء الصيدلة أن الالتهاب العصبي المرتبط ب DHCA الناجم عن SIRS يمكن تخفيفه بواسطة ريسفيراترول10 وتريبتوليد11. وجد فريقنا أيضا أن الالتهاب العصبي المرتبط ب DHCA يمكن تخفيفه عن طريق تثبيط البروتين12 المرتبط بالحمض النووي الريبي المحرض على البارد. في نظام القلب والأوعية الدموية ، يكون لديسموتاز الفائق تأثير وقائي للقلب على إصابات نقص التروية / التروية (I / R) خلال DHCA13. ووسعت هذه النتائج من فهم العمليات الفيزيولوجية المرضية المتعلقة بسلطة مدينة دبي الطبية وقدمت اتجاهات جديدة لتحسين نتائج سلطة مدينة دبي الطبية. ومع ذلك ، فإن النتائج المتعلقة بالتسمم الداخلي ، والإجهاد التأكسدي ، والالتهام الذاتي بعد DHCA غير حاسمة. تستخدم سلطة مدينة دبي الطبية نفس التكنولوجيا التشغيلية مثل المجازة القلبية الرئوية (CPB)14 ، لكن استراتيجية إدارتها مختلفة ، وتختلف خطوات إنشاء DHCA عبر فرق مختلفة8،9،10،11. تهدف الدراسة الحالية إلى توفير طريقة لإنشاء إجراء DHCA في الفئران.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
خضعت البروتوكولات لمراجعة مؤسسية وحصلت على موافقة من اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام الحيوانات ، مستشفى فوواي ، الأكاديمية الصينية للعلوم الطبية (FW-2021-0005). تم تنفيذ جميع الإجراءات التجريبية وفقا لدليل رعاية واستخدام المختبر الذي نشرته المعاهد الوطنية للصحة.
ملاحظة: تم الاحتفاظ بذكور فئران Sprague-Dawley (الوزن: 500-600 جم ، العمر: 12-14 أسبوعا) في ظروف مختبرية قياسية مع حرية الوصول إلى الطعام والماء. تم توزيع الفئران عشوائيا إلى مجموعتين (ن = 6 ، كل مجموعة): مجموعة DHCA ، ومجموعة CPB ذات درجة الحرارة العادية (مجموعة NtCPB).
1. العمل التحضيري
- تعقيم الأدوات الجراحية (ملقط ، مقص ، ملقط دقيق ، مخثر كهربائي ، ماكينة حلاقة ، إلخ) قبل التجربة (الشكل 1).
- تأكد من توافر المواد الاستهلاكية ، والتي تشمل 2-0 حرير ، قنية 16 جم (قسطرة القصبة الهوائية) ، قنية 22 جم ، قنية محلية الصنع 16-G (قسطرة وريدية متعددة الفتحات) ، محاقن حقن ، شاش ، وشريط لاصق.
ملاحظة: بالنسبة للقنية محلية الصنع سعة 16 جم ، استخدم مشرطا لقطع فتحتين أو ثلاث فتحات بقطر 2 مم عند طرف القنية ، مما سيساعد على جعل التصريف الوريدي أكثر سلاسة. - تأكد من توافر سيفوفلوران ، 2٪ ليدوكائين ، محلول ملحي ، هيبارين (5 وحدة دولية / مل ، 250 وحدة دولية / مل) ، إبينفرين (40 ميكروغرام / مل) ، نورادرينالين (20 ميكروغرام / مل) ، نشا هيدروكسي إيثيل ، وبيكربونات.
- تأكد من أن دوائر DHCA تحتوي على خزان (معدل من قطارة مورفي) ، ومضخة أسطوانية ، ومبادل حراري ، وأكسجين غشائي ، وأنابيب توصيل ، وخزان مياه (الشكل 2). قم بتوصيل الدائرة ، واخلط 12 مل من نشا هيدروكسي إيثيل مع 1 مل من هيبارين الصوديوم (250 وحدة دولية) و 1 مل من المحلول الملحي. قم بتجهيز الدائرة ب 14 مل من محلول التحضير مع تدوير المضخة الأسطوانية برفق (10-40 مل / دقيقة).
ملاحظة: يتم إعادة تشكيل الخزان من جهاز نقل الدم باستخدام قطارة مورفي. يبقى جزء التدفق الوريدي من القطارة عند 10-15 سم ، ويبقى جزء المخرج الوريدي عند 10 سم.
2. التخدير والقنية
- تخدير الفئران بنسبة 2٪ -3٪ سيفوفلوران ، ثم اختبر عدم وجود رد فعل الملتحمة واسترخاء العضلات بعد أن يفقد الجرذ وعيه.
ملاحظة: يشير منعكس الملتحمة إلى الإغلاق الفوري للجفن كلما تم لمس القرنية. استخدم قطعة قطن للمس القرنية قليلا. عندما يكون عمق التخدير كافيا ، لن تغلق الجفون. - إجراء التنبيب الرغامي مع قنية 16 غرام بعد اختفاء منعكس الملتحمة وعدم ملاحظة أي مقاومة عضلية. قم بتوصيل الأنبوب بجهاز التنفس الصناعي ، واضبط المعلمات بالنقر فوق الأزرار الموجودة على جهاز التنفس الصناعي (حجم المد والجزر: 1.0-1.2 مل / 100 جرام ، معدل ضربات القلب: 80 نبضة في الدقيقة [نبضة في الدقيقة] ، I: E = 1: 1 ، جزء الأكسجين المستوحى: 60٪).
- ضع بطانية تدفئة كهربائية تحت الجرذ ، وقم بإصلاح الفئران بشريط. ضع مرهم العيون على العينين لمنع الجفاف. حلق الشعر على المنطقة الأربية اليسرى ، ومنطقة عنق الرحم اليمنى ، والذيل باستخدام ماكينة حلاقة. ثم تطهير الجلد ثلاث مرات مع اليود والكحول.
- تحقق من عمق التخدير قبل الانتقال إلى الخطوات التالية. إذا كان معدل التنفس أعلى من المعدل الذي حدده جهاز التنفس الصناعي (80 نبضة في الدقيقة) ، أو إذا كان هناك صلابة في العضلات ، فقم بزيادة تركيز إخراج سيفوفلوران.
ملاحظة: عندما يكون عمق التخدير كافيا ، يجب مزامنة إيقاع الجهاز التنفسي مع جهاز التنفس الصناعي ، ويجب استرخاء العضلات تماما دون توتر. تحقق من عمق التخدير كل 30 دقيقة للتأكد من أن الجرذ لا يعاني من أي عودة للوعي طوال العملية. - استخدم مشرطا لقطع الجلد في المنطقة الأربية اليسرى (حوالي 1 سم) ، وقم بتشريح العضلات والأنسجة بهدوء لكشف الوريد والشريان الفخذي الأيسر. افصل الشريان بعناية.
- قنية قسطرة وريدية 22 جم في الشريان الفخذي الأيسر. ربط الشريان والقسطرة مع الحرير 2-0 (في منطقة القنية). استخدم الهيبارين المحتوي على محلول ملحي (5 وحدة دولية / مل) لغسل القنية لتجنب التجلط. قم بتوصيل القسطرة بمستشعر الضغط لمراقبة ضغط الدم.
- قطع جلد الذيل (حوالي 1.5 سم) ، ثم استخدم مشرطا لقطع اللفافة السطحية لشريان الذيل لكشف شريان الذيل ، الذي يقع في منتصف المجال الجراحي.
- قنية الشريان الخلفي مع قسطرة وريدية 22 G. ربط الشريان والقسطرة مع الحرير 2-0 (في منطقة القنية). استخدم الهيبارين المحتوي على محلول ملحي (5 وحدة دولية / مل) لغسل القسطرة لتجنب التخثر.
ملاحظة: عند قنية القسطرة الوريدية ، تمسك اليد اليسرى الشريان / الوريد بالملقط ، وتخترق اليد اليمنى الشريان / الوريد بالإبرة داخل القسطرة ثم تضع القنية في الشريان. - قطع الجلد على الوريد الوداجي الأيمن (حوالي 2 سم) ، ثم فصل العضلات والأنسجة لكشف الوريد. أدخل قسطرة وريدية متعددة الفتحات محلية الصنع سعة 16 جم في الوريد الوداجي الخارجي الأيمن ، وضعها في الوريد الأجوف السفلي الأيمن أو الأذين الأيمن بعناية.
ملاحظة: الوريد والشريان الفخذي الأيسر تحت سطح المنطقة الأربية اليسرى. الوريد أكثر سمكا من الشريان ، ولون دم الشرايين أحمر فاتح. الوريد الوداجي الأيمن في منتصف منطقة عنق الرحم اليمنى. عندما يتم قطع الجلد وفصل العضلات ، يمكن رؤية الوريد (حوالي 0.3-0.4 سم). عندما يلامس طرف القسطرة الأذين الأيمن ، ستتقلب موجة ضغط الدم. بعد ذلك ، بعد سحب القسطرة للخلف قليلا ، سيكون طرف القسطرة في الوريد الأجوف العلوي. - يتم تطبيق هيبارين الصوديوم (500 وحدة دولية/كغ) عبر الوريد الخارجي الأيمن. قم بتغطية كل منطقة مقلية بشاش رطب لتجنب التلوث.
ملاحظة: ضع صندوقا أسفل طاولة العمليات لرفعه حوالي 40 سم.
3. بدء سلطة مدينة دبي الطبية
- قم بتوصيل دائرة DHCA بالقسطرة الموجودة في الشريان الخلفي أولا ، وحافظ على معدل تدفق المضخة عند 1-2 مل / دقيقة. ثم قم بتوصيل الخزان بالقسطرة في الوريد الوداجي الخارجي الأيمن. تأكد من وجود مستوى دم دائما يبلغ حوالي 1 سم في الخزان.
- قم بتشغيل خزان المياه ، واضبط درجة حرارة الماء على 37 درجة مئوية أولا.
- بعد استقرار ضغط الدم ، قم بزيادة تدفق المضخة برفق حتى 80-100 مل / كجم / دقيقة لضخ الدم.
4. التبريد
- اضبط درجة حرارة الغرفة على حوالي 20 درجة مئوية. ضع مكعبات الثلج في قفازات يمكن التخلص منها ، ثم ضعها على رأس الجرذ والجانبين. اضبط درجة حرارة الخزان في الوقت الفعلي وفقا لدرجة حرارة المستقيم للفئران.
- اجمع 0.1 مل من الدم من الشريان الفخذي الأيسر ، وضعه على جهاز غازات الدم لتحليل غازات الدم. قم بتغيير المعلمات ذات الصلة لجهاز التنفس الصناعي بشكل مناسب وفقا لنتائج تحليل غازات الدم (على سبيل المثال ، PaCO2).
ملاحظة: قد يتغير معدل ضربات القلب وضغط الدم ، ويجب ضبط معدل تدفق المضخة وفقا لذلك. يجب أن يكون تدرج درجة الحرارة بين خزان المياه والجرذ أقل من 10 درجات مئوية. تأكد من إمكانية خفض درجة الحرارة إلى 15-20 درجة مئوية في غضون 30 دقيقة. المعدل الطبيعي ل PaCO2 هو 35-45 مم زئبق. إذا أظهرت نتائج غازات الدم انخفاض PaCO2 ، فقد يقلل المرء من حجم المد والجزر والعكس صحيح.
5. توقف الدورة الدموية العميق منخفض الحرارة
- عندما تنخفض درجة حرارة المستقيم إلى 15-20 درجة مئوية ، قم بتغيير القفازات التي تستخدم لمرة واحدة (تحتوي على ثلج) لضمان الحفاظ على انخفاض حرارة الجسم العميق أثناء توقف الدورة الدموية.
- أوقف المضخة الدوارة ، وحافظ على الخزان على اتصال بالبيئة ، وقم بتصريف الدم ببطء من الوريد الوداجي الخارجي إلى الخزان.
- انتبه إلى شكل موجة ضغط الدم. عندما يكون ضغط الدم ومعدل ضربات القلب 0 ، أوقف الصرف واترك الخزان مغلقا. قم بإيقاف تشغيل جهاز التنفس الصناعي.
ملاحظة: تختلف مدة توقف الدورة الدموية وفقا للغرض من التجربة.
6. الاحماء وإعادة التروية
- قم بإزالة جميع القفازات التي تستخدم لمرة واحدة ، وقم بزيادة درجة حرارة الغرفة إلى 25 درجة مئوية. استعادة تهوية الأوكسجين الغشائي مع الحفاظ على قص أنبوب الصرف الوريدي. قم بتشغيل المضخة الدوارة للتأكد من عودة الدم في الخزان ببطء إلى جسم الفئران.
- قم بتشغيل جهاز التنفس الصناعي. بمجرد أن يظل مستوى الدم في الخزان عند 1 سم ، قم بفك أنبوب الصرف ، واستنزاف الدم من الأذين الأيمن إلى الخزان ببطء.
- قم بتشغيل مصباح التدفئة ووسادة التدفئة وخزان المياه. اضبط درجة حرارة خزان المياه على 25 درجة مئوية أولا ، ثم اضبط درجة حرارة مخرجه في الوقت المناسب وفقا لدرجة حرارة المستقيم للفئران.
ملاحظة: يجب توجيه مصباح التسخين إلى الأوعية الدموية الكبيرة في التجويف الصدري للفئران ، ويجب أن يبقى على مسافة معينة لتجنب حرق الأنسجة. انتبه إلى الفرق في درجة الحرارة بين درجة حرارة المخرج ودرجة حرارة المستقيم للفأر (<10 درجة مئوية). إذا لزم الأمر ، اختبر غاز الدم ، ثم اضبط معلمات جهاز التنفس الصناعي وفقا لذلك ، وقم بإدارة البيكربونات والكهارل وما إلى ذلك. - قم بإزالة مصباح التسخين بعد عودة درجة حرارة المستقيم إلى 34 درجة مئوية.
ملاحظة: يجب أن تكون هذه الخطوة ، كاستمرار لعملية إعادة التدفئة السريعة ، بطيئة. في هذه المرحلة ، يمكن استعادة معلمات المعدات الخاصة بمبخر سيفوفلوران ، وجهاز التنفس الصناعي الميكانيكي ، ومضخة الأسطوانة إلى المستويات في بداية CPB.
7. الفطام عن CPB
- قم بتقليل معدل تدفق المضخة الأسطوانية ببطء وتدريجيا ، واضبط سرعة الصرف الوريدي حتى ينخفض معدل التدفق إلى 1 مل / دقيقة.
ملاحظة: يجب مراعاة كل تعديل لمعدل التدفق لمدة 3-5 دقائق. - حافظ على الخزان على اتصال بالبيئة (عن طريق إزالة غطاء الخزان). اغرس الدم المتبقي في الدائرة بمعدل تدفق 1 مل / دقيقة.
- أوقف الأوكسجين الغشائي ومضخة الأسطوانة.
- القتل الرحيم للفأر بعد فترة من التهوية الميكانيكية تحت التخدير العميق.
ملاحظة: هذا إجراء طرفي. تختلف المدة بين الفطام عن CPB والقتل الرحيم وفقا لبروتوكولات الدراسة المختلفة. تذكر تطهير الجروح باليود والكحول ثم تغطية كل منطقة معقنة بشاش رطب لتجنب التلوث قبل القتل الرحيم. زيادة تركيز إخراج سيفوفلوران لزيادة عمق التخدير.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
كمجموعة مراقبة ، أظهرت فئران درجة الحرارة العادية CPB (NtCPB) دون توقف الدورة الدموية متوسط ضغط الدم الشرياني (MAP) ودرجة حرارة الجسم خلال الإجراء بأكمله ، بينما انخفضت MAP لفئران DHCA أثناء السكتة القلبية (p < 0.01 ، الشكل 3A). انخفضت درجة حرارة فئران DHCA بسرعة خلال مرحلة التبريد وتعافت تدريجيا خلال مرحلة إعادة التدفئة. عند فطام الفئران عن دوائر DHCA ، عادت درجة حرارة فئران DHCA إلى وضعها الطبيعي (الشكل 3B).
تم التحقيق في تأثير عملية DHCA على الفئران عن طريق تحليل غازات الدم. بعد ملامسة الدم بالكامل لمحلول التحضير ، كان تركيز الهيموجلوبين (Hb) أعلى من 6 جم / ديسيلتر في كلا المجموعتين (الشكل 4 أ). عند فطام الفئران عن دائرة DHCA ، زاد التركيز إلى 9 جم / ديسيلتر بسبب ضخ الدم المتبقي في دائرة CPB في الفئران. أظهر الهيماتوكريت (HCT) ميلا مشابها ل Hb (الشكل 4B). عند بدء إجراء CPB ، قد تكون الاختلافات في Hb و HCT بسبب الأوزان المختلفة للفئران. كان متوسط وزن فئران DHCA 571.1 جم ± 7.254 جم ، بينما كان متوسط وزن الفئران في مجموعة NtCPB 535.0 جم ± 8.317 جم (p = 0.075). على الرغم من أن الاختلافات في تركيز الهيموغلوبين ستؤدي إلى اختلافات في قدرة الدم على نقل الأكسجين ، إلا أن اتجاهات التغيير في المجموعتين كانت هي نفسها ، مما يشير إلى أن DHCA لم تؤثر بشكل إضافي على تركيز Hb. بعد DHCA وإعادة التروية ، زاد مستوى حمض اللاكتيك بسرعة ، وكان هذا أكثر وضوحا في مجموعة DHCA (الشكل 4C). انخفض الرقم الهيدروجيني بعد إجراء DHCA ، والذي كان على الأرجح نتيجة لتراكم حمض اللاكتيك (الشكل 4D). خلال التجربة بأكملها ، لم تظهر تركيزات Na + و Cl− و K + والجلوكوز اختلافات كبيرة في أي نقطة زمنية (الشكل 5). تشير هذه النتائج إلى أن DHCA تسبب فقط في زيادة حمض اللاكتيك ولكنه لم يؤثر على درجة الحموضة في الدم وتركيز الهيموجلوبين والهيماتوكريت و Na + و Cl− و K + والجلوكوز.
الالتهام الذاتي هو عملية تستخدم فيها الخلايا حقيقية النواة الجسيمات الحالة لتحلل البروتينات السيتوبلازمية والعضيات التالفة15. في الحالات الفسيولوجية وبعض الحالات المرضية ، يكون المستوى المعتدل من الالتهام الذاتي ضروريا للحفاظ على التوازن الخلوي. ومع ذلك ، يمكن أن يؤدي الالتهام الذاتي المفرط إلى الإجهاد الأيضي ، وتدهور مكونات الخلية ، وحتى موت الخلايا16. من أجل تقييم تأثير DHCA على الالتهام الذاتي العصبي ، استخدمنا المجهر الإلكتروني النافذ ، ومن المدهش أننا وجدنا عددا متزايدا من البلعمة الذاتية في الحصين لفئران DHCA (الشكل 6). استنادا إلى الوظائف ثنائية الاتجاه للبلعمة الذاتية ، ما إذا كانت البلعمة الذاتية المتزايدة تلعب دورا وقائيا عصبيا وتعويضيا أو مرضيا خلال DHCA لا تزال بحاجة إلى مزيد من البحث.
الشكل 1: الأدوات الجراحية المستخدمة في نموذج سلطة مدينة دبي الطبية . (أ) اليود، (ب) محاقن الحقن، (ج) شريط لاصق، (د) شاش رطب، (ه) ملقط، (و) مقص، (ز، ح) ملقط صغير، (ط) مخثر كهربائي، (ي) ماكينة حلاقة، (ك) حرير. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 2: دائرة المجازة القلبية الرئوية لنموذج الفئران DHCA. (أ) أ: جهاز الأكسجين الغشائي. ب: مبادل حراري. ج: الخزان؛ د1: الأنبوب الذي يربط المضخة الدوارة (القطر الخارجي [OD) ، 6 مم ؛ القطر الداخلي [ID] ، 4 مم ؛ الطول ، 15 سم) ؛ د2: الأنبوب الذي يربط المبادل الحراري والأكسجين الغشائي (OD ، 6 مم ؛ معرف 4 مم ؛ الطول ، 8 سم) ؛ د3: خط مخرج الشريان (OD ، 2.5 مم ؛ معرف ، 1.5 مم ؛ الطول ، 20 سم). (ب) أ: الخزان؛ ب: غشاء الأكسجين. ج: مبادل حراري. د: مضخة الأسطوانة. يوضح السهم الأصفر اتجاه تدفق الدم. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 3: العلامات الحيوية لفئران DHCA وفئران CPB ذات درجة الحرارة العادية. (أ) تمت مراقبة متوسط ضغط الشريان و (ب) درجة حرارة المستقيم باستمرار طوال العملية. يتم تقديم البيانات كمتوسط ± خطأ معياري للمتوسط (SEM) ، n = 6 لكل مجموعة. DHCA = 30 دقيقة. تمت مقارنة الاختلافات بين المجموعتين في كل نقطة زمنية باستخدام اختبار t للطالب غير المزدوج. الاختصارات: DHCA = توقف الدورة الدموية العميق منخفض الحرارة. NtCPB = المجازة القلبية الرئوية ذات درجة الحرارة العادية ؛ MAP = متوسط ضغط الدم الشرياني. * p < 0.05 ، ** p < 0.01 ، *** p < 0.001 ؛ p > 0.05 غير معروض. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 4: الأس الهيدروجيني وتركيزات الهيموجلوبين والهيماتوكريت وحمض اللاكتيك في الفئران. تم جمع عينات دم الشريان لتحليل (أ) الهيموجلوبين ، (ب) الهيماتوكريت ، (ج) حمض اللاكتيك ، (د) ودرجة الحموضة عبر الشريان الفخذي في ثلاث نقاط زمنية: بدء CPB ، قبل DHCA ، والفطام عن CPB. DHCA = 30 دقيقة. يتم تقديم البيانات كمتوسط ± SEM ، n = 6 لكل مجموعة. تمت مقارنة الفرق بين المجموعتين في كل نقطة زمنية باستخدام اختبار t للطالب غير المزدوج. الاختصارات: DHCA = توقف الدورة الدموية العميق منخفض الحرارة. NtCPB = المجازة القلبية الرئوية ذات درجة الحرارة العادية ؛ Hb = الهيموغلوبين. الهيماتوكريت = الهيماتوكريت. لاك = حمض اللبنيك. * ص < 0.05. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 5: تركيز Na+ وCl− وK+ والجلوكوز في الفئران. تم جمع عينات دم الشريان لتحليل (A) Na + و (B) Cl− و (C) K + و (D) الجلوكوز عبر الشريان الفخذي في ثلاث نقاط زمنية: بدء CPB ، قبل DHCA ، والفطام عن CPB. DHCA = 30 دقيقة. يتم تقديم البيانات كمتوسط ± SEM ، n = 6 لكل مجموعة. تمت مقارنة الاختلافات بين المجموعتين في كل نقطة زمنية باستخدام اختبار t للطالب غير المزدوج. الاختصارات: DHCA = توقف الدورة الدموية العميق منخفض الحرارة. NtCPB = المجازة القلبية الرئوية ذات درجة الحرارة العادية ؛ غلو = الجلوكوز. p > 0.05 غير معروض. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 6: البلعمة الذاتية في الحصين في الفئران. تم القتل الرحيم للفئران بعد 30 دقيقة من الفطام عن دائرة CPB ، وتم حصاد الحصين على الفور. بعد ذلك ، تم تثبيت الحصين في الجلوتارالدهيد لمزيد من المجهر الإلكتروني النافذ للتحقيق في التعبير عن البلعمة الذاتية في الحصين لفئران (A) NtCPB و (B) فئران DHCA. DHCA = 30 دقيقة. قضبان المقياس: 1 ميكرومتر و 250 نانومتر. تشير الأسهم إلى البلعمة الذاتية. الاختصارات: DHCA = توقف الدورة الدموية العميق منخفض الحرارة. NtCPB = المجازة القلبية الرئوية ذات درجة الحرارة العادية. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
القنية هي الإجراء الأساسي لإنشاء DHCA في الفئران. قبل القنية ، فإن نقع الشريان ب 0.5 مل من يدوكائين 2٪ سيجعل من السهل القنية. بعد القنية ، من الضروري استخدام الهيبارين ب 500 وحدة دولية / كجم من الهيبارين عبر الوريد الوداجي الخارجي لتجنب تكوين الخثرة الدقيقة17. لقد وجدنا مرارا وتكرارا أن هذه الجرعة من الهيبارين يمكن أن تحقق هدف وقت التخثر المنشط (ACT) >480 ثانية. فترة إعادة التدفئة هي الجزء الأصعب. استغرق الأمر أكثر من 60 دقيقة حتى ترتفع درجة الحرارة من 18 درجة مئوية إلى 34 درجة مئوية في تجربتنا ، بينما يمكن إجراء فترة إعادة التدفئة في 30 دقيقة أو 40 دقيقة في بعض التجارب الأخرى18,19. أفاد ليناردي وآخرون أن معدل إعادة التدفئة الأعلى (45 دقيقة) زاد من الاستجابة الالتهابية ويمكن أن يؤثر على وذمة الدماغ بعد DHCA20. وفي الوقت نفسه ، تشير الإرشادات الصادرة عن جمعية جراحي الصدر وجمعية أطباء التخدير القلبي الوعائي والجمعية الأمريكية للتكنولوجيا خارج الجسم إلى أن تدرجات درجة الحرارة أثناء التبريد أو إعادة التسخين يجب ألا تتجاوز 10 درجات مئوية لتجنب توليد الصمات الغازية والغازات ، على التوالي21.
خلال فترة إعادة التدفئة ، قد يواجه القلب صعوبة في إعادة النبض بسبب انخفاض توصيل الأكسجين أو الحماض المتراكم أثناء السكتة القلبية. بالإضافة إلى ذلك ، قد لا يستجيب القلب ل 10-20 ميكروغرام من الإبينفرين. في هذه المرحلة ، يجب زيادة معدل تدفق المضخة ، ويجب ضمان ضغط التروية الكافي. إذا كان انخفاض ضغط الدم الحراري لا يزال موجودا عند تحديد حجم دم كاف ، فيمكن إعطاء بافراز (4 ميكروغرام في كل مرة) لتضييق الأوعية المحيطية ، وتحسين الضغط الانبساطي ، وبالتالي تحسين التروية التاجية22.
هناك بعض القيود على تجربتنا. لم يتم إجراء بضع الصدر ، لذلك كان التحفيز المسبب للألم مختلفا عن تحفيز المرضى السريريين. ثانيا ، لم يتم استخدام حل الشلل القلبي لشلل القلب. في تجربتنا ، كان سبب السكتة القلبية انخفاض حرارة الجسم وانخفاض ضغط الدم. تقلل الطريقة الحالية من الضرر الناجم عن بضع الصدر ، مما يعني أنه يمكن استخدامها للتحقيق في تأثير انخفاض حرارة الجسم ونقص التروية على الأعضاء.
يمكن تطبيق هذا النموذج للتحقيق في الآليات الفيزيولوجية المرضية والعلاجات الدوائية ل SIRS التي تسببها سلطة مدينة دبي الطبية ، وإصابة I / R ، والإجهاد التأكسدي ، والتهاب الأعصاب ، والتغيرات السلوكية العصبية ، وما إلى ذلك.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
Acknowledgments
يشكر المؤلفون Liang Zhang للمساعدة في جمع بيانات الفيديو أثناء التجربة. تم دعم هذه الدراسة من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (رقم المنحة: 82070479) وصناديق البحوث الأساسية للجامعات المركزية (رقم المنحة: 3332022128).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Heat Exchanger | Xi’an Xijing Medical Appliance Co., Ltd | Animal-M | |
| Membrane Oxygenator | Dongguan Kewei Medical Instrument Co., Ltd. | Micro-M | |
| Monitor | Chengdu Techman Co., Ltd | BL-420s | |
| Roller Pump | Changzhou Prefluid Technology Co.,Ltd | BL100 | |
| SD Rat | HFK Bioscience Co.,Ltd. | / | |
| Sevoflurane | Maruishi Pharmaceutical Co. Ltd | H20150020 | |
| Shaver | Hangzhou Huayuan Pet Products Co.,Ltd. | / | |
| Vaporizer | SPACECABS | / | |
| Ventilator | Shanghai Alcott Biotech Co., Ltd | ALC-V8S | |
| Water Tank | Maquet Critical Care AB | Jostra HCU20-600 |
References
- Lewis, F. J., Taufic, M. Closure of atrial septal defects with the aid of hypothermia; experimental accomplishments and the report of one successful case. Surgery. 33 (1), 52-59 (1953).
- Miler, R. D., et al. Miller's Anesthesia., eighth edition. , Saunders. Philadephia, US. (2015).
- Gocoł, R., et al. The role of deep hypothermia in cardiac surgery. International Journal of Environmental Research and Public Health. 18 (13), 7061 (2021).
- Zhu, P., et al. The role of deep hypothermic circulatory arrest in surgery for renal or adrenal tumor with vena cava thrombus: A single-institution experience. Journal of Cardiothoracic Surgery. 13 (1), 85 (2018).
- Poon, S. S., Estrera, A., Oo, A., Field, M. Is moderate hypothermic circulatory arrest with selective antegrade cerebral perfusion superior to deep hypothermic circulatory arrest in elective aortic arch surgery. Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 23 (3), 462-468 (2016).
- Giuliano, K., et al. Inflammatory profile in a canine model of hypothermic circulatory arrest. Journal of Surgical Research. 264, 260-273 (2021).
- Wang, Q., et al. Hyperoxia management during deep hypothermia for cerebral protection in circulatory arrest rabbit model. ASAIO Journal. 58 (4), 330-336 (2012).
- Jungwirth, B., et al. Neurologic outcome after cardiopulmonary bypass with deep hypothermic circulatory arrest in rats: Description of a new model. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 131 (4), 805-812 (2006).
- Engels, M., et al. A cardiopulmonary bypass with deep hypothermic circulatory arrest rat model for the investigation of the systemic inflammation response and induced organ damage. Journal of Inflammation. 11, 26 (2014).
- Chen, Q., Sun, K. P., Huang, J. S., Wang, Z. C., Hong, Z. N. Resveratrol attenuates neuroinflammation after deep hypothermia with circulatory arrest in rats. Brain Research Bulletin. 155, 145-154 (2020).
- Chen, Q., Lei, Y. Q., Liu, J. F., Wang, Z. C., Cao, H. Triptolide improves neurobehavioral functions, inflammation, and oxidative stress in rats under deep hypothermic circulatory arrest. Aging. 13 (2), 3031-3044 (2021).
- Liu, M., et al. A novel target to reduce microglial inflammation and neuronal damage after deep hypothermic circulatory arrest. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 159 (6), 2431-2444 (2020).
- Pinto, A., et al. The extracellular isoform of superoxide dismutase has a significant impact on cardiovascular ischaemia and reperfusion injury during cardiopulmonary bypass. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 50 (6), 1035-1044 (2016).
- Hirao, S., Masumoto, H., Itonaga, T., Minatoya, K. A recovery cardiopulmonary bypass model without transfusion or inotropic agents in rats. Journal of Visualized Experiments. (133), e56986 (2018).
- Ha, J. Y., Kim, J. S., Kim, S. E., Son, J. H. Simultaneous activation of mitophagy and autophagy by staurosporine protects against dopaminergic neuronal cell death. Neuroscience Letters. 561, 101-106 (2014).
- Yamamoto, A., Yue, Z. Autophagy and its normal and pathogenic states in the brain. Annual Review of Neuroscience. 37, 55-78 (2014).
- You, X. M., et al. Rat cardiopulmonary bypass model: Application of a miniature extracorporeal circuit composed of asanguinous prime. Journal of Extra-Corporeal Technology. 37 (1), 60-65 (2005).
- Chen, Q., Lei, Y. Q., Liu, J. F., Wang, Z. C., Cao, H. Beneficial effects of chlorogenic acid treatment on neuroinflammation after deep hypothermic circulatory arrest may be mediated through CYLD/NF-κB signaling. Brain Research. 1767, 147572 (2021).
- Li, Y. A., et al. Differential expression profiles of circular RNAs in the rat hippocampus after deep hypothermic circulatory arrest. Artificial Organs. 45 (8), 866-880 (2021).
- Linardi, D., et al. Slow versus fast rewarming after hypothermic circulatory arrest: effects on neuroinflammation and cerebral oedema. European Journal of Cardiothoracic Surgery. 58 (4), 792-780 (2020).
- Engelman, R., et al. The Society of Thoracic Surgeons, The Society of Cardiovascular Anesthesiologists, and The American Society of ExtraCorporeal Technology: Clinical practice guidelines for cardiopulmonary bypass--Temperature management during cardiopulmonary bypass. Annals of Thoracic Surgery. 100 (2), 748-757 (2015).
- Jenke, A., et al. AdipoRon attenuates inflammation and impairment of cardiac function associated with cardiopulmonary bypass-induced systemic inflammatory response syndrome. Journal of the American Heart Association. 10 (6), 018097 (2021).
