Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Immunology and Infection

Etablering av dyp hypoterm sirkulasjonsarrest hos rotter

Published: December 16, 2022 doi: 10.3791/63571

Summary

Denne protokollen presenterer etablering av dyp hypoterm sirkulasjonsstans hos rotter, som kan brukes til å undersøke systemisk inflammatorisk responssyndrom, iskemi / reperfusjonsskade, oksidativt stress, nevroinflammasjon, etc.

Abstract

Dyp hypoterm sirkulasjonsstans (DHCA) brukes rutinemessig under operasjoner for kompleks medfødt hjertesykdom og aortabuesykdom. Denne studien tar sikte på å gi en metode for å etablere DHCA hos rotter. For å evaluere virkningen av DHCA-prosessen på vitale tegn, ble en normal temperatur kardiopulmonal bypass (CPB) rottemodell uten sirkulasjonsstans brukt som en kontroll. Som forventet førte DHCA til en signifikant reduksjon i kroppstemperatur og gjennomsnittlig arterielt blodtrykk. Blodgassanalysen indikerte at DHCA økte melkesyrenivået, men ikke påvirket blodets pH og konsentrasjonene av hemoglobin, hematokrit, Na +, Cl-, K + og glukose. Videre, sammenlignet med CPB-rotter med normal temperatur, viste resultatene av transmisjonselektronmikroskopi en mild økning i hippocampale autofagosomer hos DHCA-rotter.

Introduction

Dyp hypoterm sirkulasjonsstans (DHCA) har vært brukt i hjertekirurgi siden 19531. DHCA innebærer å redusere pasientens kjernetemperatur til dypt hypoterme nivåer (15-22 ° C) før det globalt avbryter blodstrømmen til kroppen2. Sirkulasjonsstansen kan gi et relativt blodløst operasjonsfelt. Dyp hypotermi reduserer stoffskiftet, spesielt i hjernen og myokardiet, som er en effektiv metode for beskyttelse mot iskemi3. DHCA brukes ofte under operasjoner for kompleks medfødt hjertesykdom, aortabuesykdom, og til og med nyre- eller binyretumorer med vena cava trombus 4,5. Derfor gir etablering av DHCA-dyremodeller en viktig referanse for forbedring av prosedyren og forebygging av komplikasjoner i kliniske omgivelser.

Selv om modeller kan etableres med hjørnetenner6, kaniner7 og andre dyr, er det å foretrekke å bruke rotter på grunn av deres brukbarhet og lave kostnader. DHCA-rottemodellen ble beskrevet for første gang i 2006 av Jungwirth et al.8. Det ble funnet at varigheten av sirkulasjonsstansen hadde innvirkning på de nevrologiske utfallene. Siden den gang har DHCA-rottemodeller blitt undersøkt bredt. Det er avklart at DHCA kan fremprovosere systemisk inflammatorisk responssyndrom (SIRS)9. I påfølgende studier fant farmakologer at DHCA-relatert nevroinflammasjon indusert av SIRS kunne dempes av resveratrol10 og triptolide11. Vårt team fant også at DHCA-relatert nevroinflammasjon kunne dempes ved å hemme det kaldinduserbare RNA-bindende proteinet12. I kardiovaskulærsystemet har superoksiddismutase en kardioprotektiv effekt på iskemi / reperfusjon (I / R) skader under DHCA13. Disse resultatene utvidet forståelsen av DHCA-relaterte patofysiologiske prosesser og tilbød nye retninger for å forbedre resultatene av DHCA. Resultatene angående endotoksemi, oksidativt stress og autofagi etter DHCA er imidlertid ufullstendige. DHCA bruker samme operasjonelle teknologi som kardiopulmonal bypass (CPB)14, men ledelsesstrategien er forskjellig, og trinnene for å generere DHCA varierer på tvers av ulike team 8,9,10,11. Denne studien tar sikte på å gi en metode for å etablere DHCA-prosedyren hos rotter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Protokollene gjennomgikk en institusjonell gjennomgang og mottok godkjenning fra Institutional Animal Care and Use Committee, Fuwai Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences (FW-2021-0005). Alle eksperimentelle prosedyrer ble utført i samsvar med Veiledning for pleie og bruk av forsøksdyr utgitt av National Institutes of Health.

MERK: Hannrotter fra Sprague-Dawley (vekt: 500-600 g, alder: 12-14 uker) ble holdt under standard laboratorieforhold med fri tilgang til mat og vann. Rottene ble tilfeldig fordelt i to grupper (n = 6, hver gruppe): DHCA-gruppen og normaltemperatur CPB-gruppen (NtCPB-gruppen).

1. Forberedende arbeid

  1. Steriliser de kirurgiske instrumentene (tang, saks, mikrotang, elektrokoagulator, barbermaskin osv.) før forsøket (figur 1).
  2. Sørg for tilgjengeligheten av forbruksvarer, som inkluderer 2-0 silke, en 16 G kanyle (endotrakeal kateter), en 22 G kanyle, en hjemmelaget 16-G kanyle (multi-åpning intravenøs kateter), injeksjon sprøyter, gasbind og tape.
    MERK: For den hjemmelagde 16 G-kanylen, bruk en skalpell til å kutte to eller tre åpninger med 2 mm diameter på spissen av kanylen, noe som vil bidra til å gjøre venøs drenering jevnere.
  3. Sikre tilgjengeligheten av sevofluran, 2 % lidokain, saltvann, heparin (5 IE/ml, 250 IE/ml), adrenalin (40 μg/ml), noradrenalin (20 μg/ml), hydroksyetylstivelse og bikarbonat.
  4. Sørg for at DHCA-kretsene inneholder et reservoar (modifisert fra Murphys dropper), en rullepumpe, en varmeveksler, en membranoksygenator, tilkoblingsrør og en vanntank (figur 2). Koble kretsen, og bland 12 ml hydroksyetylstivelse med 1 ml heparinnatrium (250 IE) og 1 ml saltvann. Klargjør kretsen med 14 ml grunningsløsning med rullepumpen forsiktig roterende (10-40 ml/min).
    MERK: Reservoaret er remolded fra en blodtransfusjonsenhet med Murphys dropper. Den venøse innstrømningsdelen av dropperen forblir på 10-15 cm, og den venøse utløpsdelen forblir på 10 cm.

2. Anestesi og kanylering

  1. Bedøv rottene med 2% -3% sevofluran, og test deretter for mangel på konjunktivrefleks og muskelavslapping etter at rotta mister bevisstheten.
    MERK: Konjunktivrefleksen refererer til øyeblikkelig lukking av øyelokket når hornhinnen berøres. Bruk en bomullspinne for å berøre hornhinnen litt. Når anestesidybden er tilstrekkelig, lukkes øyelokkene ikke.
  2. Utfør endotrakeal intubasjon med en 16 G kanyle etter at konjunktivrefleksen forsvinner og ingen muskelmotstand observeres. Koble røret til en ventilator, og still inn parametrene ved å klikke på knappene på ventilatoren (tidevannsvolum: 1,0-1,2 ml/100 g, hjertefrekvens: 80 slag per minutt [bpm], I:E = 1:1, inspirert oksygenfraksjon: 60%).
  3. Legg et varmeteppe under rotta, og fest rotta med tape. Påfør oftalmisk salve på øynene for å forhindre tørrhet. Barber håret på venstre inngangsregion, høyre livmorhalsregion og hale med barbermaskin. Desinfiser deretter huden tre ganger med jod og alkohol.
  4. Kontroller anestesidybden før du går videre til de neste trinnene. Hvis respirasjonsfrekvensen er høyere enn den som er angitt av ventilatoren (80 slag/minutt), eller hvis det er muskelstivhet, øker du plasmakonsentrasjonen av sevofluran.
    MERK: Når anestesidybden er tilstrekkelig, bør respiratorisk rytme synkroniseres med ventilatoren, og musklene skal være helt avslappet uten spenning. Kontroller anestesidybden hvert 30. minutt for å sikre at rotten ikke opplever noen tilbakevending av bevissthet gjennom hele prosedyren.
  5. Bruk en skalpell til å kutte huden i venstre lyskeregion (ca. 1 cm), og disseker muskelen og vevet mykt for å eksponere venstre femorale vene og arterie. Separat arterien forsiktig.
  6. Kanylere et 22 G intravenøst kateter inn i venstre lårarterie. Ligate arterien og kateteret med en 2-0 silke (ved kanylområdet). Bruk saltholdig heparin (5 UI / ml) for å skylle kanylen for å unngå koagulering. Koble kateteret til trykksensoren for å overvåke blodtrykket.
  7. Klipp huden på halen (ca. 1,5 cm), og bruk deretter en skalpell til å kutte overfladisk fascia av halearterien for å eksponere halearterien, som ligger midt i det kirurgiske feltet.
  8. Kanylere halearterien med et 22 G intravenøst kateter. Ligate arterien og kateteret med en 2-0 silke (ved kanylområdet). Bruk saltholdig heparin (5 UI / ml) for å skylle kateteret for å unngå koagulering.
    MERK: Ved kanylering av intravenøst kateter holder venstre hånd arterien/venen med tang, og høyre hånd stikker hull i arterien/venen med nålen inne i kateteret og setter deretter kanylen inn i arterien.
  9. Klipp huden på høyre halsvene (ca. 2 cm), og skill deretter muskelen og vevet for å eksponere venen. Sett inn et 16 G hjemmelaget intravenøst kateter med flere åpninger i høyre vena jugularis utvendig, og sett det forsiktig inn i høyre nedre vena cava eller høyre atrium.
    MERK: Venstre vena femoralis og arterie er under overflaten av venstre lyskeregion. Venen er tykkere enn arterien, og blodfargen på arteriene er lys rød. Den høyre jugulære venen er midt i høyre livmorhalsområde; Når huden er kuttet og musklene er skilt, kan venen ses (ca. 0,3-0,4 cm bred). Når spissen av kateteret berører høyre atrium, vil bølgen av blodtrykk svinge. Deretter, etter å ha trukket kateteret litt tilbake, vil spissen av kateteret være i den overlegne vena cava.
  10. Administrer heparinnatrium (500 IE/kg) via høyre ytre vene. Dekk hvert kanylert område med fuktig gasbind for å unngå forurensning.
    MERK: Sett en boks under operasjonsbordet for å heve den ca 40 cm.

3. DHCA-initiering

  1. Koble DHCA-kretsen til kateteret i halearterien først, og hold pumpens strømningshastighet på 1-2 ml / min. Koble deretter reservoaret med kateteret i høyre ytre halsvene. Pass på at det alltid er et blodnivå på ca 1 cm i reservoaret.
  2. Slå på vanntanken, og sett vanntemperaturen på 37 °C først.
  3. Etter at blodtrykket er stabilt, øk pumpestrømmen forsiktig opp til 80-100 ml / kg / min for å pumpe blodet.

4. Kjøling

  1. Still romtemperaturen til rundt 20 °C. Legg isbiter i engangshansker, og legg dem deretter på rottens hode og sider. Juster temperaturen på tanken i sanntid i henhold til revtaltemperaturen til rottene.
  2. Samle 0,1 ml blod fra venstre lårarterie, og legg den på blodgassmaskinen for blodgassanalyse. Endre de relevante parametrene til ventilatoren på riktig måte i henhold til resultatene av blodgassanalysen (f.eks. PaCO2).
    MERK: Hjertefrekvensen og blodtrykket kan endres, og pumpens strømningshastighet bør justeres tilsvarende. Temperaturgradienten mellom vanntanken og rotta må være mindre enn 10 °C. Sørg for at temperaturen kan reduseres til 15-20 °C innen 30 minutter. Det normale området for PaCO2 er 35-45 mmHg. Hvis blodgassresultatene viser en lavere PaCO2, kan man redusere tidevannsvolumet og omvendt.

5. Dyp hypoterm sirkulasjonsstans

  1. Når rektaltemperaturen synker til 15-20 °C, bytt engangshansker (som inneholder is) for å sikre opprettholdelse av dyp hypotermi under sirkulasjonsstansen.
  2. Stopp rullepumpen, hold reservoaret i kontakt med miljøet, og tøm blodet sakte fra den ytre halsvenen til reservoaret.
  3. Vær oppmerksom på blodtrykksbølgeformen. Når blodtrykket og hjertefrekvensen er 0, stopp dreneringen og hold reservoaret lukket. Slå av respiratoren.
    MERK: Varigheten av sirkulasjonsstansen varierer i henhold til formålet med eksperimentet.

6. Oppvarming og reperfusjon

  1. Ta av alle engangshanskene, og øk romtemperaturen til 25 °C. Gjenopprett membranoksygenatorventilasjonen mens du holder det venøse dreneringsrøret klippet. Slå på rullepumpen for å sikre at blodet i reservoaret sakte går tilbake til rottens kropp.
  2. Slå på respiratoren. Når blodnivået i reservoaret forblir på 1 cm, løsner du dreneringsrøret og drenerer blodet sakte fra høyre atrium til reservoaret.
  3. Slå på varmelampen, varmeputen og vanntanken. Still temperaturen på vanntanken til 25 °C først, og juster deretter utløpstemperaturen i tide i henhold til rottens rektaltemperatur.
    MERK: Varmelampen skal rettes mot de store blodkarene i rottebrysthulen, og den bør holdes i en viss avstand for å unngå å brenne vevet. Vær oppmerksom på temperaturforskjellen mellom utløpstemperaturen og rottens rektaltemperatur (<10 °C). Om nødvendig, test blodgassen, og juster deretter ventilatorparametrene tilsvarende, og administrer bikarbonat, elektrolytter, etc.
  4. Fjern varmelampen etter at rektaltemperaturen har gått tilbake til 34 °C.
    MERK: Dette trinnet, som en fortsettelse av den raske oppvarmingsprosessen, bør være tregt. På dette stadiet kan utstyrsparametrene til sevofluranfordamperen, mekanisk ventilator og rullepumpe gjenopprettes til nivåene i begynnelsen av CPB.

7. Avvenning av CPB

  1. Reduser rullepumpens strømningshastighet sakte og gradvis, og juster den venøse dreneringshastigheten til strømningshastigheten reduseres til 1 ml / min.
    MERK: Hver strømningshastighetsjustering bør observeres i 3-5 min.
  2. Hold reservoaret i kontakt med miljøet (ved å ta av reservoarhetten). Tilfør det gjenværende blodet i kretsen med en strømningshastighet på 1 ml / min.
  3. Stopp membranoksygenering og rullepumpen.
  4. Avliv rotten etter en periode med mekanisk ventilasjon under dyp anestesi.
    MERK: Dette er en terminal prosedyre. Varigheten mellom avvenning av CPB og eutanasi varierer i henhold til de forskjellige studieprotokollene. Husk å desinfisere sårene med jod og alkohol og dekk deretter hvert kanylert område med fuktig gasbind for å unngå forurensning før eutanasi. Øk plasmakonsentrasjonen av sevofluran for å øke anestesidybden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Som kontrollgruppe viste rotter med normal temperatur CPB (NtCPB) uten sirkulasjonsstans stabilt gjennomsnittlig arterielt blodtrykk (MAP) og kroppstemperatur under hele prosedyren, mens MAP for DHCA-rottene gikk ned under hjertestansen (p < 0,01, figur 3A). Temperaturen til DHCA-rottene falt raskt i kjølefasen og gjenvunnet gradvis under oppvarmingsfasen. Ved avvenning av rottene fra DHCA-kretsene gikk temperaturen til DHCA-rottene tilbake til normal (figur 3B).

Effekten av DHCA-prosessen på rotter ble undersøkt ved blodgassanalyse. Etter fullblodskontakten med grunningsløsningen var konsentrasjonen av hemoglobin (Hb) høyere enn 6 g/dl i begge gruppene (figur 4A). Ved avvenning av rottene fra DHCA-kretsen økte konsentrasjonen til 9 g/dl på grunn av infusjonen av det gjenværende blodet i CPB-kretsen i rotten. Hematokrit (HCT) viste en tilsvarende tendens som Hb (figur 4B). Ved oppstart av CPB-prosedyren kan forskjellene i Hb og HCT skyldes de forskjellige vektene hos rottene. Gjennomsnittsvekten til DHCA-rottene var 571,1 g ± 7,254 g, mens gjennomsnittsvekten til rottene i NtCPB-gruppen var 535,0 g ± 8,317 g (p = 0,075). Selv om forskjeller i Hb-konsentrasjon ville føre til forskjeller i blodets evne til å transportere oksygen, var endringstrendene i de to gruppene de samme, noe som indikerer at DHCA ikke i tillegg påvirket Hb-konsentrasjonen. Etter DHCA og reperfusjon økte nivået av melkesyre raskt, og dette var mer uttalt i DHCA-gruppen (figur 4C). pH sank etter DHCA-prosedyren, som mest sannsynlig var et resultat av melkesyreakkumulering (figur 4D). Under hele forsøket viste konsentrasjonene av Na+, Cl, K+ og glukose ikke signifikante forskjeller på noe tidspunkt (figur 5). Disse resultatene tyder på at DHCA bare forårsaket økt melkesyre, men påvirket ikke blodets pH og konsentrasjonen av hemoglobin, hematokrit, Na +, Cl-, K + og glukose.

Autofagi er en prosess der eukaryote celler bruker lysosomer til å nedbryte sine cytoplasmatiske proteiner og skadede organeller15. I fysiologiske og noen patologiske forhold er et mildt nivå av autofagi avgjørende for vedlikehold av cellulær homeostase. Imidlertid kan overdreven autofagi føre til metabolsk stress, nedbrytning av cellekomponenter og til og med celledød16. For å evaluere effekten av DHCA på nevral autofagi brukte vi transmisjonselektronmikroskopi og fant overraskende et økt antall autofagosomer i hippocampi hos DHCA-rottene (figur 6). Basert på autofagosomenes toveisfunksjoner, om de økte autofagosomene spiller en nevrobeskyttende og kompenserende eller patologisk rolle under DHCA, trenger fortsatt videre forskning.

Figure 1
Figur 1: Kirurgiske instrumenter brukt i DHCA-modellen . (a) Jod, (b) injeksjonssprøyter, (c) tape, (d) fuktig gasbind, (e) tang, (f) saks, (g,h) mikrotang, (i) en elektrokoagulator, (j) en barbermaskin og (k) silke. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2: Kardiopulmonal bypass-krets av DHCA-rottemodellen. (A) a: Membranoksygenator; b: Varmeveksler; c: Reservoar; d1: Røret som fester rullepumpen (ytre diameter [OD), 6 mm; indre diameter [ID], 4 mm; lengde, 15 cm); d2: Røret som forbinder varmeveksleren og membranoksygenatoren (OD, 6 mm; ID 4 mm; lengde, 8 cm); d3: Arterieutløpslinjen (OD, 2,5 mm; ID, 1,5 mm; lengde, 20 cm). (B) a: Reservoar; b: Membranoksygenator; c: Varmeveksler; d: Rullepumpe. Den gule pilen viser retningen av blodstrømmen. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3: Vitale tegn hos DHCA-rotter og CPB-rotter med normal temperatur. (A) Gjennomsnittlig arterietrykk og (B) rektaltemperatur ble kontinuerlig overvåket gjennom hele prosedyren. Data er presentert som gjennomsnitt ± standardfeil i gjennomsnittet (SEM), n = 6 per gruppe. DHCA = 30 min. Forskjellene mellom de to gruppene ved hvert tidspunkt ble sammenliknet med en uparet T-test for studenter. Forkortelser: DHCA = dyp hypoterm sirkulasjonsstans; NtCPB = normal temperatur kardiopulmonal bypass; MAP = gjennomsnittlig arterielt blodtrykk. * p < 0,05, ** p < 0,01, *** p < 0,001; p > 0,05 ikke vist. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4: pH og konsentrasjonene av hemoglobin, hematokrit og melkesyre hos rotter. Arterieblodprøver for analyse av (A) hemoglobin, (B) hematokrit, (C) melkesyre, (D) og pH ble samlet inn via lårarterien ved tre tidspunkter: initiering av CPB, før DHCA, og avvenning av CPB. DHCA = 30 min. Data er presentert som gjennomsnitt ± SEM, n = 6 per gruppe. Forskjellen mellom de to gruppene på hvert tidspunkt ble sammenlignet med en uparet Student t-test. Forkortelser: DHCA = dyp hypoterm sirkulasjonsstans; NtCPB = normal temperatur kardiopulmonal bypass; Hb = hemoglobin; Hct = hematokrit; Lac = melkesyre. * p < 0,05. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5: Konsentrasjonen av Na+, Cl, K+ og glukose hos rotter. Arterieblodprøver for analyse av (A) Na+, (B) Cl, (C) K+ og (D) glukose ble samlet inn via lårarterien ved tre tidspunkter: initiering av CPB, før DHCA, og avvenning av CPB. DHCA = 30 min. Data er presentert som gjennomsnitt ± SEM, n = 6 per gruppe. Forskjellene mellom de to gruppene ved hvert tidspunkt ble sammenliknet med en uparet T-test for studenter. Forkortelser: DHCA = dyp hypoterm sirkulasjonsstans; NtCPB = normal temperatur kardiopulmonal bypass; Lim = glukose. p > 0,05 ikke vist. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 6
Figur 6: Autofagosomer i hippocampi hos rotter. Rottene ble avlivet 30 minutter etter avvenning fra CPB-kretsen, og hippocampiene ble høstet umiddelbart. Deretter ble hippocampi festet i glutaraldehyd for videre transmisjonselektronmikroskopi for å undersøke uttrykket av autofagosomer i hippocampi av (A) NtCPB-rotter og (B) DHCA-rotter. DHCA = 30 min. Skala barer: 1 μm og 250 nm. Pilene peker på autofagosomer. Forkortelser: DHCA = dyp hypoterm sirkulasjonsstans; NtCPB = normal temperatur kardiopulmonal bypass. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Kanylering er den mest grunnleggende prosedyren for å etablere DHCA hos rotter. Før kanylering vil bløtlegging av arterien med 0,5 ml 2% lidokain gjøre det lettere å kanylere. Etter kanylering er heparinisering med 500 IE/kg heparin via yttervena jugularis nødvendig for å unngå mikrotrombedannelse17. Vi har gjentatte ganger funnet ut at denne dosen heparin kan oppnå målet om en aktivert koagulasjonstid (ACT) >480 s. Gjenoppvarmingsperioden er den vanskeligste delen. Det tok mer enn 60 minutter før temperaturen steg fra 18 °C til 34 °C i vårt eksperiment, mens oppvarmingsperioden kunne gjøres på 30 minutter eller 40 minutter i noen andre eksperimenter18,19. Linardi og medarbeidere rapporterte at en høyere gjenoppvarmingsrate (45 min) økte den inflammatoriske responsen og kunne påvirke hjerneødem etter DHCA20. I mellomtiden indikerer retningslinjer fra The Society of Thoracic Surgeons, The Society of Cardiovascular Anesthesiologists og The American Society of Extracorporeal Technology at temperaturgradientene under kjøling eller gjenoppvarming ikke bør overstige 10 ° C for å unngå generering av gassformige embolier og utgassing, henholdsvis21.

Under gjenoppvarmingsperioden kan hjertet ha problemer med å slå på nytt på grunn av lav oksygentilførsel eller acidose akkumulert under hjertestans. I tillegg kan hjertet ikke svare på 10-20 μg epinefrin. På dette tidspunktet bør pumpens strømningshastighet økes, og tilstrekkelig perfusjonstrykk bør sikres. Hvis ildfast hypotensjon fortsatt er tilstede når et tilstrekkelig blodvolum bestemmes, kan norepinefrin (4 μg per gang) administreres for å innsnevre de perifere karene, forbedre det diastoliske trykket og dermed forbedre koronar perfusjon22.

Det er noen begrensninger i eksperimentet vårt. Toraktomi ble ikke utført, så den nociceptive stimulansen var forskjellig fra kliniske pasienter. For det andre ble den kardioplegiske løsningen ikke brukt til kardioplegi. I vårt forsøk ble hjertestansen indusert av hypotermi og hypotensjon. Den eksisterende metoden reduserer skaden fra toraktomien, noe som betyr at den kan brukes til å undersøke påvirkning av hypotermi og iskemi på organene.

Denne modellen kan brukes til å undersøke patofysiologiske mekanismer og farmakologiske behandlinger for DHCA-indusert SIRS, I/R-skade, oksidativt stress, nevroinflammasjon, nevrobehaviorale endringer osv.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

Forfatterne takker Liang Zhang for å bidra til å samle inn videodataene under eksperimentet. Denne studien ble støttet av National Natural Science Foundation of China (Grant nummer: 82070479) og Fundamental Research Funds for de sentrale universitetene (Grant nummer: 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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. Miler, R. D., et al. Miller's Anesthesia., eighth edition. , Saunders. Philadephia, US. (2015).
  3. Gocoł, R., et al. The role of deep hypothermia in cardiac surgery. International Journal of Environmental Research and Public Health. 18 (13), 7061 (2021).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Giuliano, K., et al. Inflammatory profile in a canine model of hypothermic circulatory arrest. Journal of Surgical Research. 264, 260-273 (2021).
  7. Wang, Q., et al. Hyperoxia management during deep hypothermia for cerebral protection in circulatory arrest rabbit model. ASAIO Journal. 58 (4), 330-336 (2012).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Yamamoto, A., Yue, Z. Autophagy and its normal and pathogenic states in the brain. Annual Review of Neuroscience. 37, 55-78 (2014).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).

Tags

Immunologi og infeksjon utgave 190 Dyp hypoterm sirkulasjonsstans hjernebeskyttelse betennelse
Etablering av dyp hypoterm sirkulasjonsarrest hos rotter
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Yan, W., Ji, B. Establishment ofMore

Yan, W., Ji, B. Establishment of Deep Hypothermic Circulatory Arrest in Rats. J. Vis. Exp. (190), e63571, doi:10.3791/63571 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter