本文介绍了一种在未进行气管插管、可自主呼吸的小鼠中实施静脉-静脉体外膜肺氧合（ECMO）的技术方案。该小鼠ECMO模型可有效应用于急性及终末期肺部疾病的实验研究。
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本文内容
摘要
摘要
近年来，体外膜肺氧合（ECMO）的使用显著增加。ECMO 已成为治疗急性及终末期肺部疾病的可靠且有效的疗法。随着临床需求的增加和 ECMO 使用时间的延长，操作流程的优化以及多器官损伤的预防变得至关重要。本方案旨在介绍一种在未进行气管插管、可自主呼吸的小鼠中实施静脉-静脉 ECMO 的详细技术。该方案展示了 ECMO 的技术设计及手术步骤。这一小鼠 ECMO 模型将有助于研究与 ECMO 相关的病理生理机制（例如，炎症、出血以及血栓栓塞事件）。由于存在大量基因修饰小鼠，也可借此深入解析 ECMO 相关并发症所涉及的分子机制。
引言
体外膜肺氧合（ECMO）是一种临时生命支持系统，可替代肺和心脏功能，以实现充分的气体交换和灌注。Hill 等人1于1972年首次描述了ECMO在患者中的应用；然而，直到2009年H1N1流感大流行期间成功应用后，ECMO才得到广泛使用2。如今，ECMO已成为终末期心肺疾病抢救治疗的常规手段3。静脉-静脉ECMO正 increasingly 被用于治疗难治性呼吸衰竭且清醒、未插管、自主呼吸的患者，作为有创机械通气的一种替代方案4。
尽管体外膜肺氧合（ECMO）已得到广泛应用，但已有多种并发症的报道5,6,7。接受ECMO治疗的患者可能出现的并发症包括出血、血栓形成、脓毒症、血小板减少、设备相关功能障碍以及空气栓塞。此外，临床上和实验研究中均已有充分描述，ECMO可引发全身性炎症反应综合征（SIRS），进而导致多器官损伤8,9。在接受长期ECMO治疗的患者中，脑梗死等神经系统并发症也常有报道....
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方案
实验使用12周龄的雄性C57BL/6小鼠进行。本研究遵循德国动物保护法指南，实验方案编号为TSA 16/2250。
1. 材料准备
注意：所有步骤均在洁净但非无菌条件下进行。 若动物在术后需继续存活，则必须采用无菌条件。
- 在16倍显微镜下，使用手术刀在2-Fr聚氨酯管上开三个窗孔。
注意：所有窗孔必须位于插管的远端三分之一处，以确保最佳的血液引流。 - 制备预充液（材料表）。加入30 IU/mL肝素和2.5% v/v的8.4% NaHCO3溶液。将此溶液在4 °C下冷藏，直至使用。用500 µL预充液对管路进行预充。
- 将流出管插入预充液中，并启动蠕动泵以填充ECMO设备。以1 mL/min的流速持续循环预充液30分钟。
- 向氧合器提供0.5 L/min的100%氧气。
2. 麻醉
- 将动物放入充满2.5%（v/v）异氟烷/氧气混合气体的诱导室中。向蒸发器提供0.5 L/min的100%氧气。手术前，通过检测足底回缩和疼痛反射确认已达到完全麻醉状态。涂抹眼用凝胶以防止角膜干燥损伤。
- 使用加热垫将动物体温维持在37 °C。
- 使用异氟烷蒸发器....
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结果
本方案描述了小鼠静脉-静脉体外膜肺氧合（ECMO）的方法。该模型可靠且可重复，与我们先前报道的体外循环（CPB）伴呼吸和循环停止模型12,13相比，建立技术难度较低。
静脉系统中的ECMO血流维持在1.5至5 mL/min之间。通过向ECMO管路中添加额外的预充液，将平均动脉压维持在70至85 mmHg。通常，在ECMO期间向管路中添加0.1 mL预充液即可替代血容量。所有用于扩容或缓冲的溶液均通过股动脉或气泡捕集储液器给予。
每10分钟记录一次生理参数，代表性ECMO实验的数据见图2。成功的ECMO实验的血气分析数据见表1.......
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讨论
此前，我们描述了一种在小鼠中成功建立体外循环（CPB）的模型12,13。为了将该模型应用于急性或终末期肺部疾病的实验研究，我们开发了一种易于使用的静脉-静脉体外膜肺氧合（ECMO）回路，适用于小鼠。与CPB模型不同，静脉-静脉ECMO无需开胸及主动脉阻断等复杂的外科操作，从而降低了全身肝素化动物发生伤口出血的风险。为防止血液凝块导致氧合器栓塞，每只动物给予2.5 IU/kg的肝素。该剂量依据既往活化凝血时间（ACT）测定结果确定，可确保血液完全抗凝（ACT > 800 秒）。由于微型氧合器未进行肝素涂层处理，我们的抗凝方案仍保持与CPB操作相似。
与体外循环（CPB）回路相比，我们通过减小空气捕集器和微氧合器的体积，将总体预充量减少至0.5 mL。此外，需要较慢的流速以维持动物充分的氧合。血管内血容量的丢失导致平均动脉压逐渐下降。向动物体内额外加入0.1 mL的预充液后，血压可升高超过20 mmHg，但在随后的30分钟内，动脉压始终呈现轻微的线性下降。如果经.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本项目由德国研究基金会（Deutsche Forschungsgemeinschaft）的KFO 311资助项目支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 斯特罗芬丁 | B.Braun Petzold GmbH | PZN:8609189 | 与四联液按1:1混合 |
| 6% 四联液 | B. Braun Melsungen AG | PZN: 05565416 | 与斯特罗芬丁按1:1混合 |
| 肝素钠 25,000 | Ratiopharm GmbH | PZN: 3029843 | 预充液中每毫升含2.5 IU |
| 8.4% 碳酸氢钠溶液 | B. Braun Melsungen AG | PZN: 1579775 | 预充液中占3% |
| 卡洛芬 | Zoetis Inc., USA | PZN:00289615 | 5 mg/kg体重 |
| 1 Fr 聚氨酯导管 | Instechlabs INC., USA | C10PU-MCA1301 | 颈动脉 |
| 2 Fr 聚氨酯导管 | Instechlabs INC., USA | C20PU-MJV1302 | 颈静脉 |
| 8-0 编织丝线 | Ashaway Line & Twine Co., USA | 75290 | 结扎用 |
| 异氟烷 | Piramal Critical Care GmbH | PZN:9714675 | 麻醉 |
| 弹簧剪 - 6 mm 刀头 | Fine Science Tools GmbH | 15020-15 | 器械 |
| 弹簧剪 - 2 mm 刀头 | Fine Science Tools GmbH | 15000-03 | 器械 |
| 哈尔斯特德-蚊式止血钳 | Fine Science Tools GmbH | 13009-12 | 器械 |
| 杜蒙特#55镊子 | Fine Science Tools GmbH | 11295-51 | 器械 |
| 卡斯特罗维耶霍微持针器 - 9 cm | Fine Science Tools GmbH | 12060-02 | 器械 |
| 微血管夹 | Fine Science Tools GmbH | 18555-01 | 器械 |
| bulldog 血管夹 | Fine Science Tools GmbH | 18050-28 | 器械 |
| 异氟烷麻醉蒸发器 Drager 19.1 | Drägerwerk AG & Co. KGaA | 麻醉浓度 1.3–2.5% | |
| 多通道数据采集系统，配备 ISOHEART 软件 | Hugo Sachs Elektronik GmbH, 德国 | 有创血压、心电图、体温 t °C | |
| i-STAT 便携式检测仪 | Abbott Laboratories, Lake Bluff, Illinois, USA | 血气分析 | |
| i-STAT CG4+ 和 CG8+ 检测盒 | Abbott Laboratories, Lake Bluff, Illinois, USA | 血气分析 | |
| C57Bl/6 小鼠，雄性，30 g，14 周龄 | Charles River Laboratories | 实验前饲养 1 周 |
参考文献
- Hill, J. D., et al. Prolonged Extracorporeal Oxygenation for Acute Post-Traumatic Respiratory Failure (Shock-Lung Syndrome). New England Journal of Medicine. 286 (12), 629-634 (1972).
- Noah, M. A., et al.
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