Herz-Lungen-Blockentnahme von Kaninchen: Ein chirurgischer Eingriff zur Entnahme eines funktionellen Herz-Lungen-Blocks aus einem Kaninchenmodell

Zusammenfassung

Quelle: Pacheco-Baltazar, A., et al. Isoliertes Lungenperfusionssystem im Kaninchenmodell. J. Vis. Exp. (2021)

In diesem Video zeigen wir ein Verfahren zur chirurgischen Entnahme eines funktionellen kardiopulmonalen Blocks aus einem Kaninchenmodell. Der geerntete Block kann für weitere physiologische, pharmakologische oder biochemische Studien verwendet werden.

Protokoll

Alle Verfahren, an denen Tiermodelle beteiligt sind, wurden vom lokalen institutionellen Tierpflegeausschuss und dem Tierprüfungsausschuss von JoVE überprüft.

>1. Ausrüstung und Vorbereitung der Geräte.

1. Anordnung der Ausrüstung:
   1. Stellen Sie einen Operationstisch auf, dessen Größe dem Gewicht des Kaninchens entspricht.
   2. Montieren Sie die Abdeckung des künstlichen Thorax auf der Stahlsäule mit der Glaskammer darunter und dem Beatmungsgerät mit einer Rollenpumpe an den Seiten.
   3. Stellen Sie sicher, dass die Abdeckung leicht geneigt ist, damit die Trachealkanüle in einer Linie mit der Luftröhre liegt, um eine schnellere Verbindung zu ermöglichen.
2. Künstlicher Thorax:
   HINWEIS: Es ist ein wesentlicher Bestandteil des Systems. Es besteht aus einer wasserummantelten Glaskammer, die durch eine spezielle Abdeckung verschlossen ist. Die Abdeckung fungiert als Organhalter mit den Anschlüssen zur Kanülierung der Luftröhre und der darin eingebetteten Gefäße.
   1. Richten Sie einen mit Druckluft betriebenen Venturistrahl ein, um den Unterdruck im künstlichen Thorax zu erzeugen.
      Anmerkung: Das Ventilation Control Module (VCM) ermöglicht die getrennte Einstellung des inspiratorischen und endexspiratorischen Drucks sowie der Atemfrequenz und des Verhältnisses von inspiratorischer Dauer zur Gesamtzyklusdauer.
3. Apparat:
   1. Es ist sicherzustellen, dass ein normal funktionierendes Gerät aus einer Hauptsäule aus Stahl besteht, die auf einer Grundplatte montiert ist, die den künstlichen Thorax hält, wobei sich das Pneumotachometer und der Gewichtsaufnehmer darüber und hinter der Vorwärmspule mit einer Blasenfalle befinden.
   2. Schließen Sie einen Differenzdruckmessumformer an das Pneumotachometer und einen anderen an den Kammerdruck an. Setzen Sie ein anderes Paar Druckwandler hinter den Thorax, um den Perfusions- und Venendruck zu messen.
   3. Verbinden Sie den Umschaltvorrat unterhalb des Oxygenators mit einer Nivellierelektrode und das Belüftungssystem neben dem Gerät.

>2. Chirurgische Extraktion des Herz-Lungen-Blocks.

1. Anästhesie:
   1. Verwenden Sie eine Kombination aus einem Beruhigungsmittel (Xylazin) und einem Barbiturat (Pentobarbital).
      Anmerkung: Es können verschiedene Anästhesiecocktails verwendet werden, ohne dass sich dies auf die Versuchsergebnisse auswirkt.
   2. Zuerst sedieren Sie die gesunden neuseeländischen Kaninchen mit einer einzigen intramuskulären Injektion von Xylazinhydrochlorid (3-5 mg/kg). Stellen Sie sicher, dass die Kaninchen ruhig und entspannt bleiben, um nach einigen Minuten nach der Injektion weitere Manipulationen zu ermöglichen.
   3. Nach der Sedierung verwenden Sie die marginalen (lateralen) Ohrvenen als Zugang, um die Kaninchen mit einer intravenösen Injektion von Pentobarbital-Natrium (28 mg/kg) zu betäuben.
2. Überwachung:
   1. Um eine unzureichende Anästhesie oder eine übermäßige Depression der Herz- und Atemfunktionen zu vermeiden, überwachen Sie die folgenden Parameter. Um die Tiefe der Anästhesie zu beurteilen, führen Sie einen Zehenkneiftest durch.
   2. Achten Sie darauf, dass die Schleimhaut rosa ist. Blau- oder Grautöne deuten auf Hypoxie hin.
   3. Stellen Sie sicher, dass die Herzfrequenz zwischen 120 und 135 Schlägen/min liegt und dass die Körpertemperatur nicht unter 36,5 °C fällt.
3. Platzierung der Tiere:
   1. Rasieren Sie den Oberkörper des Kaninchens und legen Sie das Tier in Rückenlage auf den Operationstisch. Platzieren Sie das Belüftungssystem in der Nähe des Tisches, hinter dem Kopf des Kaninchens, um ein schnelles Anschließen der Kanülen nach der Tracheotomie zu ermöglichen und Schäden am Darm zu vermeiden.
4. Inzision und Tracheotomie:
   1. Präparieren Sie die Haut mit einem ventralen Schnitt von 3-5 cm vom Zwerchfell bis zum Hals.
   2. Schneiden Sie mit der Operationsschere die vorderen 2/3 der Luftröhre zwischen zwei Knorpelringen durch, um die Trachealkanüle durch die Trachealfasermembran einzuführen.
   3. Setzen Sie ein 5 mm (Außendurchmesser; OD) die Trachealkanüle durch die Trachealfasermembran und verwenden Sie eine 4-0 Seidennaht, um sie vorsichtig zu fixieren.
   4. Legen Sie entweder eine Pinzette oder eine Pinzette unter die Luftröhre, um sicherzustellen, dass sich die Kanüle nicht gegen die Luftröhre biegt.
5. Überdruckbeatmung:
   1. Solange die Lunge außerhalb des künstlichen Thorax bleibt, verwenden Sie eine kleine Spezies-Beatmungspumpe, um einen Überdruck zu erzeugen, um einen Lungenkollaps während der Operation zu vermeiden.
   2. Starten Sie die Beatmung durch die Trachealkanüle, die mit der Beatmungspumpe verbunden ist, schnell nach der Tracheotomie und bevor der Thorax geöffnet wird.
   3. Stellen Sie das Atemzugvolumen auf 10 mL/kg ein
      Anmerkung: Je nach Versuchsaufbau und künstlichem Thoraxmodell ist die Überdruckbeatmung entweder mit der gleichen Beatmungspumpe oder mit einer anderen Beatmungspumpe zu gewährleisten, die für die Bereitstellung des Unterdrucks verwendet wird, um eine schnelle Re-Kanülierung zu gewährleisten.
6. Thorakotomie und Ausblutung:
   1. Um Zugang zur Brusthöhle zu erhalten, öffnen Sie mit einem Skalpell oder einer Schere die Thoraxwand und führen Sie eine mediale Sternotomie bis zum oberen Drittel des Thorax durch.
   2. Halten Sie die Thoraxhälften mit zwei Retraktoren offen. Das Herz ist in der Regel von mehreren Lungenlappen umgeben.
   3. Lokalisieren Sie die obere und untere Hohlvene und verweisen Sie sie mit Fäden.
   4. Vor der Exsanguination des Tieres ist der rechte Ventrikel zu identifizieren und 1000 IE/kg Heparin zu injizieren.
   5. Unmittelbar nach der Injektion wird die obere und untere Hohlvene mit dem vorgeschlungenen Faden ligatisiert und eine Exsanguination durchgeführt.
7. Herz-Lungen-Entnahme:
   1. Ernten Sie die Herz-Lungen-Blockade sanft und schnell. Trennen Sie das Bindegewebe mit der direkten digitalen Dissektion oder einer Federschere, um die Lunge vom Brustkorb zu entfernen.
   2. Präparieren Sie das Gefäßsystem in diesem Bereich sowie die Speiseröhre.
   3. Schneiden Sie durch das Manubrium sterni, um die mediale Sternotomie in Richtung der Trachealkanüle zu verlängern und die Luftröhre auf beiden Seiten vom Bindegewebe zu befreien.
   4. Sezieren Sie nun die Luftröhre oberhalb der Trachealkanüle. Ziehen Sie die Kanüle vorsichtig in einer kraniokaudalen Achse nach oben, während die dorsale Fixation der Luftröhre und der Lunge reseziert wird.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
2-Stopp Tygon E-Lab Schlauch, 3.17 mm ID, 12/Pack, Schwarz/Weiß	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	Nr. 73-1864
Adapter für Überdruckbeatmung am IPL-4	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	Tel.: 73-4312
Alternative drucklose Gasversorgung für IPL-4: Zur Versorgung der Luftröhre mit einem Gasgemisch, das sich von der Raumluft bei Negativbelüftung unterscheidet	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	Tel.: 73-4309
Basiseinheit für die isolierte perfundierte Lunge vom Kaninchen zum fötalen Schwein	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	Tel.: 73-4138
Rinderserum A2:D41Albumin lyophilisiertes Pulver	Sigma	3912	500 g
Differenzial-Niederdruck-Messumformer DLP2.5, Messbereich +- 2,5 cmH2O, HSE-Steckverbinder	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	Tel.: 73-3882
Differenzdruckmessumformer MPX, Messbereich +- 100 cmH2O, HSE-Stecker	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	Tel.: 73-0064
Ethanol absolute HPLC-Qualität	Caledon
Harvard Schlauchpumpe P-230 (komplett mit Steuerkasten und P-230 Motorantrieb)	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	70-7001
Beheiztes lineares Pneumotachometer mit einem Durchflussbereich von 0 bis 10 l/min	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	Tel.: 59-9349
Heizungsregler für Einzelpneumotachometer 230 VAC, 50 Hz	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	Tel.: 59-9703
Heparin	Pisa		5000 Benutzeroberfläche
IPL-4 Kernsystem für isolierte Kaninchen- bis hin zu fetalen Schweinelungen, 230 V	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	Tel.: 73-4296
Lauda thermostatische Umwälzpumpe, Typ E-103, 230 V/50 Hz, 3 l Badvolumen, Temperaturbereich 20 bis 150°C	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	Tel.: 73-0125
Option zur Steuerung der Unterdruckbelüftung mit Druckregler für IPL-4	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	Tel.: 73-4298
Neue Zeland Kaninchen
PISABENTAL (Pentobarbital-Natrium)	Pisa	Q-7833-215
PLUGSYS Koffer, Typ 603* 7	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	Tel.: 73-0045
PLUGSYS TCM Zeitzähler-Modul	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	73-1750
PLUGSYS Wandler-Verstärker-Modul (TAM-A)	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	Tel.: 73-0065
PLUGSYS Wandler-Verstärker-Modul (TAM-D)	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	Nr. 73-1793
PLUGSYS VCM-4R Lüftungssteuergerät mit Druckregler	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	Nr. 73-1755
PROCIN (Xylacin-Clorhydrat)	Pisa	Q-7833-099
Pulmonalarterienkanüle für Kaninchen mit Korb, AD 4,6 mm	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	Tel.: 73-4161
Skalpellmesser
Servoregler für Perfusion (SCP)	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	Tel.: 73-2806
OP-Handschuhe Nr. 7 1/2
OP-Handschuhe Nr. 8
Trachealkanüle für Kaninchen, AD 5,0 mm	Hugo Sachs Elektronik (HSE)	Tel.: 73-4163

kg