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Reproduzierbare Paraplegie von thorakalen Aorta Occlusion in einem Mausmodell der Spinal Cord Ischämie-Reperfusion

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DOI:

10.3791/50910

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3. März 2014

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1Department of Surgery, Division of Cardiothoracic Surgery, University of Colorado, 2Department of Anesthesiology, University of Colorado

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Der Mangel an Verständnis der Mechanismen des Rückenmarks Ischämie-Reperfusion Verletzungen hat weitere Zusätze behindert eine Querschnittslähmung nach Aorten-Operationen mit hohem Risiko zu verhindern. Somit ist die Entwicklung von Tiermodellen zwingend. Dieses Manuskript zeigt, reproduzierbare Lähmung der unteren Extremitäten nach Thorax Aortenokklusionsvorrichtung in einem Mausmodell.

Zusammenfassung

Hintergrund
Untere Extremität Lähmung weiterhin Aorten-Interventionen erschweren. Der Mangel an Verständnis für die zugrunde liegende Pathologie hat Fortschritte behindert, um das Auftreten dieser Verletzung zu verringern. Das aktuelle Modell zeigt reproduzierbare Lähmung der unteren Extremitäten nach thorakalen Aorta Okklusion.

Methoden
Erwachsene männliche C57BL6 Mäuse wurden mit Isofluran betäubt. Durch eine cervicosternal Einschnitt wurde die Aorta freigelegt. Die absteigenden Aorta und linken Schlüsselbeinarterien wurden ohne Eintritt in Pleuraraum identifiziert. Skelettierung dieser Arterien wurde durch sofortige Schließung (Sham) oder Verschluss für 4 min (moderaten Ischämie) oder 8 min (verlängerte Ischämie) gefolgt. Die Sternotomie und die Haut wurden geschlossen und die Maus wurde für die Wiederherstellung, um Wärmebett übertragen. Nach Wiederherstellung der Funktionsanalyse wurde bei 12 h Intervallen bis zu 48 h erhalten.

Ergebnisse
Mäuse, die Schein-Operation unterzogen zeigte keine beobachtbare Hinterbein Defizit. Mäuse zu moderaten Ischämie für 4 min unterzogen hatten minimale Funktionsdefizit auf 12 Stunden, gefolgt von Progression zu einer Lähmung bei 48 Stunden zu beenden. Mäuse verlängert Ischämie hatte eine sofortige Lähmung ohne beobachtbare Hintergliedbewegung an einem beliebigen Punkt in der postoperativen Phase. Es gab keine beobachtet intraoperative oder postoperative Mortalität.

Abschluss
Reproduzierbare Lähmung der unteren Extremitäten, ob sofort oder verzögert kann in einem Mausmodell erreicht werden. Zusätzlich wird durch Verwendung eines Längssternotomie und sorgfältige Präparation, hohe Überlebensraten und Reproduzierbarkeit erreicht werden kann.

Einleitung

Untere Extremität Lähmung weiterhin thorakoabdominellen Interventionen erschweren. Die Verletzung, wie Rückenmark Ischämie-Reperfusion Verletzung (SCIR) bekannt ist, führt zu Lähmungen in bis zu 20% der Patienten mit hohem Risiko ein. Chirurgische Hilfsstoffe wie links Herz-Bypass-, Lenden-cerbrospinal Flüssigkeit Kanalisation, hypothermen Kreislaufstillstand und Zwischenrippenarterie Reimplantation haben die Inzidenz dieser Komplikation 2 reduziert, aber viel zu viele Patienten weiterhin betroffen sein.

Klinisch, Rückenmark Ischämie und Reperfusion wird entweder sofort oder verzögert Lähmung nach der Intervention 3 zu sehen. Allerdings hat unser Verständnis von dieser Verletzung durch einen Mangel an mechanistischen Detail erstickt worden. Als Ergebnis sind einige Optionen zur Verfügung, um die Schädigung zu dämpfen, wenn es aufgetreten ist.

Wir haben so ein kleines Tier angeworben, murinen Modell des Rückenmarks Ischämie und Reperfusion zubesser zu charakterisieren seine Pathogenese. Die Mehrzahl der Studien haben bisher größere Tiermodelle verwendet werden, um diese Verletzung, nämlich Ratte 4, 5 Kaninchen, Schwein und 6 Modelle charakterisieren. Diese sind aber durch ihre Kosten, Komplexität, variable Reproduzierbarkeit, und, am wichtigsten, der Mangel an verfügbaren Techniken zur genetischen Manipulation beschränkt. Die zuverlässigste dieser veröffentlicht Tiermodellen beinhaltet infra Abklemmen der Bauchaorta bei Kaninchen. Allerdings menschlichen vorderen Rückenmarkneuronen am häufigsten leiten ihre Gefäßversorgung von mehr proximalen Äste 7. Variable vaskulären Anatomie der Wirbelsäule in diesen Modellen addiert zu Schwierigkeiten beim Übergang ihre Ergebnisse in die klinische Verwendung.

Dieses Manuskript präsentiert ein Modell für die sofortige oder spätere Querschnittslähmung nach Thorax Aortenokklusionsvorrichtung, die klinisch relevant und einfach zu verwenden ist. Die Belichtung der Aortenbogen über Mini sternotomeine ist weniger invasiv und hoch reproduzierbare Ergebnisse mit minimaler Morbidität und Mortalität zu entlocken. Während dieses Modell in nicht ohne Herausforderungen und technischen Nuancen, können diese mit einer sorgfältigen Präparation und Gewebebehandlung überwunden werden, um ein Modell der Hinterbeinlähmung, die leicht implementiert werden kann produzieren.

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Protokoll

1. Die präoperative Vorbereitung und Anästhesie

  1. Achten Sie darauf, steriler Technik während des gesamten Verfahrens zu beobachten. Legen Sie alle Instrumente.
  2. Einschalten des Temperatur-Steuerbett vor Narkoseeinleitung, so daß sie auf die geeignete Temperatur (36,5 ° C) zu erwärmen. Schalten Sie den Laser-Doppler-Perfusion-Monitor, so dass es während der Induktion kann booten.
  3. Legen Sie die Maus in die Induktionskammer.
    1. Die Atemfrequenz der Maus während der Induktion sorgfältig überwachen.
    2. Sobald die Atemfrequenz ist visuell verlangsamt, entfernen Sie die Maus aus der Induktionskammer.
    3. Führen Zehe Prise zu Angemessenheit der Narkose zu beurteilen.
  4. Mit der Maus richtig betäubt, statt der Maus in Rückenlage.
  5. Legen Gesicht in Nasenkegel und sichern Sie alle Extremitäten an die Heizungs Tisch.
    1. Achten Sie besonders auf, um sicherzustellen, dass die Extremitäten sind in anatomischen Position gesichert, ohne deviatiauf der einen Seite. Wenn die Maus nicht richtig positioniert ist, ist es schwierig, Brustwandarterie Trennung während Sternotomie zu vermeiden.
  6. Mit Knipser oder handelsübliche Haarentfernungscreme, entfernen Haare von der Mittellinie Thorax und linken unteren Extremität Bauchseite.
    1. Bei der Verwendung von Haarentfernungscreme, Sahne vermeiden, dass an Ort und Stelle für mehr als 30 Sekunden, kann als Verätzungen auftreten.
  7. Titriert flüchtigen Narkosezerstäubers Konzentration, um eine ausreichende Anästhesie erhalten.
    1. Erwartete Verdampfer Fraktionen sind zwischen 1-5% mit Isofluran mit hohen Durchfluss O 2.
    2. Flüchtige Narkosezerstäubers Konzentration sollte titriert werden, um Anästhesie bei chirurgischen Stimulierung während spontane Atmung.

2. Rektale Sonde Laser-Doppler-Placement

  1. Legen geschmiert rektale Sonde in der Maus die Rektum. Sichern Sie in Ort, um opertriebs Bett.
  2. Stellen Sie die Heizung Bett für eine Ziel rektale Temperatur von 36,5 ° C
  3. Machen Sie kleine Inzision über Oberschenkelarterie Maus und sezieren Haut vom Unterhautgewebe.
  4. Legen Laser-Doppler-Sonde über Oberschenkelarterie.
  5. Stellen Sondenpositionen bis die Perfusion Monitor registriert mehr als 800 Einheiten Perfusion.
    1. Fest sichere Sonde an Ort und Stelle. Nicht ordnungsgemäß gesichert Sonden können falsch niedrige Perfusionsmessungen haben.

3. Dissektion der Aorta Arch / subclavia

  1. Machen Sie eine 2 cm Hautschnitt über dem Brustbeinende und sanft sezieren Haut vom Unterhautgewebe.
  2. Präparieren Sie die Unterkieferspeicheldrüse kostenlos.
    1. Wenn die Blutung auftritt, kann sanften Druck mit einem Wattestäbchen aufgetragen werden.
    2. Teilen Sie die Unterkieferspeicheldrüse durch Mittellinie in der avaskulären-Ebene.
  3. Heben Sie mit einer Pinzette und Brustbein mit der scissors machen 1 cm Sternotomie Mittellinie durch die Mittellinie des Brustbeins. Jede Abweichung von der Mittellinie in der inneren Brustarterie Blutung, die schwer zu kontrollieren sein wird, führen.
  4. Platzieren 5-0 Rückzugs Nähte auf jeder Seite an der Kante des Brustbein-und Einfahren Brustbein seitlich Befestigungsnähte an den Betriebs Bett. Vermeiden Rückzugs Nähte seitlich Pneumothorax zu verhindern.
  5. Mit stumpf freie Band Muskeln entlang der Luftröhre. Die linke Gurt Muskel kann mit einer Schere geteilt werden, um die Exposition zu verbessern.
  6. Präparieren Sie befreien den Thymus vom umgebenden Gewebe. Weiter stumpf, bis die großen Gefäße sichtbar gemacht werden. Seien Sie äußerst vorsichtig, um Eingang in den Brustraum zu verhindern.
  7. Zeigen Gefäßklemmen auf Aortenbogen und linken Schlüsselbeinarterie.
  8. Stellen Sie sicher, distalen Fluss hat entsprechend gestört. Dies wird als eine Reduktion von> 90% in Perfusion Einheiten gesehen werden.
    1. Weiter Okklusion für desirot für 4-8 min.
  9. Gefäßklemme entfernen und überprüfen, Blutstillung vor Schließung der Brust.

4. Schließung von Sternotomy und Haut

  1. Entfernen der Rückzugs Naht auf der linken Seite der Maus.
  2. Schließen Sie die Sternotomie mit der rechten Rückzug Naht.
    1. Eine einzelne Brustbeinnaht (mit der zuvor platziert Rückzug Stich) ist ausreichend für die Brustbeinverschluss. Platzieren anderen Stich ist unnötig und erhöht die Risiken der Pneumothorax und Blutungen.
  3. Schließen Haut mit fließendem 5-0 Stich.

5. Recovery-und postoperative Beurteilung

  1. Übertragen Sie die Maus, um Recovery-Käfig. Cage sollte auf einem Heizkissen, um die Umgebungstemperatur der Rückgewinnungskammer zu erhöhen und den Wärmeverlust an die Umwelt zu reduzieren platziert werden.
  2. Die Maus auf Anzeichen Atemnot oder Krampfaktivität genau beobachten. Verwalten Analgesie pro Einrichtung Richtlinien. Euthanize Mäuse sofort, wenn Beschlagnahme oder Atemnot beobachtet.
    1. CO 2-Kammer-Euthanasie ist unsere bevorzugte Methode. Genickbruch ist eine weitere Option, wenn CO 2 ist nicht verfügbar.
    2. Vollständige Rückgewinnung kann in 1-2 Stunden erwartet werden, abhängig von der Länge der flüchtigen Anästhetikums und der verwendeten Konzentration.
  3. Bringen Sie die Maus, um normalen Käfig. Zeigen Nahrung und Wasser statt auf dem Boden des Käfigs.
  4. Bewerten neurologischen Status bei 12 h Abständen mit Basso Maus Skala für Locomotion 8.

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Ergebnisse

Mäuse Scheinoperation unterzogen (n = 3) oder Aortenokklusionsvorrichtung 4 (n = 3) bis 8 min (n = 3). Postoperativ wurden die Mäuse durch das Basso Maus Punktzahl (1) bewertet. Mäuse, die Scheinoperation unterzogen hatte keine feststellbaren Funktionsdefizite an jedem Punkt postoperativ. Mäuse zu moderaten Ischämie (4 min) unterzogen hatten in der Nähe von normalen Hintergliedmaßenfunktion bei 12 h mit progressiven Funktionsabnahme zu Lähmungen von 48 Stunden zu beenden. Mäuse in längerer Ischämie-Grup...

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Diskussion

Paraplegie sekundäre Rückenmark-Ischämie Reperfusion ist das Ergebnis eines komplexen schlecht verstanden Pathologien 9. Während dieser wird am häufigsten nach thorakoabdominellen Aorten-Operation gesehen hat, kann eine Vielzahl von anderen Beleidigungen wie Aortendissektion, Trauma, Embolie, Vaskulitis, Hypotonie und systemischen 10 in Querschnittslähmung führen. Zum weiteren Verständnis dieser Verletzung zu gewinnen und Ziele für die Zukunft stellen, um diese Verletzung zu beseitigen, haben Tierm...

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Offenlegungen

Die Autoren erklären, keine finanziellen Interessen konkurrieren.

Danksagungen

Wir möchten die Thoraxchirurgie-Stiftung für Bildung und Forschung für die finanzielle Unterstützung dieses Projekts danken.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
VMS AnästhesiegerätMDS Matrx
IsofluranVet One13985-528-602,0% durch Nasenkonus 
InduktionskammerVet Equip941444
HeizbettVestavia Scientific
Lazer Doppler MonitorMoor InstrumentsVMS-LDF1
5-0 Nahtmaterial, PolyesterSurgidacVD-551Kegelnadel
MikrodisparierclipsBiomedizinische Forschungsinstrumente14-1030, 14-1060
Chirurgisch InstrumenteFeinchirurgische InstrumentePinzette, Nadelhalter

Referenzen

  1. Conrad, M. F., Ye, J. Y., Chung, T. K., Davison, J. K., Cambria, R. P. Spinal cord complications after thoracic aortic surgery: long-term survival and functional status varies with deficit severity. J. Vasc. Surg. 48, 47-53 (2008).
  2. Okita, Y. Fighting spinal cord complication during surgery for thoracoabdominal aortic disease. Gen. Thorac. Cardiovasc. Surg. 59, 79-90 (2011).
  3. Wong, D. R., et al. Delayed spinal cord deficits after thoracoabdominal aortic aneurysm repair. Ann. Thorac. Surg. 83, 1345-1355 (2007).
  4. Taira, Y., Marsala, M. Effect of proximal arterial perfusion pressure on function, spinal cord blood flow, and histopathologic changes after increasing intervals of aortic occlusion in the rat. Stroke. 27, 1850-1858 (1996).
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Schlagwörter

Paraplegie ModellLaser Doppler Sondemediane SternotomieBaso Maus ScoreL hmung der Hintergliedma enAnlegen einer Gef klemme

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