Isoliertes Lungenperfusionssystem im Kaninchenmodell

Diese Technik ist nützlich bei der Charakterisierung der Lungenphysiologie und -pathologie durch Messung der Stoffwechselaktivitäten und der Atmungsfunktion. Das isolierte Lungenperfusionssystem ermöglicht die Arbeit mit einem vollständigen funktionellen Organ, das die Untersuchung einer kontinuierlichen physiologischen Funktion ermöglicht und gleichzeitig die Beatmung und Perfusion nachbildet. Diese Methode könnte einen Einblick in die Charakterisierung der nicht-respiratorischen Fähigkeiten des Lungengewebes geben, wie z.B. die Stoffwechselaktivität und die Aktivitäten verschiedener Komponenten wie Alveolarmakrophagen und Endothelgewebe.

Stellen Sie zunächst die Arbeitsvorrichtung zusammen und stellen Sie sicher, dass sie die Hauptstahlsäule enthält, die auf einer Grundplatte montiert ist, die den künstlichen Thorax hält, wobei sich der Pneumotachometer und der Gewichtsaufnehmer über der Säule und hinter der Vorwärmspule mit einer Blasenfalle befinden. Schließen Sie alle Aufnehmer an die zentrale Elektronikeinheit an und bereiten Sie das Lüftungssystem neben dem Gerät vor. Nachdem Sie die Operationsstelle des anästhesierten Kaninchens rasiert haben, machen Sie einen ventralen Medianlinienschnitt von drei bis fünf Zentimetern vom Brustbein-Manubrium bis zum Hals.

Verwenden Sie die Operationsschere, um die vorderen 2/3 der Luftröhre zwischen den Knorpelringen zu schneiden. Führen Sie eine fünf Millimeter lange Trachealkanüle durch die Trachealfasermembran ein und fixieren Sie die Kanüle vorsichtig mit einer 4-0 Seidennaht. Legen Sie die Pinzette oder Pinzette unter die Luftröhre, um sicherzustellen, dass sich die Kanüle nicht gegen die Luftröhre biegt.

Schließen Sie die Beatmungspumpe an die Trachealkanüle an, stellen Sie das Tidalvolumen auf 10 Milliliter pro Kilogramm ein und starten Sie die Beatmung schnell nach der Tracheotomie und vor dem Öffnen des Brustkorbs, um den Überdruck in der Lunge aufrechtzuerhalten und einen Lungenkollaps während der Operation zu verhindern. Um an die Brusthöhle zu gelangen, öffnen Sie mit einem Skalpell oder einer Schere die Thoraxwand und führen Sie eine mediale Sternotomie bis zum oberen Drittel des Thorax durch. Halten Sie die Thoraxhälften mit zwei Retraktoren offen.

Lokalisieren Sie die obere und untere Hohlvene und markieren Sie sie mit Fäden. Identifizieren Sie vor der Exsanguination des Tieres den rechten Ventrikel und injizieren Sie 1.000 internationale Einheiten pro Kilogramm Heparin. Unmittelbar nach der Injektion ligatieren Sie die obere und untere Hohlvene mit dem vorgeschlungenen Faden.

Schneiden Sie durch das Manubrium sterni, um die mediale Sternotomie in Richtung der Trachealkanüle zu verlängern und die Luftröhre auf beiden Seiten aus dem Bindegewebe freizusetzen. Resezieren Sie nun die Luftröhre über der Trachealkanüle und ziehen Sie die Kanüle vorsichtig in einer Kranial-/Schwanzachse nach oben. Nach der Exsanguination zur Entnahme des Herz-Lungen-Blocks verwenden Sie eine direkte digitale Dissektion oder eine Federschere, um das Bindegewebe zu trennen und die Lunge vom Thorax zu entfernen.

Als nächstes sezieren Sie das Gefäßsystem und die Speiseröhre. Heben Sie die isolierten Lungen aus dem Brustkorb und legen Sie die Lunge vorsichtig über eine sterile Gaze auf eine Petrischale. Um eine Atelektase zu verhindern, belüften Sie die Lunge mit einer Überdruckbeatmung mit einem exspiratorischen Druck am positiven Ende, der auf zwei Zentimeter Wassersäule eingestellt ist.

Schneiden Sie die Ventrikel auf Höhe der atrioventrikulären Rille vom Herzen ab. Nach dem Öffnen der beiden Ventrikel führen Sie die Pulmonalarterienkanüle durch die rechte Lungenarterie und die linke Vorhofkanüle durch die Mitralklappe in den linken Vorhof ein. Fixieren Sie die Kanülen mit einer 4-0 Seidennaht einschließlich der umgebenden Gewebe in den Ligaturen der Lungenarterie und des linken Vorhofs, um strukturelle Dehnungen zu vermeiden.

Injizieren Sie 250 Milliliter salzhaltige isotonische Lösung durch die arterielle Kanüle, um das verbleibende Blut aus dem Gefäßbett zu spülen. Für den Perfusionsaufbau legen Sie die isolierten Lungen vorsichtig in die Lungenkammer. Befestigen Sie die Luftröhre am Transduktor auf der Kammerabdeckung und verbinden Sie die kanülierten Gefäße mit dem Perfusionssystem, dann schließen und sichern Sie die Kammer mit dem Drehverschluss.

Als nächstes befestigen Sie den Kammerdeckel und schalten Sie den Absperrhahn um, um von der Über- zur Unterdruckbelüftung zu wechseln. Perfuse die Lunge mit 200 Millilitern künstlichem blutfreiem Perfusat, beginnend mit dem Fluss bei drei Millilitern pro Minute pro Kilogramm, dann langsam den Fluss über fünf Minuten auf fünf Milliliter pro Minute pro Kilogramm erhöhen. Lassen Sie den Fluss für die nächsten fünf Minuten acht Milliliter pro Minute und Kilogramm erreichen, gefolgt von einem maximalen Fluss von 10 Millilitern pro Minute pro Kilogramm für fünf Minuten.

Lüften Sie die Lunge mit befeuchteter Luft mit einer Frequenz von 30 Schlägen pro Minute, einem Tidalvolumen von 10 Millilitern pro Kilogramm und einem Spätausspirationsdruck von zwei Zentimetern Wassersäule. Um die Bedingungen der Zone drei zu erreichen, warten Sie 10 bis 15 Minuten, um ein Gleichgewicht zu erhalten, das durch einen ISO-gravimetrischen Zustand gekennzeichnet ist und sicherstellt, dass der Venendruck im gesamten Register stabil ist. Stellen Sie sicher, dass das Gewicht der Lunge konstant bleibt und der arterielle und linke Vorhofdruck stabil ist, um zonenweise drei Bedingungen zu erreichen, um eine maximale Anzahl von Lungengefäßen zu öffnen und den mikrovaskulären Bettinhalt während des Experiments aufrechtzuerhalten.

Stellen Sie für die elektronische Steuerung und Signalverarbeitung sicher, dass unter anderem der Atemfluss, Gewichtsänderungen, mikrovaskulärer Druck, Tidalvolumen, Gefäßwiderstand auf einer mehrfachzentralen Elektronikeinheit registriert werden, die Signale der Aufnehmer integriert und auf dem Auswertesystem anzeigt. Die Konzentration von 5-HT und Monoaminoxidase, die am Lungenstoffwechsel und an der Gefäßpermeabilität beteiligt ist, wurde bewertet. Die Konzentration von 5-HT und Monoaminoxidase erreichte nach 15 Minuten Konservierung ihren Höhepunkt und nahm dann während der nächsten sechs Stunden ab.

Danach zeigten die Perfusionswerte einen nicht statistisch signifikanten Anstieg bis zu 24 Stunden. Die Freisetzungsraten von 5-HT und Monoaminoxidase zeigten, dass in der ersten Stunde der Konservierung die 5-HT-Spiegel höher stiegen als die Monoaminoxidase und innerhalb von sechs Stunden nach der Rückeroberung durch Endothelzellen und Blutplättchen sowie monoaminoxidasevermitteltem Katabolismus abnahmen. Die neutrale Endopeptidase-Aktivität nahm nach neun Stunden zu und nahm dann ab und blieb während 12 bis 24 Stunden stabil.

Die Aktivität des Angiotensin-Converting-Enzyms nahm nach vier Stunden ab, nahm dann zu und blieb bis 24 Stunden stabil. Die Wirkung der Lungenkonservierung auf die Kapillarpermeabilität wurde 24 Stunden lang untersucht, was darauf hindeutet, dass die perfundierte Lunge einen progressiven Anstieg des Kapillarfiltrationskoeffizienten erlitt. Die Wirkung verschiedener Additive auf die Kapillarpermeabilität des isolierten Lungenperfusionssystems unter verschiedenen Bedingungen wurde überprüft und eine maximale Erhöhung der Permeabilität mit Atropin beobachtet.

Das wichtigste Manöver besteht darin, die Lunge richtig in eine Lungenkammer zu legen und die kanülierten Gefäße mit dem Perfusionssystem zu verbinden. Die Implikationen dieser Technik erstrecken sich auf Wechselwirkungen zwischen Kreislaufsubstanzen und den Wirkungen von eingeatmeten oder perfundierten Substanzen wie bei Drogentests und verschiedenen Lungenpathologien.