El protocolo describe un método factible, fiable y reproducible de pinzamiento del hiliar pulmonar izquierdo que puede utilizarse para estudiar la lesión por isquemia-reperfusión pulmonar en modelos de ratón.
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Artículo de método
El protocolo describe un método factible, fiable y reproducible de pinzamiento del hiliar pulmonar izquierdo que puede utilizarse para estudiar la lesión por isquemia-reperfusión pulmonar en modelos de ratón.
La lesión por isquemia-reperfusión (IRI) durante el trasplante de pulmón es un factor de riesgo importante para las complicaciones posteriores al trasplante, incluida la disfunción primaria del injerto, el rechazo agudo y crónico y la mortalidad. Los esfuerzos para estudiar los fundamentos de la IRI condujeron al desarrollo de un modelo de ratón fiable y reproducible de pinzamiento hiliar del pulmón izquierdo. Este modelo consiste en un procedimiento quirúrgico realizado en un ratón anestesiado e intubado. Se realiza una toracotomía izquierda, seguida de una movilización pulmonar cuidadosa y disección del hilio pulmonar izquierdo. La pinza hiliar implica la ligadura reversible del hilio pulmonar con un nudo corredizo, que detiene la entrada arterial, la salida venosa y el flujo de aire a través del bronquio principal izquierdo. La reperfusión se inicia mediante la extracción cuidadosa de la sutura. Nuestro laboratorio utiliza 30 min de isquemia y 1 h de reperfusión para el modelo experimental en las investigaciones actuales. Sin embargo, estos períodos de tiempo pueden modificarse dependiendo de la pregunta experimental específica. Inmediatamente antes del sacrificio, se puede obtener gasometría arterial del ventrículo izquierdo después de un período de 4 minutos de pinzamiento del hilar derecho para garantizar que los valores dePaO2 obtenidos se atribuyan solo al pulmón izquierdo lesionado. También describimos un método para medir la extravasación celular con citometría de flujo, que implica la inyección intravenosa de un anticuerpo marcado con fluorocromo específico para la(s) célula(s) que se va a estudiar antes del sacrificio. A continuación, se puede extraer el pulmón izquierdo para la citometría de flujo, congelado o fijo, inmunohistoquímica incluida en parafina y reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa. Esta técnica de pinzamiento hiliar permite un estudio detallado de los mecanismos celulares y moleculares que subyacen a la IRI. Los resultados representativos revelan una disminución de la oxigenación del pulmón izquierdo y evidencia histológica de lesión pulmonar después del pinzamiento hiliare. Esta técnica puede ser fácilmente aprendida y reproducida por personal con y sin experiencia microquirúrgica, lo que conduce a resultados confiables y consistentes y sirve como un modelo ampliamente adoptable para el estudio de la IRI pulmonar.
La IRI durante el trasplante de órganos es un factor de riesgo importante para la disfunción primaria del injerto y los episodios posteriores de rechazo del injerto 1,2. Durante el trasplante, el tiempo de isquemia caliente se define como el período de tiempo que transcurre desde el pinzamiento cruzado de la aorta del donante hasta el inicio de la perfusión fría y desde la extracción del órgano desde el hielo hasta la implantación del órgano. El tiempo de almacenamiento en frío se define como el período de tiempo que transcurre desde el inicio de la perfusión en frío hasta la extracción del órgano del hielo3. La isquemia caliente es más deletérea para la función orgánica posterior que la isquemia fría 4,5,6, y sus mecanismos subyacentes justifican estudios adicionales en modelos preclínicos. Además, el trasplante de órganos por donación después de la muerte cardíaca (DCD) se asocia con tiempos isquémicos cálidos más largos que la donación tradicional después de la muerte encefálica (DBD)7. Si bien el uso de donantes con DCD puede ampliar el grupo de donantes y aumentar la utilización pulmonar, se necesitan más estudios preclínicos para evaluar los efectos de la isquemia caliente en la función pulmonar posterior al trasplante. A continuación, describimos un modelo de IRI caliente en ratones a través de la pinza hiliar pulmonar izquierda.
En los últimos años se han desarrollado y adaptado varios modelos animales de pinzamiento hiliar pulmonar que pueden incluir el uso de una pinza microvascular atraumática 8,9,10,11,12,13, un torniquete de Rumel 14,15 o una ligadura de sutura16 como la pinza hiliare. El quid de la pinza hiiar es que debe ser reversible y causar un daño mínimo o nulo a las estructuras hiliares para que se pueda lograr la reperfusión. Aquí, describimos nuestra técnica de pinzamiento hiliar en ratones que implica la ligadura reversible de sutura del hilio pulmonar izquierdo con un nudo corredizo. Este método ocluye el flujo arterial pulmonar de entrada, el flujo venoso de salida y el flujo de aire dentro y fuera del bronquio principal. El principal beneficio de un nudo corredizo sobre una pinza vascular, un clip o un torniquete es que el tórax puede cerrarse durante períodos prolongados de isquemia, minimizando así la pérdida de líquido insensible y calor en el ratón. Proporcionamos un protocolo para obtener mediciones fiables de la gasometría arterial (GAB) y para medir la extravasación celular después del pinzamiento hiliar.
Esta técnica de pinzamiento hiliar ocupa un lugar importante en el estudio más amplio del trasplante de pulmón. En comparación con los modelos de trasplante pulmonar ortotópico de animales pequeños, la técnica de pinzamiento hiliar puede aislar los efectos de la IRI sin la adición de trauma anastomótico quirúrgico o alogenicidad17. Además, la técnica de pinzamiento hiliar puede dominarse más fácil y rápidamente que el trasplante de pulmón de ratón. De hecho, utilizando técnicas de pinzamiento hiliar, se han identificado en la última década varios mecanismos importantes en la patogénesis de la IRI, como TLR4, NADPH oxidasa y el receptor de adenosina A2A 14,18,19,20. En el siguiente protocolo, presentamos un método fiable, enseñable y reproducible de pinzamiento hiliar como herramienta para el estudio de la IRI pulmonar.
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Todos los estudios fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington. Los animales recibieron cuidados humanitarios de acuerdo con la Guía para el cuidado y uso de animales de laboratorio,8ª edición21 preparada por la Academia Nacional de Ciencias y publicada por los Institutos Nacionales de Salud, y los Principios de cuidado de animales de laboratorio formulados por la Sociedad Nacional de Investigación Médica.
1. Anestesia e intubación
2. Toracotomía
3. Aplicación de pinza hiliar
4. Liberación de la pinza hiiar
5. Evaluación ABG
NOTA: Si se desea la medición de la presión arterial arterial, lo mejor es obtenerla mediante aspiración de sangre arterial desde el ventrículo izquierdo. Para cerciorarse de que la GA refleja solamente la función pulmonar izquierda, esta sangre arterial debe obtenerse después de unos 4 min de pinzamiento del hilio derecho22,23, tiempo durante el cual sólo el pulmón izquierdo realiza la oxigenación y ventilación.
6. Inyección intravenosa de anticuerpos para la medición de la extravasación celular
NOTA: Esta técnica se puede utilizar para determinar la extravasación celular a través de la inyección de anticuerpos marcados con fluorocromo por vía intravenosa en la VCI antes del sacrificio, seguido de un análisis de citometría de flujo, como se publicó anteriormente18. En resumen, los neutrófilos intravasculares se pueden distinguir de los neutrófilos intersticiales utilizando anticuerpos anti-Ly6G específicos de neutrófilos. El anti-Ly6G (clon 1A8) marcado con isotiocianato de fluoresceína (marcado con FITC) se inyecta por vía intravenosa 5 minutos antes del sacrificio, lo que marca los neutrófilos intravasculares circulantes. La concentración del anticuerpo FITC-Ly6G utilizada es de 100 ng diluidos en 200 μL de solución salina tamponada con fosfato. Luego, después de la preparación de la suspensión unicelular del pulmón izquierdo para la citometría de flujo, todos los neutrófilos se marcan con aloficocianina (marcado con APC) anti-Ly6G (clon 1A8). Así, los neutrófilos APC-Ly6G+FITC-Ly6G+ son intravasculares, mientras que los APC-Ly6G+FITC-Ly6G- son extravasculares o intersticiales. Esta técnica se puede adaptar a monocitos con anticuerpos anti-Ly6C, células B con anticuerpos anti-CD19, por ejemplo.
7. Tinción histológica (H&E)
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Después del pinzamiento hiliar izquierdo, la presión parcial de oxigenación en la sangre arterial (PaO2) atribuida al pulmón izquierdo es de ~100 mmHg, significativamente menor en comparación con los ~500 mmHg después de la toracotomía simulada (Figura 7A, n = 6-7). Cabe destacar que se realizaron toracotomías simuladas en ratones B6 con medición de la GAB tomada después de 4 min de pinzamiento hiliar derecho, lo que representa valores atribuidos solo al pulmón izquierdo. La tinci...
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Describimos una técnica de pinzamiento hiliar que consiste en la aplicación de un nudo corredizo en el hilio izquierdo que ocluye la arteria pulmonar y las venas y bronquios para inducir isquemia caliente seguida de reperfusión. Después del pinzamiento hiliar, se puede extraer el pulmón izquierdo para una variedad de técnicas experimentales como histología, citometría de flujo, secuenciación masiva o de una sola célula y reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa. Además, la sangre y el bazo pueden utilizarse para ...
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Los autores no informan de ninguna divulgación relevante.
Este trabajo no recibió ninguna subvención específica de ninguna agencia de financiación en los sectores público, comercial o sin fines de lucro.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Medicamentos | |||
| 10% de povidona yodada | Aplicare | NDC 52380-0126-2 | Para desinfectante |
| Buprenorfina 1.3 mg/mL | Fidelis Animal Health | NDC 86084-100-30 | Para el control del dolor |
| Carprofeno | Cronus Pharma | NDC 69043-027-18 | Para el control del dolor |
| Heparina 1000 unidades/mL | Sagent | NDC 25021-404-01 | Para la obtención de sangre arterial |
| Isoflurano 1%-1.5% | Sigma Aldrich | 26675-46-7 | Para anestesia |
| Clorhidrato de ketamina 100 mg/mL | Vedco | NDC 50989-996-06 | Para anestesia |
| Puralube Vet ungüento ocular | Medi-Vet.com | 11897 | Para prevenir la desecación ocular |
| Xilacina 20 mg/mL | Akorn | NDC 59399-110-20 | Para el control del dolor |
| Herramientas e instrumentos | |||
| cauterización de punta fina de alta temperatura | McKesson | 231 | Para coagular los vasos sanguíneos |
| Pinza antimosquitos curvada | Fine Science Tools | 13009-12 | Para procedimientos quirúrgicos |
| Pinzas curvas finas | Fine Science Tools | 11274-20 | Para cirugía procedimiento |
| Tijeras finas | Fine Science Tools | 15040-11 | Para procedimiento quirúrgico |
| Configuración de pinza de intubación | Fine Science Tools | 18374-44, 18144-30 | Para sujetar al ratón verticalmente por la lengua durante la intubación. Véase la figura complementaria 1A. |
| Retractores magnéticos de costillas | Fine Science Tools | 18200-01, 18200-10 | Para la retracción de la toracotomía. El fijador magnético y el retractor deben estar conectados por un tubo de microlátex que se encuentra debajo. |
| Fibra óptica de plástico de grado óptico sin camisa, 500 μ m | Edmund Optics | 02-532 | Para hacer el introductor del tubo endotraqueal. Vea la Figura Suplementaria 1B. Una longitud de 1.5 pulgadas de esta fibra óptica debe tener un trozo de cinta de seda asegurado a un extremo. A continuación, se puede utilizar como introductor del tubo endotraqueal. El extremo del introductor debe ser ligeramente curvado. |
| Power Pro Ultra maquinilla | Oster | 078400-020-001 | Para cortar el pelo |
| Tijeras | Fine Science Tools | 14370-22 | Para procedimiento quirúrgico |
| Almohadilla térmica para animales pequeños | K& H Pet Products | Almohadilla térmica Thermo-Peep | Para mantener la normotermia |
| Ventilador para animales pequeños | Harvard Apparatus | 55-0000 | Para ventilación (TV 0,35 cc, PEEP 1 cm H2O, RR 100-105/min, FiO2 100%) |
| Spearit Micro Látex Tubo de caucho (1/8 de pulgada de diámetro exterior, 1/16 de pulgada de diámetro interior) | Amazon.com | https://www.amazon.com/Rubber-Tubing-CONTINUOUS-Select-Length/dp/B00H4MT7V0?th=1 | Para la retracción de toracotomía |
| Stat Profile Prime Analizador de gases en sangre para cuidados críticos | Nova Biomedical | https://novabiomedical.com/prime-plus-critical-care-blood-gas-analyzer/index.php?gad=1&gclid=Cj0KCQjwmICoBhDx ARIsABXkXlInZX--R3ezBkc304nS_GVGI9Z2T3Esr33 2aM8WGPiUVhicPQZ Wj2AaAqhDEALw_wcB | Para la retracción de la toracotomía |
| Pinza recta | Fine Science Tools | 13008-12 | Para procedimientos quirúrgicos |
| Pinzas rectas | Fine Science Tools | 91113-10 | Para procedimientos quirúrgicos |
| Microscopio quirúrgico | Wild Heerbrugg | ya no se | fabrica Para intubación y procedimientos quirúrgicos; recomendar su sustitución por microscopios quirúrgicos Leica |
| Supplies | |||
| ½ jeringa cc con aguja | McKesson 942665 McKesson | para inyectar ketamina / xilacina intraperitonealmente | |
| ½ aguja de 31G pulgadas en una jeringa de tuberculina de 1 cc | McKesson | 16-SNT1C2705 | Para la aspiración de sangre arterial desde el ventrículo izquierdo |
| Catéter intravenoso de 1 pulgada y 20 G | Terumo SROX2025CA | Para tubo endotraqueal (ETT) | |
| seda de 1 pulgada cinta | Durapore | 3M ID 7100057168 | Para pegar ETT a la nariz y asegurar las extremidades |
| Jeringa de 3/10 cc con aguja 31G de 5/16 pulgadas | McKesson | 102-SN310C31516P | Para inyección de anticuerpos en la vena cava inferior |
| 6-0 sutura monofilamento en una aguja P-10 | McKesson | S697GX | Para el cierre de la toracotomía, la capa muscular y la piel |
| Corbata de seda 6-0 | Especialidades Quirúrgicas Look | SP102 | Para hacer nudo corredizo para pinza hiliar |
| Aplicadores puntiagudos con punta de algodón | Solon | 56225 | Para manipular el pulmón y para la disección roma |
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