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方法論記事

輸血やラットの変力作用エージェントなし回復心肺モデル

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DOI:

10.3791/56986

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2018年3月23日

 ,  ,  , 
1Department of Cardiovascular Surgery, Graduate School of Medicine, Kyoto University

この記事について

サマリー

ここでは、輸血やラットの変力作用エージェントなしの単純復旧心肺モデルを説明するプロトコルを提案します。このモデルでは、長期の研究人工心肺の複数臓器の後遺症をことができます。

要約

心肺のバイパス (CPB) は、心臓血管外科に不可欠です。体外循環技術、デバイス、多臓器合併症の劇的な改良にもかかわらず長期に関連する CPB はまだ心血管手術の結果を危険にさらすし、術後合併症と死亡率を悪化させることがあります。体外循環の臨床使用をさた動物モデルは、CPB 中に発生する病態生理学的プロセスの解明を有効にし、これらの合併症に対して保護する戦略を開発する臨床研究を促進します。ラット体外循環モデルは、効率の向上、便利な実験的プロセス、遺伝で豊富な試験方法または蛋白質のレベル、および遺伝的整合性のため有利であります。彼らは、免疫システムの活性化、酸素フリーラジカル、お世辞の活性化、炎症性サイトカインの合成を調査するため使用できます。ラットのモデルは精製され、徐々 に大規模な動物モデルの場所を撮影しました。ここでは、輸血やラットの変力作用エージェントなしの単純な体外循環モデルについて述べる。この復旧モデルでは、長期の研究 CPB の複数臓器の後遺症をことができます。

概要

1953 年、博士ジョン H. ギボン ジュニアが CPB1を使用して最初の心臓手術を正常に実行、その後心臓血管外科の本質的な様相となった。技術とデバイスは大幅に洗練されているが、CPB に関連する多臓器合併症はまだ心血管手術の結果を危険にさらすし、術後の罹患率と死亡率の2に影響を与える可能性があります。体外循環関連器官の損傷は、免疫システムの活性化と炎症性サイトカイン、お世辞のアクティブ化、および酸素フリーラジカル2の生産の合成が原因です。その病態も解明されていない完全に。

体外循環の臨床使用をさた動物モデル中および CPB; 後の病態生理学的プロセスの明確化を有効にします。これは、これらの合併症を回避するための戦略の開発に前臨床試験を促進できます。以来 Popovicら。CPB をラット 1967年3、CPB ラットモデルを初めて報告したモデル、洗練されているし、徐々 に行われている、経済性、便利な実験的プロセス、および試験の方法の茄多のための大型動物モデルの遺伝と蛋白質レベル。さらに、近交系ラットの遺伝的に同一、可能な限り生物学的バイアスを低減できます。

ファーブルら。まず消保院4の複数の臓器の後遺症、長期の研究をできる復旧モデルを確立しました。この単純な生存モデルの利点は、全身性炎症の柔軟性 (CPB の流れと期間)、安定の重要な条件と再現性。ラット体外循環モデルを CPB5、多臓器損傷を防ぐを目指す治療戦略の調査のために重要になっている CPB 中に臨床の状況をシミュレートするための様々 なモデルは最近開発されています。・ デ ・ ランゲら。心筋傷害7に関連する酵素、遺伝子および組織学的応答の特性評価に使用することができます心停止モデルを開発しました。ピーターズら。心筋梗塞と虚血・再灌流傷害8を介して心臓機能障害を分析する小型体外循環モデルを用いた制御の再灌流をアレンジしました。Jungwirthら。まず DHCA とサポートしている潜在的な神経保護戦略6グローバル虚血・再灌流傷害を解明することができます超低体温循環停止 (DHCA) モデルを確立しました。DHCA を用いた研究は、低体温症、再灌流、および/または溶血トリガー信号イベント9の影響を調査します。低体温は様々 な酵素の不活化、活性化に影響を与えるし、経路とメカニズム不明な10のまま。その一方で、心停止モデルや心虚血モデルは、虚血と再灌流心臓の損傷を調査する使用する必要があります。これら様々 なラット体外循環モデル高い人間の体外循環を再現可能性があります CPB に関連する病理学的プロセスを明らかにし、体外循環関連の合併症を軽減できます。

このプロトコルは、輸血やラットの変力作用エージェントなしの単純な体外循環モデルを示しています。このモデルは、長期的な研究 CPB の複数臓器の後遺症。

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プロトコル

サスカチュワン ラットでは、実験前に順応する 1 週間を与えられるべき。動物のすべての手術は、ケアおよび実験動物の使用 (www.nap.edu/catalog/5140.html) またはその他の適切な倫理的なガイドライン、ガイドに従い実施する必要があります。プロトコルは、進む前に適切な機関に動物福祉委員会によって承認される必要があります。続くすべてのプロシージャは、無菌条件下で実行する必要があります。

1. 体外循環回路の準備

注: は、手袋、眼鏡、やクリーン コート、使い捨てガウンなど保護具を着用します。

  1. CPB 回路の組み立て
    1. あらかじめ体外循環回路の図 1に示すように、変更された新生児膜型人工肺静脈貯水池と塩化ビニル管を接続します。すべての接続がしっかりと水が漏れていないことを確認します。
    2. CPB 回路を製造元のプロトコルに従って、ローラー ポンプ デバイスに設定します。
    3. 高さ調節可能なテーブルのローラー ポンプを維持し、10 cm 実験机の下にテーブルの高さを調整します。
  2. CPB 回路のプライミング
    1. 0.1 ml のヘパリンと CPB 回路をプライミングの 7% 重炭酸ナトリウム溶液 0.5 mL ヒドロキシエチル澱粉溶液のミックス 12 mL。
    2. ゆっくり回転ポンプ ローラー 11 mL のプライミング溶液を用いた回路を首相します。排気空気の貯留層に 18 ゲージ通気針を置きます。
    3. 膜型人工肺を数回ヒット、傾斜、人工 deair。空気は、空気塞栓症や酸素不足を避けるために完全に隠されている必要があります。回路プライミング時にリザーバー タンクのセット電気熱ランプによって回路を熱します。

2. CPB 前に、手続き

注: 外科分野とデバイスは、70% アルコールまたは使用する前に第四級アンモニウム化合物で消毒する必要があります。

  1. 麻酔と動物の設定
    1. 気化器で 3.0% イソフルラン混合空気吸入ラットを麻酔します。作業スタンドにラットを設定し、16 ゲージ カニューレを気管内に挿管します。(例えば鎮痛用量および頻度についてあなたのローカル動物のケアのガイドラインに従ってください。
      ブプレノルフィン 0.005 mg/kg 皮下)
      注: ラットに深い麻酔でして反射神経を失います。呼吸はリズムが逮捕されません。
    2. ラットを電気加熱パッド搭載オペレーティング テーブルに転送します。一回換気量 8 mL/kg、70 サイクル/分、呼吸数、酸素センサーによる監視促された酸素の端数の 30%、機械的人工換気を開始します。
    3. 1.5 から 2.0 パーセント イソフルランとケタミン ・ キシラジン CPB 開始時の追加投与による麻酔を維持します。
    4. 直腸の温度を監視するには、直腸プローブを使用します。熱パッドの温度を調節し、熱ランプ上に回路を置く 37 ° C の常温体温を維持します。
    5. ラットを仰臥位で設定し、針を固定することによって 4 つの手足をストレッチします。心電図の電極針を両側の肩と左腹部に設定すると、心拍数を監視します。湿ったガーゼを置くか、乾燥を防ぐため目に眼軟膏を適用します。
  2. カニュレーション
    1. Sprayingby 70% のエタノールまたは別の消毒液を噴霧による全身の表面を消毒後両側の鼠径部と右頸部にカミソリで毛を剃る。(リドカイン) などの局所麻酔薬は、皮膚切開を行う前に使用必要があります。注: 代わりに、切開部位の手術時手洗い法、全身ではなく使用できるようには、体温の低下を避けるために 70% のエタノールのスプレーします。
    2. はさみで両側鼠径領域と右頸部皮膚 (約 5 mm) を切開そしてぶっきらぼう右主の大腿動脈を公開する組織を解剖します。動脈を静脈と近くの神経から慎重に分離します。張力によって 4-0 シルクと露出で大腿動脈の終わりに縛る。
    3. 動脈の垂直方向にマイクロ鋏による右大腿動脈の動脈壁 (約 1 mm) をカットし、全身の動脈を監視するための 1 cm の深さに切開から 24 g 静脈内カテーテルを慎重に cannulate圧と動脈血のガス分圧を分析します。
    4. カテーテルからヘパリン ナトリウム (500 IU を/kg) を管理します。
    5. 2.2.2 と 2.2.3 24 ゲージの静脈のカテーテルを左大腿動脈に体外循環回路の動脈血行として cannulate する手順に従います。
    6. 右内頸静脈に 17 ゲージ複数オリフィス血管カテーテルを挿入し、右心房と下大静脈 (IVC) に進出。カテーテルを押さないで、容器は簡単に破ることができる、大体。カテーテルを静脈還流の体外循環回路に接続します。
    7. 汚染を避けるために、湿ったガーゼで ● キャニュレイテッド各地をカバーしてください。

3。 CPB 中に手順

  1. CPB 中に 0.8 L/分で肺に 100% 酸素ガスを提供し、30 サイクル/分の呼吸率を減少させます。動脈血酸素分圧が 200 から 400 mmHg に必要です。
  2. CPB の初めに、体外循環開始後体温の即時の低下を軽減するために、最大の 42 ° c、熱パッドの温度設定を増やします。体温が 36 ° c. に戻ったとき、37 ° c 設定温度を調整します。
  3. 慎重に体外循環フローを開始、貯水池の血液量に目を離さない。空のリザーバーは、空気塞栓症を引き起こす可能性があります。貯留層内の血液量が減少すると、テーブルの高さを調整またはドレナージ用カテーテルの位置の変更によってポンプ流量を下げます。静脈カテーテルは、簡単に右心房および/または不整脈の穿孔を引き起こす可能性がありますを再配置しないようにします。
  4. 増加し、100 mL/kg でポンプ流量を維持/分、平均血圧が 70 mmHg に維持される間。適切な血圧を維持すると、貯水池の少なくとも 1 mL の少量が許容範囲です。貯水池の血液 1 mL 未満の場合は、臓器に空気塞栓症があります。
  5. 血圧が安定していない場合は、(それは、CPB 後の貧血を引き起こすかもしれません) 回路にプライミング溶液 2-3 mL を追加します。

4. 体外循環後の手順

  1. 静脈のドレナージ チューブをクランプし、回路からそれを削除します。回路を徐々 に血圧を維持するために動脈の血の残りを注入します。
  2. 70 サイクル/分、呼吸数を増やします。
  3. 静脈ドレナージ用カテーテルと左動脈カテーテルを削除し、近位と遠位のサイトで血管を縛る。
  4. CPB の終わりの後 60 分右大腿動脈から動脈ラインを削除します。
  5. 生理食塩水でそれぞれの傷をきれいにし縫合糸で傷を閉じる。
  6. 動物の自発呼吸を確認した後、麻酔、気管内チューブの extubate を終了します。
  7. 温めた滅菌等張液を管理および動物を暖かく保つために熱マットと電気熱ランプを使用します。頻繁に麻酔から回復まで動物の条件を確認します。必要なとき呼吸のサポートを提供します。注: 動物の移動が始まれば、熱源は暖かいまたは冷たい側を選択する動物を許可するようにケージの部分から削除必要があります。
  8. 呼吸を完全に取り戻すまでは、他の動物の会社から離れて動物を飼います。完全復旧までの動物を会社に返さない。
  9. 麻酔からの回復後食料や水の摂取量を確認し、適切な栄養サポートを提供します。鎮痛薬を管理し、不快感や痛みの兆候を確認します。

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結果

図 1は、CPB 回路全体を示しています。このモデルの生理学的な変数は図 2に示す直腸温が含まれて、動脈の血圧と心拍数を意味します。図 3は、動脈血酸素分圧、分圧動脈血二酸化炭素、ヘマトクリット値、基本過剰、血清カリウム、発現および水素利用の可能性を含む、CPB 中に動脈血液ガス分析を示します。プロシージャ中心拍数と平均動脈圧は安定していた。直腸温およびヘマトクリット プライミング ボリュームによる血液希釈体外循環の初めに減少しました。動脈血酸素分圧は膜型人工肺による体外循環中に大幅に増加。図 4を含む体外循環グループ (図 4B, D) と偽操作グループ (図 4A、...

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ディスカッション

この CPB ラットモデルにおける炎症性サイトカインと炎症反応を制御する重要な転写因子 HMGB 1 の血清および肺の表現のレベルは、CPB 後劇的に増加。前臨床研究を示した患者心臓血管外科11HMGB 1 レベルの血清分泌亢進、CPB 中にピーク血清 HMGB 1 濃度はより重症の全身性炎症反応症候群に関連付けられていたCPB12後肺酸素化障害。また、血清 HMGB 1 濃度は、重症肺炎と急性呼吸窮迫症候群 (ARDS)13患者の集中治療室の死亡率を予測する独立したバイオ マーカーです。体外循環関連重症 ARDS 炎症性サイトカインと血漿 1 活性化正常にこのラット体外循環モデルでシミュレートされます。

体外循環に関連する全身性炎症に関する数多くの研究は、炎症性サイトカイン発現14、核カッパ B を含む全身性の炎症反応を調査するための有用性のためラットのモデルで行われています。活性化

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開示事項

すべての著者がある商業サポートに関する開示する何もないです。

謝辞

感謝は、テクニカル サポートのため博士 t. タキと博士 M. 船本まで拡張されます。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
げっ歯類の人工呼吸器 7025Ugo Basile7025人工呼吸器
OxiQuant BENVITEC46-00-0023酸素センサー
CMA 450 温度コントローラーCMA8003759温度コントローラー
CMA 450 加熱パッドCMA8003763
CMA 450 直腸プローブCMA8003761
DIN(8) からディスポーザブルBPトランスデューサADInstrumentsMLAC06
ディスポーザブルBPトランスデューサADInstrumentsMLT0670
IX-214 データレコーダーiWorx SystemsIWX-214アンプ
LabScribeソフトウェアiWorx Systemsソフトウェア
ローラーポンプ古江科学模型 RP-VTポンプ
ハッピーキャスMedikitEB 19G 4HCLs PP17ゲージマルチオリフィス血管カテーテル
SURFLO ETFE I.V. カテーテルテルモSR-OX2419CA24ゲージ血管カテーテル
酸素供給器メラHPO-002
CPB 回路メラカスタムメイド
ヘパンダー 流体溶液フレゼニウス・カビ3319547A4035ヒドロキシエチルデンプン

参考文献

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