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方法論記事

マウスで静脈-静脈体外膜型人工肺

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DOI:

10.3791/58146

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2018年10月24日

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1Department of Cardiothoracic, Transplantation, and Vascular Surgery, Hannover Medical School, 2Department of Pneumology, Hannover Medical School

* These authors contributed equally

この記事について

サマリー

静脈-静脈体外膜 (ecmo) 非挿管でのテクニック、自発的に呼吸マウスを記述したプロトコルをご紹介します。末期肺疾患と急性の実験研究で、ECMO のこのマウスモデルを効果的に実装できます。

要約

膜型人工肺 (ecmo) の使用は、近年大幅に増加しています。ECMO は信頼性と効果的な治療になって末期肺疾患および急性。臨床需要と ECMO の長期使用の増加に伴い、手続きの最適化と多臓器損傷の防止が重要です。このプロトコルの目的は、マウスを自発的に呼吸で挿管以外は、静脈-静脈 ECMO の詳細な手法を提示します。このプロトコルは、ecmo 非施行例と手術の手順の技術的な設計を示しています。このマウスモデル ECMO は ECMO (例えば炎症、出血、血栓塞栓性イベント) に関連する病態の研究を促進します。遺伝子改変マウスの豊富な ECMO 関連の合併症に関与する分子メカニズムを解剖もすることができます。

概要

膜型人工肺 (ecmo) は、肺や心臓の機能を引き継ぐ十分なガス交換と血流を許可する一時的な生活サポート システムです。丘ら1では、1972 年の患者の ECMO の最初の使用ただし、それだけになった広く使用 2009年2でパンデミック H1N1 インフルエンザ中の適用後。今日、ECMO は日常的に末期心臓と肺疾患3救命手順として使用されます。侵襲的な換気での代替として静脈-静脈 ECMO は採用ますます難治性呼吸不全4症例を自発的に呼吸目を覚まし、非挿管します。

その普及にもかかわらず ECMO5,6、7の多様な合併症を報告されています。ECMO の患者が経験することができます合併症には、出血、血栓症、敗血症、血小板減少症、デバイス関連の不具合、空気塞栓症が含まれます。また、多臓器損傷で生じる全身性炎症反応症候群 (SIRS) は、臨床的および実験的研究8,9でよく説明です。脳梗塞などの神経合併症もよく、ECMO の長期療法を受けている患者で報告されます。問題を混乱させる、合併症自体 ECMO によって引き起こされるまたは基になる障害を伴う急性、末期の病気から発生するかどうかを区別することは困難はしばしば。

健康的な有機体に ECMO の効果を具体的に勉強するには、信頼性の高い実験動物モデルが確立されなければなりません。ラットに限られた小動物の ECMO のパフォーマンスに非常にほとんどのレポートがありません。までに、ECMO のマウス ・ モデルで説明されている文献で。遺伝子組み換えマウスの大きい数の供給のため ECMO マウスモデルの確立によりさらに分子メカニズムの調査 ECMO 関連の合併症10,11に関与します。

心肺のバイパス (CPB)12私たちの前述のマウスのモデルに基づいて、安定した方法で静脈-静脈 ECMO を開発している非気管で、マウスを自発的に呼吸します。流出と流入カニューレ、蠕動性ポンプ、人工肺、および空気トラッピング貯水池を含む ECMO 回路 (図 1) がマウス体外循環12小さいプライミングをことを除いて、上記モデルに似たようなボリューム (0.5 mL)。このプロトコルは、詳細な技術、生理学的な監視、および成功した ECMO の手順に関与する血液ガスの分析を示しています。

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プロトコル

12 週間を高齢者、男性の c57bl/6 マウスの実験を行った。本研究は、プロトコル TSA 16/2250 下ドイツ動物の法律のガイドラインに準拠して行った。

1 材料の準備

注: すべての手順は、きれいな、非無菌条件の下で実行されます。動物は術後生存する場合、滅菌条件が必要になります。

  1. 16 倍の倍率で、顕微鏡下での外科ブレードを使用して 2 Fr ポリウレタン チューブに 3 ピンホールを紹介します。
    注: すべてのピンホールは最適な血の排水を確保するためカニューレの遠位 3 分の 1 に置く必要があります。
  2. 下塗り溶液 (材料表) を準備します。30 IU/mL ヘパリンおよび 2.5 %v/v NaHCO3の 8.4% 溶液が含まれます。4 ° C でこのソリューションを使用する準備ができるまで冷蔵庫で冷やします。首相のプライミング溶液 500 uL を持つ回路。
  3. プライミング溶液に流出カニューレを置き、ECMO マシンの蠕動性ポンプのスイッチを記入します。下塗り溶液を 1 mL/min の流速で次の 30 分のマシンを介して循環し続けます。
  4. 100% 酸素の 0.5 L/分を肺に与えます。

2. 麻酔

  1. 場所誘導室動物 2.5 %v/イソフルラン/酸素の混合物でいっぱい。気化器に 100% 酸素の 0.5 L/分を提供します。術前に完全麻酔はペダルの撤退と痛みの反射神経をテストすることによって達成を確認します。乾燥ダメージを防ぐために目のゲルを適用します。
  2. 37 ° C の体温を維持するために地球温暖化パッドを使用します。
  3. イソフルラン気化器を用いた吸入マスク麻酔を行い、カルプロフェン 5 mg/kg を皮下注入します。
  4. 定期的に自発呼吸を観察し、1.3 と 2.5% の間で、イソフルランの濃度を調整します。

3. 手術

  1. 首の左側にある高級はさみの助けを借りて、4 mm の横切開を使用して左頸静脈を公開します。一緒に鋭く、鈍い準備マイクロ鉗子、綿の綿棒を使用して、小型船舶のバイポーラ凝固を使用します。
  2. 一度左頸静脈を公開すると、マイクロ鉗子の助けを借りて 8-0 絹糸を使用して遠位部を縛る。
  3. 静脈の近位端にスリップ ノットを配置します。マイクロはさみを使用して静脈の前壁を切開します。
  4. 完全パリン投与群を達成するため、26 G braunula を介して頚静脈に 2.5 IU/g ヘパリンを注入します。
  5. カニューレの挿入中に静脈から血液の過剰損失を避けるために 30 ° によって動物のパッドのヘッド側を上げます。
  6. わずか 4 cm の深さに押しながら回転頸静脈の近位部分に 2 Fr ポリウレタン (PU) カニューレを挿入します。そうしながら下大静脈 (IVC) の腸骨の分岐に到達するでしょう。
  7. Microforceps を使用して 8-0 絹の結び目でカニューレを固定します。
  8. 3.1、3.2、3.3 で説明されている手順を使用して右の内頚静脈を公開します。
  9. 1 Fr PU のカニューレを右頸静脈を cannulate、そっと右心房の方向に 5 mm 移動します。
  10. 3.7 のステップを繰り返します。
  11. 別 1 Fr PU カニューレと左大腿動脈カテーテルを入れて下さいし、侵襲的圧血液ガス分析 (BGA) ための血液採取だけでなく、監視のために使用します。
  12. 心電図 (ECG) 針両前肢と左胸壁に皮下データ集録デバイスに接続を挿入します。
  13. データ集録デバイスに接続されている直腸温度計を挿入します。

4. 静脈-静脈体外膜型人工肺、血液ガスの分析

注: 完全な ECMO 回路の回路図は、図 1を参照してください。

  1. 動物に ECMO を開始するには、0.1 mL/分 3 5 mL/分次の 2 分以内でポンプの流量調整の初期流量とポンプをオンします。
  2. 空気カニュレーション サイトを介して流出カニューレで吸引の場合、流量が減少し、空気トラッピング貯留層を介して回路プライミング溶液 0.1 mL を追加します。
  3. 安定した流れの下でリアルタイム モードでデータ集録デバイスを介してすべて重要なパラメーターの監視を続行します。
  4. 常に静脈のドレナージからの逆流を観察、空気わな猟師貯留層における血のレベルを監視します。
  5. 漏洩の傷から 24 G branula チームカーの先端で 1 cc のシリンジに ecmo 空気トラッピング貯水池を経由する血を収集します。
  6. Bga、血液サンプリング カートリッジを使用して、動脈血次の時点で、次の場所からの約 75 μ L を収集します。
    1. ecmo、人工 (コントロール) 後と同様の余分なチューブを介しての肺の前に建てられた余分なチューブを介して下大静脈および大腿動脈から直接採血開始後 10 分。
    2. ecmo、大腿動脈から採血開始後 30 分
  7. Intravasal 液体損失空気わな猟師や大腿動脈カテーテルを介してまたは血液流出カニューレを通して空気泡を吸引することによってすべての 45 分を補うためのプライミング溶液の余分な 0.1 mL を与えます。
  8. Bga、血液サンプリング カートリッジを使用して、動脈の血液の約 75 μ L を収集します。
    1. 大腿動脈から ecmo 開始後 1 h。
    2. ecmo、人工 (コントロール) 後と同様の余分なチューブを介しての肺の前に建てられた余分なチューブを介して下大静脈および大腿動脈から直接採血開始後 2 h。
  9. 後 2 h を減らすポンプの流量徐々 に (以上 5 分のコース)、それにより停止 ECMO。
  10. さらに 10 分の重要なパラメーターを記録し続けます。
  11. 動物を exsanguinating、血液や臓器を収穫して、実験を終了します。

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結果

このプロトコルでは、マウスに静脈-静脈 ECMO のメソッドについて説明します。このモデルは信頼性の高いと、再現と呼吸・循環の逮捕12,13CPB の上記モデルと比較して、それは以下の技術的に確立する厳しいです。

静脈システムに ECMO 流量は 1.5 と 5 mL/分の間維持されました。平均動脈圧は ECMO 回路に余分な下塗り溶液を加えることによって 70、85 mmHg の間保たれました。血液量の置換が通常、ECMO の中に回路にプライミング溶液 0.1 mL を追加できます。すべてのボリュームの置換またはバッファリング ソリューションを大腿動脈または空気トラッピング貯水池経由で与えられました。

生理学的なパ...

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ディスカッション

マウス12,13CPB の成功モデルを前述しました。このようなモデルを実装する急性または末期肺疾患マウスの使いやすい静脈-静脈 ECMO 回路を開発しました。静脈-静脈体外循環モデルに異なる ECMO は必要ありません胸骨切開や、大動脈のクランプなど複雑な手術傷が完全にヘパリン動物における出血のリスクを減らします。血栓と肺塞栓を避けるためには、ヘパリン/kg の 2.5 の IU は、それぞれの動物に与えられます。この線量を示した完全凝固血液の活性化凝固時間 (法) の前の測定に基づいていた (法 > 800 秒)。マイクロ人工でヘパリン コーティングの不在のため私たちの抗凝固のプロトコルが CPB 手順と同様で保たれました。

CPB 回路と比較して我々 は、全体を減らすことができる空気わな猟師およびマイクロ人工肺のボリュームを減らすことで 0.5 mL にプライミング ボリューム。さらに、遅い流れ動物の十分な酸素化を維持する必要があります。血液量の intrava...

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開示事項

著者が明らかに何もありません。

謝辞

このプロジェクトは、ドイツ研究振興協会から KFO 311 の助成金によって支えられました。

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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
SterofundinB.Braun Petzold GmbHPZN:8609189in 1:1 with Tetraspan
Tetraspan 6% SolutionB. Braun Melsungen AGPZN: 055654161:1 with Sterofundin
Heparin Natrium 25.000Ratiopharm GmbHPZN: 30298432,5 IU / ml of priming
NaHCO3 8,4% SolutionB. Braun Melsungen AGPZN: 15797753% プライミング溶液中
CarprofenZoetis Inc.、米国PZN:002896155mg/kg/BW
1 Fr PU CatheterInstechlabs INC.、米国C10PU-MCA1301頸動脈
2 Fr PU T ChurchInstechlabs INC.、米国C20PU-MJV1302頸静脈
8-0 シルク縫合編組Ashaway Line &Twine Co., USA75290結紮糸
IsofluranePiramal Critical Care GmbHPZN:9714675麻痺
春はさみ - 6mm ブレードFine Science Tools GmbH15020-15楽器
スプリングハサミ - 2mm ブレードFine Science Tools GmbH15000-03楽器
Halsted-Mosquito HemostatFine Science Tools GmbH13009-12楽器
デュモン #55 鉗子ファイン サイエンス ツール GmbH11295-51機器
カストロビエホ マイクロ ニードル ホルダー - 9cmファイン サイエンス ツール GmbH12060-02機器
マイクロ Serrefinesファイン サイエンス ツール GmbH18555-01機器
ブルドッグ Serrefineファイン サイエンス ツール GmbH18050-28機器
イソフルラン 気化器 ドレーガー19.1博士;ガーヴェルクAG &Co. KGaA麻酔 1,3 -2,5%
ISOHEART SoftwareHugo Sachs Elektronik GmbH, ドイツ侵襲的圧力, ECG, t °C
i-STAT ポータブル デバイスアボット ラボラトリーズ、イリノイ州レイクブラフ、米国ガス分析
i-STAT CG4+ および CG8+ カートリッジアボット ラボラトリーズ、イリノイ州レイクブラフ、米国血液ガス分析
C57Bl/6 マウス、オス、30 g、14 週齢チャールズ リバー ラボラトリーズ1 週間前に収容
in 、血液、

参考文献

  1. Hill, J. D., et al. Prolonged Extracorporeal Oxygenation for Acute Post-Traumatic Respiratory Failure (Shock-Lung Syndrome). New England Journal of Medicine. 286 (12), 629-634 (1972).
  2. Noah, M. A., et al. Referral to an Extracorporeal Membrane Oxygenation Center and Mortality Among Patients With Severe 2009 Influenza A(H1N1). Journal of the American Medical Association. 306 (15), 1659(2011).
  3. Maslach-Hubbard, A., Bratton, S. L. Extracorporeal membrane oxygenation for pediatric respiratory failure: History, development and current status. World Journal of Critical. Care Medicine. 2 (4), 29-39 (2013).
  4. Langer, T., et al. "Awake" extracorporeal membrane oxygenation (ECMO): pathophysiology, technical considerations, and clinical pioneering. Critical Care. 20 (1), 150(2016).
  5. Esper, S. A. Extracorporeal Membrane Oxygenation. Advances in Anesthesia. 35 (1), 119-143 (2017).
  6. Millar, J. E., Fanning, J. P., McDonald, C. I., McAuley, D. F., Fraser, J. F. The inflammatory response to extracorporeal membrane oxygenation (ECMO): a review of the pathophysiology. Critical Care. 20 (1), 387(2016).
  7. Lubnow, M., et al. Technical complications during veno-venous extracorporeal membrane oxygenation and their relevance predicting a system-exchange--retrospective analysis of 265 cases. Public Library of Science One. 9 (12), e112316(2014).
  8. Passmore, M. R., et al. Inflammation and lung injury in an ovine model of extracorporeal membrane oxygenation support. American Journal of Physiology - Lung Cellular and Molecular Physiology. 311 (6), L1202-L1212 (2016).
  9. Vaquer, S., de Haro, C., Peruga, P., Oliva, J. C., Artigas, A. Systematic review and meta-analysis of complications and mortality of veno-venous extracorporeal membrane oxygenation for refractory acute respiratory distress syndrome. Annals of Intensive Care. 7 (1), 51(2017).
  10. Houser, S. R., et al. Animal Models of Heart Failure A Scientific Statement From the American Heart Association. Circulation Research. 111 (1), 131-150 (2012).
  11. Russell, J. C., Proctor, S. D. Small animal models of cardiovascular disease: tools for the study of the roles of metabolic syndrome, dyslipidemia, and atherosclerosis. Cardiovascular Pathology. 15 (6), 318-330 (2006).
  12. Madrahimov, N., et al. Novel mouse model of cardiopulmonary bypass. European Journal of Cardio-thoracic Surgery. 53 (1), 186-193 (2017).
  13. Madrahimov, N., et al. Cardiopulmonary Bypass in a Mouse Model: A Novel Approach. J. Journal of Visualized Experiments. (127), (2017).

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