この研究は、ラットの開腹術による腹腔上大動脈クロスクランプ中の内臓虚血再灌流後の急性肺損傷のモデルについて説明しています。これにより、大動脈クランプの臨床的および生物学的影響、および虚血再灌流が基礎となる臓器や遠隔肺損傷に及ぼす影響の両方を調査することができます。
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この研究は、ラットの開腹術による腹腔上大動脈クロスクランプ中の内臓虚血再灌流後の急性肺損傷のモデルについて説明しています。これにより、大動脈クランプの臨床的および生物学的影響、および虚血再灌流が基礎となる臓器や遠隔肺損傷に及ぼす影響の両方を調査することができます。
腹部大動脈瘤の開腹手術では、血液循環の一時的な中断が必要であり、下流臓器の虚血再灌流を引き起こします。腎動脈、腸間膜動脈、および内臓動脈が関与している可能性があります。セリアック上大動脈クランプ後の虚血再灌流によって引き起こされる遠隔肺損傷の予防に有効であることが証明されている治療法はありません。急性肺損傷の病態生理学的経路と薬理学的治療を研究するために、ラットで大動脈クランプの実験モデルが開発されました。
ブプレノルフィン (0.05 mg/kg) による皮下鎮痛は、処置前に投与されます。自発換気を伴う全身麻酔は、マスクを介してハロゲンガス (イソフルラン 2.5%) を使用して導入されます。陰骨開腹術は、加熱されたテーブル上で行われます(直腸内で温度を監視します)。胃脾臓ブロックと腸は右脇腹に引っ込められ、肝臓は上腹部に動員されます。横隔膜とその柱は、横隔膜内通路からセリアック上大動脈を段階的に解放できるように特定されています。解剖は、横隔膜柱の間の大動脈の円周方向の制御を達成するために穏やかに行われます。下にある腹腔幹と上腸間膜動脈が注意深く特定されます。微小血管クランプは、内臓動脈の上の大動脈閉塞に使用できます。適切なクランプは、小腸の蒼白に関連する大動脈拍動性がないことによって検証されます。ラットは虚血期間中ずっと麻酔されたままです。虚血期間の終わりに、マイクロクランプが取り外され、大動脈の拍動性、および腸の再着色がチェックされます。腹壁は縫合糸で閉じられ、続いてラットの皮膚が閉じられます。再灌流期間の終わりに、動物は同じ方法で麻酔されます。採血中に放血によって安楽死させ、肺を採取することができます。肺損傷は、血液ガス分析、肺重量測定、および組織学的検査によって評価できます。肺サンプルは、RT-PCRおよびウェスタンブロット分析にも利用できます。
大動脈瘤は、大動脈の限局的かつ永続的な拡張です1。動脈瘤の進行は破裂する傾向があり、大量出血を伴い、重大な死亡率をもたらします2。したがって、治療の焦点は、この劇的な合併症の予防にあります。大動脈瘤はほとんどの場合腎下であり、大動脈内人工装具で治療できます。大動脈両腸骨エンドグラフトは、経皮的アプローチを使用して大腿動脈から低侵襲に導入される、覆われた分岐ステントです。この技術は大動脈クランプを必要とせず、内臓虚血の引き起こしを回避します。局所麻酔下で行うことができます。対照的に、胸腹部動脈瘤や複雑な腹部大動脈瘤などのより広範な大動脈瘤は、血管内技術を使用して治療することがより困難です。これは、動脈瘤セグメント内の腎動脈、上腸間膜動脈、および腹腔幹の関与によるものです(図1)。これらの主要な内臓動脈は、大動脈自体に加えて再建する必要があります。したがって、血管内低侵襲アプローチでは、内臓動脈再建のための有窓および/または分岐エンドグラフトの使用を含む、より複雑な手順が必要です。これらのエンドグラフトの主な制限は、製造時間が長いこと(多くの場合数か月)であり、緊急治療には適していません。このような場合、従来の開腹外科的修復は依然として実行可能で信頼できる選択肢です。
開腹修復による治療には、開腹術と内臓上クランプ、つまり一時的な内臓虚血が必要です。これらの胸腹部動脈瘤の治療中の合併症率は高いです。死亡率は5〜15%の範囲です3。肺合併症は 60%、腎合併症は 40% で発生します4。全身性炎症反応に関連するこれらの合併症は、多内臓不全に進行する可能性があります5。この罹患死亡率は多因子性であり、外科的攻撃性、麻酔、鎮痛、血行動態の変動、出血性ショック、および虚血再灌流現象が関与します。外科的攻撃性は、アプローチに開胸術、横隔膜切開術、腰切開術、または開腹術が含まれるかどうかにかかわらず、換気力学、特に横隔膜機能の障害を変更することにより、合併症の発現に寄与します6。
一時的な内臓虚血再灌流は、消化管、内臓系、腎臓、下肢などの下流臓器に影響を及ぼします7。肺合併症は、胸腹部大動脈手術後に最も頻繁に起こる有害事象です。それらの起源は多因子です。Supraceliac大動脈クランプは、肺虚血再灌流を直接引き起こさない。しかし、下流の内臓の虚血再灌流は、主要な全身性炎症反応を引き起こします。内臓虚血再灌流と遠隔損傷、特に肺損傷の発生との間の因果関係の仮説は十分に支持されています。肺胞毛細血管膜の重要な構成要素である肺内皮機能障害は、急性肺損傷 (ALI) の発症の中心であるようです。大規模な全身性炎症反応と好中球の活性化は、このプロセスにおいて極めて重要な役割を果たします。
ALI は、多くの場合、臨床症状ではなく組織学的基準に基づいて定義されます。ALI とは、肺内皮および上皮の関門の破壊を特徴とする急性炎症性疾患を指します。肺の機能単位である肺胞毛細血管膜は、微小血管内皮、間質腔、肺胞上皮の3つの構成要素で構成されています。
ALI の特徴は、好中球浸潤と細胞傷害性炎症誘発性メディエーターの放出によって引き起こされる、このバリアの透過性の増加です。肺胞上皮損傷には、I型とII型の両方の肺細胞が関与します。肺胞表面の 95% を覆う I 型細胞は損傷を受けやすく、ガス交換において重要な役割を果たします。II型細胞は、数が多いがカバー面積が小さく、界面活性剤の生産、上皮修復、イオン輸送に不可欠です。損傷後、II型細胞は、再生能力とI型細胞への分化を通じて肺胞の完全性の回復に貢献します。
複数の細胞死経路がALI中の上皮損傷に関与しており、I型細胞は特に脆弱です。ALI は通常、内皮機能障害を反映するための微小血管透過性の測定の有無にかかわらず、肺水腫を評価することによって評価されます。
このモデルの目的は、 図 2 に示すように、代謝レベルと機構レベルの両方で、内臓虚血再灌流と遠隔肺損傷の発症との関連を調査することです。この特定の関係は部分的にしか理解されていません。私たちの大動脈クランプモデルは、ラットに腹部大動脈瘤を存在させない、健康な大動脈上の内臓虚血再灌流シナリオを表しています。腹腔の幹の上には、人間にもラットにも主要な枝はありません。このレベルより上の大動脈は、胸壁に供給する小さな頭頂枝のみを生じさせる上大動脈に対応します。したがって、このレベルでの主要血管の血管解剖学的構造には、ヒトとラットの間で有意差はありません。
このモデルを使用すると、広範な探索が可能になります。これは、遠隔組織損傷の発症における初期のバイオマーカーを特定するのに役立ちます。さらに、このモデルにより、循環メディエーターの阻害剤や特定の遠隔臓器損傷の阻害剤など、潜在的な阻害剤の研究が可能になります。
他の虚血再灌流モデルは、遠隔傷害の研究に使用されます。脳、腸、および腎虚血再灌流モデルが強く表されています8,9,10。上腸間膜動脈(SMA)の一過性閉塞による腸虚血再灌流後の肺損傷に関する広範な研究があります11,12,13。虚血および再灌流の持続時間は非常に多様であり、数分から数時間の範囲です 14,15。虚血の持続期間の理論的根拠は、遠隔傷害の発生につながる重大な反応を引き起こすのに十分な攻撃性を誘発することです。虚血の期間が短すぎると、研究された代謝経路に重大な変化が生じない可能性があります。再灌流期間に関しては、その理論的根拠は、遠隔損傷の早期発症と病態生理学的変化の潜在的に一時的な性質にあります。理想的な再灌流期間は、代謝障害を適切に特徴付けるのに早すぎたり遅すぎたりしてはなりません。
モデルは主にげっ歯類です。げっ歯類の利点には、サイズが小さい、メンテナンスが容易で、ライフサイクルが短いこと、および豊富な遺伝資源が含まれます16。豚、犬、霊長類などの大型動物の使用は、追加の利点がない場合には正当化されないようであり、これは改良に関する動物実験の倫理規則と一致しています。さらに、解剖学的、生理学的、遺伝的に人間と類似しているため、げっ歯類はトランスレーショナル研究を可能にします16。
SMA クランプ モデルの主な制限の 1 つは、臨床現場では腸虚血期間の開始を識別できないことです。これにより、人間の臨床状況への外挿がより不確実になります。対照的に、複雑な大動脈手術では、さまざまな臓器の虚血と再灌流期間が明確に識別されます。さらに、セリアック大動脈上クランプ中、下にあるすべての内臓(消化管、肝臓、脾臓、腎臓、骨盤内臓器、および下肢)は虚血期にあります。これらの臓器はすべて虚血再灌流現象を起こします。逆に、特定の臓器(腸、腎臓、肝臓など)に焦点を当てた虚血再灌流のモデル、大動脈クランプのモデル、したがって代謝病態生理学を伴う複数の臓器の虚血再灌流のモデルはあまり研究されていません。同様に、大動脈クランプ後の肺病変などの遠隔損傷は、代謝の観点から十分に研究されていません17,18。
既存の大動脈クランプ モデルは、主に腎動脈の下の腹部大動脈をクランプすることに焦点を当てています。このモデルの限界は、内臓虚血再灌流を誘発しないことです。したがって、内臓虚血再灌流と潜在的な遠隔損傷との関連性の実証はできません18,19。さらに、大動脈クランプによる虚血再灌流の研究を可能にする in vitro モデルがないため、in vivo モデルを使用した分析が依然として必要です。
したがって、ラットにおける腹腔上大動脈クランプのこの実験モデルは、遠隔肺損傷を標的とした病態生理学的メカニズムと薬理学的介入の包括的な調査を容易にします。
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このモデルの作成は、動物の世話と実験に関するガイドライン、ならびにフランスとヨーロッパの法律に準拠しています。このモデルは、フランスのルーアンにあるノルマンディーの地域大学倫理委員会によって承認された実験動物研究で検証されています (n°APAFIS: #18974)。
1. 動物モデルと順応
2.麻酔と鎮痛
3.処置中のラットの配置
4.外科的処置
5. サンプリング
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このプロトコルは安全であり、麻酔および手術中の動物の損失が最小限に抑えられ (5% 未満)、急性肺損傷の誘発に効果的であることが判明しました。イソフルランによる麻酔は、ケタミンとキシラジン麻酔を組み合わせた麻酔よりも安全であり (損失約 15%)、覚醒が早く、ラットの回復が良好でした (データは示していません)。麻酔をかけたすべての動物は、この方法で安全で効果的な大動脈クランプを受けることができました。効果的な大動脈クランプを有するすべての動物(100%)は、それぞれ虚血と再灌流の期間を生存し、40分と3時間持続しました。
このプロトコルに従って、血液サンプルの分析は正常に実施されました。65匹のラットを対象としたこの研究では、採取された平均血液量は4.5±1.2mLでした。これにより、ELISAとMultiplexによるガスメトリー分析と生化学的プラズマ分析の両方が可能になりました。血液ガス分析の成功率は100%でした。回収された血漿の平均体積は750μLでした。血液ガス分析により、pH、PaO2、SpO2、およびHCO3-の減少が明らかになり、Supraceliac大動脈クラン...
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大動脈クロスクランプのこの外科モデルは、内臓虚血再灌流後の急性肺損傷の組織ベースと血漿ベースの両方の包括的な分析を可能にするという利点を提供します。また、事前または事後のコンディショニングで腹腔内、経腸内、または静脈内投与で薬理学的分子をテストする機会も提供します。
重要なステップの 1 つは、手術中の大動脈上クランプのままです。マスターすると、このステップをすばやく実行できます。この技術の学習曲線は急勾配で、安全で効果的な外科的アプローチを習得するために必要な手順は通常 3 回未満です。細かく湾曲した器具(解剖鉗子や結紮鉗子など)を使用すると、手順が大幅に容易になります。さらに、モノフィラメント縫合糸を使用すると、周囲の組織への付着が防止され、外傷が少なくなります。
下大静脈への静脈内投与も、重大な出血リスクを伴う処置です。止血湿布の使用は真のゲームチェンジャーであり、下大静脈の直接縫合に伴う技術的な問題を回避するのに役立ちました。静脈壁は非常に壊れやすく、...
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著者らは開示するものは何もない。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 0.2 & マイクロ;m ニトロセルロースメンブレン Trans-Blot Turbo Transfert Pack | バイオラッド | 1620150 | 0.2 & マイクロ;m ニトロセルロースメンブレン プレカット |
| 1ccルアースリップシリンジ(ニードルなし) | テルモ | MDSS01SE | 1ccルアースリップシリンジ(ニードルなし) |
| 2ccルアースリップシリンジ(ニードルなし) | ベクトン・ディンキンソン | 2ccルアースリップシリンジ(ニードルなし) | |
| 4 mL EDTAチューブ BD K3 13 mm x75 mm | BDバキュテイナー | BD368860 | 5 mL EDTAチューブBD K3 13 mm x 75 mm |
| 5-0編組縫合糸/ Vicryl 5-0(Ethicon)またはNovosyn(B.Braun) | Ethicon - ジョンソン・エンド・ジョンソン | V7970E | Vicryl 5-0 針テーパーポイント 1/2 円 13 mm 長さ 45 cm |
| 5-0モノフィラメント吸収性縫合糸 / モノクリルポリグレカプロン | Ethicon - ジョンソン・エンド・ジョンソン | Y493G | 針 3/8 円 長さ 18 インチ |
| 5ccルアースリップシリンジ(ニードルなし) | テルモ | SS-05LE1 | 5ccルアースリップシリンジ(ニードルなし) |
| 非外傷性微小血管クランプ/静脈用ディスポーザブル血管クランプ | AROSurgical | TKF-1-20g | ラット大動脈をクランプするための静脈用非外傷性微小血管クランプ |
| BD マイクロランス 3 23 G x 1 0.6 x 25 mm | BDバキュテイナー | 300800 | BD マイクロランス 3 23 G x 1 0.6 x 25 mm |
| BD マイクロランス 3 25 G x 5/8 0.5 x 16 mm | BDバキュテイナー | 300600 | BD マイクロランス 3 25 G x 5/8 0.5 x 16 mm |
| BD マイクロランス 3 30 G x 1/2 0.3 x 13 mm | BDバキュテイナー | 304000 | BD マイクロランス 3 30 G x 1/2 0.3 x 13 mm |
| β-アクチン Invitrogen | カールスバッド、アメリカ | 15G5A11/E2 | |
| ブラッドフォードベースの方法タンパク質アッセイ | Biorad、Marnes-la-Coquette、フランス | 5000201 | |
| ブプレノルフィン | ブプレノルフィン | ||
| 遠心分離機 Sigma 3-30 | Sigma, ドイツ | 10375, 10376, 10377, 10378, 10379, 91276, 109014 | エッペンドルフ用遠心分離機 |
| cOmplete ミニ | ロシュ | 11836153001 | プロテアーゼ阻害剤カクテル 25錠 |
| 綿棒 | |||
| ダクリオゲル / 眼科ジェル Lubrithal 10 g | デクラ動物用製品 | コード ACL7376464 | 眼科ジェル Lubrithal 10 g |
| 使い捨てメス | パラマウント | PDSS11 | 使い捨てメスの刃n°11 |
| 電気焼灼 | デントRMed | EMB/87400 | 高温の止血ペン |
| 強化されたECL検出システム | Biorad、Hercules、カリフォルニア州、米国 | 1705060秒 | |
| フィッシャーブランドビーズミル24 | フィッシャーサイエンティフィック | 15515799 | 使用 分子抽出前の生体試料の粉砕、溶解、均質化 |
| ガーゼ綿棒 | ラフィン | .010106 | ガーゼ綿棒 |
| ImageLabTMソフトウェア | バイオラッド | USBドライブまたはライセンス | |
| イソフルラン 5% | イソフルラン 5% | ||
| リドカイン プリロカイン ゲル 5% | Aguettant, リヨン, フランス | リドカイン プリロカイン ゲル 5% | |
| LightCycler 480 機器 | ロシュ、Bâle, スイス | 5015243001 | サーマルサイクラー |
| 潤滑ゼリー滅菌K-Y82g | レキット・ベンキーザー | 潤滑ゼリー滅菌K-Y82g | |
| ナノドロップ2000 | TermoScientific、ウォルサム、マサチューセッツ州、米国 | ND-2000型 | 分光 光度 計 |
| ペハピンス解剖学的 | ハルトマン | 991063 | 解剖学的ペンチ |
| フォスストップ | ロシュ | 4906837001 | ホスファターゼ阻害剤 20 錠 & nbsp; |
| 石膏/粘着テープ | アナポーア | 135320 | 手術用粘着テープ/絆創膏 |
| ポビオンヨード溶液/ Vétédineソリューション | Véトキノール | 外用消毒液 | |
| Precellys 溶解キットチューブ | 硬組織均質化CK28、ベルタン | CK28 | Precellys 溶解キットチューブ |
| Prolène プロリプロピレン縫合糸 | Ethicon - ジョンソン・エンド・ジョンソン | 7472H | Prolène 5-0 ニードル テーパーカット 3/8 サークル 13 mm 長さ 75 cm |
| セーフロックチューブ 1.5 mL | エッペンドルフ | .0030120086 | セーフロックチューブ 1.5cc ノーカラー 遠心分離用 1000 チューブ |
| セーフロックチューブ 2 mL | エッペンドルフ | .0030120094 | セーフロックチューブ 2.0cc ノーカラー 遠心分離用 1000 チューブ |
| セーフロックチューブ 5 mL | エッペンドルフ | .0030119401 | セーフロックチューブ 5.0cc ノーカラー 遠心分離用 200 チューブ |
| 生理食塩水NaCl 0.9% | Aguettant, リヨン, フランス | 600502 | 生理食塩水 0.9% 500 mL |
| SDS-ページ | シグマ・アルリッヒ | ||
| Surflash IVカテーテル 16 G | テルモ | SR*FF1651 | |
| サージセル | Ethicon - ジョンソン・エンド・ジョンソン | 止血吸収性スワブ | |
| 縫合糸セットn°12 | ハルトマン | 4701762 | 縫合糸無菌セット、アドヘシンチャンプ、シザー、アドソンプライヤー、ニードルホルダー付き |
| SYBR グリーン KIT ライト サイクラー 480 SYBR グリーン I マスターン | ロシュ | 4707516001 | SYBRグリーン |
| TBST-トゥイーン 0.1% バッファー | シグマ・アルリッヒ | ||
| テストカード Epoc 24 カード 13 パラメータ | シーメンス・ヘルティニアーズ | ||
| ティッシュTEK | サクラファインテック | 凍結保存液 | |
| TRIzol試薬 Invitrogen | サーモフィッシャーサイエンティフィック、カールスバッド、カリフォルニア州、米国 | 15596026 | TRIzol試薬 |
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