Ex vivoマウスモデルにおける肺機能の評価

サマリー

本プロトコルは、強制振動法(FOT)を使用して ex vivo マウスモデルの呼吸力学を分析するための段階的な方法を説明する。

要約

呼吸力学は、機能的な肺活量を評価することにより、肺の病状を定義および治療する上で重要な研究分野です。肺の力学は、さまざまな振動波形を含むさまざまな肺操作を通じて評価できます。これらのマニューバを肺に適用すると、波形への応答に基づいて、圧力、体積、流量などの複数の変数が測定されます。次に、これらの信号を計算および分析して、ヒステリシビティ、抵抗、コンプライアンス、組織減衰、組織エラスタンスなどのパラメーターを決定し、全体的な肺機能を詳細に評価します。呼吸力学の解析は、肺移植のためのドナー肺の評価において特に重要です。本プロトコルは、 ex vivo マウスモデルを使用して呼吸器力学を評価するための包括的で再現性のある段階的な方法を提供する、この種のものとしては初めてのものです。これには、選択した動物モデル、肺の回復、保存と保存、および強制振動技術ベースのシステムを使用した実験の詳細が含まれています。さらに、データ分析、臨床的意義、 およびex vivo モデルの研究における強制振動技術の応用について概説します。

概要

肺移植は、末期の肺疾患に対する唯一の持続的な治療法です。世界中で毎年約4,600人が肺移植を受けていますが、適切なドナーの肺の不足に続いて、約600人の患者が順番待ちリストで死亡しています^1,2。利用可能な肺のプールを増やすために、ドナー割り当てシステムは継続的に調整され、その結果、外科医はドナー臓器を確保するためにより遠くまで移動するようになりました³。距離が長くなると、常に寒冷虚血時間が長くなり、臓器保存の追加の方法が必要になります。

肺移植のドナー臓器保存の現在の基準は、4°Cでの低温静的保存であり、保存時間を6〜8時間に制限します-移植の生存可能性の小さな窓⁴。ただし、移動距離が長くなり、その結果として虚血時間が長くなるため、移植前の肺機能の評価は非常に重要です⁴。肺移植の政策が進化する中、このニーズに対応するための新しい研究が行われてきました。最近の研究では、10°Cでの低温静電気保存が肺保存に最適な保存温度であり、その結果、肺機能、損傷に対する抵抗性、および移植されたときの一次移植片機能障害の同等の割合が改善されることが示唆されています

プロトコル

この研究は、National Institutes of Health Guides for the Care and Use of Laboratory Animals(国立衛生研究所の実験動物のケアと使用に関するガイド)に従って、動物研究委員会によって承認されました。6-8週齢、体重18-28gのC57Bl/6野生型マウスを用いた。試薬および装置の詳細は 、材料表に記載されています。

1. 事前準備

1. すべての外科的処置に最大20倍の倍率の手術用顕微鏡を使用してください。
2. 手順を開始する前に、すべての手術器具を洗浄および滅菌してください。オートクレーブ装置を使用するか、適切な滅菌溶液を使用して無菌状態を維持します。

2. ドナー肺の摘出

1. すべての操作を無菌状態で行ってください。
   注:このステップは、専用の手術スペースで無菌条件下で行われます。
2. マウスを麻酔導入チャンバーに入れ、酸素中の5%イソフルランで麻酔を誘発し、手順全体を通して酸素中の3.5%イソフルランで麻酔を維持します(施設で承認されたプロトコルに従います)。
3. 最初の....

結果

実験計画の図は、マウスモデルについて提供されています(図1)。市販の強制振動技術ベースの小型げっ歯類人工呼吸器システムを使用して肺を膨らませ、さまざまな条件下でのドナー組織の呼吸力学を評価しました(図2)。保存されたドナー肺のグループ間で結果を比較すると、10°Cで保存されたドナー肺のグループは、すべてのパラメーターで4°Cで保存されたすべてのグループよりも優れたパフォーマンスを発揮することがわかりました。10°Cの貯蔵グループでは、Snapshot 150摂動で評価すると、ドナーの肺は抵抗が有意に減少し、コンプライアンスが有意に増加することがわかりました。QuickPrime摂動を使用した場合、10°Cのグループでは、組織弾性、組織減衰、およびヒステリスティビティの減少傾向が認められました(図3)。このグループにおける肺機能の改善の根本的なメカニズムは調査中です。予備データは、周期的ストレッチの追加が肺の損傷を減らし、ミトコンドリアの健康の保護を強化すること.......

ディスカッション

重要性と潜在的な応用
呼吸器力学は、肺の病理学や肺損傷を研究するために、さまざまなアプリケーションで日常的に使用されています。呼吸力学の研究は、ARDSなどの疾患の進行や補助換気の場合について何度も説明されてきましたが、臓器移植^{に関連するため}、文献でははるかに少ない説明がされています15,16,17,18,19。さらに、肺割り当てポリシーの変更やドナーの肺保存技術の進化が進む中、移植結果を最適化するために肺の呼吸力学を分析することが重要です。そのため、ドナーの肺の保管条件をシミュレートし、比較するためのex vivo動物モデルの研究が必要です。ここでは、ex vivoマウス.......

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
18 G 血管カテーテル	B. Braun	4251687-02	ストレートハブ
24 G 血管カテーテル	B. Braun	4251601-02	ストレートハブ
3 mL シリンジ	フィッシャーサイエンティフィック	14-823-41
3-0 シルク縫合糸	Medex	ETH-A304H
50 mL コニカルチューブ	サーモフィッシャー	339652
70% EtOH	フィッシャーサイエンティフィック	BP82031GAL
麻酔誘導室	ハーバード装置	75-2030	ラット用気密誘導室
麻酔器 ハーバー	ド装置	75-0238	パッシブスカベンジング麻酔マスク付き移動式麻酔システム
	ハーバード装置	59-8255	ラット麻酔マスク
鈍いマイクロ鉗子	世界精密機器		501217 ドレッシング鉗子、12.5 cm、ストレート、鋸歯状
C57Bl/6 マウス	Charles River	Strain Code 027	野生型、6-8週間、18-28g
デジタル体重計	フィッシャーサイエンティフィック	S72422
FlexiVent システム	Scireq	NC2926059	強制振動技術ベースの小型げっ歯類用人工呼吸器
インスリン注射器、1 mL	フィッシャーサイエンティフィ	14-841-33
イソフルラン、USP	ピラマルクリティカルケア	NDC 66794-017-25
手術顕微鏡または手術用ルーペ	AmScope	SM-3BZ-80S	3.5x - 90x 実体顕微鏡
Perfadex solution	Xvivo	19811, 19850
ペトリ皿	ッシャーサイエンティフィック FB0875714
滅菌綿棒	ピューリタン	25-806 1WC
滅菌ガーゼスポンジ	フィッシャーサイエンティフィック	22-037-902
手術用ハサミ	ワールド精密機器	1962C	メッツェンバウムハサミ

ック フィ