Orotracheal 삽관 및 환기 폐 허혈 재관류 수술의 마우스 모델
September 9th, 2022
환기를 유지하고 저산소증을 피하면서 왼쪽 폐 허혈 재관류 (IR) 손상을 만드는 마우스 수술 모델.
환기 폐 허혈 재관류 수술은 폐 이식, 폐색전증 및 소생술로 인한 출혈성 외상 후 폐 손상을 포함한 여러 과정의 폐 특이적 병태생리학을 연구하는 데 사용할 수 있습니다. 이 모델은 무기폐, 기계적 환기 및 저산소증의 염증성 기여를 최소화합니다. 그것은 손상되지 않은 생체 내 순환 면역 체계를 유지하고 장기적인 연구를 허용합니다.
이 모델은 멸균 염증이 폐 내에서 어떻게 조절되고 조절되는지에 대한 통찰력을 제공 할 수 있습니다. 미세 수술 기술은 먼저 몇 시간의 연습이 필요합니다. 시작하기 전에 신중한 조직과 계획이 중요합니다.
또한, 안락사 된 마우스가 처음에는 심장 활동과 그로 인한 움직임의 산만 함없이 연습 할 수 있습니다. 왼쪽 PA의 혈액 정체를 통해 더 쉽게 시각화하고 조작 할 수 있습니다. 시작하려면 성대 약간 아래에 있는 마취된 마우스의 기관에 광섬유 플렉시블 라이트를 부드럽게 놓습니다.
성대 아래에서 나오는 붉은 빛을 제외하고 마우스 구강 인두를 들여다 볼 때 어두운 필드 만 보이도록 조명 수준을 조정하십시오. 삽관의 경우 주로 사용하는 손으로 핀셋을 잡고 부드럽게 잡고 구강 밖으로 혀를 빼냅니다. 지배적이지 않은 손으로 잡은 집게를 사용하여 아래턱을 열고 집게를 후두로 밀어 후두개를 들어 올립니다.
이 시점에서 핀셋에서 혀를 놓습니다. 성대를 관찰하십시오. 그들은 각 호흡에 따라 열리고 닫혀 야합니다.
가이드 와이어가 미리로드 된 캐뉼러를 잡고 성대를 통해 와이어 끝을 삽입합니다. 다음으로, 캐뉼라 바깥쪽이 아니라 성대 바로 위에있는 와이어의 일부를 잡고 와이어를 움직이지 않도록 매우 조심하면서 캐뉼러를 빼내고 기관 내의 말단부가있는 와이어 만 제자리에 남겨 둡니다. 이 시점에서 성대의 두 번째 시각화를 수행하여 와이어 원위 팁이 조명 된 성대를 통과하여 기관으로 전달되고 조명이없는 식도에 있지 않은지 확인하십시오.
그런 다음 왼손의 구부러진 집게가 딱딱한 표면에 고정되도록 와이어를 입 밖으로 잡고 테이프 날개가있는 20 게이지 카테터를 와이어 위로 조심스럽게 전진시킵니다. 와이어의 말단부가 카테터 또는 기관 내 튜브의 뒤쪽 끝에서 나오면 구부러진 집게로 끝을 잡고 카테터를 기관으로 부드럽게 전진시킵니다. 다음으로, 카테터의 배치를 제거하지 않고 구부러진 집게로 카테터의 말단부에서 와이어를 조심스럽게 제거합니다.
다음으로, 카테터를 고정하기 전에 인공 호흡기에 간단히 연결하여 식도가 아닌 기관에 적절한 배치를 확인하십시오. 기계적 환기에 의존하는 양측 흉벽 움직임과 위 팽창이없는 것을 관찰하여 기관 배치를 확인하십시오. 삽관 후 카테터를 0.2-0.225 밀리리터의 타이틀 볼륨과 분당 120-150 회 호흡으로 설정된 인공 호흡기에 연결하여 구강 기관 튜브의 올바른 기관 위치를 확인합니다.
그런 다음 구강 기관 튜브를 통해 자발적으로 호흡하는 마우스와 연결을 끊습니다. 왼쪽 흉부 부위의 마우스 털을 왼쪽 견갑골까지 면도합니다. 알코올 면봉을 사용하여 과도하게 면도한 모발을 제거하고 수술 부위를 소독합니다.
그런 다음 마우스를 왼쪽 측면 또는 3/4 회전 위치의 온난화 패드에 놓습니다. 기관 튜브를 인공 호흡기에 연결하십시오. 피부 절개 후 근육층 아래에 3 개의 멸균 된 견인기를 삽입하십시오.
다음으로, 두 번째 늑간 공간을 식별하고 여분의 미세한 집게로 두 번째 갈비뼈를 잡습니다. 그런 다음 갈비뼈를 위쪽으로 당기고 멸균 번호 12 곡선 메스 블레이드를 사용하여 두 번째에서 세 번째 공간 늑간 근육을 분리하고 절단하여 복수 공간으로 들어갑니다. 왼쪽 폐 정점의 손상을 줄이기 위해 환기를 일시 중지하는 것을 고려하십시오.
리브의 방향을 따라 가장 작고 좁은 견인기 cephalad를 사용하고 세 번째 리브를 따라 왼쪽에 중간 크기의 견인기를 사용하고 두 번째 리브의 표면을 따라 오른쪽에 가장 큰 견인기를 사용하십시오. 탄성 견인기 코드를 사용하여 느리고 점진적인 수축으로 가슴을여십시오. 멸균 면봉이나 수술용 스폰지로 왼쪽 폐 정점을 멀리 이동하여 왼쪽 폐동맥 또는 PA를 노출하고 식별합니다.
오른손에는 마이크로 집게 초미세 집게를, 왼손에는 PA 또는 혈관 확장 집게를 사용하여 왼쪽 PA와 기관지가 모두 보이는 필드를 부드럽게 노출하고 만듭니다. PA 집게를 사용하여 왼쪽 PA를 들어 올리고 부드럽지만 단단히 위쪽으로 당기고 두부를 당겨 아래의 투명한 기관지를 시각화합니다. 해부 현미경의 배율을 4 X로 늘리고 PA를 기관지에서 멀어지게하면서 닫힌 초 미세 집게를 왼쪽 PA와 기관지 사이의 공간을 통해 조심스럽게 통과시킵니다.
그런 다음이 집게를 사용하여 7-0 또는 8-0을 잡고 당깁니다. 위의 왼쪽 폐동맥과 아래의 기관지 사이의 공간을 통한 Prolene 봉합사. 다음으로, 슬립 매듭을 묶어 왼쪽 PA를 둘러싸고 PA에 폐색을 만듭니다. 이 시점에서 혈류 중단을 쉽게 시각화하여 허혈성 기간의 시작을 표시합니다. 24-28 게이지 바늘을 사용하여 전방 왼쪽 흉부의 다른 진입 점을 통해 매듭의 자유 끝을 외부화하고 나중에 쉽게 식별 할 수 있도록 작은 테이프로 봉합사의 끝을 고정합니다.
다음으로, 설치류 인공 호흡기의 양수 및 호기 압력 밸브 또는 튜브를 사용하여 폐를 다시 팽창시켜 가능한 한 많은 공기를 흉강 밖으로 배출하십시오. 그런 다음 두 개의 중단 된 4-0 나일론 봉합사로 흉곽을 닫은 다음 근육과 피부층을 닫고 국소 마취를합니다. 인공 호흡기에서 마우스를 분리하고 회복 중에 체온을 유지하기 위해 수술 후 관리를 위해 보온 패드에 조심스럽게 놓습니다.
외부화된 슬립 매듭이 마우스를 움직이는 동안 명확하게 제어되고 시각화되는지 확인합니다. 허혈 기간이 끝날 때 외부화 된 슬립 매듭을 부드럽게 당깁니다. 야생형 마우스의 C3H 및 C57 검정 6의 폐 절편의 조직학이 여기에 제시되어 있다.
1시간의 허혈 및 3시간의 재관류 후, 폐 좌측 조직 내의 강렬한 호중구 침윤이 두 균주 모두에서 관찰되었다. 그러나, C3H 균주는 C57 블랙 식스에 비해 현저하게 더 높은 수준의 염증을 보였다. 왼쪽 PA와 왼쪽 기관지 사이의 모노 필라멘트 통과 중 실수는 왼쪽 PA의 치명적인 출혈 또는 왼쪽 기관지에 돌이킬 수없는 손상으로 구제되지 않은 수술로 이어질 수 있습니다.
이것은 기술적으로 가장 어려운 단계이며이 절차를 처음 배울 때 반복적 인 연습이 필요합니다. 재관류 후 약 1시간 이내에 폐허혈-재관류 수술로부터 마우스를 회복한 후, 허혈-재관류로 인한 멸균 폐 손상 후의 감염을 시뮬레이션하기 위해 3시간 또는 24 내지 48시간 후에 살아있는 박테리아의 기관 내 점적을 투여할 수 있다. 멸균 염증을 조절할 수 있는 다른 작용제의 기관내 설치는 또한 유사한 방식으로 허혈 재관류 후에 수행될 수 있다.
이 기술은 멸균 손상 및 폐 감염에 대한 호중구의 단계적 인신 매매 및 활성화를 발견하고 확인하는 데 도움이되었습니다.
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개요
이 문서는 환기를 유지하고 저산소증을 피하면서 좌측 폐 허혈 재관류(IR) 손상을 생성하도록 설계된 마우스 수술 모델을 소개합니다. 이 모델은 폐 이식 및 폐 색전증과 같은 다양한 상태와 관련된 폐 특이적 병태생리를 연구하는 데 유용합니다.
주요 연구 구성요소
과학 분야
- 신경과학
- 생물학
- 병태생리학
배경
- 이 모델은 폐 붕괴 및 기계적 환기로 인한 염증 기여를 최소화합니다.
- 체내 순환 면역 시스템을 온전하게 유지합니다.
- 이 모델을 사용하여 장기간의 연구를 수행할 수 있습니다.
- 폐에서 무균 염증 조절에 대한 통찰을 얻을 수 있습니다.
연구 목적
- 혈관 외과 충격 후 소생술에 따른 폐 손상 메커니즘을 조사합니다.
- 폐 이식 및 폐 색전증 연구를 위한 플랫폼을 제공합니다.
- 폐 조직에서 무균 염증의 조절 및 제어를 탐구합니다.
사용된 방법
- 환기 폐 허혈-재관류 수술 기술.
- 광범위한 연습이 필요한 미세 수술 기술.
- 수술 전의 신중한 조직 및 계획.
- 폐 병태생리를 평가하기 위한 생체 내 연구.
주요 결과
- 이 모델은 허혈-재관류 손상을 효과적으로 시뮬레이션합니다.
- 염증 반응은 전통적인 방법에 비해 최소화됩니다.
- 이 수술적 접근으로 장기간의 관찰이 가능합니다.
- 폐 특이적 염증 과정에 대한 통찰력을 얻었습니다.
결론
- 이 모델은 폐 손상을 연구하는 데 귀중한 도구입니다.
- 복잡한 폐 병태생리 조사를 가능하게 합니다.
- 미래 연구는 무균 염증과 관련된 결과에 기반을 둘 수 있습니다.
자주 묻는 질문
Executive Industry Relevance
Reversible orotracheal intubation and ventilated lung ischemia reperfusion in mice enables precise modeling of lung-specific sterile inflammation and injury, directly relevant to transplantation, embolism, and trauma research. This model supports mechanistic de-risking by isolating ischemia-reperfusion effects from confounding hypoxia or atelectasis, enhancing predictive confidence for translational lung injury studies. Its reproducibility and survival rates position it as a robust platform for early discovery and preclinical validation in respiratory drug development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of sterile inflammatory pathways in a controlled, ventilated lung environment.
- Supports functional target validation by isolating ischemia-reperfusion injury from secondary insults.
- Facilitates mechanistic de-risking for candidate targets implicated in lung injury and repair.
- Provides a platform for stepwise evaluation of immune cell trafficking and activation.
Screening & Assay Development
- Prepares validated in vivo models for downstream compound screening targeting lung inflammation.
- Standardizes injury induction and readouts, supporting reproducibility across studies.
- Enables quantitative assessment of neutrophil infiltration and inflammatory markers post-injury.
- Supports scalability for comparative studies across mouse strains or interventions.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant mechanisms observed in transplantation, embolism, and trauma settings.
- Permits modeling of two-hit scenarios, such as infection following sterile injury, for translational biomarker discovery.
- Enables continuity from mechanistic discovery to preclinical efficacy and safety evaluation.
- Supports risk-adjusted advancement of anti-inflammatory or immunomodulatory candidates.
Pipeline & Workflow Integration
This model integrates into the discovery-to-preclinical continuum, bridging mechanistic studies and translational validation for lung injury therapeutics.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on sterile inflammation and immune cell dynamics in the lung.
- Screening: Provides reproducible, quantitative outputs for evaluating candidate interventions.
- Analytics: Enables measurement of neutrophil infiltration and histopathological changes for comparative analysis.
- Translational Research: Models clinically relevant injury and infection sequences for biomarker alignment.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable, standardized platform for diverse lung injury and repair studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in lung injury research.
- Operational Value: Delivers standardized, reproducible, and scalable in vivo workflows.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital efficiency by clarifying biological risk early.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of respiratory and anti-inflammatory assets.
Implementation Considerations
- Requires advanced microsurgical expertise and extensive hands-on training.
- Demands specialized instrumentation for intubation, thoracotomy, and ventilatory support.
- Necessitates rigorous cross-team standardization for reproducibility and data comparability.
- Adaptation across mouse strains may reveal strain-specific inflammatory responses.
- Technical complexity and risk of surgical complications must be managed during onboarding.
