Een cardiopulmonale Bypass herstelmodel zonder transfusie of inotrope agenten bij ratten

Samenvatting

Hier presenteren we een protocol om te beschrijven van een eenvoudige herstelmodel voor cardiopulmonale bypass zonder transfusie of inotrope agenten in een rat. Dit model kunnen de studie van de lange termijn meerdere orgel gevolgen van cardiopulmonale bypass.

Samenvatting

Cardiopulmonale bypass (CPB) is onmisbaar in de cardiovasculaire chirurgie. Ondanks de dramatische elegantie van de CPB techniek en apparaten, multi organ complicaties gerelateerd aan langdurige CPB nog compromissen van de uitkomst van cardiovasculaire chirurgie en postoperatieve morbiditeit en mortaliteit kan verergeren. Diermodellen Recapitulerend het klinische gebruik van CPB kunnen de verduidelijking van de pathofysiologische processen die zich tijdens CPB voordoen en vergemakkelijken van pre-klinische studies voor de ontwikkeling van strategieën te beschermen tegen deze complicaties. Rat CPB modellen zijn voordelig vanwege hun grotere kosteneffectiviteit, handige experimentele processen overvloedig testmethoden op de genetische of eiwitniveaus en genetische consistentie. Ze kunnen worden gebruikt voor het onderzoeken van de activering van het immuunsysteem en de synthese van proinflammatoire cytokines, compliment activering en productie van zuurstof vrije radicalen. De rat modellen hebben verfijnd en hebben geleidelijk de plaats ingenomen van groot-dierlijke modellen. Hier beschrijven we een eenvoudig model van het CPB zonder transfusie en/of inotrope agenten in een rat. Dit herstelmodel kan de studie van de lange termijn meerdere orgel gevolgen van het CPB.

Inleiding

In 1953, Dr. John H. Gibbon Jr. uitgevoerd met succes de eerste Cardiale Heelkunde met CPB-¹en werd het vervolgens een essentiële modaliteit in cardiovasculaire chirurgie. Terwijl de technieken en apparaten aanzienlijk verfijnd zijn, multi organ complicaties aan CPB gerelateerde nog steeds het resultaat van cardiovasculaire chirurgie in gevaar brengen, en postoperatieve morbiditeit en mortaliteit²kunnen beïnvloeden. CPB-gerelateerde orgel schade wordt veroorzaakt door de activering van het immuunsysteem en synthese van proinflammatoire cytokines, compliment activering en productie van zuurstof vrije radicalen². De pathofysiologie, echter heeft niet zijn volledig opgehelderd.

Dierlijke modellen Recapitulerend het klinische gebruik van CPB inschakelen de verduidelijking van de pathofysiologische processen tijdens en na de CPB; Dit kan het vergemakkelijken van pre-klinische studies bij de ontwikkeling van strategieën om deze complicaties te vermijden. Sinds Popovic et al. eerst gemeld een rat CPB model in 1967³, rat CPB modellen hebben verfijnd, en hebben geleidelijk de plaats ingenomen van groot-dier modellen te wijten aan de grotere kosteneffectiviteit, handige experimentele processen en een overvloed van testmethoden in genetische en eiwitniveaus. Bovendien kunnen ingeteelde ratten genetisch identiek, vermindering van de mogelijke biologische vooroordelen.

Fabre et al. eerst een herstelmodel waardoor de studie van de lange termijn meerdere orgel gevolgen van CPB⁴tot stand gebracht. De voordelen van dit eenvoudige voortbestaan model zijn de flexibiliteit (CPB stroom en duur), stabiele vitale toestand en reproduceerbaarheid in systemische ontstekingen. Rat CPB modellen zijn cruciaal voor het onderzoek van therapeutische strategieën die gericht zijn op het voorkomen van meerdere orgel blessures tijdens CPB⁵, geworden en verschillende modellen voor het simuleren van de klinische situaties tijdens CPB zijn onlangs ontwikkeld. De Lange et al. een hartstilstand model, die kan worden gebruikt voor het karakteriseren van de enzymatische, genetische en histologische reacties aan myocardiale letsel⁷gerelateerde ontwikkeld. Peters et al. geregeld myocardiaal infarct en gecontroleerde reperfusie met behulp van een verkleinde CPB-model voor het analyseren van hart disfunction via de focal ischemie en reperfusie letsel⁸. Jungwirth et al. eerst een diep hypothermic bloedsomloop arrestatie (DHCA)-model, dat de globale ischemie en reperfusie schade door DHCA en ondersteunt potentiële neuroprotectieve strategieën^{6 verhelderen kan}tot stand gebracht. Studies met DHCA onderzoeken de invloed van hypothermie, reperfusie en/of hemolyse geactiveerd signalering gebeurtenissen⁹. Diepe hypothermie invloed kan zijn op de activering en de inactivatie van verschillende enzymen en trajecten en de mechanismen blijven onbekend¹⁰. Aan de andere kant, moeten hartstilstand modellen of hart ischemie modellen worden gebruikt om te onderzoeken ischemie en reperfusie hart schade. Deze verschillende rat CPB modellen die zeer menselijke CPB recapituleren kunnen onthullen aan CPB gerelateerde ziekteprocessen en helpen verzachten CPB-gerelateerde complicaties.

Dit protocol demonstreert een eenvoudig model van het CPB zonder transfusie of inotrope agenten in een rat. Dit model zorgt voor de studie van lange termijn meerdere orgel gevolgen van het CPB.

Protocol

Voorafgaand aan het experiment, alle ratten verdient een week om te acclimatiseren. Alle chirurgische ingrepen op dieren moeten worden uitgevoerd volgens de richtsnoeren voor de zorg en het gebruik van proefdieren (www.nap.edu/catalog/5140.html) of andere passende ethische richtsnoeren. Protocollen moeten worden goedgekeurd door het Comité van het welzijn van dieren op de juiste instelling voordat u verdergaat. Alle daaropvolgende procedures moeten worden uitgevoerd onder aseptische condities.

1. voorbereiding van de CPB-Circuit

Opmerking: Draag persoonlijke beschermende uitrusting, zoals handschoenen, brillen, en een schone jas of wegwerp toga.

1. Set-up van CPB circuit
   1. Polyvinylchloride buizen verbinden met een veneuze reservoir, vooraf gedefinieerd voor circuit van het CPB, en een gemodificeerde neonatale membraan oxygenator zoals afgebeeld in Figuur 1. Alle verbindingen zijn strak en niet lekt water zorgen.
   2. Stel een CPB circuit op de roller pomp apparaat volgens de protocollen van de fabrikant.
   3. Houden van de roller pomp op een in hoogte verstelbare tafel en aanpassen van de tabel hoogte tot 10 cm onder de experimentele desk.
2. Priming van CPB circuit
   1. Mix 12 mL hydroxyethyl-zetmeel oplossing met 0,1 mL van heparine en 0,5 mL van 7% natriumbicarbonaat oplossing voor priming CPB circuit.
   2. Prime het circuit met 11 mL van de instructieoplossing, met de roller van de pomp rustig ronddraaiende. Een 18-gauge ontluchting naald gestoken in het reservoir voor de ontluchting van de lucht.
   3. Hit de membraan oxygenator meerdere malen aan het deair, met de oxygenator kantelen. Lucht moet volledig worden verborgen om te voorkomen dat de lucht longembolie en onvoldoende zuurstoftoevoer. Tijdens de priming circuit, verwarm het circuit door een elektrische warmte lamp aangezet het reservoir.

2. de procedure voor CPB

Opmerking: Het chirurgische gebied en apparaten moeten worden ontsmet door 70% alcohol of een quaternaire ammonium compound vóór gebruik.

1. Narcose en dierlijke instelling
   1. Anesthetize van een rat met 3,0% Isofluraan-gemengde lucht inademen in een vaporizer. Stel de rat op een werk-stand en intubate van een 16-gauge canule in de luchtpijp. Volg uw lokale dierenverzorgers-richtsnoeren met betrekking tot analgesie dosering en frequentie (b.v.
      buprenorfine 0,005 mg/kg s.c.)
      Opmerking: Ratten moeten worden bij diepe anesthesie en verliezen reflexen. De ademhaling moet ritmische maar niet worden gearresteerd.
   2. De rat overbrengen op een operatietafel uitgerust met een elektrische verwarming pad. Start de mechanische ventilatie met 8 mL/kg ademhalingsvolume, een respiratoire snelheid van 70 cycli/min, en 30% van geïnspireerd zuurstof breuk gecontroleerd door de zuurstofsensor.
   3. Het handhaven van de narcose met 1,5-2,0% Isofluraan, en met een extra toediening van ketamine/xylazine bij aanvang van het CPB.
   4. Monitor de rectale temperatuur met behulp van de rectale sonde. Handhaven normothermic lichaamstemperatuur van 37 ° C door aanpassing van de temperatuur van de warmte pad en plaatsen van het circuit over de warmte lamp.
   5. Stel de rat in liggende positie en rekken van de vier ledematen door bevestiging met naalden. Bewaken de hartslag door de ECG elektrode naald op de bilaterale schouder en buik links. Plaats van een vochtig gaas of ophthalmic zalf van toepassing op de ogen om te voorkomen dat droogte.
2. Cannulation
   1. Na de ontsmetting van het oppervlak van het gehele lichaam door sprayingby scheren spuiten 70% ethanol of een andere antiseptische oplossing, van het haar door een scheermes op de bilaterale inguïnale en rechts cervicale regio. Lokale anesthetica (zoals lidocaïne) moet worden gebruikt alvorens de huid incisie. Opmerking: als alternatief een chirurgische scrub van de incisie-site kan worden gebruikt in plaats van het hele lichaam spuiten van 70% ethanol om te voorkomen dat een daling van de lichaamstemperatuur.
   2. Incise van de huid (ongeveer 5 mm) op de bilaterale inguïnale Regio'sen rechts cervicale regio door schaar en bot ontleden de weefsels om de juiste belangrijkste femorale slagader bloot te stellen. Scheid zorgvuldig de slagader van de ader en de zenuw in de buurt. Aan het einde van gemeenschappelijke femorale slagader afbinden door zijde en de blootstelling van de 4-0 door spanning.
   3. Snij de arteriële muur (ongeveer 1 mm) van right admin femorale slagader door micro schaar in loodrechte richting de slagader en zorgvuldig cannulate een 24-gauge intraveneuze katheter uit de incisie tot een diepte van 1 cm voor het toezicht op de systemische arterial druk en analyseren van partiële gasdruk in arterieel bloed.
   4. Beheren van heparine natrium (500 IU/kg) van de katheter.
   5. Stappen 2.2.2 en 2.2.3 te cannulate een 24-gauge intraveneuze katheter in de linker gemeenschappelijk femorale slagader als een arteriële infusie-lijn voor de CPB-circuit.
   6. Een 17-gauge multi opening angiocatheter invoegen met de juiste interne halsslagader en het vooraf in de juiste atrium en de vena cava inferior (IVC). Duw de katheter niet ongeveer zoals het schip kan gemakkelijk breken. De katheter verbinden met het CPB circuit voor veneuze drainage.
   7. Dekking van elke gecanuleerde regio met een vochtig gaas om verontreiniging te voorkomen.

3. procedure tijdens CPB

1. Leveren van 100% zuurstof gas aan de oxygenator op 0.8 L/min tijdens CPB en afnemen van de respiratoire rate tot 30 cycli/min. De arteriële zuurstof gedeeltelijke druk is een vereiste van 200 tot 400 mmHg.
2. Aan het begin van het CPB, verhogen de temperatuur instelling voor de pad van de warmte aan de maximum 42 ° C, ter beperking van de onmiddellijke daling van de lichaamstemperatuur na CPB inleiding. Aanpassen van de temperatuur van de instelling tot 37 ° C wanneer de lichaamstemperatuur keert terug naar 36 ° C.
3. Zorgvuldig de CPB-stroom start en houd een oogje op het volume van het bloed in het reservoir. Een lege reservoir kan lucht longembolie veroorzaken. Als het volume van het bloed in het reservoir afneemt, verlaagt u het pompdebiet door de hoogte van de tabel aan te passen of te wijzigen van de positie van de drainage katheter. Zet de veneuze drainage katheter, die gemakkelijk leiden perforatie van de juiste atrium en/of aritmie tot kan niet opnieuw.
4. Verhogen en houden het pompdebiet 100 mL/kg/min, terwijl de gemiddelde bloeddruk wordt gehandhaafd op 70 mmHg. Wanneer de juiste bloeddruk wordt gehandhaafd, is een klein volume van ten minste 1 mL in het reservoir aanvaardbaar. Als er minder dan 1 mL van het bloed in het reservoir, kan het een longembolie lucht in organen veroorzaken.
5. Als de bloeddruk instabiel is, 2-3 mL van de instructieoplossing aan het circuit (het kan bloedarmoede veroorzaken na het CPB) toevoegen.

4. procedure na CPB

1. Klem de veneuze drainage buis en verwijder deze uit het circuit. Infundeer het resterende bloed in het circuit geleidelijk met de slagader te handhaven van de bloeddruk.
2. De hogere luchtwegen waarde aan 70 cycli/min.
3. Verwijder de veneuze drainage katheter en de linker arteriële katheter en afbinden van het vaartuig in de proximale en distale site.
4. Verwijder de arteriële lijn uit de juiste femorale slagader 60 min na het einde van het CPB.
5. Elke wond met zoutoplossing schoon en sluit de wond met hechtingen.
6. De narcose en extubate de buis intratracheale eindigen na het controleren van de spontane ademhaling van het dier.
7. Verwarmde steriele isotone vloeistoffen beheren en gebruiken van een warmte-mat en elektrische warmte lamp de dieren om warm te houden. Controleer de voorwaarden van het dier vaak tot herstel van de verdoving. Respiratoire ondersteuning wanneer nodig. Opmerking: Zodra het dier begint met bewegen, de warmtebron moet worden verwijderd uit deel van de kooi zodat het dier om te kiezen van de warme of koele kant.
8. Houd het dier afgezien van het gezelschap van andere dieren tot de ademhaling volledig terugkrijgt. Terug het dier niet aan de onderneming tot volledig herstel.
9. Controleer de inname van voedsel en water na het herstel van anesthesie en verlening van voldoende nutritionele ondersteuning. Analgetica beheren en controleren op tekenen van ongemak of pijn.

Resultaten

Figuur 1 toont de gehele CPB-circuit. De fysiologische variabelen in dit model worden weergegeven in Figuur 2, en rectale temperatuur opnemen, bedoel arteriële bloeddruk en hartslag. Figuur 3 toont de gasanalyses arteriële bloed tijdens CPB, met inbegrip van gedeeltelijke druk van arteriële zuurstof, gedeeltelijke druk van arteriële CO2-hematocriet, basis overmaat, serum expressie van kalium, en het ...

Discussie

In dit model rat CPB de serum- en longkanker expressie niveaus van inflammatoire cytokines en HMGB-1, een belangrijke transcriptiefactor regulering van de inflammatoire reacties, dramatisch toegenomen na CPB. Vorige klinische studies is gebleken dat de afscheiding van het serum van HMGB-1-niveau is verheven in patiënten die een cardiovasculaire chirurgie¹¹, en de piek serum HMGB-1 niveau tijdens CPB werd geassocieerd met meer ernstige systemische inflammatoire respons syndroom en longkanker oxygen...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Rodent Ventilator 7025	Ugo Basile	7025	Ventilator
OxiQuant B	ENVITEC	46-00-0023	Zuurstof Sensor
CMA 450 Temperatuurregelaar	CMA	8003759	Temperatuurregelaar
CMA 450 Verwarmingspad	CMA	8003763
CMA 450 Rectale Sonde	CMA	8003761
DIN(8) naar Wegwerp BP Transducer	ADInstruments	MLAC06
Wegwerp BP Transducer	ADInstruments	MLT0670
IX-214 Data Recorder	iWorx Systems	IWX-214	versterker
LabScribe software	iWorx Systems		software
Roller pomp	Furue Science	Model RP-VT	pomp
Happy Cath	Medikit	EB 19G 4HCLs PP	17-gauge multiorifice angiocatheter
SURFLO ETFE I.V. Catheter	Terumo	SR-OX2419CA	24-gauge angiocatheter
Oxygenator	Mera	HPO-002
CPB circuit	Mera	op maat gemaakt
Hespander vloeistofoplossing	Fresenius Kabi	3319547A4035	Hydroxyethylzetmeel