Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Модель восстановления искусственного кровообращения без переливания или инотропных препаратов в крыс

7.7K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/56986

⸱

23 марта 2018 г.

 ,  ,  , 
1Department of Cardiovascular Surgery, Graduate School of Medicine, Kyoto University

В этой статье

Краткое содержание

Здесь мы представляем протокол для описания модели простого восстановления искусственного кровообращения без переливания или инотропных препаратов в крысу. Эта модель позволяет изучение долгосрочных множественные следы орган искусственного кровообращения.

Аннотация

Искусственного кровообращения (КПБ) незаменима в сердечно-сосудистой хирургии. Несмотря на драматические уточнение КПБ технику и устройства, мульти орган осложнений связанные с длительной КПБ по-прежнему под угрозу итоги работы сердечно-сосудистой хирургии и может ухудшить послеоперационной заболеваемости и смертности. Животные модели, изложив клинического использования КПБ включить разъяснение патофизиологических процессов, которые происходят во время КПБ и облегчить доклинические исследования для разработки стратегий защиты против этих осложнений. Крыса КПБ модели выгодно из-за их большей эффективности, удобный экспериментальный процессов, обильные методы тестирования на генетические или уровни белка и генетические последовательности. Они могут использоваться для расследования активации иммунной системы и синтеза провоспалительных цитокинов, комплимент активации и производство свободных радикалов кислорода. Крыса модели были усовершенствованы и постепенно взяли место крупных животных моделей. Здесь мы описываем простую модель КПБ без переливания или инотропных препаратов в крысу. Эта модель восстановления позволяет изучение долгосрочных множественные следы орган КПБ.

Введение

В 1953 году д-р Джон х. Гиббон младший успешно выполнил первый кардиохирургии с использованием КПБ1, и она впоследствии стала важным механизмом в сердечно-сосудистой хирургии. Хотя методы и устройства были значительно усовершенствованы, мульти орган осложнений, связанных с КПБ по-прежнему под угрозу итоги работы сердечно-сосудистой хирургии и может повлиять на послеоперационном заболеваемости и смертности2. Связанных с КПБ орган повреждение вызвано активации иммунной системы и синтеза провоспалительных цитокинов, комплимент активации и производство свободных радикалов кислорода2. Патофизиология, однако, не выяснен полностью.

Животные модели, изложив клинического использования КПБ включить разъяснение патофизиологических процессов во время и после КПБ; Это может облегчить доклинические исследования при разработке стратегий, чтобы избежать этих осложнений. Начиная с Попович и др. впервые сообщалось КПБ модель крыса в 1967 году3, крыса КПБ модели были усовершенствованы и постепенно заняли место крупных животных моделей за счет большей эффективности, удобный экспериментальный процессы и множество тестирования методов в генетических и уровни белка. Кроме того беспородных крыс может быть генетически идентичны, сокращение возможных биологических отклонений.

Фабр и др. впервые создана модель восстановления, что позволило изучение долгосрочных несколько следов орган КПБ4. Преимущества этой модели простого выживания являются гибкость (КПБ потока и продолжительность), стабильной жизненно важные условие и воспроизводимость в внутрирастительного воспаления. Крыса КПБ модели стали решающее значение для расследования терапевтических стратегий, которые направлены на предотвращение мульти орган травмы во время КПБ5, и недавно были разработаны различные модели для моделирования клинических ситуациях во время КПБ. Де Ланге и др. разработана модель сердца, которое может использоваться для характеристики ферментативные, генетические и гистологической ответы, относящиеся к миокардиального ушиба7. Петерс и др. организованы инфаркта миокарда и контролируемых с помощью миниатюрных КПБ модели для анализа дисфункция сердца через фокуса ишемии и реперфузии травмы8реперфузии. Юнгвирта и др. впервые создана модель глубоко гипотермического кровообращения (DHCA), которая может пролить свет на глобальной ишемии и реперфузии травмы, DHCA и поддерживает потенциальных нейропротекторной стратегии6. Исследования с использованием DHCA исследовать влияние гипотермии, реперфузия или гемолиз срабатывает сигнализации событий9. Глубокая гипотермия может повлиять на активации и инактивации различных ферментов и путей и механизмов остаются неизвестными10. С другой стороны сердца модели или модели ишемии сердца должны использоваться для расследования ишемии и реперфузии сердца травмы. Эти различные модели КПБ крысы, которые высоко пилки человека КПБ может выявить патологических процессов, связанных с КПБ и снизить риск осложнений, связанных с КПБ.

Этот протокол демонстрирует простую модель КПБ без переливания или инотропных препаратов в крысу. Эта модель позволяет для изучения долгосрочных множественные следы орган КПБ.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

До эксперимента все крысы следует уделять одну неделю акклиматизироваться. Все хирургические вмешательства на животных должно осуществляться в соответствии с руководством для ухода и использования лабораторных животных (www.nap.edu/catalog/5140.html) или других соответствующих этических принципов. Протоколы должны быть одобрены Комитетом животных в соответствующее учреждение, прежде чем продолжить. Все последующие процедуры должны выполняться в асептических условиях.

1. Подготовка КПБ цепи

Примечание: Носить индивидуального защитного снаряжения, включая перчатки, очки и чистой пальто или одноразовые платье.

  1. Настройка цепи КПБ
    1. Подключение трубки поливинилхлоридные с венозной водохранилище, подготовлены для КПБ цепи и изменение новорожденных мембраны Оксигенатор, как показано на рисунке 1. Обеспечить все соединения плотно и не приводили к утечке воды.
    2. Установите цепь КПБ на валик насоса устройство согласно производителя протоколы.
    3. Держите насос ролик-регулируемая высота таблицы и отрегулируйте высоту таблицы на 10 см ниже экспериментальной стол.
  2. Грунтовка КПБ цепи
    1. Mix 12 мл гидроксиэтилированного крахмала раствора с 0,1 мл гепарина и 0,5 мл раствора бикарбоната натрия 7% для грунтования КПБ цепи.
    2. Премьер цепи с 11 мл раствора грунт, с мягко вращающийся ролик насоса. Иглы вентиляционные, 18 положите в резервуар для отвода воздуха.
    3. Несколько раз ударил мембранный Оксигенатор для воздуховыпускника, с наклоном Оксигенатор. Воздуха должны быть скрыт полностью во избежание эмболии и недостаточно оксигенации. Во время грунтовки цепи, тепло схема электрических тепла лампы на водохранилище.

2. процедура перед КПБ

Примечание: Операционного поля и устройства должны быть продезинфицированы на 70% спирте или соединения аммония четвертичные перед использованием.

  1. Анестезия и животных параметр
    1. Анестезировать Крыса с 3,0% смешанные изофлюрановая воздуха для ингаляции в испаритель. Крыса на работу стенд и интубировать 16-го калибра канюли в трахею. Следовать ваш местных животных ухода руководящие принципы относительно анальгезии дозы и частоты (например
      бупренорфин 0,005 мг/кг с.к.)
      Примечание: Крысы должны быть в глубокой анестезии и потерять рефлексов. Дыхание должно быть ритмичной, но не быть арестован.
    2. Передача крысы на операционный стол оборудован электрической грелки. Начала искусственной вентиляции легких с 8 мл/кг дыхательного объема, частоты дыхания 70 циклов/мин и 30% фракции вдохновили кислорода, контролируется датчиком кислорода.
    3. Поддержание анестезии с 1,5-2,0% изофлюрановая и дополнительного администрирования кетамина/Ксилазина КПБ посвящения.
    4. Контролировать ректальной температуры с помощью ректального зонда. Поддерживать температуру нормотермических тела 37 ° c, регулируя температура пэда тепла и поместив цепи тепла лампы.
    5. Крыса в лежачем положении и растянуть четыре конечности, фиксируя с иглы. Контроль пульса, установив ЭКГ электрод игла для двусторонних плечо и левой части живота. Место влажной марлей или применить глазной мази в глаза для предотвращения сухости.
  2. Катетеризации
    1. После дезинфекции поверхности всего тела sprayingby напыления 70% этанол или другой антисептическим раствором, брить волосы на бритву на двусторонние паховой области и справа шейки матки региона. Прежде чем сделать разрез кожи следует использовать местные анестетики (например, лидокаин). Примечание: как альтернатива хирургической скраб разрез сайта могут быть использованы вместо всего тела спрей 70% этанола, чтобы избежать падения температуры тела.
    2. Надрезать кожу (около 5 мм) на двусторонние паховой области и справа шейки матки региона ножницами и тупо рассечения тканей подвергать право бедренной артерией. Тщательно отдельные артерии от Вены и нерва поблизости. Перевязать в конце общей бедренной артерии 4-0 шелк и воздействия напряженности.
    3. Вырезать артериальной стенки (около 1 мм) правой общей бедренной артерии микро ножницами в перпендикулярном направлении к артерии и тщательно иглу 24-калибруйте внутривенного катетера из разреза на глубину 1 см для мониторинга системной артериальной давление и анализ парциальное давление газа в артериальной крови.
    4. Администрировать гепарина натрия (500 МЕ/кг) из катетера.
    5. Выполните шаги 2.2.2 и 2.2.3 иглу 24-калибруйте внутривенного катетера в левой бедренной артерии общей как артериальная настой линия для КПБ цепи.
    6. Вставьте angiocatheter мульти отверстие 17-го калибра в правой внутренней яремной вены и продвиньте его в правое предсердие и нижней полой вены (IVC). Не вставляйте катетер примерно, как судно может легко сломать. Подключите катетер к КПБ цепи для венозного оттока.
    7. Обложка каждого канюлированной региона влажной марлей, чтобы избежать загрязнения.

3. процедура во время КПБ

  1. Доставить 100% кислород газ Оксигенатор 0,8 Л/мин при КПБ и уменьшение частоты дыхания до 30 циклов/мин. От 200 до 400 мм рт.ст требуется парциальное давление кислорода в артериальной.
  2. В начале КПБ, увеличьте температуру тепла накладку к максимальной, 42 ° C, для смягчения непосредственных падение температуры тела после инициации КПБ. Отрегулируйте настройку температуры до 37 ° C, когда температура тела возвращается в 36 ° C.
  3. Осторожно начать поток КПБ и держать глаз на объем крови в водохранилище. Пустой резервуар может привести к эмболии. Если уменьшается объем крови в водохранилище, снизить поток насоса, регулируя высоту таблицы, или изменяя положение дренажный катетер. Повторно не устанавливайте катетер венозный дренаж, который может легко привести к перфорации правого предсердия и/или аритмии.
  4. Увеличить и сохранить насос поток на 100 мл/кг/мин, в то время как среднее артериальное давление поддерживается на 70 мм рт.ст.. Когда соответствующие кровяное давление поддерживается, небольшой объем по крайней мере в 1 мл в водохранилище является приемлемым. Если есть менее чем в 1 мл крови в водохранилище, это может привести к эмболии в органах.
  5. Если артериальное давление неустойчиво, добавьте 2-3 мл раствора грунт до трассы (это может привести к анемии после КПБ).

4. процедура после КПБ

  1. Зажимайте трубку венозный дренаж и удалить его из цепи. Влить оставшиеся крови в контуре постепенно к артерии поддерживать артериальное давление.
  2. Увеличение частоты дыхания до 70 циклов/мин.
  3. Удалить катетер венозный дренаж и левый катетер артериальной, затем перевязать судна в проксимальном и дистальном сайта.
  4. Удаление линии артериальной из правой бедренной артерии 60 мин после окончания КПБ.
  5. Очистить каждый раны с соленой и закрыть рану швы.
  6. Конец анестезии и экстубаций трахею трубки после проверки спонтанного дыхания животных.
  7. Администрирование утепленные стерильный изотонический жидкости и использовать мат тепла и электрической тепла лампы чтобы согреться животных. Проверьте условия животного часто до выздоровления от анестезии. Обеспечивают респираторной поддержки при необходимости. Примечание: После того, как животное начинает перемещаться, источник тепла должны удаляться из части клетки, чтобы животное выбрать сторону теплым или холодным.
  8. Держите животных помимо компании других животных до тех пор, пока полностью восстанавливает дыхание. Не вернуть животное компании до полного восстановления.
  9. Проверка потребления пищи и воды после восстановления от анестезии и оказывать соответствующую поддержку питания. Администрировать анальгетиков и проверьте наличие признаков дискомфорта или боли.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Рисунок 1 показывает всю цепь КПБ. Физиологических параметров в этой модели показаны на рисунке 2и включают ректальной температуры, означает артериального давления и частоты сердечных сокращений. На рисунке 3 показан анализ газов артериальной крови во время КПБ, включая парциальное давление кислорода в артериальной, парциальное давление артериальной двуокиси углерода, гематокрит, базовый избыток, выр...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

В этой модели КПБ крыса сыворотке крови и легких выражение уровни воспалительных цитокинов и HMGB-1, ключевых транскрипционный фактор, регулирующий воспалительные реакции, резко возросло после КПБ. Предыдущие клинические исследования показали, что сыворотки секрецию HMGB-1 уровень повышен у пациентов, перенесших сердечно-сосудистой хирургии11, и пик сыворотки HMGB-1 уровень в КПБ был связан с более тяжелого синдрома системного воспалительного ответа и оксигенации лёгких после КПБ...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Все авторы имеют ничего сообщать о коммерческой поддержки.

Благодарности

Признательность д-р Taki т. и д-р м. Funamoto за их техническую поддержку.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Аппарат искусственной вентиляции легких для грызунов 7025Ugo Basile7025Аппарат искусственной вентиляции легких
OxiQuant BENVITEC46-00-0023Датчик кислорода
CMA 450 Регулятор температуры CMA 450 Регулятор температурыCM8003759
A 450 Регулятор температуры CMA 450CMA8003763
Ректальный зондCMA8003761
DIN(8) до Одноразовый преобразователь АДMLAC06
Одноразовый преобразователь АДПриборыMLT0670
IX-214 Регистратор данныхiWorx SystemsIWX-214
Усилитель LabScribe программное обеспечениеiWorx SystemsРоликовый
насосFurue ScienceModel RP-VTнасос
Happy CathMedikitEB 19G 4HCL PP17-го калибра многопрофильный ангиокатетер
SURFLO ETFE I.V. КатетерTerumoSR-OX2419CA24 калибра Ангиокатетер
ОксигенаторMeraHPO-002
CPB контурMeraиндивидуальный раствор
жидкости HespanderFresenius Kabi3319547A4035Гидроксиэтилкрахмал

Ссылки

  1. Gibbon, J. H. Application of a mechanical heart and lung apparatus to cardiac surgery. Minn Med. 37 (3), 171-185 (1954).
  2. Apostolakis, E., Filos, K. S., Koletsis, E., Dougenis, D. Lung dysfunction following cardiopulmonary bypass. J Cardiac Surg. 25 (1), 47-55 (2010).
  3. Popovic, P., Horecky, J., Popovic, V. P. Instrumental responses in rats after hypothermic cardiopulmonary by-pass. P Soc Exp Biol Med. 126 (1), 225-228 (1967).
  4. Fabre, O., et al. A recovery model of partial cardiopulmonary bypass in the rat. Perfusion. 16 (3), 215-220 (2001).
  5. Hirao, S., Masumoto, H., Minatoya, K. Rat cardiopulmonary bypass models to Investigate multi-organ injury. Clin Surg. 2, 1-6 (2017).
  6. Jungwirth, B., et al. Neurologic outcome after cardiopulmonary bypass with deep hypothermic circulatory arrest in rats: description of a new model. J Thorac Cardiov Sur. 131 (4), 805-812 (2006).
  7. de Lange, F., Yoshitani, K., Podgoreanu, M. V., Grocott, H. P., Mackensen, G. B. A novel survival model of cardioplegic arrest and cardiopulmonary bypass in rats: a methodology paper. J Cardiothorac Surg. 3, 51(2008).
  8. Peters, S., et al. An experimental model of myocardial infarction and controlled reperfusion using a miniaturized cardiopulmonary bypass in rats. Interact Cardiovasc Th. 19 (4), 561-564 (2014).
  9. Engels, M., et al. A cardiopulmonary bypass with deep hypothermic circulatory arrest rat model for the investigation of the systemic inflammation response and induced organ damage. J Inflamm. 11 (26), (2014).
  10. Pinto, A., et al. The extracellular isoform of superoxide dismutase has a significant impact on cardiovascular ischaemia and reperfusion injury during cardiopulmonary bypass. Eur J Cardio-Thorac. 50 (6), 1035-1044 (2016).
  11. Zhang, Z., Wu, Y., Zhao, Y., Xiao, X., Liu, J., Zhou, X. Dynamic changes in HMGB1 levels correlate with inflammatory responses during cardiopulmonary bypass. Exp Ther Med. 5 (5), 1523-1527 (2013).
  12. Kohno, T., et al. Impact of serum high-mobility group box 1 protein elevation on oxygenation impairment after thoracic aortic aneurysm repair. Heart Vessels. 26 (3), 306-312 (2011).
  13. Tseng, C. C., et al. Impact of serum biomarkers and clinical factors on intensive care unit mortality and 6-month outcome in relatively healthy patients with severe pneumonia and acute respiratory distress syndrome. Dis Markers. 2014, (2014).
  14. Paparella, D., Yau, T. M., Young, E. Cardiopulmonary bypass induced inflammation: pathophysiology and treatment. An update. Eur J Cardio-Thorac. 21 (2), 232-244 (2002).
  15. Hirao, S., et al. Recombinant human soluble thrombomodulin prevents acute lung injury in a rat cardiopulmonary bypass model. J Thorac Cardiov Sur. , In Press. (2017).
  16. Yamazaki, S., Inamori, S., Nakatani, T., Suga, M. Activated protein C attenuates cardiopulmonary bypass-induced acute lung injury through the regulation of neutrophil activation. J Thorac Cardiov Sur. 141 (5), 1246-1252 (2011).
  17. Wang, C. T., Zhang, L., Wu, H. W., Wei, L., Xu, B., Li, D. M. Doxycycline attenuates acute lung injury following cardiopulmonary bypass: involvement of matrix metalloproteinases. Int J Clin Exp Patho. 7 (11), 7460-7468 (2014).
  18. Liu, K., et al. Curcumin attenuates cardiopulmonary bypass-induced lung oxidative damage in rats. J Cardiovasc Pharm T. 17 (4), 395-402 (2012).
  19. Taki, T., et al. Fetal mesenchymal stem cells ameliorate acute lung injury in a rat cardiopulmonary bypass model. J Thorac Cardiov S. 153 (3), 726-734 (2017).
  20. Zhu, X., et al. Establishment of a novel rat model without blood priming during normothermic cardiopulmonary bypass. Perfusion. 29, 63-69 (2014).
  21. Inoue, K., et al. Deep anesthesia worsens outcome of rats with inflammatory responses. Inflamm Res. 65 (7), 563-571 (2016).
  22. Bradfield, J. F., Schachtman, T. R., McLaughlin, R. M., Steffen, E. K. Behavioral and physiologic effects of inapparent wound infection in rats. Lab Anim Sci. 42 (6), 572-578 (1992).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Теги

Модель восстановления искусственного кровообращения без переливания или инотропных препаратов в крыс
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.