Summary
We beschrijven hier een cardiale chirurgische ingreep om weefsel ontwikkeld implantaat in de atrioventriculaire (AV)-groove van een volwassene Lewis rat.
Abstract
Knaagdier operatie is vaak een belangrijk onderdeel bij de beoordeling van het nut van gemanipuleerde weefsels. Een grote verscheidenheid aan chirurgische ingrepen kunnen worden uitgevoerd in gemeenschappelijke laboratorium ratten of muizen en deze vrij vaak fungeren als een tussenstap tussen de bench-top experimenten en grote dieren testen of proeven op mensen. Gezien het feit dat knaagdieren een gevestigde, kosten-effectief, en fysiologisch relevante model systeem waarin tot nieuwe combinaties van materialen steigers en cellen te testen bieden, zijn ze bijzonder goed geschikt voor cardiovasculaire tissue engineering studies. Op dit moment, beschrijven we een open-hart chirurgische ingreep om engineered weefsel met myogene progenitor cellen in de atrioventriculaire (AV) groef van een rat hart implantaat. Deze implantaten zijn bedoeld om een elektrische leiding tussen de rechterboezem en de rechterkamer te maken met het uiteindelijke doel van het verstrekken van een alternatieve behandeling voor conventionele pacemaker implantatie bij pediatrische patiënten met een complete hartblok [1]. De kunstmatige weefsel wordt geïmplanteerd in de AV-groef door middel van een thoracotomie. Voor ons doel, Lewis ratten zijn verdoofd en invasieve geventileerd om positive airway pressure tijdens de steriele chirurgische procedure te behouden. De aanpak van het hart wordt uitgevoerd door een rechter thoracotomie via een antero-laterale incisie op het 5
Protocol
Deel 1: Inductie van algehele anesthesie
- Een 200-250 g Lewis rat is verdoofd met 50 mg / kg ketamine en 4 mg / kg Xylazine geïnjecteerd met een 30 G naald in de intraperitoneale holte. De bovenbuik en rechts borst zijn geknipt voor haar en de incisie site grondig gereinigd worden met 70% ethanol en vervolgens een povidonjood actueel antiseptische oplossing te verwijderen.
- Het dier wordt geïntubeerd endotracheally met behulp van een 16 G intraveneuze katheter aangesloten op een klein dier ademhalingstoestel (Harvard Apparatus). Het masker is aangesloten op een vaporizer tot 0,5 leveren tot 1,0% isofluraan (Baxter) gemengd met 100% zuurstof om algehele narcose te onderhouden. Ademhaling en getijdenenergie volume is aangepast op basis van het lichaamsgewicht van de rat. Het dier is geplaatst op een verwarmingselement (Hood Thermo-Pad) op lichaamstemperatuur te handhaven tijdens de chirurgische procedure.
- Voor het bewaken van de hartslag en zuurstofsaturatie gedurende de chirurgische ingreep een pulsoximeter apparaat (Nellcor) wordt afgekapt op een van de rug ledematen.
Deel 2: Thoracotomie en gebouwd weefsel implantatie
- De chirurgische site is bereid met steriele chirurgische draperen dat is op zijn plaats gehouden met een handdoek klemmen.
- Een incisie wordt gemaakt van de antero-lateraal van de laterale wand van de rechter borst, net boven de 5 e intercostale ruimte. Het interieur van de borst is toegankelijk via de 5 e intercostale ruimte en een kleine oprolmechanisme (Roboz) is gepositioneerd om de weergave te maximaliseren.
- Het pericard is afgesneden net boven de appendix van het rechter atrium en rechter ventrikel van de basis naar de apex van het hart. Daarna is de AV-groef geïdentificeerd en de epicardiale laag naast de aorto-atrio-ventriculaire driehoek wordt voorzichtig uit elkaar gepest.
- Een 7-0 Prolene hechting (Ethicon) is geplaatst via de basale schouder van de rechter hartkamer. A 2 x 2 x 2 mm stuk ontleed uit de kunstmatige weefsel te bouwen en gepositioneerd binnen de AV-groove en voorzichtig vastgebonden met de Prolene hechtdraad.
- Het chirurgische veld wordt gecontroleerd op bloeden en twee 4-0 Vicryl hechtingen (Ethicon) worden geplaatst tussen de bovenste en onderste intercostale ruimte voor de sluiting van de rib-kooi.
- Elk schijnbaar pneumothorax is opgegraven door de uitbreiding van de longen door middel van de ventilator.
- De borstwand is dan gesloten in lagen.
Deel 3: Herstel
- Terwijl het dier herstelt van de operatie wordt de incisie geïnfiltreerd met 5 ml Bupivacaïne 0,25% [2].
- Het dier is geëxtubeerd na het spenen van het masker en wordt teruggestuurd naar een kooi met vers strooisel als het eenmaal is helemaal wakker en het borstbeen. De rat wordt vervolgens toegediend 0,01 mg / kg Buprenorfine pijnstilling subcutaan elke 12 uur gedurende 3 dagen.
Deel 4: Representatieve resultaten
Als dit goed wordt uitgevoerd, de beschreven chirurgische implantatie van technisch weefsel in de AV-groef van het hart (figuur 1) resulteert in meer dan 90% herstel van de dieren.
Figuur 1. Een foto van de blootgestelde hart met de plaats van implantatie van gemanipuleerde weefsel.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Voor een gunstige uitkomst van de chirurgische procedure, is het essentieel om goed te intuberen en invasief ventileren van het dier. Als de rat is gewoon verdoofd en toegestaan om spontaan te ademen, zullen beide longen onvermijdelijk instorten, terwijl de thorax is te wijten aan gemeenschappelijke borstvlies bij knaagdieren geopend. Vóór het sluiten van de borst, een pneumothorax moet volledig worden geëlimineerd en de longen volledig uitgebreid tot atelectase te verminderen. Anders zal het spenen van het masker en het herstel niet succesvol en het dier zal worden hypercapnische en / of hypoxie [3]. Verwijdering van epicardiale weefsel binnen de AV-groef is potentieel gevaarlijk zijn en in grote veneuze bloeden het gevolg zijn van het recht atrium als gevolg van de delicate aard van de rat atriale wand. Terwijl het plaatsen van de Prolene hechting in stap 2.4, is het essentieel om bewust te zijn van en de epicardiale coronaire takken te voorkomen. Het dier moet warm gehouden worden op een kop pad tijdens de herstelperiode of haar lichaamstemperatuur wordt abrupt dalen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Experimenten op dieren werden uitgevoerd in overeenstemming met de richtlijnen en voorschriften uiteengezet door de Institutional Animal Care en gebruik Comite op Children's Hospital Boston in te stellen.
Acknowledgments
Dit werk wordt ondersteund door subsidies voor onderzoek van de National Institutes of Health (HL068915, HL088206) en bijdragen aan het hartgeleiding Fonds op Children's Hospital Boston.
Materials
| Name | Type | Company | Catalog Number | Comments |
| 7x4 Thermo Pad 4/box | Equipment | Hood Thermo-Pad, Summerland, BC Canada | MODEL 704R | |
| Inspira ASV Ventilator | Equipment | Harvard Apparatus | ||
| Handheld Pulse Oximeter | Equipment | Nellcor | N20PA | |
| Retractor | Equipment | Roboz Surgical Instruments Co. | RS-6514 | |
| Isoflurane (Forane) | Reagent | Baxter Internationl Inc. | 1001936040 | |
| Ketamine HCl | Reagent | Hospira Inc. | RL-0065 | |
| Xylazine (AnaSed) | Reagent | Lloyd, Inc. | LB15705A | |
| Buprenorphine HCL Inject | Reagent | Bedford Laboratories | Div-BUP-P00 | |
| Bupivacaine 0.25% | Reagent | Hospira Inc. |
References
- Choi, Y. H. Cardiac conduction through engineered tissue. Am J Pathol. 169, 72-85 (2006).
- Shin, J. W. Low-dose systemic bupivacaine prevents the development of allodynia after thoracotomy in rats. Anesth Analg. 107, 1587-1591 (2008).
- Horstick, G. Surgical procedure affects physiological parameters in rat myocardial ischemia: need for mechanical ventilation. Am J Physiol. 276, H472-H479 (1999).
