Summary
Perioperatif ve yoğun bakım ile ilgili akut böbrek hasarı için güçlü bir model sundu. Neredeyse, klinik AKI, histolojik ve fonksiyonel değişiklikleri çoğaltmak mümkündür kardiyak arrest ile indüklenen tüm vücut hipoperfüzyon kullanma.
Abstract
Akut Böbrek Sakatlık (AKI) yüksek mortalite 1-4 ve tüm vücut hipoperfüzyon tarafından en sık neden olduğu ortak bir kritik hastalık, oldukça ölümcül bir komplikasyon. Kemirgen modelleri tüm vücut hipoperfüzyon 5,6 Başarılı üreme zorluklarla dolu olmuştur. fokal iskemi istihdam 7-9,9,10 modeller art arda klinik ortamda ve genetik manipülasyon tam araç seti tüm vücut hipoperfüzyon eksikliği erişim için izin büyük hayvan modellerinde çevirmek olmayan sonuçları göstermiştir fare mümkün. 11,12 Ancak, son yıllarda, kardiyak arrest ve kardiyopulmoner resüsitasyon bir fare modeli modeli AKI adapte edilebileceği ortaya çıkmıştır. 13 Bu model güvenilir klinik AKI görülen fizyolojik, fonksiyonel, anatomik ve histolojik sonuçlar üretir hızla tekrarlanabilir ve genetik manipülatif teknikleri, büyük hayvanlar için düşük maliyetli akraba ve kullanım kolaylığı erişimi de dahil olmak üzere tüm cerrahi bir fare modelinin önemli avantajlar sunuyor. Grubumuz bu modelin kullanımı ile AKI, organ-spesifik sonuçlar bir sayısını değerlendirmek için geniş bir deneyime sahiptir. 14,15
Protocol
Açıklanan tüm prosedürler uyarınca, araştırma ve tüm hayvan protokolleri Oregon Sağlık ve Bilim Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından kabul edildi hayvanların bakımı ve kullanımı için Sağlık kılavuzların National Institutes yapılmaktadır.
1. Cerrahi Hazırlık
- Fare tartılır. Açıklanan prosedür g. 20 ile 25 arasında tartım C57BL / 6 fareler üzerinde yapılır Anestezi indüksiyon kutusunda izofluran% 3-4 kullanarak bir neden olduğu ve daha sonra hava / oksijen karışımı içinde% 1.5-2.5 izofluran kullanılarak korunur.
- Gözü kayganlaştırır ve ısıtma yastığı hayvan yatar pozisyonda. 4 ekstremitelerde bant kullanarak hareketsiz. Göğüs kompresyonları sırasında tam göğüs duvarı gezi izin mümkün olduğu kadar nötr bir pozisyonda arka-pençeleri bantlanmış olabilir, ancak forepaws, göğüs duvarına yakın olarak güvenli olmalıdır.
- Rektal ısı probu yerleştirin ve yağlayın. Sıcaklık 37.0 korumak için ayarlanmış bir elektronik sıcaklık kontrolörü (Digi-Sense Cole Parmer, Vernon Hills, IL), ° C'ye bağlı bir ısıtma yastığı ve lamba kullanılarak kontrol Hayvan içinde bir sıcaklık gradyanı akış durumuna sırasında gelişebilir mümkün olduğundan, sıcaklık ölçülür ve ilgi organ yakın kontrol edilmesi önemlidir.
- 2,5 cm 22 ga teflon kateter (Insyte-W, BD, Franklin NJ) ve kesme distal ucu açılı bir uygulayıcıya (IN Frova Introducer, Cook Medical, Bloomington) kullanarak trakea entübe. Trakeal entübasyon diğer yöntemler kabul edilebilir, ancak, boyun, intravenöz kateter yerleştirme için cerrahi maruz optimize biraz uzatılmış konumda, uygun pozisyonu sağlar açılı uygulayıcıya kullanımı. Endotrakeal kateter dikiş kesici bir döngü ile güvenli ve göğüs kompresyonları sırasında baş hareketsiz hafif bir gerilim ile sağlanır.
- 140 mcL, 150 soluk / dakika olarak ayarlanmış bir kemirgen ventilatör ile mekanik fare havalandırın. Bu protokol 20-25 g hayvanlar her zaman olduğu gibi bu ağırlığa göre ayarlanabilir değildir. Anestezi üzeri-derinleştirmek etmeyin. Bu bozar resüsitasyon olarak ekspirasyon sonu basınç uygulamak için ventilatör etmeyin.
- Steril teknik ve operasyon mikroskobu kullanarak, juguler ven bir ön-kızarmış PE-10 kateter yerleştirin. Iki tarafında kullanılan, ancak operatöre yakın yan göğüs kompresyonları veya diğer manipülasyonlar sırasında kateterin yerinden çıkması olasılığını azaltır olabilir. % 0.5 'lik bupivakain 0.1 ml, ameliyat sonrası ağrı kontrolü için, yara kenarları içine infitrated.
- PE-10 kateter siyanoakrilat cerrahi yapıştırıcı ile cilt kapatılması sabitleyin.
- Subkutan EKG elektrotları yerleştirin ve izleme cihazı bağlayın. Sinyal kendisi sinyal yolu ve maksimizasyonu dikkat canlandırma başarısı için kritik öneme sahiptir. Tüm teller işletim yüzeye güvenli olduğundan emin olun, sinyal geçişleri en aza indirmek ve sinyal yolu içinde izolatörler (içi boş iğne veya telli hava gibi) en aza indirmek. Nonstranded kurşun tel bağlı Katı iğne satın alınan veya laboratuarda yapılabilir. Bağlantı kurulduktan sonra, monitörde EKG sinyali iyileştirir.
2. Kardiyak Arrest
- 37.5 ° C rektal sıcaklığı 36.5 ° C olarak tanımlanan, fare normotermik olduğundan emin olun Oda sıcaklığında 0,5 M potasyum klorür intravenöz 40 mcL yönetme ve izleme EKG'de izoelektrik gözlemlemek. Aralığında 20-25 gr ağırlığı için Doz ayarlaması gerekli değildir Tutuklama zamanlayıcı başlatın.
- Ventilatör ayırın. Anestezik buhar durdurun. Isıtma yastığı ve EKG izleme müdahale elektronik gürültü üreten herhangi bir diğer ekipman kapatın. Fare üzerinde yalıtkan bir battaniye koyun.
- Kayıt sıcaklığı kardiyak arrest sırasında her dakika. Gerekirse, bir ısıtma lambası normotermik aralığı çekirdek sıcaklığına getirmek için kullanılıyor olabilir. Kardiyak arrest sırasında, resüsitasyon (örneğin, epinefrin şırınga) malzeme ve teçhizat hazırlamak. Bir kontrol listesi, hayatta kalmak için gerekli kesintisiz resüsitasyon sağlamak için yararlı olabilir.
- Kardiyak arrest 7 dakika, 30 saniye sonra, ventilatör yeniden ve tidal volüm öncesi tutuklama ayarda tutulması, 180 solunum / dk oranını artırmak.
- 8 dakika, 300 BPM göğüs kompresyonları başlatın. EKG Hareket artifakı yargıç CPR oranı kullanılabilir. Göğüs kompresyonları parmağı, 5 mm üstünde kılıç şeklinde bir süreç ve biraz orta hatta sol ile teslim edilmelidir. Göğüs ön-arka mesafe 1/3-1/2 sıkıştırılmış olmalı ve tam bir geri tepme kompresyonları arasında izin verilmelidir. Parmak konumlandırma ve optimal sıkıştırma basıncı, kesinlikle çok kritiktir. Bu modelin sağkalım elde etmek için hemen hemen her zaman optimal CPR kaynaklanmaktadır.
- CPR ilk 30 saniye içinde, 15 mg / ml seyreltilmiş epinefrin 0.5 mL infüze. Toplam epinefrin doz 8-12 mg. Spontan dolaşımı (ROSC) dönmek için EKG dikkatlice gözlemleyin. Dar karmaşık QRS kompleksleri sıkıştırma eserler arasında görülür. ROSC genellikle 90 saniye ve CPR başladıktan sonra 2 dakika arasında gerçekleşir. ROSC 3 dakika meydana değilse Resüsitasyon terk edilmektedir. Sık sık prematüre ventriküler erken vurular ve EKG ekseni değişiklikleri ROSC sonra ilk 2 dakika içinde gözlenen ve hemen hemen her zaman 2 dakika sürekli sinüs taşikardisi çözmek.
- Resüsitasyon ve adrenalin dozu toplam zamanı kaydedin. Kayıt sıcaklığı ROSC sonra 10 dakika için her dakika.
- EKG yol açar, genellikle 12-15 dakika sonra ROSC içinde, spontan solunumu başladığında silinebilir.
- Spontan solunum hızı> 60/min trakea ekstübe.
- 37 ayarlanan sıcaklık kontrollü bir yüzey üzerinde bir kurtarma kafeste fare ° C ilk 2 saat sonrası darlık, yiyecek ve su için kolay erişim sağlar. Kafes sonra fare anesteziden tamamen iyileşti ve aktif olduğu zaman standart ameliyat sonrası konut koşulları taşınmış olabilir.
3. Exsanguination / Perfüzyon-Fiksasyon ve Böbrek Hasat
- CA / CPR 24 saat sonra,% 3-4 izofluran ile anestezi neden ve hayvan güvenli formalin ile kullanım için uygun bir davlumbaz içinde cerrahi bir yüzey üzerine yatar pozisyonda ..
- Anestezik buhar konsantrasyonu% 5 artırarak yavaş yavaş anestezi derinleştirmek ve spontan solunumun durması kanıtladığı gibi fare derin anestezi sağlamak.
- Kapaklı torakotomi yapın ve standart tekniklere göre kalp sol ventrikül apikal ponksiyon ile fare asıl bulbus olfaktoryusları alındı.
- Aynı iğne yoluyla, yavaş infüzyon ile% 0.9 salin yönetmek. Nick makas ile sağ atriyal apendiks, perfüzyon / exsanguination acclerate için. Laparotomi yapın ve böbrekler gözlemlemek. Beyazlatılmış zaman, tuzlu fiksasyon için% 4 formalin değişmiş olabilir. Böbrekler sonra tübüler epitelyal nekroz ölçümü için Fluoro-yeşim B parafin ve lekeli gömülü.
4. Temsilcisi Sonuçlar:
CA indüklenir, ortalama arter basıncı (MAP) ve sıfıra yakın bölgesel böbrek kan akımı (RRBCF) damla ve resüsitasyon başlayana kadar stabil (Şekil 1). 24 saat CA / CPR, böbrek fonksiyon serum endeksleri (kan üre azot, BUN ve kreatinin) anlamlı sham çalışan hayvanlar için göreceli olarak yüksek sonra. AST / ALT, derin bir tüm vücut iskemi (Şekil 2) kanıt sunan da yükselir. Nötrofil-jelatinaz ilişkili lipocalin (NGAL), renal iskemik yaralanma duyarlı bir göstergesi CA / CPR (Şekil 3) upregüle 24 saat sonra ağır. Son olarak, fotomikrografı iskemik renal hasar (leke (Şekil 4, paneli) ve yeşim floro-B ile boyanmış geniş medüller tübüler epitelyum hücre ölümü tübüler epitel ve hematoksilen ve eosin luminal dolum incelmesi ile yamalı, medüller nekroz tipik göstermektedir Şekil 4, panel b).
Şekil 1. Kardiyak arrest anında perfüzyon basınç kaybına neden olur, kardiyak arrest dönemi boyunca bölgesel böbrek kortikal kan akımı (RRCBF) yakın tamamen durdurulması ile sonuçlanan femoral arterden ölçülen arter basıncı (MAP), ortalama (gölgeli burada temsil alan). Göğüs kompresyonu ve epinefrin döner Resüsitasyon normal MAP ve RRCBF resüsitasyon sonrası dönemde giderek yükselen 14 ila izni ile yayımlanmaktadır.
Şekil 2 - 24 saat sonrası darlık, kan üre azotu (BUN), serum kreatinin ve tübüler hücre ölümü ölçüde CA / CPR gibi sahte prosedürü ile tedavi edilen hayvanlar ile karşılaştırıldığında geçirmiş olan hayvanların önemli ölçüde yükselir. CA / CPR, burada büyük karaciğer fonksiyon enzimlerinde yükseklik ile kanıtlandığı bir pan-organizma iskemik hakaret, neden alanin amino transferaz (ALT) ve plasebo tedavi edilen hayvanlar ile karşılaştırıldığında CA / CPR farelerde (AST), aspartat aminotransferaz.
Şekil 3 Western Blot nötrofil jelatinaz ilişkili lipocalin (NGAL), renal iskemik yaralanma duyarlı bir göstergesi poliklonal antikor kullanılarak gerçekleştirildi. İdrar numuneleri hemen önce ("ön") ve 24 saat sonra ("24") CA / 4 hayvanlarda CPR (a, b, c ve d yukarıda etiketli) elde edilmiştir. NGAL kitlesel fare upregüleCA / CPR sonra idrar 14 ila izni ile yayımlanmaktadır.
Şekil 4 A) Hematoksilen ve eosin böbrek dokusunun 24 CA / CPR sonra kısa bir eksen hiler bölümünde leke. Tübüler takarak medüller ve Kortikomedüller tübüller yamalı ama net bir zarar yoktur. Oklar Kortikomedüller kavşakta şişmiş, pyknotic çekirdekleri ile hasarlı tübüller üzerine gelin. B) Flouro yeşim B CA / CPR sonra, aynı hayvan aynı bölgede 24 saat leke. Fluoro-yeşim B lekeleri nekrotik hücreler, parlak yeşil, yamalı Kortikomedüller tübüler nekroz gösteren. Oklar Kortikomedüller kavşakta Parlak lekeli hasar tübüller üzerine gelin. Bu bulgular, AKI geliştiren insanlarda böbrek biyopsi bulguları ile büyük ölçüde benzer ve diğer hayvan modellerinde AKI tarafından üretilen farklı.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Fare kardiyak arrest ve kardiyopulmoner resüsitasyon normotermik model AKI, tüm vücut hipoperfüzyon, en sık görülen klinik nedeni fizyopatolojisi ve morfolojisi çoğaltır bir model değerlendirme birden fazla yollar sunar. Hipotez testleri, genetik manipülasyon teknikleri ve iyi anlaşılmalı ve karakterize bir anatomisi ve fizyolojisi laboratuvar faresi bir yelpazesine erişim destekli olabilir.
Burada açıklandığı gibi, deneyimli ellerde sağkalım% 80'dir. Cerrahi hazırlık ve tutuklama sonrası bakım basit olmasına rağmen, tutuklanan bir fare gerçek resüsitasyon, önemli bir uygulama gerektiren zorlu bir cerrahi beceri. Deneyimlerimize göre, başarılı resuscitations deneyimsiz bir cerrah tarafından tek tek hayvanların dirilterek ilk 30-50 girişimleri sonra norm haline ve tutarlı bir yaralanma ve resüsitasyon ek uygulama alır. Özellikle, (yani ilk 20 hayvanlar için) tekniğini öğrenme erken aşamasında, anlamlı sağkalım olası değildir ve herhangi bir kurtulanların gereksiz sıkıntı önlemek için derhal resüsitasyon sonra ötenazi olmalı. Erken eğitim aldıktan sonra, hayatta kalanlar resüsitasyon aşağıdaki dakika içinde kuvvetli kalp kurtarma göstermektedir zaman, 15 dakika sonrası ROSC işareti ile hayvanların hayatta devam etmek için uygun olan. Bu noktaya dinç spontan solunum çabaları göstermektedir Hayvanlar olasılıkla uygun kurtarma ile 24 saat ayakta. Bu uygulama aşamasında özellikle IACUC protokollerde ele alınmalıdır. Zarar seviyeleri giderek artan bir baskı olmadan gerekli hızda kompresyonları sunmak için zor olduğu gibi, en zor beceri öğrenmek için göğüs kompresyonları kendilerini. Mekanik resuscitators icat ve kullanılan laboratuar ve diğerleri 16 ancak kabul edilebilir bir hayatta kalma fare üretti için hiçbir mekanik resusitatör güncel olmuştur.
Bu modele bazı sınırlamalar vardır. İlk olarak, herhangi bir fare modeli tamamen insan fizyolojisi model olabilir ve farklılıklar interspecies sonuçları saygı ile yorumlanması gerekir. Özellikle, fare kalp sağlam, kardiyak arrest 8 dakika% 80 hayatta kalma ulaşmak, ancak klinik çalışmalarda insan yaşamının resüsitasyon tutuklama 2-3 dakika sonra başlayan ile bile% 50 den az 17 küçük boyutta fare. teknik titiz prosedürler oluşturur ve özellikle göğüs kompresyonları için önemli bir öğrenme eğrisi vardır. İkincisi, bu protokolü, ilaç dozları ve ventilatör ayarları hayvan ağırlığı endeksli değildir. Bu ekipman boyutunun etkisini en aza indirmek için sadece 20-25 gr ağırlığı aralığı hayvan kullanımı nedeniyle. Örneğin, trakea entübe 22 göstergesi kateter kullanımı; 25 g fare ve artan gaz kaçağı fizyolojik olarak önemli olabilir elde edilen mühür 30 g fare aynı değildir. Ancak, belirli bir kilo aralığında hayvanların kullanımı sadakatle çeşitli klinik iskemi-reperfüzyon hasarı tabidir vücut sınıfların yeniden değildir. Üçüncü olarak, akış durumu düşük akım devletler sonuçları sadakatle çoğaltmak olmayabilir. Özellikle, sıcaklık değişimleri, herhangi bir akış esnasında fare içinde gelişebilir. (Varsa), sonuçlar üzerinde degradeler etkisi en aza indirmek için, sıcaklık, ilgi organ yakın ölçülür. Son olarak, çünkü postarrest dönemde önemli bir metabolik asidoz doğruladı laboratuarımızda erken veriler, resüsitasyon sırasında hyperventilate. CPR, 18,19 zararlı sırasında hiperventilasyon son veriler de işaret ettiği gibi bu uygulama modeli sağkalım azalttığını mümkündür. Iskemi reperfüzyon hasarı tüm vücut için birçok alternatif modelleri var. Örneğin, CA / CPR, köpeklerde 20 tavşan, 21 kuzu, 22 domuzlar, 23 sıçanlarda, 16 ve kutup zemin sincap tarif edilmiştir. 24
Biz postoperatif renal fonksiyon, bir dizi kimyasal, immünolojik veya 24 saat histolojik teknikler tarafından değerlendirilir olabileceğini göstermiştir. Hayvanlar Ancak, 24 saat daha uzun süre hayatta ve AKI geçici doğası bu model cazip bir hale getirir kurtarma ve / veya kalıcı hasar mekanizmalarının araştırılması için kullanmak olabilir. Yaralanma kendisi CA sırasında zaman ve sıcaklık parametreleri değiştirerek titrasyon. Yüksek sıcaklıklarda daha uzun tutuklamalar ve bakım (ancak olumsuz etkisi hayatta kalma), daha fazla yaralanmaya üretirler. Karaciğer fonksiyon verileri ile gösterildiği gibi, diğer organ sistemleri de etkilenebilir ve bu modelin uyarlamalar kullanılarak incelenmiştir olabilir, ancak, önemli çaba ilgi organ sistemi için deneysel koşulları optimize etmek için gerekli olabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Çıkar çatışması ilan etti.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Potassium Chloride | Abbott Laboratories | 06653-5 | |
| Isoflurane | Abbott Laboratories | 05260-05 (and others) | |
| Epinephrine HCl | Multiple Suppliers | Multiple | |
| Digi-Sense temperature controller | Cole-Parmer | EW-89000-00 | |
| Angiocath IV Cath | VWR international | 381134 | |
| Frova angled airway introducer | Cook | G27282 | |
| MicroVent Ventilator for Mice | Harvard Apparatus | 733591 |
References
- Chertow, G. M., Lazarus, J. M. Predictors of mortality and the provision of dialysis in patients with acute tubular necrosis. the auriculin anaritide acute renal failure study group. J Am Soc Nephrol. 9, 692-698 (1998).
- Lassnigg, A., Schmidlin, D. Minimal changes of serum creatinine predict prognosis in patients after cardiothoracic surgery: A prospective cohort study. J Am Soc Nephrol. 15, 1597-1605 (2004).
- Lassnigg, A., Donner, E. Lack of renoprotective effects of dopamine and furosemide during cardiac surgery. J Am Soc Nephrol. 11, 97-104 (2000).
- Metnitz, P. G., Krenn, C. G. Effect of acute renal failure requiring renal replacement therapy on outcome in critically ill patients. Crit Care Med. 30, 2051-2058 (2002).
- Uchino, S., Kellum, J. A. Acute renal failure in critically ill patients: A multinational, multicenter study. JAMA. 294, 813-818 (2005).
- Mehta, R. L., Pascual, M. T. Spectrum of acute renal failure in the intensive care unit: The PICARD experience. Kidney Int. 66, 1613-1621 (2004).
- Zager, R. A. Partial, aortic ligation: A hypoperfusion model of ischemic acute renal failure and a comparison with renal artery occlusion. J Lab Clin Med. 110, 396-405 (1987).
- Zager, R. A. Adenine, nucleotide changes in kidney, liver, and small intestine during different forms of ischemic injury. Circ Res. 68, 185-196 (1991).
- Oliver, J., MacDowell, M. The pathogenesis of acute renal failure associated with traumatic and toxic injury; renal ischemia, nephrotoxic damage and the ischemic episode. J Clin Invest. 30, 1307-1439 (1951).
- Phillips, R. A., Dole, V. P. Effects of acute hemorrhage and traumatic shock on renal function in dogs. Am J Physiol. 145, 314-336 (1945).
- Klocke, R., Tian, W. Surgical animal models of heart failure related to coronary heart disease. Cardiovasc Res. 74, 29-38 (2007).
- Traystman, R. J. Animal models of focal and global cerebral ischemia. ILAR J. 44, 85-95 (2003).
- Burne-Taney, M. J., Kofler, J. Acute renal failure after whole body ischemia is characterized by inflammation and T cell-mediated injury. Am J Physiol Renal Physiol. 285, 87-94 (2003).
- Hutchens, M. P., Nakano, T. Estrogen is renoprotective via a non-receptor dependent mechanism after cardiac arrest in vivo. Anesthesiology. 112, 395-405 (2010).
- Hutchens, M. P., Nakano, T. Soluble epoxide hydrolase gene deletion reduces survival after cardiac arrest and cardiopulmonary resuscitation. Resuscitation. 76, 89-94 (2007).
- Planta, I. von, Weil, M. H. Cardiopulmonary resuscitation in the rat. J Appl Physiol. 65, 2641-2647 (1988).
- Cobb, L. A., Fahrenbruch, C. E. Influence of cardiopulmonary resuscitation prior to defibrillation in patients with out-of-hospital ventricular fibrillation. JAMA. 281, 1182-1188 (1999).
- Aufderheide, T. P., Lurie, K. G. Death by hyperventilation: A common and life-threatening problem during cardiopulmonary resuscitation. Crit Care Med. 32, 345-351 (2004).
- Aufderheide, T. P., Sigurdsson, G. Hyperventilation-induced hypotension during cardiopulmonary resuscitation. Circulation. 109, 1960-1965 (2004).
