Summary
כאן, אנו מציגים פרוטוקול לתיאור מודל ריאה שחזור פשוטה ללא עירוי או סוכנים inotropic חולדה. דגם זה מאפשר לימוד לטווח ארוך sequelae איברים מרובים של לב-ריאה.
Abstract
לב-ריאה (משטרת שיקאגו) הוא חיוני בכירורגיה לב וכלי דם. למרות עידון דרמטי של משטרת שיקאגו טכניקה, התקנים, איברים רב סיבוכים הקשורים ממושך משטרת שיקאגו עדיין לסכן בתוצאה של ניתוחי לב וכלי דם, עלולה להחמיר לאחר הניתוח התחלואה והתמותה. מודלים בעלי חיים recapitulating על השימוש הקליני של משטרת שיקאגו לאפשר ההבהרה של התהליכים הקשורים pathophysiological להתרחש במהלך משטרת שיקאגו, וכדי להקל על מחקרים קליניים לפתח אסטרטגיות הגנה מפני סיבוכים אלה. מודלים משטרת שיקאגו עכברים הם יתרון בשל שלהם משתלמת יותר והתהליכים נוח, שופע שיטות בדיקה-גנטי או רמות החלבון, עקביות גנטי. הם יכולים לשמש עבור חוקרים את הפעלת המערכת החיסונית ואת סינתזה של ציטוקינים proinflammatory, המחמאה ההפעלה ייצור של רדיקלים חופשיים של חמצן. הדגמים עכברוש מעודן, בהדרגה תפסה את המקום של מודלים חיה. כאן נתאר מודל משטרת שיקאגו פשוט ללא עירוי ו/או סוכנים inotropic חולדה. דגם שחזור זה מאפשר לימוד לטווח ארוך sequelae איברים מרובים של משטרת שיקאגו.
Introduction
בשנת 1953, ד ר ג'ון ה' גיבון ג'וניור בהצלחה את הניתוח הראשון לב באמצעות משטרת שיקאגו1, לאחר מכן הפך מודאליות חיוני בכירורגיה לב וכלי דם. בעוד טכניקות וההתקנים היה מעודן באופן דרמטי, איברים רב סיבוכים הקשורים משטרת שיקאגו עדיין לסכן בתוצאה של ניתוחי לב וכלי דם, עשויים להשפיע על תחלואה ותמותה לאחר הניתוח2. נזק לאיברי הקשורות משטרת שיקאגו נגרמת על ידי הפעלת מערכת החיסון, סינתזה של ציטוקינים proinflammatory, המחמאה ההפעלה ייצור של רדיקלים חופשיים של חמצן2. פתופסיולוגיה שלה, עם זאת, יש לא היה מלא מבואר.
מודלים בעלי חיים recapitulating על השימוש הקליני של משטרת שיקאגו לאפשר ההבהרה של התהליכים הקשורים pathophysiological במהלך ואחרי משטרת שיקאגו; זה יכול להקל על מחקרים קליניים בפיתוח אסטרטגיות כדי להימנע מסיבוכים אלו. מאז Popovic et al. דיווח עכברוש משטרת שיקאגו מודל 19673, עכברוש משטרת שיקאגו דגמים מעודנים, בהדרגה תפסה את המקום של חיה גדולה מודלים משתלמת יותר, נוח והתהליכים וכתוצאה שפע של בדיקות שיטות גנטיות ו רמות חלבון. בנוסף, חולדות המפגרים יכול להיות זהים מבחינה גנטית, צמצום הטיות ביולוגיים אפשריים.
Fabre ואח. תחילה הוקם דגם שחזור שמותר לימוד לטווח ארוך sequelae איברים מרובים של משטרת שיקאגו4. היתרונות של מודל זה הישרדות פשוטים הם גמישות (משטרת שיקאגו זרימה ומשך זמן), תנאי הכרחי יציב, הפארמצבטית ב דלקת מערכתית. עכברוש משטרת שיקאגו מודלים הפכו חיוני לחקירה של אסטרטגיות טיפוליות שמטרתן למנוע פגיעה איברים רב במהלך משטרת שיקאגו5, ו לאחרונה פותחו מודלים שונים כדי לדמות את המצבים הקליניים במהלך משטרת שיקאגו. דה לנגה ואח. פיתח מודל דום, אשר יכול לשמש כדי לאפיין את התגובות אנזימטיות, גנטי, היסטולוגית הקשורים פציעת שריר הלב7. פיטרס ואח. לארגן אוטם שריר הלב, פגיעה reperfusion מבוקרת באמצעות מודל משטרת שיקאגו ולמחקר לנתח שחוסר תפקוד הלב דרך מוקד איסכמיה פציעה פגיעה reperfusion8. Jungwirth et al. תחילה הקימה מודל מעצר עמוק בהיפותרמיה במחזור הדם (DHCA), המבהירות יכול איסכמיה גלובלית ופציעות פגיעה reperfusion DHCA ותומך אפשריות neuroprotective אסטרטגיות6. מחקרים באמצעות DHCA לחקור את ההשפעה של היפותרמיה, פגיעה reperfusion, ו/או המופעלות המוליזה איתות האירועים9. היפותרמיה עמוק עשוי להשפיע על ההפעלה של איון של אנזימים שונים ולהישאר משעולים, המנגנונים לא ידוע10. מצד שני, מודלים דום לב או מודלים איסכמיה לב יש להשתמש כדי לחקור איסכמיה ופציעות הלב פגיעה reperfusion. אלה-משטרת שיקאגו מודלים שונים החולדה, זה מאוד לסכם משטרת שיקאגו אנושי עלול לחשוף תהליכים פתולוגיים הקשורים משטרת שיקאגו ולעזור להפחית סיבוכים הקשורים משטרת שיקאגו.
פרוטוקול זה מדגים מודל משטרת שיקאגו פשוט ללא עירוי או סוכנים inotropic חולדה. דגם זה מאפשר לימוד לטווח ארוך sequelae איברים מרובים של משטרת שיקאגו.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
לפני הניסוי, כל העכברושים צריך להינתן שבוע להתאקלם. כל הניתוחים על בעלי חיים צריכה להתבצע על פי המדריך את הטיפול, השימוש של חיות מעבדה (www.nap.edu/catalog/5140.html) או מנחים מתאימים אחרים. פרוטוקולים צריך להיות מאושר על ידי ועדת רווחת בעלי חיים-המוסד המתאים לפני שתמשיך. כל ההליכים הבאים חייב להתבצע בתנאים אספטי.
1. הכנת מעגל משטרת שיקאגו
הערה: ללבוש ציוד מגן אישי כולל כפפות, משקפי שמש, ואת המעיל נקי או שמלת חד פעמיות.
- הקמה של מעגל משטרת שיקאגו
- מחברים צינורות פוליוויניל כלוריד עם מאגר ורידים, מעוצבות מראש עבור מעגל משטרת שיקאגו, ו oxygenator ממברנה neonatal שונה כפי שמוצג באיור1. ודא שכל החיבורים לוחצים לא ידלוף מים.
- הגדר מעגל משטרת שיקאגו למכשיר משאבת רולר על פי הפרוטוקולים של היצרן.
- לשמור על המשאבה רולר על שולחן גובהו ולהתאים את גובה 10 ס מ מתחת השולחן ניסיוני של הטבלה.
- הטרמה של מעגל משטרת שיקאגו
- מיקס 12 מ של פתרון עמילן hydroxyethyl עם 0.1 מ"ל של הפארין ו- 0.5 מ של 7% סודיום ביקרבונט פתרון עבור הטרמה משטרת שיקאגו במעגל.
- פריים המעגל 11 מ של הפתרון לקרקע, עם רולר המשאבה מסתובב בעדינות. מכניסים מחט אוורור בקוטר 18 המאגר עבור אוורור אוויר.
- פגע oxygenator את קרום מספר פעמים deair, עם הטיה של oxygenator. האוויר בטח יהיו מטושטשים לחלוטין כדי למנוע. תסחיף אוויר חמצון לא מספיקות. במהלך לקרקע המעגל, מחממים את המעגל על ידי מנורת חום חשמליים על המאגר.
2. הליך לפני משטרת שיקאגו
הערה: דימומים וההתקנים צריכים להיות נקיים על ידי 70% אלכוהול או תרכובת אמוניום רביעון לפני השימוש
- הגדרת בעלי חיים והרדמה
- עזים ומתנגד חולדה עם שאיפת אוויר מעורב איזופלוריין 3.0% מכשיר אידוי. להגדיר את החולדה על דוכן עבודה, להנשים בצינורית 16-מד לתוך קנה הנשימה. בצע את הנחיות טיפול בבעלי חיים מקומיים לגבי כאבים מינון ותדירות (למשל
. הבופרנורפין 0.005 מ"ג/ק"ג ספורטינג)
הערה: חולדות חייב להיות בהרדמה עמוקה, מאבדים רפלקסים. הנשימה צריך להיות קצבית אבל לא ייעצר. - להעביר את החולדה שולחן הניתוחים מצויד עם רכיב pad חימום חשמלי. להתחיל את אוורור מכני עם 8 mL/kg של נפח, קצב הנשימה של מחזורי 70/min, 30% חמצן בהשראת שבר בפיקוח חיישן חמצן.
- לשמור על ההרדמה עם איזופלוריין 1.5-2.0%, ועם ממשל נוספים של קטמין/חריגות השירותים הווטרינריים-חניכה משטרת שיקאגו.
- לפקח על הטמפרטורה פי הטבעת באמצעות המכשיר רקטלי. לשמור על טמפרטורת הגוף normothermic של 37 ° C על ידי התאמת הטמפרטורה של משטח חום, הצבת המעגל על מנורת החימום.
- הגדר את החולדה במצב פרקדן ולמתוח את ארבעת הגפיים על ידי תיקון עם מחטים. לנטר את קצב הלב על-ידי הגדרת את המחט אלקטרודה אק ג כתף דו צדדיים, הבטן השמאלית. מקום עם גזה או להחיל משחה אופטלמולוגיות לעיניים למניעת יובש.
- עזים ומתנגד חולדה עם שאיפת אוויר מעורב איזופלוריין 3.0% מכשיר אידוי. להגדיר את החולדה על דוכן עבודה, להנשים בצינורית 16-מד לתוך קנה הנשימה. בצע את הנחיות טיפול בבעלי חיים מקומיים לגבי כאבים מינון ותדירות (למשל
- תעלות
- לאחר חיטוי פני השטח של כל הגוף על-ידי sprayingby ריסוס 70% אתנול או פתרון אחר חומר מחטא, לגלח את השיער על ידי סכין גילוח על אזור צוואר הרחם נכון והאזור מפשעי הדו-צדדיים. הרדמה מקומית (כגון לידוקאין) אמור לשמש לפני ביצוע החתך בעור. הערה: כפי חלופית, קרצוף כירורגי של החתך יכול לשמש במקום כל הגוף תרסיס של אתנול 70% כדי למנוע ירידת טמפרטורת הגוף.
- פצעים וחתכים בעור (כ 5 מ מ)-אזורים מפשעי הדו-צדדיים והאזור הצווארי נכון על ידי מספריים ומנתחים בפשטות את הרקמות לחשוף את עורק הירך הראשי. להפריד את העורק בקפידה הווריד, עצבים סמוכים. מאתרים ומפסיקים בסוף עורק הירך משותפת על ידי משי וחשיפה 4-0 על ידי מתח.
- הקיר עורקי (כ 1 מ מ) של עורק הירך ממש נפוץ על ידי מספריים מיקרו בכיוון אנכי כדי העורק, גזורה בקפידה נקרר 24-מד תוך ורידי צנתר מן החתך לעומק של 1 ס מ עבור ניטור מערכתית עורקי הלחץ וניתוח לחץ חלקי של גזים בדם עורקי.
- לנהל הפארין נתרן (500 IU/ק ג) של הקטטר.
- בצע את שלבים 2.2.2 ו 2.2.3 כדי נקרר צנתר תוך ורידי 24-מד לתוך עורק הירך השמאלי נפוץ כמו קו אינפוזיה עורקי על המעגל משטרת שיקאגו.
- הכנס angiocatheter דיזה מרובת של 17-מד נכון הפנימי, ווריד הצוואר ולקדם אותו לתוך העלייה הימנית ואת הכלילי (IVC). אל תדחוף את הצנתר בערך כמו הכלי ניתן לשבור בקלות. לחבר את הצנתר המעגל משטרת שיקאגו ניקוז ורידי.
- מכסים כל אזור cannulated עם גזה לחות כדי למנוע זיהום.
3. הליך במהלך משטרת שיקאגו
- לספק גז חמצן 100% oxygenator ב 0.8 L/דקה במהלך משטרת שיקאגו ולא להקטין את קצב הנשימה כדי 30 מחזורים/min. לחץ חלקי חמצן עורקי נדרש מ- 200-400 מ מ כספית.
- בתחילתו של משטרת שיקאגו, להגדיל את הגדרת טמפרטורת משטח חום מרבית, 42 ° C, להקל על ירידה מיידית של טמפרטורת הגוף לאחר החניכה משטרת שיקאגו. להתאים את טמפרטורת הגדרה ל- 37 ° C כאשר טמפרטורת הגוף חוזר אל 36 מעלות צלזיוס.
- בזהירות להתחיל את זרימת משטרת שיקאגו, לפקוח עין על נפח הדם בתוך המאגר. המאגר ריק עלול לגרום תסחיף אוויר. אם נפח הדם במאגר המים יורדת, תוריד את זרימת משאבת על-ידי כוונון גובה השולחן, או לשנות את מיקום הצנתר ניקוז. לא ולמקם מחדש את הצנתר ניקוז ורידי, אשר יכול בקלות לגרום לחירור אטריום ימין ו/או הפרעה בקצב הלב.
- להגדיל ולשמור את זרימת משאבת-100 מ"ל/ק"ג/דקה, בזמן לחץ הדם הממוצע נשמר ב- 70 מ מ כספית. כאשר לחץ הדם המתאים נשמר, נפח קטן לפחות 1 מ"ל במאגר המים מקובל. אם יש פחות מ 1 מ"ל של הדם בתוך המאגר, הוא עלול לגרום סבל מתסחיף אוויר באיברים.
- אם לחץ הדם לא יציב, להוסיף 2-3 מ"ל של הפתרון לקרקע המעגל (עלול לגרום לאנמיה לאחר משטרת שיקאגו).
4. נוהל לאחר משטרת שיקאגו
- מהדק צינור ניקוז ורידי ומסירים אותו המעגל. להשרות את הדם הנותרים במעגל בהדרגה אל העורק כדי לשמור על לחץ הדם.
- להגביר את קצב הנשימה כדי 70 מחזורים/min.
- להסיר את הצנתר ניקוז ורידי את צנתר עורקי השמאלית, ואז מאתרים ומפסיקים את כלי הקיבול לקרע, באתר.
- הסר את העורק של עורק הירך נכון 60 דקות לאחר תום משטרת שיקאגו.
- נקי כל פצע עם תמיסת מלח, לסגור את הפצע עם תפרים.
- סיום ההרדמה, מוציא את הטובוס הצינור intratracheal לאחר בדיקת הנשימה הספונטנית של החיה.
- לנהל ומחוממת נוזלים מול סטרילי והשתמש מנורת החימום החשמלי והתכרבלו על הרצפה עם חום כדי לחמם את החיות. ובידקו את התנאים של החיה לעתים קרובות עד ההתאוששות מן ההרדמה. לספק תמיכה הנשימה בעת הצורך. הערה: החיה יתחיל לזוז, מקור החום יש להסיר חלק של הכלוב כדי לאפשר את החיה לבחור את הצד החם או מגניב.
- שמור את החיה מלבד החברה של בעלי חיים אחרים עד הנשימה חוזר באופן מלא. לא תחזיר את החיה לחברה עד החלמה מלאה.
- בדוק את צריכת מזון ומים לאחר ההתאוששות מן ההרדמה, מספקים תמיכה תזונתית מתאימה. לנהל משככי כאבים, לבדוק סימני אי נוחות או כאב.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
איור 1 מציג את המעגל כולו משטרת שיקאגו. המשתנים הפיזיולוגיים במודל זה מוצגים באיור 2, כוללים טמפרטורה רקטלית, לחץ דם עורקי, ואת קצב הלב. איור 3 מראה הניתוחים גזים בדם בזמן משטרת שיקאגו, כולל לחץ חלקי של חמצן עורקי, לחץ חלקי של עורקי פחמן דו-חמצני, המטוקריט, עודף בסיס, סרום ביטוי של אשלגן, ואת הפוטנציאל של מימן. לאורך כל התהליך, קצב הלב ואת לחץ הדם בעורק רשע היו יציבים. טמפרטורה רקטלית, המטוקריט ירד בתחילת משטרת שיקאגו בגלל hemodilution הנגרמת על ידי אמצעי האחסון לקרקע. לחץ חלקי של חמצן עורקי גדל באופן משמעותי במהלך משטרת שיקאגו ממברנה חמצון. נציג hematoxylin אאוזין צביעת תמונות של הריאות מוצגים באיור 4, הכולל התמונות של קבוצת משטרת שיקאגו (איור 4B, D) וקבוצת מבצע דמה (איור 4א, ג), ולא את היחס של פאו2 / FiO2 אחרי משטרת שיקאגו לעומת התוכנית הבסיסית (איור 4E). בצקת אינטרסטיציאליות, תאים דלקתיים הסתננות של דימום, הבדל משמעותי נצפתה בקבוצה משטרת שיקאגו. איור 5 מראה ריכוז סרום של הגידול נקרוזה מקדם-α (TNF-α) interleukin-6 (IL-6), ניידות גבוהה רמות קבוצה box 1 (HMGB1) לאחר משטרת שיקאגו.
איור 1 : מעגל משטרת שיקאגו. המעגל משטרת שיקאגו כולו מורכב מאגר (8 מ ל), oxygenator הממברנה עם נפח לקרקע של 3.3 mL, ומשאבה רולר. כל החלקים מחוברים דרך צינורות פוליוויניל כלוריד, כולל קו ניקוז ורידי (הקוטר החיצוני (OD), 3.3 מ; הקוטר הפנימי (ID), מ מ 2; כ 1.4 מ ל), קו עורקי (OD, 2 מ מ; מזהה, 1.2 מ מ; 1.2 מ"ל), צינור הצמדת את המשאבה רולר (OD, 6.6 מ"מ; מזהה, 4.5 מ מ; 2.8 מ"ל). אחסון לקרקע הכולל הוא 11 מ ל כולל כ- 3 מ ל תוך המאגר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 2 : משתנים פיזיולוגיים. המשתנים הפיזיולוגיים במהלך ואחרי משטרת שיקאגו, כולל טמפרטורה רקטלית (א), (B) לחץ דם עורקי כלומר קצב הלב (C) (n = 6). נקודות וקווי שגיאה מוצגות כחלק וסטיית. משטרת שיקאגו, לב-ריאה; מראש, לפני משטרת שיקאגו; משטרת שיקאגו X, X דקות לאחר אתחול של משטרת שיקאגו; פוסט X, X דקות לאחר תום משטרת שיקאגו. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 3 : ניתוחים גזים בדם עורקי. והסריקה גז ניתוחים במהלך ואחרי משטרת שיקאגו. (א) לחץ חלקי של חמצן עורקי, (B) לחץ חלקי של עורקי פחמן דו-חמצני, המטוקריט (C), עודף הבסיס (D), הביטוי סרום (E) של אשלגן, ופוטנציאל (F) של מימן (n = 6). נקודות וקווי שגיאה מוצגות כחלק וסטיית. משטרת שיקאגו, לב-ריאה; מראש, לפני משטרת שיקאגו; משטרת שיקאגו X, X דקות לאחר אתחול של משטרת שיקאגו; פוסט X, X דקות לאחר תום משטרת שיקאגו. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 4 : ניתוח היסטולוגית של הריאות. נציג hematoxylin ואאוזין צביעת תמונות עבור קבוצת הפעולה המזויפים (A, C) ולב-ריאה הופיעה קבוצה (B, D). 4 שעות לאחר משטרת שיקאגו. חומרת מצוקה נשימתית היה בקורלציה במידה של ממצאים פתולוגיים בצקת ושטפי. סרגלי קנה מידה; 50 מיקרומטר (A, B), 1 מ מ (C, D). (E) היחס של פאו2/FiO2 לאחר משטרת שיקאגו בהשוואה לקו הבסיס ב דמה וקבוצת הבקרה (n = 6 בכל קבוצה). נקודות וקווי שגיאה מוצגות כחלק וסטיית. p < 0.01 מול קבוצה המזויפים. משטרת שיקאגו, לב-ריאה; פאו2, לחץ חלקי של חמצן עורקי; FiO2, שבר של חמצן השראה; פוסט X, X דקות לאחר תום משטרת שיקאגו. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 5 : הערכה של תגובות דלקתיות בנסיוב. סרום ריכוז של (A) הגידול נקרוזה מקדם-α (TNF-α) (B) interleukin-6 (IL-6), (ג) ניידות גבוהה רמות קבוצה box 1 (HMGB1) לאחר משטרת שיקאגו. n = 5 עבור כל קבוצה: שאם וקבוצת משטרת שיקאגו, חולדות שעברו משטרת שיקאגו. נקודות וקווי שגיאה מוצגות כחלק וסטיית. p < 0.05, †p < 0.001 מול קבוצה המזויפים. משטרת שיקאגו, לב-ריאה; פוסט X, X דקות לאחר תום משטרת שיקאגו. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
במודל משטרת שיקאגו זה עכברוש ', רמות ביטוי סרום ובריאות של ציטוקינים דלקתיים ו- HMGB-1, גורם שעתוק מפתח המסדיר את תגובות דלקתיות, גדל באופן דרמטי לאחר משטרת שיקאגו. מחקרים קליניים קודמים הראו כי הפרשה סרום של רמת HMGB-1 הוא גבוה בחולים שעברו ניתוח לב וכלי דם11, רמת HMGB-1 סרום שיא במהלך משטרת שיקאגו הייתה קשורה עם תסמונת תגובה דלקתית מערכתית חמורה יותר ליקוי חמצון הריאות אחרי משטרת שיקאגו12. בנוסף, הסרום רמת HMGB-1 היא סמן עצמאית לחזות נמרץ התמותה בחולים עם דלקת ריאות חמורה, תסמונת מצוקה נשימתית חריפה (ARDS)13. ARDS חמורות הקשורות משטרת שיקאגו המשויך ציטוקינים דלקתיים, HMGB-1 הפעלת בהצלחה מדומה על ידי מודל משטרת שיקאגו זה עכברוש.
נערכו מחקרים רבים על דלקת מערכתית הקשורות משטרת שיקאגו במודלים עכברוש בגלל התועלת שלהם עבור חוקרים את התגובות דלקתית מערכתית, כולל proinflammatory ציטוקין ביטוי14, הגרעיני כפא B הפעלת15, נויטרופילים הפעלה על ידי מולקולות אדהזיה16, מטריקס מטאלו-פרוטאינאז-9 פעילויות17. סטרס חמצוני כגון הפעלת החלבון HO-1 במהלך משטרת שיקאגו נחקר גם באמצעות עכבר משטרת שיקאגו מודלים18.
המודל משטרת שיקאגו עכברוש פותחה לאחרונה בהליכים שונים כדי לדמות את המצבים הקליניים מסיבוכים משטרת שיקאגו. ההשפעות אנזימטיות, גנטי, היסטולוגית של שריר הלב יכול ייחקרו על ידי מודל דום7. יתר על כן, מודל DHCA הוא דיווח כדי לחשוף את המנגנונים הקשורים עם תוצאה שלילית מוחי לאחר הניתוח של אבי העורקים החזי, וכדי לחקור אסטרטגיות אפשריות neuroprotective6. מודלים אלה, בהתבסס על המודל משטרת שיקאגו עכברוש קונבנציונאלי, הם בעלי ערך כדי להעריך את ההשפעות השונות של משטרת שיקאגו, מקרוב מחקה מצבים קליניים בניתוחי לב וכלי דם.
שיעור ההישרדות של מודל זה תלוי שיפור טכני של החוקר. הגורמים הקריטיים ביותר הקשורים תחלואה מדממות במהלך ההפרדה של כלי לקרע, מקבץ שטף דם, אשר מתרחשת בדרך כלל מכשל טכני. חשיפה טובה, המתח המתאים כלי ותעלות עדינות הן דרישות כירורגי להצלחה. שמירה על לחץ הדם הממוצע לפחות 60 מ מ כספית על ידי שליטה הדם שמורות, פתרון נוסף הוא חשוב עבור הימנעות אנמיה קיצונית, מחסור האיבר התחתון. תסחיף אוויר המעי ו/או אחרים אברי הבטן חיוני גם להימנע; לאחר שהדבר מתרחש, לא ניתן להשלים את ההליך.
בפועל מוקדם של הליך אלה, השלמה של משטרת שיקאגו היא כ-20% בשל הקושי תעלות, ועד 10% הישרדות 4 שעות לאחר משטרת שיקאגו. לאחר התנסות בדגמים 20, שיעור ההישרדות השתפרו באופן דרמטי כמעט 80% בגלל ספיקת הדם יציב במהלך הכנת מודל.
בתחילת הקמת מודל זה, היה הנפח הכולל של מעגל משטרת שיקאגו 3 מ ל אשר הוא גבוה מזה של 1 בהווה. לכן, האחסון colloidal מופרז המושרה אנמיה קריטיים במהלך משטרת שיקאגו (מתכוון המטוקריט: 14.7%)19. על ידי הפחתת את משטרת שיקאגו מעגל העוצמה ואת הדימום כירורגי, המטוקריט במהלך משטרת שיקאגו באופן דרמטי עלה ל- 21.3%, אשר אפשרה שמירה על ספיקת הדם יציב.
דיזה מרובת 17-מד הוא מתאים מאוד תעלות מ הפנימי, ווריד הצוואר כדי IVC דרך אטריום ימין, בשל אורך מתאים רכות, אשר מונע לבישת מהקיר ורידים. יתר על כן, הקוטר הפנימי דיזה מרובת ומספיק מאפשר החזר ורידי מספיק אחוזי הצלחה גבוהים. החדרת הקטטר לתוך IVC היא טכנית קשה בגלל שלה באופן עיוור, בקלות לנקב את הקיר ורידית או פרפור.
תעלות עורקי עבור עורק הירך של חולדות נוטה לגרום איסכמיה איבר לעומת הזנב בעורק או העורק20. מניסיוננו, חוסר היציבות של ספיקת הדם (BP אומר פחות מ- 60 מ מ כספית), מצדו של עורק הירך עמוק, וכן אנמיה קריטי עלול לגרום נזק חמור הרגל. שמירה על לחץ הדם, cannulating באזור גבוה יותר של עורק הירך משותפת, ושמירה על המטוקריט גבוה יותר הם כל הפתרונות למניעת איסכמיה איבר הנגרמת על ידי מולדת זלוף סביבתי עשיר של חולדות.
הימנעות קטכולאמין, עירוי דם יש צורך לחקור באופן מדויק תגובות והמודינמיקה, הביוכימי ו/או פיזיולוגית של בדיקת חומרים והתערבויות. יש צורך vasopressor עוצמה, עירוי בכלל במהלך ההליך במודל שלנו. הרדמה עמוקה מגבירה את שחרורו של ציטוקינים דלקתיים, לאחר מכן מתדרדר תפקוד איברים21. עומק ההרדמה המתאימה, תעלות חלקה ועדינה של קנה הנשימה בבעלי חיים לצנרור עורק הירך תעלות ניטור לחץ דם בלי דימום חשובים לפני תחילתן של משטרת שיקאגו. אם יש חוסר יציבות והמודינמיקה לפני תחילתן של משטרת שיקאגו, שיעור ההצלחה תופחת להפליא. במהלך משטרת שיקאגו, קצב הזרימה של משטרת שיקאגו חייב להיות מתוחזק על ידי התאמת עוצמת הקול בתוך המאגר. ב- 60 דקות לאחר החניכה של משטרת שיקאגו, התוספת זהיר של אמצעי אחסון (1-3 מ ל תמיסת מלח) נדרש בשל חוסר היציבות והמודינמיקה על ידי תהליכים דלקתיים. עם זאת, התוספת של נפח colloidal מוגזמת גורמת אנמיה שעלולה להביא תנאים לא יציבים. לאחר משטרת שיקאגו, הדם בתוך המעגל משטרת שיקאגו אמורה להיות מוחזרת חולדה בעדינות ב-30 דקות יציבות לאחר משטרת שיקאגו פירושה שאין פוטנציאל תחלואה כגון איסכמיה גפיים או המעי.
עומק ההרדמה המתאימה היא אחד הטיפים במודל זה כדי להפחית תמותה ותחלואה קרדיווסקולרית. הרדמה נשימתית מספקים בקרה מספקת של עומק ואת משך ההרדמה. כאשר אנחנו לצנרר בצינורית לקנה הנשימה, חולדות חייב להיות בהרדמה עמוקה מספיק כדי לאבד את הרפלקסים. הנשימה צריך להיות קצבית אבל לא ייעצר. דום נשימה מציין הרדמה עמוקה מאוד, תת לחץ דם, ו/או מוות קרוב, הגורמת לדלקת מערכתית. לעומת זאת, הרדמה לא מספקת גורם מתח נוסף לחיה. במהלך משטרת שיקאגו, תנועות הגוף של החיה הוא קריטי כדי להפחית בגלל הסרה בטעות אפשרי של קנולות. שליטה מאדה את איזופלוריין על-ידי פיקוח על קצב הלב, לחץ הדם בעורק והתנועה קיר החזה נדרש במהלך ההליך. ביוזמתו של משטרת שיקאגו, ריכוז הדם איזופלוריין עלולה להפחית מן הרחבה לפי נפח כאשר הבחינה. פנטוברביטל בקרום הבטן נוספים עשויים לאפשר יציב עומק ההרדמה.
זיהומים לאחר הניתוח אצל חולדות יגרום שינויים רבים פרמטרים הפיזיולוגיות22. מודל הישרדות ארוך דורש תחזוקה קפדנית בתנאים סטריליים במהלך ההליך. חדר נפרד ונקי שטח עבודה עבור שגרות aseptic הם רצויים. דימומים וההתקנים צריך להיות נקיים על ידי 70% אלכוהול או תרכובת אמוניום רביעון לפני השימוש. כל חומר אשר ככל הנראה משפיע זיהום, כגון קנולות, פתרונות חומרים לתפור, חייב להיות בחבורה סטרילי. במהלך משטרת שיקאגו, המכסים את השדה כירורגית עם גזה קטנים מונע את אתרי מקורות זיהום פוטנציאליים. לפני סגירת הפצעים, הסרת דם מהפצע ושטיפה זה עם מים סטריליים נחוצים למנוע זיהום הפצע. מניסיוננו, אין זיהום הפצע אירעה 24 שעות לאחר הניתוח.
ישנן מגבלות של מודל זה משטרת שיקאגו, זה לגמרי לא יכול לחקות מצבים קליניים. ראשית, הלב פועם דגם תערוכות זרימה פועמת אשר שונה קליניים כירורגיית לב נעצר. שנית, מודל זה יכול להתבצע בלי ניקור חזה, זה לא לשחזר באופן מלא משטרת שיקאגו קלינית עם חציון ניקור חזה, מה שמוביל דימום מסיבי במהלך הליך כירורגי.
לסיכום, דגם משטרת שיקאגו זה השחזור מאפשר לימודים של מוקדם - ארוכת נזק לאיבר מרובים הקשורים עם משטרת שיקאגו. היתרונות העיקריים של מודל זה כוללים צמצום הטיות אפשריות באמצעות עירויי דם, vasopressors או inotropic סוכנים. מודל זה מתאים לחקור אסטרטגיות טיפוליות שמטרתן למנוע פגיעה איברים רב במהלך משטרת שיקאגו.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
כל המחברים אין לחשוף בנוגע לתמיכה מסחרית.
Acknowledgments
הערכה מורחב ד ר טי טאקי, ר מ Funamoto לתמיכה טכנית שלהם.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Rodent Ventilator 7025 | Ugo Basile | 7025 | Ventilator |
| OxiQuant B | ENVITEC | 46-00-0023 | Oxygen Sensor |
| CMA 450 Temperature Controller | CMA | 8003759 | Temperature Controller |
| CMA 450 Heating Pad | CMA | 8003763 | |
| CMA 450 Rectal Probe | CMA | 8003761 | |
| DIN(8) to Disposable BP Transducer | ADInstruments | MLAC06 | |
| Disposable BP Transducer | ADInstruments | MLT0670 | |
| IX-214 Data Recorder | iWorx Systems | IWX-214 | amplifier |
| LabScribe software | iWorx Systems | software | |
| Roller pump | Furue Science | Model RP-VT | pump |
| 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 | custom-made | |
| Hespander fluid solution | Fresenius Kabi | 3319547A4035 | Hydroxyethyl starch |
References
- Gibbon, J. H. Application of a mechanical heart and lung apparatus to cardiac surgery. Minn Med. 37 (3), 171-185 (1954).
- Apostolakis, E., Filos, K. S., Koletsis, E., Dougenis, D. Lung dysfunction following cardiopulmonary bypass. J Cardiac Surg. 25 (1), 47-55 (2010).
- 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).
- Fabre, O., et al. A recovery model of partial cardiopulmonary bypass in the rat. Perfusion. 16 (3), 215-220 (2001).
- Hirao, S., Masumoto, H., Minatoya, K. Rat cardiopulmonary bypass models to Investigate multi-organ injury. Clin Surg. 2, 1-6 (2017).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Liu, K., et al. Curcumin attenuates cardiopulmonary bypass-induced lung oxidative damage in rats. J Cardiovasc Pharm T. 17 (4), 395-402 (2012).
- 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).
- Zhu, X., et al. Establishment of a novel rat model without blood priming during normothermic cardiopulmonary bypass. Perfusion. 29, 63-69 (2014).
- Inoue, K., et al. Deep anesthesia worsens outcome of rats with inflammatory responses. Inflamm Res. 65 (7), 563-571 (2016).
- 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).
