Summary
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.
Abstract
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.
Introduction
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 strategieën6 verhelderen kantot 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.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
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.
- Set-up van CPB circuit
- 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.
- Stel een CPB circuit op de roller pomp apparaat volgens de protocollen van de fabrikant.
- Houden van de roller pomp op een in hoogte verstelbare tafel en aanpassen van de tabel hoogte tot 10 cm onder de experimentele desk.
- Priming van CPB circuit
- Mix 12 mL hydroxyethyl-zetmeel oplossing met 0,1 mL van heparine en 0,5 mL van 7% natriumbicarbonaat oplossing voor priming CPB circuit.
- 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.
- 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.
- Narcose en dierlijke instelling
- 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. - 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.
- Het handhaven van de narcose met 1,5-2,0% Isofluraan, en met een extra toediening van ketamine/xylazine bij aanvang van het CPB.
- 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.
- 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.
- 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.
- Cannulation
- 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.
- 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.
- 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.
- Beheren van heparine natrium (500 IU/kg) van de katheter.
- 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.
- 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.
- Dekking van elke gecanuleerde regio met een vochtig gaas om verontreiniging te voorkomen.
3. procedure tijdens CPB
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
- 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.
- De hogere luchtwegen waarde aan 70 cycli/min.
- Verwijder de veneuze drainage katheter en de linker arteriële katheter en afbinden van het vaartuig in de proximale en distale site.
- Verwijder de arteriële lijn uit de juiste femorale slagader 60 min na het einde van het CPB.
- Elke wond met zoutoplossing schoon en sluit de wond met hechtingen.
- De narcose en extubate de buis intratracheale eindigen na het controleren van de spontane ademhaling van het dier.
- 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.
- 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.
- 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.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
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 potentieel van waterstof. Gedurende de hele procedure waren de hartslag en de gemiddelde arteriële druk stabiel. De rectale temperatuur en de hematocriet daalde aan het begin van het CPB vanwege hemodilution veroorzaakt door de vulvolume. De gedeeltelijke druk van zuurstof van de arteriële aanzienlijk verhoogd tijdens CPB als gevolg van membraan oxygenatie. Representatieve haematoxyline en eosine-kleuring van beelden van de longen worden weergegeven in Figuur 4, waarin de beelden van de CPB-groep (Figuur 4,B, D) en sham operatie groep (Figuur 4A, C), en de ratio's van PaO2 / FiO2 na CPB ten opzichte van de basislijn (Figuur 4E). Voor interstitiële oedeem, inflammatoire cel infiltratie en bloeding, werd een significant verschil waargenomen in de CPB-groep. Figuur 5 toont serumconcentratie van Tumornecrosefactor-α (TNF-α), Interleukine-6 (IL-6) en hoge mobiliteit groepeerniveaus vak 1 (HMGB1) na CPB.
Figuur 1 : Het CPB circuit. Het gehele circuit van het CPB bestaat uit een reservoir (8 mL), een membraan oxygenator met een vulvolume van 3,3 mL, en een roller pomp. Alle delen zijn verbonden via polyvinylchloride buizen, met inbegrip van een lijn van de veneuze afvoer (buitendiameter (OD), 3,3 mm, binnendiameter (ID), 2 mm; ongeveer 1,4 mL), een arteriële lijn (OD, 2 mm; ID, 1.2 mm; ongeveer 1,2 mL) en een buis verbonden de pomp roller (OD, 6,6 mm; ID, 4.5 mm; ongeveer 2,8 mL). Totale vulvolume is 11 mL met inbegrip van ongeveer 3 mL in het reservoir. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 2 : Fysiologische variabelen. Fysiologische variabelen tijdens en na de CPB, met inbegrip van de rectale temperatuur (A), (B) gemiddelde arteriële bloeddruk en de hartslag (C) (n = 6). De punten en foutbalken worden gepresenteerd als gemiddelde en de opgegeven standaarddeviatie. CPB, cardiopulmonale bypass; Pre, vóór CPB; CPB X, X min na de inleiding van CPB; Post X, X min na het einde van het CPB. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 3 : Arteriële bloed gasanalyses. Arterieel bloed gasanalyses tijdens en na de CPB. (A) gedeeltelijke druk van arteriële zuurstof, (B) gedeeltelijke druk van arteriële kooldioxide, (C) hematocriet, (D) basis overmaat, (E) serum expressie van kalium en (F) potentieel van waterstof (n = 6). De punten en foutbalken worden gepresenteerd als gemiddelde en de opgegeven standaarddeviatie. CPB, cardiopulmonale bypass; Pre, vóór CPB; CPB X, X min na de inleiding van CPB; Post X, X min na het einde van het CPB. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 4 : Histologische analyse voor longen. Representatieve haematoxyline en eosine-kleuring van afbeeldingen voor de sham operatie groep (A, C) en de cardiopulmonale bypass uitgevoerd groep (B, D). 4 h na CPB. De ernst van de respiratoire nood was gecorreleerd aan de omvang van de pathologische bevindingen in oedeem en hematoom. Schaal balken; 50 µm (a, B), 1 mm (C, D). (E) de verhouding van PaO2/FiO2 na CPB met de basislijn in sham groep en controlegroep vergeleken (n = 6 in elke groep). De punten en foutbalken worden gepresenteerd als gemiddelde en de opgegeven standaarddeviatie. p < 0.01 vs. Sham groep. CPB, cardiopulmonale bypass; PaO2, gedeeltelijke druk van zuurstof van de arteriële; FiO2, Fractie van geïnspireerd zuurstof; Post X, X min na het einde van het CPB. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 5 : Evaluatie van inflammatoire reacties in het serum. Serumconcentratie van (A) Tumornecrosefactor-α (TNF-α), (B) Interleukine-6 (IL-6) en (C) hoge mobiliteit groepeerniveaus vak 1 (HMGB1) na CPB. n = 5 voor elke groep: Sham group en CPB group, ratten CPB ondergaan. De punten en foutbalken worden gepresenteerd als gemiddelde en de opgegeven standaarddeviatie. p < 0,05, †p < 0.001 vs. Sham groep. CPB, cardiopulmonale bypass; Post X, X min na het einde van het CPB. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
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 oxygenatie bijzondere waardeverminderingen na CPB12. Daarnaast is het serum HMGB-1-niveau een onafhankelijk biomerker te voorspellen van de intensive care afdeling mortaliteit bij patiënten met ernstige longontsteking en acute respiratory distress syndrome (ARDS)13. Ernstige CPB-gerelateerde ARDS geassocieerd met inflammatoire cytokines en HMGB-1 activering met succes wordt gesimuleerd door deze rat CPB model.
Talrijke studies op CPB-gerelateerde systemische ontstekingen zijn uitgevoerd in rat modellen vanwege hun nut voor het onderzoek naar de systemische inflammatoire reacties, met inbegrip van proinflammatoire cytokine-expressie14, nucleaire kappa B activering15, neutrofiele activering op basis van adhesie moleculen16, en matrix metalloproteinase-9 activiteiten17. Oxidatieve stress, zoals de activering van de HO-1 proteïne tijdens CPB is ook onderzocht met behulp van rat CPB modellen18.
De rat CPB model heeft onlangs ontwikkeld in verschillende procedures voor de simulatie van de klinische situaties complicaties van het CPB. De enzymatische, genetische en histologische effecten voor myocard kunnen worden onderzocht door een hartstilstand model7. Bovendien is een DHCA model te onthullen van de mechanismen die zijn gekoppeld aan negatieve cerebrale resultaat na de thoracale aorta operatie, en te onderzoeken van potentiële neuroprotectieve strategieën6gemeld. Deze modellen, gebaseerd op de conventionele rat CPB model, zijn waardevol voor het evalueren van de verschillende effecten van CPB, nauw nabootsen van klinische situaties in cardiovasculaire chirurgie.
De overlevingskans van dit model is afhankelijk van de technische verbetering van de onderzoeker. De meest kritische factoren met betrekking tot morbiditeit zijn bloeden tijdens de scheiding van vaartuigen, cardiale breuk en retroperitoneum hematoom, die in het algemeen van technische storingen optreedt. Goede belichting, juiste spanning op de schepen, en zachte cannulation zijn chirurgische vereisten voor succes. De gemiddelde bloeddruk van ten minste 60 mmHg houden door het beheersen van de gereserveerde bloed en aanvullende oplossing is belangrijk voor het voorkomen van extreme bloedarmoede en onderste ledematen deficiëntie. Lucht longembolie tot de darm en/of andere buikorganen is ook van cruciaal belang te vermijden; Zodra dit gebeurt, kan niet de procedure worden voltooid.
In de vroege praktijk van deze procedure, voltooiing van het CPB is ongeveer 20% vanwege de moeilijkheid in cannulation, en maar liefst 10% overleving 4 h na CPB. Na ervaring met 20 modellen, de overlevingskans sterk verbeterd tot bijna 80% vanwege de stabiele hemodynamica tijdens de voorbereiding van het model.
Totale volume van het CPB circuit was aan het begin van de oprichting van dit model, 3 mL hoger is dan die van de huidige. Dus, het buitensporige colloïdale volume geïnduceerde kritische bloedarmoede tijdens CPB (bedoel hematocriet: 14,7%)19. Door het verlagen van het CPB circuit volume en chirurgische bloeden, de hematocriet tijdens CPB sterk toegenomen tot 21,3%, waardoor het behoud van stabiele hemodynamiek.
De 17-gauge multi opening is zeer geschikt voor de cannulation van de interne halsslagader aan IVC via het juiste atrium, vanwege de geschikte lengte en zachtheid, waardoor het dragen van uit de veneuze muur. Bovendien kan de multi opening en voldoende binnendiameter voldoende veneuze terugkeer en een hoog slagingspercentage. Invoering van de katheter in IVC is technisch moeilijk omwille van haar blind wijze en zou gemakkelijk perforate de veneuze of atriale muur.
Arteriële cannulation voor de femorale slagader van ratten de neiging om het ledemaat ischemie in vergelijking met staart slagader of halsslagader20veroorzaken. In onze ervaring, kan instabiliteit van hemodynamica (gemiddelde BP minder dan 60 mmHg), Afbinding van de diepe femorale slagader en kritische bloedarmoede ernstige been schade veroorzaken. Handhaven van bloeddruk, een hogere regio van de gemeenschappelijke femorale slagader cannulating, en het houden van een hogere hematocriet vindt u alle oplossingen om te voorkomen dat ledematen ischemie veroorzaakt door de aangeboren rijke collaterale perfusie van ratten.
Vermijden van catecholamine en bloedtransfusie moet nauwkeurig onderzoeken hemodynamische, biochemische en/of fysiologische reacties van het testen van materialen en interventies. Er is geen behoefte aan Catecholamine en transfusie helemaal tijdens de procedure in ons model. Diepe narcose verhoogt de vrijlating van inflammatoire cytokines en vervolgens verslechtert orgel functie21. Passende verdoving diepte, soepele en zachte cannulation van de dierlijke luchtpijp voor intubatie en femorale slagader cannulation voor de controle van de bloeddruk zonder bloeden zijn belangrijk vóór de inleiding van het CPB. Als er hemodynamische instabiliteit vóór de inleiding van het CPB, wordt slagingspercentage opmerkelijk verlaagd. Het debiet van CPB moet tijdens het CPB, worden gehouden door het aanpassen van het volume in het reservoir. Op 60 min na de inleiding van het CPB is de zorgvuldige toevoeging van volume (1-3 mL zoutoplossing) vereist vanwege de hemodynamische instabiliteit door inflammatoire processen. De toevoeging van overmatig colloïdale volume veroorzaakt echter bloedarmoede die tot unstable voorwaarden leiden kan. Na CPB, moet het bloed in het CPB circuit worden teruggestuurd naar de rat zachtjes in 30 min. instabiliteit na CPB betekent dat er mogelijke morbiditeit zoals ischemie in ledematen of darm.
De geschikte verdoving diepte is een van de tips in dit model aan het verlagen van de mortaliteit en morbiditeit. Inhalant verdoving bieden adequate controle van de diepte en de duur van de verdoving. Wanneer we een canule aan de luchtpijp intubate, moet ratten diep verdoving genoeg verloor reflexen. De ademhaling moet ritmische maar niet worden gearresteerd. Respiratoire arrestatie geeft extreem diep anesthesie, hypotensie en/of dreigende dood, die systemische ontsteking veroorzaakt. Tegendraads, veroorzaakt onvoldoende anesthesie meer stress aan het dier. Tijdens CPB is lichaamsbeweging van het dier kritiek aan het verminderen vanwege mogelijke toevallige verwijdering van de cannulas. Beheersing van de vaporizer Isofluraan door monitoring van hartfrequentie, arteriële druk en borst muur beweging is nodig tijdens de procedure. Bij de aanvang van het CPB afnemen de concentratie van bloed van Isofluraan van maagdilatatie primer volumeprocent. Extra intraperitoneaal pentobarbital kunnen stabiel diepte van anesthesie.
Postoperatieve infecties bij ratten zullen talrijke veranderingen veroorzaken in fysiologische parameters22. Een lange voortbestaan model vereist strikte handhaving van steriele omstandigheden tijdens de procedure. Een aparte kamer en een schone ruimte werken voor aseptische procedures wenselijk zijn. Het chirurgische gebied en apparaten moeten worden ontsmet door 70% alcohol of een quaternaire ammonium compound vóór gebruik. Elke materiaal die waarschijnlijk van invloed is op besmetting, zoals cannulas, oplossingen en hechtdraad materialen, moet in een steriele verpakking. Tijdens CPB, die betrekking hebben op het chirurgische gebied met vochtige kleine gaas voorkomt u dat de sites van potentiële bronnen van verontreiniging. Alvorens te sluiten de wonden, zijn verwijderen van bloed uit de wond en het spoelen met steriel water nodig om te voorkomen dat wondinfectie. In onze ervaring, is geen wondinfectie 24u opgetreden na de operatie.
Er zijn beperkingen van dit model van het CPB in dus kan niet volledig klinische situaties na te bootsen. In de eerste plaats vertoont dit hart model verslaan Pulsatiele stroom die verschilt van klinische Cardiale Heelkunde met gearresteerde hart. Ten tweede, dit model kan worden uitgevoerd zonder Thoracotomie, en dit zou niet volledig reproduceren klinische CPB met mediaan Thoracotomie, wat leidt tot massale bloeden tijdens de chirurgische ingreep.
Kortom, kunnen dit herstel CPB model studies van begin - en lange termijn meerdere orgel schade CPB is gekoppeld. Grote voordelen van dit model zijn de vermindering van mogelijke fouten door bloedtransfusies, vasopressors of inotrope agenten. Dit model is geschikt om te onderzoeken van therapeutische strategieën ter voorkoming van multi orgel schade tijdens de CPB.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Alle auteurs hebben niets te verstrekken met betrekking tot de commerciële ondersteuning.
Acknowledgments
Waardering is uitgebreid tot Dr. T. Taki en Dr. M. Funamoto voor hun technische ondersteuning.
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).
