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Immunology and Infection

चूहों में चढ़ाए या Inotropic एजेंटों के बिना एक रिकवरी कार्डियोपल्मोनरी बाईपास मॉडल

Published: March 23, 2018 doi: 10.3791/56986
Automatic Translation
1, 1, 1, 1
1Department of Cardiovascular Surgery, Graduate School of Medicine, Kyoto University

Summary

यहाँ, हम एक चूहा में चढ़ाए या inotropic एजेंटों के बिना एक सरल वसूली कार्डियोपल्मोनरी बाईपास मॉडल का वर्णन करने के लिए एक प्रोटोकॉल पेश करते हैं । यह मॉडल लंबे समय तक कार्डियोपल्मोनरी बाईपास के मल्टीपल अंग sequelae के अध्ययन की अनुमति देता है ।

Abstract

कार्डियोपल्मोनरी बाईपास (CPB) हृदय शल्य चिकित्सा में अपरिहार्य है । CPB तकनीक और उपकरणों के नाटकीय शोधन के बावजूद, बहु-अंग लंबे समय तक CPB से संबंधित जटिलताओं अभी भी हृदय सर्जरी के परिणाम से समझौता, और पश्चात की रुग्णता और मृत्यु दर खराब हो सकता है । पशु मॉडल recapitulating CPB के नैदानिक उपयोग pathophysiological प्रक्रियाओं है कि CPB के दौरान होने के स्पष्टीकरण सक्षम है, और पूर्व नैदानिक अध्ययन की सुविधा के लिए इन जटिलताओं के खिलाफ की रक्षा रणनीतियों का विकास । चूहे CPB मॉडल क्योंकि उनके अधिक से अधिक लागत प्रभावशीलता, सुविधाजनक प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं, आनुवंशिक या प्रोटीन के स्तर पर प्रचुर मात्रा में परीक्षण के तरीकों के लाभप्रद हैं, और आनुवंशिक निरंतरता । वे प्रतिरक्षा प्रणाली सक्रियण और भड़काऊ साइटोकिंस, तारीफ सक्रियण के संश्लेषण, और ऑक्सीजन मुक्त कण के उत्पादन की जांच के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । चूहे के मॉडल को परिष्कृत किया गया है और धीरे से बड़े पशु मॉडल की जगह ले लिया है । यहां, हम एक चूहे में चढ़ाए और/या inotropic एजेंटों के बिना एक साधारण CPB मॉडल का वर्णन । यह रिकवरी मॉडल CPB के दीर्घकालिक मल्टीपल अंग sequelae के अध्ययन की अनुमति देता है ।

Introduction

1953 में, डॉ जॉन एच Gibbon जूनियर सफलतापूर्वक CPB1का उपयोग कर पहली हृदय शल्य चिकित्सा प्रदर्शन किया, और यह बाद में हृदय शल्य चिकित्सा में एक आवश्यक मोडल बन गया. जबकि तकनीक और उपकरणों नाटकीय रूप से परिष्कृत किया गया है, बहु अंग CPB से संबंधित जटिलताओं अभी भी हृदय सर्जरी के परिणाम से समझौता, और पश्चात की रुग्णता और मृत्यु दर को प्रभावित कर सकता है2। CPB-संबंधित अंग क्षति प्रतिरक्षा प्रणाली सक्रियण और भड़काऊ साइटोकिंस, तारीफ सक्रियण, और ऑक्सीजन मुक्त कण के उत्पादन के संश्लेषण के कारण होता है2। इसके pathophysiology का पूर्णतः आविर्भाव नहीं हुआ है.

पशु मॉडल recapitulating CPB के नैदानिक उपयोग के दौरान और CPB के बाद pathophysiological प्रक्रियाओं के स्पष्टीकरण सक्षम; इससे इन जटिलताओं से बचने के लिए रणनीति विकसित करने में पूर्व नैदानिक अध्ययनों की सुविधा हो सकती है. चूंकि Popovic एट अल. पहले 1967 में एक चूहे CPB मॉडल की रिपोर्ट3, चूहा CPB मॉडल परिष्कृत किया गया है, और धीरे से बड़े पशु मॉडल की जगह ले लिया है अधिक लागत प्रभावशीलता, सुविधाजनक प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं के कारण, और आनुवंशिक में परीक्षण के तरीकों के ढेर सारे और प्रोटीन का स्तर । इसके अतिरिक्त, जैविक चूहों आनुवंशिक रूप से समान हो सकता है, संभव जैव पूर्वाग्रह को कम करने ।

Fabre एट अल. पहले एक वसूली मॉडल है कि लंबे समय तक CPB के कई अंग sequelae के अध्ययन की अनुमति की स्थापना की4। इस सरल अस्तित्व मॉडल के लाभ लचीलापन (CPB प्रवाह और अवधि), स्थिर महत्वपूर्ण स्थिति है, और प्रणालीगत सूजन में reproducibility । चूहे CPB मॉडल चिकित्सीय रणनीतियों की जांच के लिए महत्वपूर्ण हो गए है कि CPB के दौरान बहु अंग चोट को रोकने के उद्देश्य5, और CPB के दौरान नैदानिक स्थितियों का अनुकरण करने के लिए विभिंन मॉडलों को हाल ही में विकसित किया गया है । डी लैंग एट अल। एक कार्डिएक गिरफ्तारी मॉडल है, जो एंजाइमी, आनुवंशिक, और ऊतकवैज्ञानिक की चोट से संबंधित प्रतिक्रियाओं की विशेषता के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है विकसित7। पीटर्स एट अल. व्यवस्था रोधगलन और नियंत्रित reperfusion एक लघुकृत CPB मॉडल का उपयोग करने के लिए फोकल ischemia और reperfusion चोट के माध्यम से दिल समारोह का विश्लेषण8। Jungwirth एट अल. पहले एक गहरी hypothermic संचार गिरफ्तारी (DHCA) मॉडल है, जो DHCA द्वारा वैश्विक ischemia और reperfusion चोट स्पष्ट और संभावित न्यूरोप्रोटेक्टिव रणनीतियों का समर्थन कर सकते है की स्थापना की6। DHCA का उपयोग कर अध्ययन हाइपोथर्मिया, reperfusion, और/या hemolysis-ट्रिगर सिग्नलिंग घटनाओं के प्रभाव की जांच9। गहरी हाइपोथर्मिया सक्रियकरण और विभिन्न एंजाइमों और रास्ते की निष्क्रियता को प्रभावित कर सकते हैं और तंत्र अज्ञात10रहते हैं । दूसरी ओर, कार्डिएक गिरफ्तारी मॉडल या दिल के ischemia मॉडल के ischemia और reperfusion दिल की चोट की जांच करने के लिए इस्तेमाल किया जाना चाहिए । इन विभिन्न चूहे CPB मॉडल है कि अत्यधिक दोहराऊंगा मानव CPB CPB से संबंधित रोग प्रक्रियाओं प्रकट हो सकता है और CPB से संबंधित जटिलताओं को कम करने में मदद ।

यह प्रोटोकॉल एक चूहे में चढ़ाए या inotropic एजेंटों के बिना एक साधारण CPB मॉडल को दर्शाता है । यह मॉडल लंबे समय तक CPB के कई अंग sequelae के अध्ययन के लिए अनुमति देता है ।

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Protocol

प्रयोग करने से पूर्व सभी चूहों को एक सप्ताह का acclimate दिया जाना चाहिए । जानवरों पर सभी शल्य चिकित्सा प्रक्रियाओं की देखभाल और प्रयोगशाला जानवरों (www.nap.edu/catalog/5140.html) या अन्य उचित नैतिक दिशा निर्देशों के उपयोग के लिए गाइड के अनुसार किया जाना चाहिए । आगे बढ़ने से पहले उचित संस्था में पशु कल्याण समिति द्वारा प्रोटोकॉल अनुमोदित किया जाना चाहिए । सभी अनुवर्ती कार्यविधियों अपूतित शर्तों के तहत किया जाना चाहिए ।

1. CPB सर्किट की तैयारी

नोट: दस्ताने, eyewear, और एक साफ कोट या डिस्पोजेबल गाउन सहित व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण पहनते हैं ।

  1. CPB सर्किट के सेट अप
    1. एक शिरापरक जलाशय के साथ polyvinyl क्लोराइड ट्यूबों कनेक्ट, CPB सर्किट के लिए डिजाइन, और एक संशोधित नवजात झिल्ली oxygenator के रूप में चित्रा 1में दिखाया गया । सुनिश्चित करें कि सभी कनेक्शन टाइट हों और पानी का रिसाव न करें ।
    2. निर्माता के प्रोटोकॉल के अनुसार रोलर पम्प डिवाइस के लिए एक CPB सर्किट सेट करें ।
    3. एक ऊंचाई पर रोलर पंप-समायोज्य मेज रखो और तालिका की ऊंचाई को समायोजित 10 सेमी से नीचे प्रयोगात्मक डेस्क ।
  2. CPB सर्किट की भड़काना
    1. हेपरिन के 0.1 मिलीलीटर और CPB सर्किट भड़काने के लिए 7% सोडियम बिकारबोनिट समाधान के 0.5 मिलीलीटर के साथ hydroxyethyl स्टार्च समाधान के 12 मिलीलीटर मिश्रण ।
    2. प्राइमिंग समाधान के 11 मिलीलीटर के साथ सर्किट, पंप रोलर धीरे घूर्णन के साथ । हवा निकाल के लिए जलाशय में एक 18 गेज निकाल सुई रखो ।
    3. oxygenator झुकाव के साथ, deair करने के लिए कई बार oxygenator झिल्ली मारा । वायु पूरी तरह से हवा आवेश और अपर्याप्त ऑक्सीजन से बचने के लिए अस्पष्ट होना चाहिए । सर्किट भड़काना के दौरान, जलाशय पर एक बिजली की गर्मी लैंप सेट द्वारा सर्किट गर्मी ।

2. प्रक्रिया से पहले CPB

नोट: सर्जिकल क्षेत्र और उपकरणों के उपयोग से पहले 70% शराब या एक चतुर्धातुक अमोनियम यौगिक से संक्रमित किया जाना चाहिए ।

  1. संज्ञाहरण और पशु सेटिंग
    1. Anesthetize एक vaporizer में 3.0% isoflurane मिश्रित हवा सांस लेना के साथ एक चूहा । एक काम-स्टैंड पर चूहे को सेट करें और श्वासनली में एक 16 गेज प्रवेशनी को intubate । analgesia खुराक और आवृत्ति के बारे में अपने स्थानीय पशु देखभाल दिशा निर्देशों का पालन करें (उदा.
      buprenorphine ०.००५ mg/केजी एस॰सी॰)
      नोट: चूहों गहरी संज्ञाहरण पर होना चाहिए और सजगता खोना. संवेदनाएं तो लयबद्ध होनी चाहिए लेकिन गिरफ्तार नहीं किया जा सकता ।
    2. एक ऑपरेटिंग एक बिजली के हीटिंग पैड से सुसज्जित तालिका के लिए चूहे स्थानांतरण । ज्वार की मात्रा, 70 चक्र के एक श्वसन दर/मिनट, और ऑक्सीजन संवेदक द्वारा निगरानी की प्रेरित ऑक्सीजन अंश का 30% के साथ यांत्रिक वेंटिलेशन शुरू ।
    3. 1.5-2.0% isoflurane के साथ संज्ञाहरण को बनाए रखने, और CPB दीक्षा पर ketamine/xylazine के एक अतिरिक्त प्रशासन के साथ ।
    4. गुदा जांच का उपयोग करके मलाशय के तापमान की निगरानी । गर्मी पैड के तापमान का समायोजन और गर्मी चिराग पर सर्किट रखने के द्वारा 37 डिग्री सेल्सियस के normothermic शरीर के तापमान को बनाए रखने.
    5. लापरवाह स्थिति में चूहा सेट और सुइयों के साथ फिक्सिंग द्वारा चार अंगों खिंचाव । द्विपक्षीय कंधे और बाएँ पेट के लिए ईसीजी इलेक्ट्रोड सुई की स्थापना करके दिल की दर की निगरानी. एक नम धुंध प्लेस या सूखापन को रोकने के लिए आंखों के लिए नेत्र मरहम लागू होते हैं ।
  2. Cannulation
    1. 70% इथेनॉल या एक और एंटीसेप्टिक समाधान छिड़काव sprayingby द्वारा पूरे शरीर की सतह को संक्रमित करने के बाद, द्विपक्षीय वंक्षण क्षेत्र और सही ग्रीवा क्षेत्र पर एक उस्तरा से बाल दाढ़ी । त्वचा चीरा बनाने से पहले लोकल निश्चेतक (जैसे lidocaine) का इस्तेमाल करना चाहिए । नोट: एक विकल्प के रूप में, चीरा साइट की एक शल्य सफ़ाई के बजाय 70% इथेनॉल के पूरे शरीर स्प्रे के शरीर के तापमान में एक बूंद से बचने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।
    2. Incise त्वचा (लगभग 5 मिमी) द्विपक्षीय वंक्षण क्षेत्रों और सही ग्रीवा क्षेत्र में कैंची से और कुंद काटना ऊतकों सही मुख्य ऊरु धमनी बेनकाब करने के लिए । पास की नस और नर्व से धमनियों को सावधानी से अलग करें । Ligate आम ऊरु धमनी के अंत में 4-0 रेशम और तनाव से जोखिम द्वारा ।
    3. धमनी के लिए सीधा दिशा में सूक्ष्म कैंची से सही आम ऊरु धमनी की धमनी की दीवार (लगभग 1 मिमी) में कटौती, और ध्यान से एक 24 गेज नसों कैथेटर से चीरा से cannulate प्रणालीगत धमनी की निगरानी के लिए 1 सेमी की गहराई दबाव और धमनी रक्त में गैस आंशिक दबाव का विश्लेषण ।
    4. कैथेटर से प्रबंधन हेपरिन सोडियम (500 IU/
    5. CPB सर्किट के लिए एक धमनी अर्क लाइन के रूप में वाम आम ऊरु धमनी में एक 24 गेज नसों कैथेटर cannulate करने के लिए कदम -8 और 2.2.3 का पालन करें ।
    6. एक 17 गेज बहु छिद्र angiocatheter सही आंतरिक jugular नस में डालें और सही atrium और अवर वेना कावा (IVC) में यह अग्रिम । कैथेटर मोटे तौर पर धक्का नहीं के रूप में पोत आसानी से तोड़ सकते हैं । शिरापरक जल निकासी के लिए CPB सर्किट करने के लिए कैथेटर कनेक्ट ।
    7. संदूषण से बचने के लिए नम धुंध के साथ प्रत्येक cannulated क्षेत्र को कवर करें ।

3. प्रक्रिया के दौरान CPB

  1. CPB के दौरान 0.8 L/मिनट पर oxygenator के लिए 100% ऑक्सीजन गैस उद्धार और 30 चक्र के लिए श्वसन दर में कमी/ धमनियों में ऑक्सीजन आंशिक दाब से 200 से 400 mmHg की आवश्यकता होती है ।
  2. CPB की शुरुआत में, CPB दीक्षा के बाद शरीर के तापमान की तत्काल गिरावट को कम करने के लिए, अधिकतम, 42 डिग्री सेल्सियस के लिए हीट पैड की तापमान सेटिंग बढ़ाएँ । 36 डिग्री सेल्सियस के लिए शरीर का तापमान देता है जब 37 डिग्री सेल्सियस के लिए सेटिंग तापमान समायोजित करें ।
  3. ध्यान से CPB का प्रवाह शुरू करें और जलाशय में रक्त की मात्रा पर नजर रखें । एक खाली जलाशय वायु आवेश का कारण बन सकता है । जलाशय में रक्त की मात्रा कम हो जाती है, तो मेज की ऊंचाई का समायोजन, या जल निकासी कैथेटर की स्थिति को बदलने के द्वारा पंप प्रवाह को कम । शिरापरक जल निकासी कैथेटर, जो आसानी से सही atrium और/या अतालता के वेध कारण हो सकता है फिर से स्थिति मत करो ।
  4. बढ़ाएं और पंप प्रवाह को 100 मिलीलीटर/kg/मिनट पर रखें, जबकि माध्य रक्तचाप 70 mmHg पर बनाए रखा जाता है । जब उपयुक्त रक्तचाप बनाए रखा जाता है, तो जलाशय में एक छोटी सी मात्रा में कम से 1 मिलीलीटर स्वीकार्य होता है । यदि जलाशय में रक्त की 1 मिलीलीटर से कम है, तो यह अंगों में एक हवा आवेश के कारण हो सकता है ।
  5. यदि रक्तचाप अस्थिर है, सर्किट के लिए भड़काना समाधान के 2-3 मिलीलीटर जोड़ें (यह CPB के बाद एनीमिया का कारण हो सकता है) ।

4. प्रक्रिया के बाद CPB

  1. शिरापरक ड्रेनेज ट्यूब दबाना और यह सर्किट से हटा दें । रक्त के दबाव को बनाए रखने के लिए धमनी के ऊपर धीरे-से सर्किट में बचे हुए रक्त को डिफ्यूज करें ।
  2. श्वसन दर को बढ़ाने के लिए 70 चक्र/
  3. शिरापरक जल निकासी कैथेटर और बाईं धमनी कैथेटर निकालें, तो समीपस्थ और बाहर की साइट में पोत ligate ।
  4. CPB की समाप्ति के बाद सही ऊरु धमनी 60 मिनट से धमनी की रेखा को हटा दें ।
  5. खारा के साथ प्रत्येक घाव को साफ करें और टांके के साथ घाव को बंद करें ।
  6. संज्ञाहरण समाप्त और जानवर की सहज साँस लेने की जाँच के बाद intratracheal ट्यूब extubate.
  7. प्रशासन गर्म बाँझ isotonic तरल पदार्थ, और जानवरों को गर्म रखने के लिए एक गर्मी चटाई और बिजली की गर्मी लैंप का उपयोग करें । संज्ञाहरण से वसूली तक अक्सर जानवर की शर्तों की जाँच करें । आवश्यकता होने पर श्वसन समर्थन प्रदान करें । नोट: एक बार पशु के आसपास चलती शुरू होता है, गर्मी स्रोत पिंजरे के हिस्से से हटाया जाना चाहिए जानवर गर्म या शांत पक्ष का चयन करने के लिए अनुमति देते हैं ।
  8. जब तक श्वसन पूरी तरह से पुन: प्राप्त पशु अन्य जानवरों की कंपनी से अलग रखें. पूरी रिकवरी होने तक पशु को कंपनी के पास नहीं लौटाएं ।
  9. संज्ञाहरण से वसूली के बाद भोजन और पानी के सेवन की जांच करें और उचित पोषण सहायता प्रदान करते हैं । प्रशासन एनाल्जेसिक और असुविधा या दर्द के संकेत के लिए जांच करें ।

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Representative Results

चित्रा 1 पूरे CPB सर्किट से पता चलता है. इस मॉडल में शारीरिक चर चित्रा 2में दिखाया गया है, और मलाशय के तापमान, मतलब धमनी का रक्तचाप, और दिल की दर शामिल हैं । चित्रा 3 CPB के दौरान धमनी रक्त गैस विश्लेषण से पता चलता है, धमनी ऑक्सीजन का आंशिक दबाव, धमनी कार्बन डाइऑक्साइड, हेमाटोक्रिट, बेस अतिरिक्त, पोटेशियम की सीरम अभिव्यक्ति के आंशिक दबाव, और हाइड्रोजन की क्षमता भी शामिल है । प्रक्रिया के दौरान, हृदय की दर और मतलब धमनी दबाव स्थिर थे । मलाशय के तापमान और हेमाटोक्रिट की वजह से CPB की शुरुआत में कमी हुई hemodilution की वजह से भड़काना मात्रा । धमनी ऑक्सीजन के आंशिक दबाव काफी झिल्ली ऑक्सीजन के कारण CPB के दौरान वृद्धि हुई । प्रतिनिधि hematoxylin और फेफड़ों के eosin धुंधला छवियों चित्रा 4में दिखाया गया है, जिसमें CPB ग्रुप (चित्रा 4बी, डी) और अन्तर्वासना ऑपरेशन ग्रुप (चित्रा 4ए, सी) की छवियां शामिल हैं, और पाओ के अनुपात2 /FiO2 के बाद CPB आधार रेखा (चित्रा 4ई) के साथ तुलना में । मध्य शोफ, भड़काऊ कोशिका घुसपैठ और नकसीर के लिए, CPB समूह में एक महत्वपूर्ण अंतर देखा गया था । चित्रा 5 ट्यूमर परिगलन कारक के सीरम एकाग्रता से पता चलता है-α (TNF-α), interleukin-6 (IL-6), और उच्च गतिशीलता समूह बॉक्स 1 (HMGB1) स्तर CPB के बाद.

Figure 1
चित्र 1 : CPB सर्किट । पूरे CPB सर्किट एक जलाशय (8 मिलीलीटर), 3.3 मिलीलीटर की एक भड़काना मात्रा के साथ एक झिल्ली oxygenator, और एक रोलर पंप के होते हैं । सभी भागों polyvinyl क्लोराइड ट्यूबों के माध्यम से जुड़े हुए हैं, एक शिरापरक जल निकासी लाइन (बाहरी व्यास (आयुध डिपो), 3.3 मिमी; भीतरी व्यास (आईडी), 2 मिमी; के बारे में 1.4 मिलीलीटर), एक धमनी लाइन (आयुध डिपो, 2 मिमी; आईडी, 1.2 मिमी; के बारे में 1.2 मिलीलीटर) और एक पंप रोलर संलग्न ट्यूब (आयुध डिपो, 6.6 मिमी; आईडी, 4.5 मिमी; लगभग 2.8 मिलीलीटर) । कुल भड़काने मात्रा जलाशय में लगभग 3 मिलीलीटर सहित 11 मिलीलीटर है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्र 2 : शारीरिक चर. शारीरिक चर के दौरान और CPB के बाद, सहित (एक) गुदा तापमान, (ख) धमनी रक्तचाप का मतलब है, और (ग) दिल की दर (एन = 6) । अंक और त्रुटि सलाखों के अर्थ और मानक विचलन के रूप में प्रस्तुत कर रहे हैं । CPB, कार्डियोपल्मोनरी बायपास; पूर्व, CPB से पहले; CPB x, CPB की दीक्षा के बाद एक्स मिन; पोस्ट एक्स, CPB के अंत के बाद एक्स मिन । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्र 3 : धमनी रक्त गैस का विश्लेषण करती है । धमनी के दौरान और CPB के बाद रक्त गैस का विश्लेषण करती है । (क) धमनी ऑक्सीजन का आंशिक दाब, (ख) धमनी कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दबाव, (ग) हेमाटोक्रिट, (घ) आधार अतिरिक्त, (ई) पोटेशियम की सीरम अभिव्यक्ति, और (च) हाइड्रोजन की क्षमता (एन = 6). अंक और त्रुटि सलाखों के अर्थ और मानक विचलन के रूप में प्रस्तुत कर रहे हैं । CPB, कार्डियोपल्मोनरी बायपास; पूर्व, CPB से पहले; CPB x, CPB की दीक्षा के बाद एक्स मिन; पोस्ट एक्स, CPB के अंत के बाद एक्स मिन । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्र 4 : फेफड़ों के लिए ऊतकवैज्ञानिक विश्लेषण । प्रतिनिधि hematoxylin और eosin के लिए छवियां धुंधला चित्र (ए, सी) और कार्डियोपल्मोनरी बाईपास समूह (बी, डी) प्रदर्शन किया । CPB के बाद 4 ज. श्वसन संकट की गंभीरता सूजन और नकसीर में रोग निष्कर्षों की हद तक संबंधित था । स्केल बार्स; 50 µm (ए, बी), 1 मिमी (सी, डी) । (ङ) पहले पाओ का अनुपात2/FiO2 के बाद CPB में आधारभूत के साथ तुलना में शम समूह और नियंत्रण समूह (n = 6 प्रत्येक समूह में). अंक और त्रुटि सलाखों के अर्थ और मानक विचलन के रूप में प्रस्तुत कर रहे हैं । *p < 0.01 बनाम अन्तर्वासना समूह । CPB, कार्डियोपल्मोनरी बायपास; पाओ2, धमनी ऑक्सीजन का आंशिक दबाव; फियो2, प्रेरित ऑक्सीजन के अंश; पोस्ट एक्स, CPB के अंत के बाद एक्स मिन । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 5
चित्र 5 : सीरम में भड़काऊ प्रतिक्रियाओं का मूल्यांकन. सीरम एकाग्रता (A) ट्यूमर परिगलन कारक-α (TNF-α), (B) interleukin-6 (IL-6), और (ग) उच्च गतिशीलता समूह बॉक्स 1 (HMGB1) स्तर के बाद CPB. n = प्रत्येक समूह के लिए 5: शम गट व CPB गट, चूहों जाणे CPB. अंक और त्रुटि सलाखों के अर्थ और मानक विचलन के रूप में प्रस्तुत कर रहे हैं । *p < 0.05, †p < ०.००१ बनाम शम समूह । CPB, कार्डियोपल्मोनरी बायपास; पोस्ट एक्स, CPB के अंत के बाद एक्स मिन । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

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Discussion

इस चूहे CPB मॉडल में, सीरम और फेफड़ों की अभिव्यक्ति का स्तर भड़काऊ साइटोकिंस और HMGB-1, एक प्रमुख प्रतिलेखन का पहलू भड़काऊ प्रतिक्रियाओं को विनियमित, नाटकीय रूप से CPB के बाद वृद्धि हुई है । पिछले नैदानिक अध्ययनों से पता चला है कि HMGB-1 स्तर के सीरम स्राव हृदय सर्जरी11के दौर से गुजर रोगियों में ऊंचा है, और CPB के दौरान पीक सीरम HMGB-1 स्तर अधिक गंभीर प्रणालीगत भड़काऊ प्रतिक्रिया सिंड्रोम के साथ जुड़ा हुआ था और फेफड़ों में ऑक्सीजन ख़राब होने के बाद CPB12। इसके अतिरिक्त, सीरम HMGB-1 स्तर गंभीर निमोनिया और तीव्र श्वसन संकट सिंड्रोम (ARDS)13के साथ रोगियों में गहन चिकित्सा इकाई मृत्यु दर की भविष्यवाणी करने के लिए एक स्वतंत्र उपमार्कर है । गंभीर CPB-संबंधित ARDS भड़काऊ साइटोकिंस और HMGB-1 सक्रियण के साथ जुड़े इस चूहे CPB मॉडल द्वारा सफलतापूर्वक अनुकरणीय है ।

CPB-संबंधित प्रणालीगत सूजन पर कई अध्ययनों के कारण प्रणालीगत भड़काऊ प्रतिक्रियाओं की जांच के लिए उनकी उपयोगिता की वजह से चूहे के मॉडलों में आयोजित किया गया है, भड़काऊ cytokine अभिव्यक्ति14सहित, परमाणु कापा B सक्रियकरण15, आसंजन अणुओं द्वारा न्युट्रोफिल सक्रियण16, और मैट्रिक्स metalloproteinase-9 गतिविधियों17। CPB के दौरान हो-1 प्रोटीन के सक्रियकरण जैसे ऑक्सीडेटिव तनाव भी चूहे CPB मॉडल18का उपयोग करके जांच की गई है ।

चूहे CPB मॉडल हाल ही में विभिंन प्रक्रियाओं में विकसित किया गया है CPB से जटिलताओं की नैदानिक स्थितियों अनुकरण । एंजाइमी, आनुवंशिक, और मायोकार्डियम के लिए histologic प्रभाव एक कार्डियक गिरफ्तारी मॉडल द्वारा जांच की जा सकती है7। इसके अलावा, एक DHCA मॉडल वक्ष महाधमनी सर्जरी के बाद प्रतिकूल मस्तिष्क परिणाम के साथ जुड़े तंत्र प्रकट करने के लिए सूचित किया जाता है, और संभावित न्यूरोप्रोटेक्टिव रणनीतियों6की जांच करने के लिए । इन मॉडलों, पारंपरिक चूहे CPB मॉडल पर आधारित है, CPB के विभिंन प्रभावों का मूल्यांकन करने के लिए मूल्यवान हैं, हृदय सर्जरी में नैदानिक स्थितियों बारीकी नकल उतार ।

इस मॉडल के जीवित रहने की दर अंवेषक के तकनीकी सुधार पर निर्भर करता है । सबसे महत्वपूर्ण रुग्णता से संबंधित कारकों रक्त वाहिकाओं, हृदय टूटना, और retroperitoneum रक्तगुल्म, जो आम तौर पर तकनीकी विफलता से होता है की जुदाई के दौरान खून बह रहा है । अच्छा जोखिम, जहाजों के लिए उपयुक्त तनाव, और कोमल cannulation सफलता के लिए शल्य चिकित्सा आवश्यकताओं हैं । आरक्षित रक्त और अतिरिक्त समाधान को नियंत्रित करने से कम से कम 60 mmHg का मतलब रक्तचाप को ध्यान में रखते हुए अत्यधिक एनीमिया और निचले अंग की कमी से बचने के लिए महत्वपूर्ण है । वायु आवेश आंत और/या अन्य उदर अंगों से बचने के लिए भी महत्वपूर्ण है; एक बार ऐसा होने पर, प्रक्रिया पूरी नहीं की जा सकती है ।

इन प्रक्रिया के प्रारंभिक अभ्यास में, CPB के पूरा होने के लगभग 20% cannulation में कठिनाई की वजह से है, और 10% जीवित रहने के लिए 4 CPB के बाद एच । 20 मॉडलों के साथ अनुभव के बाद, जीवित रहने की दर नाटकीय रूप से मॉडल तैयार करने के दौरान स्थिर hemodynamics की वजह से लगभग 80% करने के लिए सुधार हुआ ।

इस मॉडल की स्थापना की शुरुआत में, CPB सर्किट की कुल मात्रा 3 मिलीलीटर था जो वर्तमान एक की तुलना में अधिक है । इसलिए, अत्यधिक कोलाइडयन मात्रा प्रेरित CPB के दौरान गंभीर एनीमिया (mean हेमाटोक्रिट: 14.7%)19. CPB सर्किट की मात्रा और शल्य चिकित्सा रक्तस्राव कम करके, CPB के दौरान हेमाटोक्रिट नाटकीय रूप से २१.३% की वृद्धि हुई है, जो स्थिर hemodynamics बनाए रखने की अनुमति दी ।

17 गेज बहु छिद्र आंतरिक jugular नस से cannulation के लिए बहुत उपयुक्त है IVC सही atrium के माध्यम से, अपनी उपयुक्त लंबाई और कोमलता, जो शिरापरक दीवार से बाहर पहनने से बचाता है की वजह से । इसके अलावा, बहु छिद्र और पर्याप्त भीतरी व्यास पर्याप्त शिरापरक वापसी और एक उच्च सफलता दर की अनुमति देता है । IVC में कैथेटर का परिचय अपने अंधे तरीके से तकनीकी रूप से मुश्किल है और आसानी से शिरापरक या अलिंद दीवार छिद्रित होगा ।

चूहों की ऊरु धमनी के लिए धमनी cannulation पूंछ धमनी या मन्या धमनी20की तुलना में अंग ischemia का कारण बन जाता है । हमारे अनुभव में, hemodynamics की अस्थिरता (बीपी 60 mmHg से कम मतलब है), गहरी ऊरु धमनी की बंधाव, और गंभीर रक्ताल्पता पैर की क्षति के कारण हो सकता है । रक्तचाप को बनाए रखने, आम ऊरु धमनी के एक उच्च क्षेत्र cannulating, और एक उच्च हेमाटोक्रिट रखने के सभी समाधान अंग चूहों के जन्मजात अमीर संपार्श्विक छिड़काव के कारण ischemia को रोकने के लिए कर रहे हैं ।

catecholamine और रक्त आधान के परिहार सही परीक्षण सामग्री और हस्तक्षेप के hemodynamic, जैव रासायनिक और/या शारीरिक प्रतिक्रियाओं की जांच करने के लिए आवश्यक है । वहां vasopressor के लिए कोई ज़रूरत नहीं है और हमारे मॉडल में प्रक्रिया के दौरान सभी पर चढ़ाए । गहरी संज्ञाहरण भड़काऊ साइटोकिंस की रिहाई में वृद्धि और बाद में अंग समारोह21बिगड़ जाती है । उचित संज्ञाहरण गहराई, इंटुबैषेण के लिए पशु श्वासनली की चिकनी और कोमल cannulation, और खून बह रहा है बिना रक्त चाप की निगरानी के लिए ऊरु धमनी cannulation CPB की दीक्षा से पहले महत्वपूर्ण हैं । यदि CPB की दीक्षा से पहले hemodynamic अस्थिरता है, सफलता दर में उल्लेखनीय कमी होगी । CPB के दौरान, CPB की प्रवाह दर जलाशय में मात्रा का समायोजन करके बनाए रखा जाना चाहिए । CPB की दीक्षा के बाद 60 मिनट में भड़काऊ प्रक्रियाओं द्वारा hemodynamic अस्थिरता की वजह से मात्रा (1-3 मिलीलीटर खारा) की सावधानी की आवश्यकता होती है । हालांकि, अत्यधिक कोलाइडयन मात्रा के अलावा एनीमिया जो अस्थिर परिस्थितियों के लिए नेतृत्व कर सकते है का कारण बनता है । CPB के बाद, CPB सर्किट में रक्त 30 मिनट में धीरे चूहे को लौट जाना चाहिए । CPB के बाद अस्थिरता का मतलब है कि वहां अंगों या आंत में ischemia के रूप में संभावित रुग्णता है ।

उपयुक्त संज्ञाहरण गहराई इस मॉडल में सुझावों में से एक है मृत्यु दर और रुग्णता में कमी । श्वसन निश्चेतक गहराई और संज्ञाहरण की अवधि के पर्याप्त नियंत्रण प्रदान करते हैं । जब हम श्वासनली के लिए एक प्रवेशनी intubate, चूहों गहरी संज्ञाहरण में काफी सजगता खोने के लिए होना चाहिए । संवेदनाएं तो लयबद्ध होनी चाहिए लेकिन गिरफ्तार नहीं किया जा सकता । श्वसन गिरफ्तारी अत्यंत गहरी संज्ञाहरण इंगित करता है, हाइपरटेंशन, और/या आसंन मौत, जो प्रणालीगत सूजन का कारण बनता है । विपरीत, अपर्याप्त संज्ञाहरण जानवर के लिए और अधिक तनाव का कारण बनता है । CPB के दौरान, पशु के शरीर आंदोलन cannulas के संभव आकस्मिक हटाने की वजह से कम करने के लिए महत्वपूर्ण है । हृदय गति, धमनी दबाव, और छाती दीवार आंदोलन की निगरानी द्वारा isoflurane vaporizer को नियंत्रित प्रक्रिया के दौरान की आवश्यकता है । CPB की दीक्षा में, isoflurane के रक्त एकाग्रता के फैलाव से प्राइमेड मात्रा से कम हो सकती है । अतिरिक्त intraperitoneal pentobarbital संज्ञाहरण के स्थिर गहराई की अनुमति दे सकता है ।

चूहों में के बाद ऑपरेटिव संक्रमण शारीरिक मापदंडों में कई परिवर्तन के कारण होगा22. एक लंबे जीवन रक्षा मॉडल प्रक्रिया के दौरान बाँझ शर्तों के सख्त रखरखाव की आवश्यकता है । एक अलग कमरे और अपूतित प्रक्रियाओं के लिए एक स्वच्छ कार्य क्षेत्र वांछनीय हैं । शल्य क्षेत्र और उपकरणों के उपयोग से पहले 70% शराब या एक चतुर्धातुक अमोनियम यौगिक से संक्रमित किया जाना चाहिए । हर सामग्री की संभावना है जो इस तरह के cannulas, समाधान, और टांका सामग्री के रूप में, प्रदूषण को प्रभावित करता है एक बाँझ पैक में होना चाहिए । CPB के दौरान, नम छोटे धुंध के साथ सर्जिकल क्षेत्र को कवर संदूषण के संभावित स्रोतों से साइटों को रोकता है । घावों को बंद करने से पहले, घाव से खून निकालने और बाँझ पानी के साथ कुल्ला घाव संक्रमण से बचने के लिए आवश्यक हैं । हमारे अनुभव में, कोई घाव संक्रमण आपरेशन के बाद 24 घंटे में हुई है ।

वहां है कि पूरी तरह से नैदानिक स्थितियों की नकल नहीं कर सकते में इस CPB मॉडल की सीमाएं हैं । सबसे पहले, इस दिल की धड़कन मॉडल गुणवाला प्रवाह जो गिरफ्तार दिल के साथ नैदानिक कार्डियक सर्जरी से अलग है दर्शाती है । दूसरे, इस मॉडल thoracotomy के बिना आयोजित किया जा सकता है, और यह पूरी तरह से औसत thoracotomy, जो शल्य प्रक्रिया के दौरान भारी रक्तस्राव की ओर जाता है के साथ नैदानिक CPB प्रतिलिपि नहीं होगा ।

अंत में, इस वसूली CPB मॉडल जल्दी और दीर्घकालिक एकाधिक अंग CPB के साथ जुड़े नुकसान के अध्ययन की अनुमति देता है । इस मॉडल के प्रमुख लाभ रक्त आधान, vasopressors, या inotropic एजेंटों द्वारा संभव पूर्वाग्रहों की कमी शामिल हैं । इस मॉडल चिकित्सकीय CPB के दौरान बहु अंग चोट को रोकने के उद्देश्य से रणनीतियों की जांच करने के लिए उपयुक्त है ।

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Disclosures

सभी लेखकों को वाणिज्यिक समर्थन के बारे में खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है ।

Acknowledgments

सराहना उनके तकनीकी सहायता के लिए डॉ. टी तकी और डॉ एम Funamoto के लिए बढ़ाया है ।

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

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इम्यूनोलॉजी और संक्रमण अंक 133 कार्डियोपल्मोनरी बाईपास चूहा कार्डिएक सर्जरी सूजन अस्तित्व मॉडल फेफड़ों की चोट
चूहों में चढ़ाए या Inotropic एजेंटों के बिना एक रिकवरी कार्डियोपल्मोनरी बाईपास मॉडल
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Hirao, S., Masumoto, H., Itonaga, T., Minatoya, K. A Recovery Cardiopulmonary Bypass Model Without Transfusion or Inotropic Agents in Rats. J. Vis. Exp. (133), e56986, doi:10.3791/56986 (2018).

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