Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Immunology and Infection

En återhämtning hjärt Bypass modell utan Transfusion eller inotropa medel hos råttor

Published: March 23, 2018 doi: 10.3791/56986

Summary

Här presenterar vi ett protokoll för att beskriva en enkel återställning hjärt bypass modell utan transfusion eller inotropa medel i en råtta. Denna modell tillåter studier av den långsiktiga flera orgel följdtillstånd av hjärt bypass.

Abstract

Cardiopulmonary bypass (CPB) är oumbärlig i hjärt-och kärlkirurgi. Trots den dramatiska förfiningen av CPB teknik och enheter, flera organ komplikationer relaterade till långvarig CPB fortfarande äventyra resultatet av kardiovaskulära operationer och kan förvärra postoperativ morbiditet och mortalitet. Djurmodeller går igenom den kliniska användningen av CPB aktivera klargörandet av de patofysiologiska processer som inträffar under CPB och underlätta prekliniska studier för att utveckla strategier för att skydda mot dessa komplikationer. Rat CPB modeller är fördelaktigt på grund av deras större kostnadseffektivitet, praktiskt experimentella processer, riklig testmetoder på den genetiska eller proteinnivåer och genetisk enhetlighet. De kan användas för att utreda immunförsvaret aktivering och syntes av proinflammatoriska cytokiner, komplimang aktivering och produktion av fria syreradikaler. Råtta modellerna har förfinats och har gradvis tagit plats i stora djurbaserade modeller. Här, beskriver vi en enkel CPB modell utan transfusion eller inotropa agenter i en råtta. Detta återställningsmodellen tillåter studier av den långsiktiga flera orgel följdtillstånd av CPB.

Introduction

1953, Dr. John H. Gibbon Jr genomfört den första hjärtkirurgi använder CPB1, och därefter blev det en nödvändiga modaliteten i hjärt-och kärlkirurgi. De tekniker och enheter har förfinats dramatiskt, flera organ komplikationer relaterade till CPB fortfarande äventyra resultatet av kardiovaskulära operationer medan kan påverka postoperativ morbiditet och mortalitet2. CPB-relaterade organskada orsakas av immunsystemets aktivering och syntes av proinflammatoriska cytokiner, komplimang aktivering och produktion av syre fria radikaler2. Dess patofysiologi, dock är inte helt klarlagd.

Djurmodeller går igenom den kliniska användningen av CPB aktivera klargörandet av de patofysiologiska processerna under och efter CPB; Detta kan underlätta prekliniska studier i utveckla strategier för att undvika dessa komplikationer. Sedan Popovic et al. först rapporterades en råtta CPB modell 19673, råtta CPB modeller har förfinats och har gradvis tagit plats i stora djurbaserade modeller på grund av större kostnadseffektivitet, praktiskt experimentella processer och en uppsjö av testmetoder i genetiska och proteinnivåer. Dessutom, kan inavlade råttor vara genetiskt identiska, minska möjliga biologiska fördomar.

Fabre et al. först etablerade en Återställningsmodell som tillät att studera de långsiktiga flera orgel följdtillstånd av CPB4. Fördelarna med denna enkla överlevnad modell är den flexibilitet (CPB flöde och varaktighet), stabila förutsättning och reproducerbarhet i systemisk inflammation. Rat CPB modeller har blivit avgörande för utredning av terapeutiska strategier som syftar till att förhindra att flera organ skada under CPB5, och olika modeller för att simulera de kliniska situationerna under CPB har nyligen utvecklats. De Lange et al. utvecklat ett hjärtstillestånd modell, som kan användas för att karaktärisera de enzymatiska, genetiska och histologiska svar relaterade till myokardskada7. Peters et al. ordnade hjärtinfarkt och kontrollerad reperfusion med en miniatyriserade CPB-modell för att analysera hjärtat disfunction genom fokal ischemi och reperfusion skada8. Jungwirth et al. först etablerade en djup hypotermi cirkulatorisk arrest (DHCA) modell, som kan belysa den globala ischemi och reperfusion skadan av DHCA och stöder potentiella neuroprotektiva strategier6. Studier med DHCA undersöka påverkan av hypotermi, reperfusion eller hemolys-utlöst signalering händelser9. Djup hypotermi kan påverka aktivering och inaktivering av olika enzymer och spridningsvägar och mekanismerna förbli okänd10. Däremot, måste hjärtstillestånd modeller eller hjärtat ischemi modeller användas för att undersöka ischemi och reperfusion hjärt-skada. Dessa olika råtta CPB modeller som mycket recapitulate mänskliga CPB kan avslöja patologiska processer relaterade till CPB och bidra till att lindra CPB-relaterade komplikationer.

Detta protokoll visar en enkel CPB modell utan transfusion eller inotropa medel i en råtta. Denna modell tillåter för att studera långsiktiga flera orgel följdtillstånd av CPB.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Innan experimentet, bör alla råttor ges en vecka att acklimatisera. Alla kirurgiska ingrepp på djur bör utföras i enlighet med guiden för vård och användning av försöksdjur (www.nap.edu/catalog/5140.html) eller andra lämpliga etiska riktlinjer. Protokoll bör godkännas av djurskydd kommitté vid berörd institution innan du fortsätter. Alla efterföljande procedurer måste utföras under aseptiska förhållanden.

1. förbereda CPB krets

Obs: Använd personlig skyddsutrustning såsom handskar, Glasögon, och ren päls eller disponibla klänning.

  1. Uppställning av CPB krets
    1. Anslut polyvinylklorid rören med en venös reservoar, fördefinierade för CPB krets och en modifierad neonatal membran oxygenator som visas i figur 1. Se till att alla anslutningar är täta och inte läcker vatten.
    2. Ange en CPB krets till rulle pump enheten enligt tillverkarens protokollen.
    3. Håll rullen pumpen på ett höj-och sänkbart bord och justera bordets höjd till 10 cm under det experimentella skrivbordet.
  2. Primerbehandling av CPB krets
    1. Mix 12 mL hydroxietylstärkelse stärkelselösning med 0,1 mL heparin och 0,5 mL 7% natriumbikarbonatlösning för grundning CPB krets.
    2. Ladda kretsen med 11 mL av priming lösningen, med pump rullen försiktigt roterande. Nålen en 18 gauge ventilation in i reservoaren för avluftning luft.
    3. Slå den membran oxygenator flera gånger till deair, med luta oxygenator. Luften måste döljas helt för att undvika luftemboli och otillräckliga syresättning. Under krets grundningen, värm kretsen av en elektrisk värmelampa på reservoaren.

2. förfarandet vid CPB

Obs: De operationsområdet och enheter bör desinficeras med 70% alkohol eller en Kvartär ammonium förening före användning.

  1. Anestesi och djurs miljö
    1. Söva en råtta med 3,0% isofluran-blandad luft inandning i en spridare. Ställ in råtta på ett arbete-stativ och intubation en 16-gauge kanyl in i luftstrupen. Följ dina lokala djurvård riktlinjer angående smärtlindring dosering och frekvens (t.ex.)
      buprenorfin 0,005 mg/kg s.c.)
      Obs: Råttor måste vara på djup anestesi och förlora reflexer. Andningen ska vara rytmisk men inte bli arresterad.
    2. Överföra råtta till en operationsbordet utrustade med en elektrisk värmedyna. Starta en mekanisk ventilation med 8 mL/kg av tidalvolymen, en andningsfrekvens på 70 cykler/min och 30% av inspirerade syre bråkdel övervakas av syresensorn.
    3. Underhåll av anestesi med 1,5-2,0% isofluran och med en ytterligare administrering av ketamin/xylazin vid CPB initiering.
    4. Övervakning av rektal temperatur med hjälp av rektal sonden. Upprätthålla normothermic kroppstemperatur på 37 ° C genom att justera temperaturen på den hetta madrassera och placera kretsen över värmelampa.
    5. Råttan i ryggläge och sträcka fyra lemmar genom att fixera med nålar. Övervaka hjärtfrekvensen genom att ange ECG elektrod nålen till bilaterala skuldra och vänster buken. Placera en fuktig kompress eller tillämpa oftalmologiska salva i ögonen att förhindra torrhet.
  2. Kanylering
    1. Efter desinfektion ytan av hela kroppen av sprayingby sprutning 70% etanol eller en annan antiseptisk lösning, att raka håret av en rakhyvel på den bilaterala inguinal och just livmoderhalscancer region. Lokalanestetika (såsom lidokain) bör användas innan huden snittet. Obs: som ett alternativ, en kirurgisk scrub av webbplatsen snitt kan användas istället för hela kroppen spraya 70% etanol att undvika en nedgång i kroppstemperatur.
    2. Incisionsfilm huden (ca 5 mm) vid bilaterala inguinal regioner och rätt massundersökning regionen av sax och rakt på sak dissekera vävnader för att exponera rätt huvudsakliga femoralartären. Separata artären noggrant från venen och nerv i närheten. Ligera slutet av gemensamma lårbensartären genom 4-0 silke och exponering av spänning.
    3. Skär kärlväggen (1 mm) av höger gemensamma lårbensartären av micro sax i vinkelrät riktning till artären, och noggrant cannulate en 24-gauge intravenös kateter från snittet till ett djup av 1 cm för övervakning systemisk arteriell trycket och analysera gas partialtryck i arteriellt blod.
    4. Administrera heparin natrium (500 IE/kg) från katetern.
    5. Följ steg 2.2.2 och 2.2.3 till hål en 24-gauge intravenös kateter in i vänster gemensamma femoralartären som en arteriell infusionsslang för CPB kretsen.
    6. Infoga en 17-gauge flera öppning angiocatheter i höger inre halsvenen och avancera det in i höger förmak och sämre vena cava (IVC). Skjut inte katetern ungefär som fartyget kan lätt bryta. Koppla katetern till CPB krets för venös dränering.
    7. Täck varje kanylerade region med en fuktig kompress att undvika kontaminering.

3. förfarande under CPB

  1. Leverera 100% syrgas till oxygenator på 0,8 L/min under CPB och minska andningsfrekvensen-30 cykler/min. Arteriell syre partialtrycket krävs från 200 till 400 mmHg.
  2. I början av CPB, öka temperaturinställningen av värme pad till maximalt, 42 ° C, för att mildra den omedelbara droppen kroppstemperaturen efter CPB inletts. Justera inställningen temperaturen till 37 ° C när kroppstemperaturen återgår till 36 ° C.
  3. Försiktigt börja CPB flödet och hålla ett öga på mängden blod i reservoaren. En tom behållare kan orsaka luftemboli. Om volymen av blod i reservoaren minskar, lägre pumpflödet genom att justera bordshöjd, eller ändra positionen för dränering katetern. Placera inte åter venös dränering katetern, som lätt kan orsaka perforation av höger förmak eller arytmi.
  4. Öka och hålla pumpflödet på 100 mL/kg/min, medan det genomsnittliga blodtrycket upprätthålls på 70 mmHg. När lämpliga blodtrycket upprätthålls, är en liten volym av minst 1 mL i reservoaren acceptabelt. Om det finns mindre än 1 mL blod i reservoaren, kan det orsaka en luftemboli i organ.
  5. Om blodtrycket är instabil, tillsätt 2-3 mL priming lösningen till kretsen (det kan orsaka anemi efter CPB).

4. förfarande efter CPB

  1. Klämma venös dränering röret och ta bort den från kretsen. Ingjuta återstående blodet i kretsen gradvis till artären att upprätthålla blodtrycket.
  2. Öka andningsfrekvensen till 70 cykler/min.
  3. Bort venös dränering katetern och den vänstra arteriell katetern, sedan ligera fartyget i den proximala och distala webbplatsen.
  4. Ta bort den arteriella linjen från höger femoralartären 60 min efter slutet av CPB.
  5. Rengör varje sår med koksaltlösning och nära såret med suturer.
  6. Slut på anestesi och extubate intratrakeal röret efter kontroll den spontana andningen av djuret.
  7. Administrera värmde steril isoton vätska och använda värme matta och elektriska värmelampa för att hålla djuren varm. Kontrollera villkoren för djuret ofta tills återhämtning från anestesi. Ge respiratorisk stöd när det behövs. Obs: När djuret börjar flytta runt värmekällan bör tas bort från en del av buren för att låta djuret att välja de varma eller kalla sidan.
  8. Hålla djur förutom sällskap av andra djur tills respirationen återfår fullt. Skicka inte tillbaka djuret till företaget tills full återhämtning.
  9. Kontrollera det mat och vatten intaget efter återhämtningen efter anestesi och ge lämpliga näringsmässiga stöd. Administrera analgetika och leta efter tecken på obehag eller smärta.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figur 1 visar hela CPB kretsen. De fysiologiska variablerna i modellen visas i figur 2, och inkluderar rektaltemperatur, menar arteriellt blodtryck och hjärtfrekvens. Figur 3 visar de arteriella blod gas analyserna under CPB, inklusive partialtryck av arteriell syre, partialtryck av arteriell koldioxid, hematokrit, bas överskott, serum uttryck av kalium och potential av väte. Under hela förfarandet var hjärtfrekvens och genomsnittliga arteriella trycket stabil. Rektal temperatur och hematokrit minskade i början av CPB på grund av hemodilution orsakas av priming volymen. Partialtrycket av arteriell syre ökade betydligt under CPB på grund av membransyresättning. Representativa hematoxylin och eosin färgning bilder av lungorna visas i figur 4, vilket inkluderar bilder av gruppen CPB (figur 4B, D) och sham drift gruppen (figur 4A, C), och kvoten av PaO2 / FiO2 efter CPB jämfört med baslinjen (figur 4E). För interstitiella ödem, infiltration av inflammatoriska celler och blödning observerades en signifikant skillnad i gruppen CPB. Figur 5 visar serumkoncentration av tumörnekrosfaktor-α (TNF-α), interleukin-6 (IL-6) och hög rörlighet gruppnivåer ruta 1 (HMGB1) efter CPB.

Figure 1
Figur 1 : The CPB krets. Hela CPB kretsen består av en reservoar (8 mL), en membran oxygenator med en priming volym 3,3 mL och en rulle pump. Alla delar är anslutna via polyvinylklorid rör, inklusive en venös dränering linje (ytterdiameter (OD), 3,3 mm, innerdiameter (ID), 2 mm, ca 1,4 mL), en arteriell linje (OD, 2 mm; ID, 1,2 mm; ca 1,2 mL) och en tub fästa pumpen rullen (OD, 6,6 mm; ID, 4,5 mm; ca 2,8 mL). Totala grundning är 11 mL inklusive ca 3 mL i reservoaren. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2 : Fysiologiska variabler. Fysiologiska variabler under och efter CPB, inklusive (A) rektaltemperatur, (B) Genomsnittligt arteriellt blodtryck och hjärtfrekvens (C) (n = 6). De punkter och felstaplar presenteras som medelvärde och standardavvikelse. CPB, hjärt bypass; Pre, innan CPB; CPB X, X min efter inledandet av CPB; Inlägget X, X min efter slutet av CPB. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 3
Figur 3 : Arteriellt blod gasanalyser. Arteriellt blod gasanalyser under och efter CPB. (A) partialtryck av arteriell syre, (B) partialtryck av arteriell koldioxid, (C) hematokrit, (D) bas överskott, (E) serum uttryck för kalium, och (F) potential av väte (n = 6). De punkter och felstaplar presenteras som medelvärde och standardavvikelse. CPB, hjärt bypass; Pre, innan CPB; CPB X, X min efter inledandet av CPB; Inlägget X, X min efter slutet av CPB. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 4
Figur 4 : Histologisk analys för lungorna. Representativa hematoxylin och eosin färgning bilder för gruppen sham drift (A, C) och cardiopulmonary bypass utförs group (B, D). 4 h efter CPB. Svårighetsgraden av andnöd var korrelerad till graden av patologiska fynd i ödem och blödningar. Skala barer; 50 µm (a, B), 1 mm (C, D). (E) förhållandet PaO2/FiO2 efter CPB jämfört med baslinjen i sham grupp och kontrollgrupp (n = 6 i varje grupp). De punkter och felstaplar presenteras som medelvärde och standardavvikelse. p < 0,01 jämfört med Sham. CPB, hjärt bypass; PaO2, partialtryck av arteriell syre; FiO2, bråkdel av inspirerade syre; Inlägget X, X min efter slutet av CPB. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 5
Figur 5 : Utvärdering av inflammatoriskt svar i serum. Serumkoncentrationen av (A) tumörnekrosfaktor-α (TNF-α), (B) interleukin-6 (IL-6) och (C) hög rörlighet gruppnivåer ruta 1 (HMGB1) efter CPB. n = 5 för varje grupp: Sham grupp och CPB grupp råttor som genomgår CPB. De punkter och felstaplar presenteras som medelvärde och standardavvikelse. p < 0,05, †p < 0,001 jämfört med Sham. CPB, hjärt bypass; Inlägget X, X min efter slutet av CPB. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I denna råtta CPB modell, serum och lung uttrycksnivåerna av inflammatoriska cytokiner och HMGB-1, en nyckel transkriptionsfaktor som reglerar inflammatoriska svar, dramatiskt ökat efter CPB. Tidigare kliniska studier visade att serum utsöndringen av HMGB-1 nivå är förhöjd hos patienter som genomgår kardiovaskulär kirurgi11och peak serum HMGB-1 nivån under CPB var förknippade med mer allvarlig systemisk inflammatorisk reaktion syndrom och lung syresättning nedskrivningar efter CPB12. Dessutom, är serumet HMGB-1-nivån en oberoende biomarkör att förutsäga intensivvård dödlighet hos patienter med svår lunginflammation och akut andnödssyndrom (ARDS)13. Svår CPB-relaterade ARDS förknippas med inflammatoriska cytokiner och HMGB-1 aktivering simuleras framgångsrikt med denna råtta CPB modell.

Ett flertal studier på CPB-relaterade systemisk inflammation har utförts på råtta modeller på grund av deras användbarhet för att utreda de systemiska inflammatoriska svar, inklusive proinflammatoriska cytokiner uttryck14, nukleära kappa B aktivering15, neutrofil aktivering genom vidhäftning molekyler16och matrix metalloproteinas-9 verksamhet17. Oxidativ stress såsom aktiveringen av proteinet HO-1 under CPB har också undersökts med hjälp av råtta CPB modeller18.

Rat CPB modellen har nyligen utvecklats i olika förfaranden för att simulera de kliniska situationerna av komplikationer från CPB. Enzymatisk, genetiska och histologisk effekter för hjärtmuskeln kan undersökas av ett hjärtstillestånd modell7. Dessutom redovisas en DHCA modell att avslöja de mekanismer som är associerad med negativa cerebral resultatet efter aorta thoraxkirurgi och utreda potentiellt neuroprotektiva strategier6. Dessa modeller, baserat på den konventionella råtta CPB modellen, är värdefulla att utvärdera de olika effekterna av CPB, noga härma kliniska situationer i kardiovaskulära operationer.

Överlevnaden av denna modell beror på prövarens tekniska förbättringar. De mest kritiska faktorer relaterade till sjuklighet blöder under separationen av fartyg, hjärt bristning och retroperitoneum hematom, som sker i allmänhet från tekniskt fel. Bra exponering, lämplig spänning till fartyg och skonsam kanylering finns kirurgiska krav för framgång. Att hålla det genomsnittliga blodtrycket minst 60 mmHg genom att kontrollera reserverade blod och ytterligare lösning är viktigt för att undvika extrem anemi och lägre lem-brist. Luftemboli till tarmen eller andra bukorganen är också avgörande för att undvika; När detta inträffar, kan inte förfarandet slutföras.

I tidiga bruket av dessa förfarande, slutförandet av CPB är ca 20% på grund av svårigheten i kanylering, och upp till 10% överlevnad 4 h efter CPB. Efter erfarenhet med 20 modeller, överlevnaden förbättrats dramatiskt till nästan 80% på grund av den stabila hemodynamiken under modell beredning.

I början av denna modell, var totala mängden CPB kretsen 3 mL vilket är högre än i nuläget. Därför, överdriven kolloidal volymen inducerad kritiska anemi under CPB (betyda hematokrit: 14,7%)19. Genom att minska CPB krets volym och kirurgisk blödning, ökat hematokrit under CPB dramatiskt till 21,3%, vilket gjorde att upprätthålla stabil hemodynamik.

17-gauge flera öppningen är mycket lämplig för kanylering från inre halsvenen till IVC genom höger förmak, på grund av dess lämplig längd och mjukhet, vilket förhindrar bär ur venösa väggen. Dessutom tillåter flera munstycken och tillräckligt innerdiametern tillräcklig venöst återflöde och en hög framgång. Introducera katetern i IVC är tekniskt svår på grund av dess blinda sätt och skulle lätt perforate venös eller förmaksflimmer väggen.

Arteriell kanylering för femoralartären råttor tenderar att orsaka lem ischemi jämfört med svans artär eller halspulsådern20. Vår erfarenhet kan instabilitet av hemodynamik (genomsnittlig BP mindre än 60 mmHg), ligatur av djupa lårbensartären och kritiska anemi orsaka svår ben skador. Att upprätthålla blodtryck, cannulating en högre region av gemensamma femoralartären och hålla en högre hematokrit är alla lösningar att hindra lem ischemi orsakas av medfödda rika säkerheter perfusionen av råttor.

Undvikande av katekolamin och blodtransfusion är nödvändigt att noggrant undersöka hemodynamiska, biokemiska och/eller fysiologiska Svaren för provning av material och interventioner. Det finns inget behov av kärlsammandragande och transfusion alls under förfarandet i vår modell. Djup anestesi förstärker frisättningen av inflammatoriska cytokiner och därefter försämras orgel funktion21. Lämpliga anestesi djup, mjuk och skonsam kanylering av animaliskt luftstrupen för intubation och femoralartären kanylering blodtryck övervakning utan blödning är viktiga före inledandet av CPB. Om det finns hemodynamisk instabilitet före inledandet av CPB, minskas framgång anmärkningsvärt. Under CPB upprätthållas flödet av CPB genom att justera volymen i reservoaren. På 60 min efter påbörjande av CPB krävs försiktig tillägg av volym (1-3 mL koksaltlösning) på grund av hemodynamisk instabilitet av inflammatoriska processer. Men orsakar tillägg av överdriven kolloidal volym anemi som kan leda till instabila förhållanden. Efter CPB, bör blodet i CPB kretsen återlämnas till råtta försiktigt i 30 min. instabilitet efter CPB innebär att det finns potentiella morbiditet såsom ischemi i benen eller tarmen.

Lämplig anestesi djupet är en av tips i denna modell att minska dödlighet och sjuklighet. Inhalationsmedel anestetika ger tillräcklig kontroll av djup och varaktighet av anestesi. När vi intubation en kanyl till luftstrupen, måste råttor på djup anestesi nog att förlora reflexer. Andningen ska vara rytmisk men inte bli arresterad. Andningsstillestånd anger extremt djup anestesi, hypotoni eller förestående död, vilket orsakar systemisk inflammation. I motsatts orsakar otillräcklig anestesi mer stress för djuret. Under CPB är kroppsrörelse djuret avgörande för att minska på grund av möjliga oavsiktlig borttagning av kanyler. Kontrollera den isofluran spridare genom övervakning av puls, blodtryck och bröstet vägg rörelse krävs under förfarandet. Vid inledningen av CPB, kan koncentrationen i blodet av isofluran minskning från dilatation av grundmålade volym. Ytterligare intraperitoneal pentobarbital tillåta stabil djup anestesi.

Postoperativa infektioner hos råttor kommer att orsaka många förändringar i fysiologiska parametrar22. En lång överlevnad modell kräver strikt upprätthållande av sterila förhållanden under förfarandet. Ett separat rum och en ren arbetar område för aseptiska förfaranden är önskvärt. Av operationsområdet och enheter bör desinficeras med 70% alkohol eller en Kvartär ammonium förening före användning. Varje material som sannolikt påverkar kontaminering, såsom kanyler, lösningar och suturmaterial, måste vara i en steril förpackning. Under CPB förhindrar som täcker operationsområdet med fuktig liten kompress webbplatser från potentiella källor till förorening. Innan du stänger såren, är ta bort blod från såret och skölja det med sterilt vatten nödvändigt för att undvika sårinfektion. Vår erfarenhet har ingen sårinfektion uppstått 24 h efter operationen.

Det finns begränsningar av denna CPB modell i är inte helt efterlikna kliniska situationer. För det första, detta hjärta som slog modell uppvisar pulserande flöde som skiljer sig från klinisk hjärtkirurgi med arresterade hjärta. För det andra, denna modell kan genomföras utan torakotomi, och detta skulle inte helt återge kliniska CPB med median torakotomi, vilket leder till massiv blödning under det kirurgiska ingreppet.

Sammanfattningsvis kan här CPB återställningsmodellen studier av tidig - och lång sikt flera organskador är associerad med CPB. Stora fördelar med denna modell inkluderar minskning av eventuella fördomar genom blodtransfusioner, vasopressorer eller inotropa medel. Denna modell är lämplig att undersöka terapeutiska strategier som syftar till att förebygga flera organ skada under CPB.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Alla författare har ingenting att avslöja angående kommersiell support.

Acknowledgments

Uppskattning förlängs till Dr. T. Taki och Dr. M. Funamoto för deras tekniska support.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Gibbon, J. H. Application of a mechanical heart and lung apparatus to cardiac surgery. Minn Med. 37 (3), 171-185 (1954).
  2. Apostolakis, E., Filos, K. S., Koletsis, E., Dougenis, D. Lung dysfunction following cardiopulmonary bypass. J Cardiac Surg. 25 (1), 47-55 (2010).
  3. 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).
  4. Fabre, O., et al. A recovery model of partial cardiopulmonary bypass in the rat. Perfusion. 16 (3), 215-220 (2001).
  5. Hirao, S., Masumoto, H., Minatoya, K. Rat cardiopulmonary bypass models to Investigate multi-organ injury. Clin Surg. 2, 1-6 (2017).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. Liu, K., et al. Curcumin attenuates cardiopulmonary bypass-induced lung oxidative damage in rats. J Cardiovasc Pharm T. 17 (4), 395-402 (2012).
  19. 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).
  20. Zhu, X., et al. Establishment of a novel rat model without blood priming during normothermic cardiopulmonary bypass. Perfusion. 29, 63-69 (2014).
  21. Inoue, K., et al. Deep anesthesia worsens outcome of rats with inflammatory responses. Inflamm Res. 65 (7), 563-571 (2016).
  22. 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).

Tags

Immunologi och infektion fråga 133 hjärt bypass råtta hjärtkirurgi inflammation överlevnad modell lungskada
En återhämtning hjärt Bypass modell utan Transfusion eller inotropa medel hos råttor
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hirao, S., Masumoto, H., Itonaga,More

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter