Tavşan Modelinde İzole Akciğer Perfüzyon Sistemi
15 Temmuz 2021
İzole tavşan akciğer hazırlığı pulmoner araştırmalarda altın standart bir araçtır. Bu yayın, tekniğin hava yolu reaktivitesi, akciğerin korunması ve akciğer nakli ve pulmoner ödemde preklinik araştırmalarda yer alan fizyolojik ve patolojik mekanizmaların incelenmesi için geliştirilmiş olarak tanımlanmaktadır.
Bu teknik metabolik aktiviteler ve solunum fonksiyonları ölçülerek pulmoner fizyoloji ve patolojinin karakterizasyonunda faydalıdır. İzole akciğer perfüzyon sistemi, havalandırma ve perfüzyonu yeniden canlandırırken sürekli bir fizyolojik fonksiyonun çalışmasını mümkün hale getiren eksiksiz bir fonksiyonel organla çalışmaya izin verir. Bu yöntem, metabolik aktivite ve alveoler makrofaj ve endotel dokusu gibi çeşitli bileşenlerin faaliyetleri gibi pulmoner dokuların solunum dışı yeteneklerinin karakterizasyonu hakkında fikir verebilir.
Başlangıç olarak, çalışma cihazını monte edin, sütunun üzerinde ve bir kabarcık tuzağı ile ön ısıtma bobininin arkasında bulunan pnömotachometer ve ağırlık dönüştürücü ile yapay toraksı tutan bir taban plakasına monte edilmiş ana çelik sütunu içerdiğinden emin olmak. Tüm dönüştürücüleri merkezi elektronik üniteye bağlayın ve aparatın yanı sıra havalandırma sistemini hazırlayın. Anestezi edilen tavşanın cerrahi bölgesini tıraş ettikten sonra sternum manubriumundan boynuna kadar üç ila beş santimetrelik bir ventral ortanca çizgi kesiği yapın.
Kıkırdak halkaları arasındaki nefes borusunun ön kısmını kesmek için çalışma makasını kullanın. Trakeal lifli zardan beş milimetre trakeal bir kavun yerleştirin ve 4-0 ipek dikiş ile kavulü dikkatlice sabitleyin. Kanolün nefes borusuna doğru bükülmemesini sağlamak için tokmakları veya cımbızları nefes borusunun altına yerleştirin.
Solunum pompasını trakeal kanüle bağlayın, gelgit hacmini kilogram başına 10 mililitre olarak ayarlayın ve trakeotomiden sonra ve ameliyat sırasında akciğer çökmesini önlemek için akciğerlerde pozitif basıncı korumak için toraks açılmadan önce havalandırmayı hızlı bir şekilde başlatın. Torasik boşluğa erişmek için, toraks duvarını açmak için bir neşter veya makas kullanın ve toraksın üst üçte birine kadar medial sternotomi yapın. Toraks yarılarını iki retraktörle açık tutun.
Üstün ve alt vena kavayı yerelleştirin ve ipliklerle etiketleyin. Hayvanın eksanguinasyonundan önce, doğru ventrikülü tanımlayın ve kilogram heparin başına 1.000 uluslararası birim enjekte edin. Enjeksiyondan hemen sonra, üstün ve alt vena kavayı önceden döngülü iplikle lige edin.
Medial sternotomiyi trakeal canüle doğru uzatmak için manubrium sterniyi kesin ve her iki taraftaki trakeayı bağlantı dokusundan serbest bırakın. Şimdi trakeayı trakeal aksının üzerine resect ve yavaşça bir kranial / kaudal eksende canül yukarı çekin. Kardiyopulmoner bloğun toplanması için exsanguination sonra, bağ dokusunu ayırmak ve akciğerleri torakstan çıkarmak için doğrudan dijital diseksiyon veya yay makası kullanın.
Daha sonra, vaskülat ve yemek borusunu parçalara ayrıştırın. İzole edilmiş akciğerleri torakstan kaldırın ve akciğerleri bir Petri kabının üzerine steril bir gazlı bez üzerine dikkatlice yerleştirin. Atelektazi önlemek için, iki santimetre su kolonuna ayarlanmış pozitif uç ekspiratuar basınç ile pozitif basınç havalandırması kullanarak akciğerleri havalandırın.
Kalpteki ventrikülleri atriyoventriküler oluk seviyesinde kesin. İki ventrikül açıldıktan sonra, pulmoner arter kanüllerini sağ pulmoner arterden ve sol atriyum kanüllerini mitral kapaktan sol kulakçığa sokun. Kanülleri, yapısal şişkinliği önlemek için pulmoner arter ve sol kulakçık bağlarındaki çevre dokuları içeren 4-0 ipek dikişle sabitleyin.
Kalan kanı damar yatağından temizlemek için arteriyel kanülden 250 mililitre salin izotonik çözelti enjekte edin. Perfüzyon kurulumu için izole edilmiş akciğerleri dikkatlice akciğer odasına yerleştirin. Trakeayı oda kapağındaki dönüştürücüye takın ve kanüle damarları perfüzyon sistemine bağlayın, ardından odayı döner kilit ile kapatın ve sabitleyin.
Ardından, oda kapağını takın ve pozitiften negatif basınç havalandırmasına geçmek için stopcock'un üzerine geçin. Akciğerleri kilogram başına dakikada üç mililitreden başlayarak 200 mililitre yapay kansız perfüzyonla perfüzyon yapın, ardından kilogram başına dakikada beş mililitreye kadar akışı yavaşça hızlandırın. Ve sonraki beş dakika boyunca, akışın kilogram başına dakikada sekiz mililitreye ulaşmasına izin verin, ardından beş dakika boyunca kilogram başına dakikada maksimum 10 mililitre akı.
Akciğerleri dakikada 30 atım frekansta nemlendirilmiş hava, kilogram başına 10 mililitre gelgit hacmi ve iki santimetre su sütunu uç ekspirasyon basıncı ile havalandırın. Bölge üç koşuluna ulaşmak için, iso gravimetrik durumu ile karakterize bir denge elde etmek için 10 ila 15 dakika bekleyin, venöz basıncın kayıt defteri boyunca sabit olmasını sağlayın. Akciğerin ağırlığının sabit kaldığından ve arteriyel ve sol atriyal basınçların, maksimum sayıda pulmoner damar açmak ve deney sırasında mikrovasküler yatak içeriğini korumak için bölge üç koşuluna ulaşmak için stabil olduğundan emin olun.
Elektronik kontrol ve sinyal işleme için, solunum akışının, ağırlık değişimlerinin, mikrovasküler basıncın, gelgit hacminin, vasküler direncin, transdüserlerden gelen sinyalleri entegre eden ve değerlendirme sisteminde görüntüleyen birden fazla merkezi elektronik üniteye kayıtlı olduğundan emin olun. Akciğer metabolizmasında rol oynayan 5-HT ve monoamin oksidaz konsantrasyonu ve vasküler geçirgenlik değerlendirildi. 5-HT ve monoamin oksidaz konsantrasyonu 15 dakikalık korumadan sonra zirve yaptı ve sonraki altı saat boyunca azaldı.
Daha sonra, perfüzyon seviyeleri 24 saate kadar istatistiksel olarak anlamlı olmayan bir artış gösterdi. 5-HT ve monoamin oksidaz salınım oranları, korumanın ilk saatinde, 5-HT seviyelerinin monoamin oksidazdan daha yüksek olduğunu ve endotel hücreleri ve trombositlerin yanı sıra monoamin oksidaz aracılı katabolizma ile tekrar yakalandıktan sonra altı saat içinde azaldığını gösterdi. Nötr endopeptidaz aktivitesi dokuz saatte arttı ve daha sonra azaldı ve 12 ila 24 saat boyunca sabit kaldı.
Anjiyotensin dönüştürücü enzim aktivitesi dört saat sonra azaldı, daha sonra arttı ve 24 saate kadar zaman boyunca sabit kaldı. Pulmoner korumanın kılcal geçirgenlikteki etkisi 24 saat boyunca değerlendirildi ve perfüzyonlu akciğerin kılcal filtrasyon katsayısında ilerleyici bir artış olduğunu gösterdi. İzole akciğer perfüzyon sisteminin kılcal geçirgenliğinde farklı katkı maddelerinin farklı koşullar altında etkisi kontrol edildi ve atropin ile geçirgenlikte maksimum artış gözlendi.
En önemli manevra, akciğerleri bir akciğer odasına doğru bir şekilde yerleştirmek ve kanüle edilmiş damarları perfüzyon sistemine bağlamaktır. Bu tekniğin etkileri, dolaşım maddeleri arasındaki etkileşimlere ve ilaç testlerinde ve çeşitli akciğer patolojilerinde olduğu gibi solunan veya perfüzyonlu maddelerin etkilerine doğru uzanmaktadır.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
İzole tavşan akciğer preparatı, fizyolojik ve patolojik mekanizmaların incelenmesine olanak tanıyan, pulmoner araştırmalarda kritik bir araçtır. Bu teknik, metabolik aktivitelerin ve solunum fonksiyonunun ölçümü yoluyla pulmoner fizyolojinin ve patolojisinin karakterize edilmesini kolaylaştırır.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Akciğer araştırmaları
- Fizyoloji
- Patoloji
Arka Plan
- İzole akciğer perfüzyon sistemi, tamamen fonksiyonel bir organın incelenmesine olanak tanır.
- Bu yöntem, sürekli fizyolojik fonksiyon analizi için ventilasyonu ve perfüzyonu yeniden oluşturur.
- Pulmoner dokuların solunum dışı yetenekleri hakkında bilgiler sağlar.
- Temel bileşenler arasında alveolar makrofaj ve endotel doku aktiviteleri yer alır.
Çalışmanın Amacı
- İzole tavşan akciğer preparat hazırlama tekniğini açıklamak.
- Hava yolu reaktivitesini ve akciğer korumasını incelemek.
- Akciğer transplantasyonu ve pulmoner ödem konularındaki preklinik araştırmaları desteklemek.
Kullanılan Yöntemler
- Temel bileşenlerle çalışma düzeneğinin kurulması.
- Transdüserlerin merkezi elektronik birime bağlanması.
- Ventilasyon sisteminin hazırlanması.
- Anestezize edilmiş tavşan üzerinde cerrahi prosedürlerin gerçekleştirilmesi.
Ana Sonuçlar
- Bu teknik, solunum fonksiyonunun ayrıntılı ölçümüne olanak tanır.
- Pulmoner dokulardaki metabolik aktivitelerin anlaşılmasını geliştirir.
- Çeşitli pulmoner bileşenlerin incelenmesini kolaylaştırır.
- Preklinik araştırmalar için güvenilir bir model sağlar.
Sonuçlar
- İzole tavşan akciğeri preparatı değerli bir araştırma aracıdır.
- Pulmoner fizyoloji ve patolojinin anlaşılmasına önemli katkı sağlar.
- Bu yöntem, akciğerle ilgili hastalıklar konusundaki araştırmaların ilerlemesi için temel teşkil eder.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörel Uygulama Alanları
İzole akciğer perfüzyon sistemi, fizyolojik olarak ilgili bir ex vivo modelde, farmakolojik bileşiklere verilen pulmoner yanıtların doğrudan değerlendirilmesine olanak tanır. Bu yaklaşım, metabolik aktiviteleri, vasküler permeabiliteyi ve solunum fonksiyonunu tam bir organ sistemi içinde ölçerek hedef doğrulamayı ve mekanistik risk azaltmayı destekler. Tüm hayvan değişkenliği olmadan insanla ilgili akciğer fizyolojisini simüle ederek, solunum yolu ilaç keşfinde öncü bileşiklerin belirlenmesi için öngörülebilir bir güven sağlar.
Biyofarma Ar-Ge'sinde Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Bilimsel Değer: Alveoler makrofajların ve endotelyal dokunun metabolik aktivitesini değerlendirerek akciğer hedef etkileşiminin sorgulanmasına olanak tanır.
- Operasyonel Değer: Solunum mekaniğinin ve vasküler yanıtların gerçek zamanlı ölçümü yoluyla akciğer hedeflerinin fonksiyonel validasyonunu destekler.
- Öngörücü Değer: Ödem oluşumunu ve bariyer bütünlüğünü değerlendirmek için kapiller filtrasyon katsayısını (Kfc) nicelleştirerek mekanistik risk azaltmayı kolaylaştırır.
Tarama ve Analiz Geliştirme
- Bilimsel Değer: 5-HT ve monoamin oksidaz salınım kinetiği gibi pulmoner metabolik enzimler hakkında nicel, zamana bağlı veriler sunar.
- Operasyonel Değer: Tekrarlanabilir bileşik testleri için perfüzyon ve ventilasyon parametrelerini (örneğin, tidal hacim 10 mL/kg, PEEP 2 cm H₂O) standartlaştırır.
- Analiz Hazırlığı: Kontrollü zon üç koşulları altında, inhalasyon veya perfüzyon yoluyla verilen maddelerin pulmoner fizyoloji üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesine olanak tanır.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Translasyonel Süreklilik: Pulmoner ilaç adaylarının preklinik değerlendirmesini desteklemek için insan akciğer perfüzyon dinamiklerini modeller.
- Biyobelirteç Uyumu: Akciğer korumasının translasyonel biyobelirteçleri olarak enzimatik aktivite değişimlerini (örn. anjiyotensin dönüştürücü enzim, nötral endopeptidaz) takip eder.
- Riskten Arındırılmış Kararlar: Pulmoner terapötik geliştirme süreçlerinde go/no-go kriterlerini belirlemek için akciğer canlılığının boylamsal değerlendirmesine (5–8 s limitinde) olanak tanır.
İşlem Hattı ve İş Akışı Entegrasyonu
İzole akciğer perfüzyon sistemi, hedef doğrulamadan preklinik değerlendirmeye kadar olan keşif sürekliliğine uyum sağlayarak, organ düzeyindeki fonksiyonel okumalar üzerinden pulmoner ilaç adaylarının yinelemeli olarak geliştirilmesine olanak tanır.
- Keşif Biyolojisi: Metabolik ve solunumsal çıktıların gerçek zamanlı izlenmesi aracılığıyla pulmoner hedeflerin hipotez testlerini destekler.
- Tarama: Deney tekrarlanabilirliği ve bileşik sıralaması için temel teşkil eden standartlaştırılmış, kantitatif perfüzyon ve ventilasyon verileri sağlar.
- Analitik: Karşılaştırmalı analiz için kapiller filtrasyon katsayısı (Kfc), vasküler direnç, tidal hacim ve enzimatik salınım hızları dahil olmak üzere ölçülebilir uç noktalar oluşturur.
- Translasyonel Araştırma: İnsanla ilişkili akciğer koruma ve yaralanma ilerlemesini modelleyerek erken keşif aşamasını preklinik sürekliliğe bağlar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Belirlenmiş bir canlılık penceresi içinde çoklu bileşiklerin veya koşulların iteratif testleri için yeniden kullanılabilir bir platform oluşturur.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Pulmoner ilaç yanıtındaki mekanistik belirsizliği azaltarak hedef doğrulamadaki öngörü güvenini artırır.
- Operasyonel Değer: Standartlaştırılmış kanülasyon, perfüzyon ve ventilasyon protokolleri aracılığıyla tekrarlanabilirliği geliştirir.
- Stratejik Değer: Pulmoner risklerin erken tespitini sağlayarak geç aşamadaki kaybı azaltır ve sermaye verimliliğini artırır.
- Portföy Etkisi: Pulmoner güvenlik ve fonksiyonel okumalar üzerinden bileşiklerin riskle ayarlanmış önceliklendirmesini destekler.
Uygulama Hususları
- Kemirgen cerrahi teknikleri, vasküler kanülasyon ve kardiyopulmoner blok hasadı konularında uzmanlık gerektirir.
- Pnömotakometre, ağırlık dönüştürücü ve sinyal entegrasyonu için merkezi elektronik ünite dahil olmak üzere hassas enstrümantasyona bağımlıdır.
- Perfüzyon akış hızlarının (3–10 mL/min/kg) ve ventilasyon parametrelerinin (30 bpm, 10 mL/kg tidal hacim) ekipler arası standartlaştırılmasını gerektirir.
- Türlere özgü vasküler ve metabolik yanıtlar nedeniyle, farklı türler veya hastalık modelleri için adaptasyon değerlendirmelerini içerir.
- Kılcal filtreleme katsayısının zamanla kademeli artışıyla sınırlıdır; bu durum, belirgin ödem gelişimi öncesinde deneysel süreyi 5–8 saat ile kısıtlar.
