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Médecine

イシュ血症/再灌流の豚モデルにおける脊髄微小灌流のリアルタイム評価

Published: December 10, 2020
doi:
10.3791/62047
, , , , , , , , , , ,
1Department of Anesthesiology, Center of Anesthesiology and Intensive Care Medicine,University Medical Center Hamburg-Eppendorf, 2University Department for Vascular Surgery and Department of Operative Medicine,Medical University of Innsbruck, 3Department of Medical Biometry and Epidemiology,University Medical Center Hamburg-Eppendorf, 4Department of Vascular Medicine,University Heart and Vascular Center Hamburg (UHZ), 5Department of Cardiology,Rostock University Medical Center, 6University Department for Cardiac Surgery,Heart Center Leipzig

Summary

脊髄微小循環は脊髄損傷において極めて重要な役割を果たす。ほとんどの方法では、微小循環を標的とした治療法の開発に不可欠な脊髄微小循環のリアルタイム評価はできません。ここでは、虚血/再灌流の大型動物モデルでレーザードップラーフローニードルプローブを用いたプロトコルを提案する。

Abstract

脊髄損傷は大動脈修復の壊滅的な合併症です。脊髄損傷の予防および治療のための開発にもかかわらず、その発生率は依然としてかなり高く、したがって、患者の転帰に影響を与える。微小循環は組織灌流や酸素供給において重要な役割を果たし、しばしばマクロヘモダイナミクスから解離される。したがって、脊髄微小循環の直接的な評価は、微小循環療法の開発および脊髄微小循環に関する既存のアプローチの評価に不可欠である。しかし、ほとんどの方法は、脊髄微小循環のリアルタイム評価を提供しない。本研究の目的は、脊髄に直接挿入されたレーザードップラー針プローブを用いたリアルタイム脊髄微小循環評価のための標準化されたプロトコルを記述することである。私たちは、脊髄微小循環の悪化を誘発するために、虚血/再灌流のブタモデルを使用しました。また、蛍光微小球噴射技術も用いた。当初、動物は麻酔を受け、機械的に換気された。その後、レーザードップラー針プローブの挿入を行い、続いて脳脊髄液の排水の配置を行った。大動脈の大動脈の露出に対して大動脈の大動脈の露出に対して、大動脈切れの中央値を実行した。虚血/再灌流は、合計48分間の超セリアック大動脈クロスクランプによって誘発され、続いて再灌流および血行力学的安定化が行われた。レーザードップラーフラックスは、マクロヘモ力学的評価と並行して行った。さらに、脳脊髄液の排水を自動化して、安定した脳脊髄圧を維持した。プロトコルの終了後、動物を屠殺し、脊髄を組織病理学的および微小球解析のために採取した。このプロトコルは、レーザードップラープローブを用いた脊髄マイクロ灌流測定の実現可能性を明らかにし、再灌流後の回復と同様に虚血中の著しい減少を示す。結果は、蛍光微小球評価と同等の挙動を示した。結論として、この新しいプロトコルは、虚血/再灌流条件におけるリアルタイムの脊髄微小灌流評価を用いた将来の研究に有用な大型動物モデルを提供するかもしれない。

Introduction

虚血/再灌流(SCI)によって引き起こされる脊髄損傷は、減らされた転帰1、2、3、4に関連する大動脈修復の最も壊滅的な合併症の1つである。SCIの現在の予防および治療オプションには、大血体力学パラメータの最適化と、脊髄灌流圧2、5、6、7、8、9を改善するための脳脊髄液圧(CSP)の正常化が含まれる。これらの操縦の実施にもかかわらず、SCIの発生率は、大動脈修復10、11、12の複雑さに応じて、まだ2%から31%の範囲です。

最近、微小循環は13,14に注目を集めている。微小循環は、細胞酸素取り込みおよび代謝交換の領域であり、したがって、臓器機能および細胞完全性13において重要な役割を果たす。微小循環血流の障害は、15,16,17,18,19の増加死亡率に関連する組織虚血の主要な決定要因である。脊髄微小循環の障害は、神経機能の低下と結果20、21、22、23に関連する。従って、SCIの治療のためのマイクロ灌流の最適化が最も有望なアプローチである。微小循環障害の持続性は、マクロ循環最適化にもかかわらず、26、27、28、29と記載されている。この血行性の一貫性の喪失は、虚血/再灌流を含む様々な条件で頻繁に起こり、直接微小循環評価および微小循環標的療法26、27、30の必要性を強調する。

これまでのところ、脊髄微小循環挙動20,31のリアルタイム評価にレーザードップラープローブを使用した研究はごくわずかである。既存の研究は、しばしば微小球注入技術を使用してきましたが、これは断続的な使用および事後分析32,33によって制限される。マイクロスフィア注入技術を用いた異なる測定の数は、波長の異なる微小球の利用可能性によって制限される。さらに、レーザードップラー技術とは対照的に、この方法では事後組織の処理と分析が必要であるため、マイクロ灌流のリアルタイム評価は不可能です。ここでは、虚血/再灌流の豚大動物モデルにおける脊髄微小循環のリアルタイム評価のための実験プロトコルを提示する。

本研究は、虚血/再灌流における微小循環に対する結晶とコロイドの影響を比較する無作為化研究と、脊髄マイクロ灌流に対する流体対バソプレッサーの影響に関する探索的無作為化研究を組み合わせた大規模な動物プロジェクトの一環であった。フロープローブ2点キャリブレーションと圧力先端カテーテルキャリブレーションは、以前に説明した34.報告されたプロトコルに加えて、蛍光微小球は脊髄微小灌流の測定に用いられ、前述のように、各動物に対して12サンプルの脊髄組織を用い、下肢脊髄35,36を表す試料1~6と7-12を有する。マイクロスフィア注入は、レーザードップラー記録及びマクロヘモ力学的評価の完了後の測定工程ごとに行った。病理学的評価は、前述の37のようにクラインマンスコアを用いて行った。

Protocol

この研究は、ハンブルク市の動物のケアと使用に関する政府委員会によって承認されました(参考番号60/17)。動物は「実験動物のケアと使用のためのガイド」(NIH出版第86-23号、改訂版2011)に従ってケアを受けただけでなく、FELASAの勧告および実験は、ARRIVEガイドライン24,25に従って行われました。この研究は急性の試験であり、すべての動物はプロト…

Representative Results

6匹の動物はすべてプロトコルが完成するまで生き残った。動物の体重は48.2±2.9 kgであった。5匹の動物が雄で、1匹が雌であった。脊髄針プローブの挿入と脊髄フラックスの測定は、すべての動物において実現可能であった。 虚血誘導のための大動脈クロスクランプ中の脳微循環および大血体的記録と組み合わせたリアル?…

Discussion

脊髄虚血によって誘発されるSCIは、患者の転帰1、2、3、4、10、11、12に大きな影響を与える大動脈修復の主要な合併症である。SCIを予防し、治療するためのマイクロ循環療法が最も有望である。このプロトコルは、リア…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

著者らは、ハノーバー医科大学動物研究所のレナ・ブリックス(V.M.D)と、ドイツのハンブルク・エペンドルフ大学医療センターの研究動物ケア施設であるジュッタ・ダムマン夫人に、術前および周産期動物ケアと動物の取り扱いに関する技術的支援を提供してくれたことに感謝したいと考えている。著者らはさらに、ルクセンブルクのオピタル・キルヒベルク血管外科のダニエル・マンゾーニ博士の技術支援に感謝したいと考えています。

Materials

CardioMed Flowmeter Medistim AS, Oslo, Norway CM4000 Flowmeter for Flow-Probe Femoral Artery
CardioMed Flow-Probe, 5mm Medistim AS, Oslo, Norway PS100051 Flow-Probe Femoral Artery
COnfidence probe,  Transonic Systems Inc., Ithaca, NY, USA MA16PAU Flow-Probe Aorta
16 mm liners
DIVA Sevoflurane Vapor Dräger Medical, Lübeck, Germany Vapor
Hotline Level 1 Fluid Warmer Smiths Medical Germany GmbH, Grasbrunn, Germany HL-90-DE-230 Fluid Warmer
Infinity Delta Dräger Medical, Lübeck, Germany Basic Monitoring Hardware
Infinity Hemo Dräger Medical, Lübeck, Germany Basic Pressure Monitoring and Pulmonary Thermodilution Hardware
LabChart Pro ADInstruments Ltd., Oxford, UK v8.1.16 Synchronic Laser-Doppler, Blood Pressure, ECG and Blood-Flow Aquisition Software
LiquoGuard 7 Möller Medical GmbH, Fulda, Germany Cerebrospinal Fluid Drainage System
Millar Micro-Tip Pressure Catheter (5F, Single, Curved, 120cm, PU/WD) ADInstruments Ltd., Oxford, UK SPR-350 Pressure-Tip Catheter Aorta
moor VMS LDF moor Instruments, Devon, UK Designated Laser-Doppler Hardware
moor VMS Research Software moor Instruments, Devon, UK Designated Laser-Doppler Software
Perivascular Flow Module Transonic Systems Inc., Ithaca, NY, USA TS 420 Flow-Module for Flow-Probe Aorta
PiCCO 2, Science Version Getinge AB, Göteborg, Sweden v. 6.0 Blood Pressure and Transcardiopulmonary Monitoring Hard- and Software
PiCCO 5 Fr. 20cm Getinge AB, Göteborg, Sweden Thermistor-tipped Arterial Line 
PowerLab ADInstruments Ltd., Oxford, UK PL 3516 Synchronic Laser-Doppler, Blood Pressure, ECG and Blood-Flow Aquisition Hardware
QuadBridgeAmp ADInstruments Ltd., Oxford, UK FE 224 Four Channel Bridge Amplifier for Laser-Doppler and Invasive Blood Pressure Aquisition
Silverline Spiegelberg, Hamburg, Germany ELD33.010.02 Cerebrospinal Fluid Drainage
SPSS statistical software package  IBM SPSS Statistics Inc., Armonk, New York, USA v. 27 Statistical Software
Twinwarm Warming System Moeck & Moeck GmbH, Hamburg, Germany 12TW921DE Warming System
Universal II Warming Blanket Moeck & Moeck GmbH, Hamburg, Germany 906 Warming Blanket
VP 3 Probe, 8mm length (individually manufactured) moor Instruments, Devon, UK Laser-Doppler Probe
Zeus Dräger Medical, Lübeck, Germany Anesthesia Machine
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Keywords: Spinal CordMicroperfusionIschemia/reperfusionReal-time AssessmentPorcine ModelLaser DopplerCerebrospinal Fluid PressureMacrohemodynamicsMinimally InvasiveAnesthesiologySurgical Procedure
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Citer Cet Article
Behem, C. R., Friedheim, T., Wipper, S. H., Pinnschmidt, H. O., Graessler, M. F., Gaeth, C., Holthusen, H., Rapp, A., Suntrop, T., Haunschild, J., Etz, C. D., Trepte, C. J. C. Real-Time Assessment of Spinal Cord Microperfusion in a Porcine Model of Ischemia/Reperfusion. J. Vis. Exp. (166), e62047, doi:10.3791/62047 (2020).
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