Een cardiopulmonale Bypass herstelmodel zonder transfusie of inotrope agenten bij ratten
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.
Protocol
Representative Results
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 oxyge…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Waardering is uitgebreid tot Dr. T. Taki en Dr. M. Funamoto voor hun technische ondersteuning.
Materials
| 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 |
Riferimenti
- 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. , (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).
