Un modelo de derivación cardiopulmonar de recuperación sin transfusión o agentes inotrópicos en ratas
Summary
Aquí, presentamos un protocolo para describir un modelo de recuperación simple puente cardiopulmonar sin transfusión o agentes inotrópicos en una rata. Este modelo permite el estudio de largo plazo múltiples secuelas órgano de puente cardiopulmonar.
Abstract
Puente cardiopulmonar (CPB) es indispensable en cirugía cardiovascular. A pesar del refinamiento espectacular técnica CPB y dispositivos, complicaciones del multi-órgano CPB relacionados con prolongada aún comprometer el resultado de cirugías cardiovasculares y pueden empeorar la mortalidad y la morbilidad postoperatoria. Modelos animales Recapitulando el uso clínico de CPB permiten la clarificación de los procesos fisiopatológicos que ocurren durante la CEC y facilitan los estudios preclínicos para desarrollar estrategias de protección contra estas complicaciones. Modelos CPB de rata son ventajosos debido a su mayor rentabilidad, convenientes procesos experimentales, métodos de prueba abundante en la genética o los niveles de proteínas y consistencia genética. Pueden ser utilizados para investigar la activación del sistema inmunológico y síntesis de citoquinas proinflamatorias, la activación del complemento y producción de radicales libres de oxígeno. Los modelos de rata se han refinado y poco a poco han tomado el lugar de los modelos de animal de gran tamaño. Aquí, describimos un modelo simple de CPB sin transfusión y/o agentes inotrópicos en una rata. Este modelo de recuperación permite el estudio de largo plazo múltiples secuelas órgano de CPB.
Introduction
En 1953, el Dr. John H. Gibbon Jr. realizó con éxito la primera cirugía cardíaca con CEC1, y posteriormente se convirtió en una modalidad fundamental en cirugía cardiovascular. Mientras que los dispositivos y técnicas se han refinado notablemente, órganos de múltiples complicaciones relacionadas con el CPB aún comprometen el resultado de cirugías cardiovasculares y pueden afectar la morbilidad y la mortalidad postoperatoria2. Daño a los órganos relacionados con el CPB es causada por la activación del sistema inmunológico y síntesis de citoquinas proinflamatorias, la activación del complemento y producción de radicales libres de oxígeno2. Su Fisiopatología, sin embargo, ha no se ha aclarado completamente.
Modelos animales Recapitulando el uso clínico de CPB permiten la clarificación de los procesos fisiopatológicos durante y después de la CEC; Esto puede facilitar los estudios preclínicos en el desarrollo de estrategias para evitar estas complicaciones. Desde de Popovic et al. reportada por primera vez un modelo de rata CPB en 19673, rata CPB modelos se han refinado y poco a poco han tomado el lugar de los modelos de animal de gran tamaño debido a una mayor rentabilidad, procesos experimentales convenientes y una plétora de pruebas de métodos en genética y niveles de proteína. Además, las ratas consanguíneas pueden ser genéticamente idénticas, reducir posibles sesgos biológicos.
Fabre et al. estableció por primera vez un modelo de recuperación que permitió el estudio de largo plazo múltiples secuelas órgano de CPB4. Las ventajas de este modelo de supervivencia simple son la flexibilidad (flujo CPB y duración), condición vital estable y reproducibilidad en la inflamación sistémica. Modelos CPB de rata se han convertido en cruciales para la investigación de estrategias terapéuticas que tienen como objetivo prevenir lesión multiorgánica durante CPB5, y recientemente se han desarrollado varios modelos para simular situaciones clínicas durante la CEC. De Lange et al. desarrollado un modelo de paro cardíaco, que puede utilizarse para caracterizar las respuestas enzimáticas, genéticas e histológicas relacionados con la lesión del miocardio7. Peters et al. arregló el infarto de miocardio y la reperfusión controlada usando un modelo miniatura de CPB para analizar la disfunción del corazón a través de la isquemia focal y lesiones de reperfusión8. Jungwirth et al. estableció por primera vez un modelo de la detención circulatoria hipotérmica profunda (DHCA), que puede aclarar la lesión de isquemia y reperfusión global DHCA y soportes potenciales neuroprotectores estrategias6. Estudios con DHCA investigan la influencia de la hipotermia, la reperfusión o hemólisis activa señalización de eventos9. Hipotermia profunda puede afectar la activación y la inactivación de varias enzimas y vías y los mecanismos siguen siendo desconocido10. Por otro lado, modelos de fallo cardiaco o corazón isquemia modelos deben utilizarse para investigar lesiones de isquemia y reperfusión corazón. Estos diversos modelos CPB de rata que recapitulan muy humano CPB pueden revelar procesos patológicos relacionados con la CPC y ayudar a mitigar las complicaciones relacionadas con el CPB.
Este protocolo muestra un modelo simple de CPB sin transfusión o agentes inotrópicos en una rata. Este modelo permite el estudio de largo plazo múltiples secuelas órgano de CPB.
Protocol
Representative Results
Discussion
En este modelo CPB de rata, el suero y pulmón niveles de expresión de citoquinas inflamatorias y HMGB-1, un factor de transcripción clave regular las respuestas inflamatorias, aumentaron después de CPB. Anteriores estudios clínicos demostraron que la secreción de suero de nivel HMGB-1 está elevada en pacientes sometidos a cirugía cardiovascular11, y el nivel máximo del suero HMGB-1 durante la CEC se asoció con síndrome de respuesta inflamatoria sistémica más grave y el deterioro de la…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Apreciación se extiende al Dr. T. Taki y Dr. M. Funamoto por su apoyo técnico.
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).
