Etablering af dyb hypotermisk kredsløbsstop hos rotter
Summary
Denne protokol præsenterer etableringen af dyb hypotermisk kredsløbsstop hos rotter, som kan anvendes til at undersøge systemisk inflammatorisk responssyndrom, iskæmi / reperfusionsskade, oxidativ stress, neuroinflammation osv.
Abstract
Dyb hypotermisk kredsløbsstop (DHCA) anvendes rutinemæssigt under operationer for kompleks medfødt hjertesygdom og aortabuesygdom. Denne undersøgelse har til formål at tilvejebringe en metode til etablering af DHCA hos rotter. For at evaluere virkningen af DHCA-processen på vitale tegn blev en normal temperatur kardiopulmonal bypass (CPB) rottemodel uden kredsløbsstop brugt som kontrol. Som forventet førte DHCA til et signifikant fald i kropstemperaturen og det gennemsnitlige arterielle blodtryk. Blodgasanalysen viste, at DHCA øgede mælkesyreniveauet, men ikke påvirkede blodets pH og koncentrationerne af hæmoglobin, hæmatokrit, Na +, Cl–, K + og glucose. Sammenlignet med CPB-rotter ved normal temperatur viste resultaterne af transmissionselektronmikroskopien desuden en mild stigning i hippocampale autofagosomer hos DHCA-rotterne.
Introduction
Dyb hypotermisk kredsløbsstop (DHCA) er blevet brugt i hjertekirurgi siden 19531. DHCA indebærer at reducere patientens kernetemperatur til dybt hypotermiske niveauer (15-22 ° C), før den globalt afbryder blodgennemstrømningen til kroppen2. Kredsløbssikringen kan give et relativt ublodigt operationsfelt. Dyb hypotermi nedsætter metabolismen, især i hjernen og myokardiet, hvilket er en effektiv metode til beskyttelse mod iskæmi3. DHCA er almindeligt anvendt under operationer for komplekse medfødte hjertesygdomme, aorta bue sygdom, og endda nyre- eller binyretumorer med en vena cava thrombus 4,5. Derfor giver etablering af DHCA-dyremodeller en vigtig reference til forbedring af proceduren og forebyggelse af komplikationer i kliniske omgivelser.
Selvom modeller kan etableres med hjørnetænder6, kaniner7 og andre dyr, foretrækkes det at bruge rotter på grund af deres funktionsdygtighed og lave omkostninger. DHCA-rottemodellen blev beskrevet for første gang i 2006 af Jungwirth et al.8. Det blev konstateret, at varigheden af kredsløbsstop havde indflydelse på de neurologiske resultater. Siden da er DHCA-rottemodeller blevet undersøgt bredt. Det er blevet præciseret, at DHCA kunne fremkalde systemisk inflammatorisk responssyndrom (SIRS)9. I efterfølgende undersøgelser fandt farmakologer, at DHCA-relateret neuroinflammation induceret af SIRS kunne dæmpes af resveratrol10 og triptolid11. Vores team fandt også, at DHCA-relateret neuroinflammation kunne dæmpes ved at hæmme det koldt inducerbare RNA-bindende protein12. I det kardiovaskulære system har superoxiddismutase en kardiobeskyttende virkning på iskæmi / reperfusion (I / R) skader under DHCA13. Disse resultater udvidede forståelsen af DHCA-relaterede patofysiologiske processer og tilbød nye retninger til forbedring af resultaterne af DHCA. Men, resultaterne vedrørende endotoxæmi, oxidativ stress, og autofagi efter DHCA er ufattelige. DHCA bruger den samme operationelle teknologi som kardiopulmonal bypass (CPB)14, men dens ledelsesstrategi er anderledes, og trinene til at generere DHCA varierer på tværs af forskellige hold 8,9,10,11. Denne undersøgelse har til formål at tilvejebringe en metode til at fastslå DHCA-proceduren hos rotter.
Protocol
Representative Results
Discussion
Cannulation er den mest grundlæggende procedure for etablering af DHCA hos rotter. Før kannulation vil blødning af arterien med 0,5 ml 2% lidokain gøre det lettere at kannulate. Efter kannikering er heparinisering med 500 IE / kg heparin via den ydre jugularvene nødvendig for at undgå dannelse af mikrotrombose17. Vi har gentagne gange fundet ud af, at denne dosis heparin kan nå målet om en aktiveret koagulationstid (ACT) >480 s. Genopvarmningsperioden er den sværeste del. Det tog…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne takker Liang Zhang for at hjælpe med at indsamle videodataene under eksperimentet. Denne undersøgelse blev støttet af National Natural Science Foundation of China (Grant nummer: 82070479) og Fundamental Research Funds for Central Universities (Grant nummer: 3332022128).
Materials
| Heat Exchanger | Xi’an Xijing Medical Appliance Co., Ltd | Animal-M | |
| Membrane Oxygenator | Dongguan Kewei Medical Instrument Co., Ltd. | Micro-M | |
| Monitor | Chengdu Techman Co., Ltd | BL-420s | |
| Roller Pump | Changzhou Prefluid Technology Co.,Ltd | BL100 | |
| SD Rat | HFK Bioscience Co.,Ltd. | / | |
| Sevoflurane | Maruishi Pharmaceutical Co. Ltd | H20150020 | |
| Shaver | Hangzhou Huayuan Pet Products Co.,Ltd. | / | |
| Vaporizer | SPACECABS | / | |
| Ventilator | Shanghai Alcott Biotech Co., Ltd | ALC-V8S | |
| Water Tank | Maquet Critical Care AB | Jostra HCU20-600 |
Riferimenti
- Lewis, F. J., Taufic, M. Closure of atrial septal defects with the aid of hypothermia; experimental accomplishments and the report of one successful case. Surgery. 33 (1), 52-59 (1953).
- Miler, R. D., et al. . Miller’s Anesthesia., eighth edition. , (2015).
- Gocoł, R., et al. The role of deep hypothermia in cardiac surgery. International Journal of Environmental Research and Public Health. 18 (13), 7061 (2021).
- Zhu, P., et al. The role of deep hypothermic circulatory arrest in surgery for renal or adrenal tumor with vena cava thrombus: A single-institution experience. Journal of Cardiothoracic Surgery. 13 (1), 85 (2018).
- Poon, S. S., Estrera, A., Oo, A., Field, M. Is moderate hypothermic circulatory arrest with selective antegrade cerebral perfusion superior to deep hypothermic circulatory arrest in elective aortic arch surgery. Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 23 (3), 462-468 (2016).
- Giuliano, K., et al. Inflammatory profile in a canine model of hypothermic circulatory arrest. Journal of Surgical Research. 264, 260-273 (2021).
- Wang, Q., et al. Hyperoxia management during deep hypothermia for cerebral protection in circulatory arrest rabbit model. ASAIO Journal. 58 (4), 330-336 (2012).
- Jungwirth, B., et al. Neurologic outcome after cardiopulmonary bypass with deep hypothermic circulatory arrest in rats: Description of a new model. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 131 (4), 805-812 (2006).
- 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. Journal of Inflammation. 11, 26 (2014).
- Chen, Q., Sun, K. P., Huang, J. S., Wang, Z. C., Hong, Z. N. Resveratrol attenuates neuroinflammation after deep hypothermia with circulatory arrest in rats. Brain Research Bulletin. 155, 145-154 (2020).
- Chen, Q., Lei, Y. Q., Liu, J. F., Wang, Z. C., Cao, H. Triptolide improves neurobehavioral functions, inflammation, and oxidative stress in rats under deep hypothermic circulatory arrest. Aging. 13 (2), 3031-3044 (2021).
- Liu, M., et al. A novel target to reduce microglial inflammation and neuronal damage after deep hypothermic circulatory arrest. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 159 (6), 2431-2444 (2020).
- Pinto, A., et al. The extracellular isoform of superoxide dismutase has a significant impact on cardiovascular ischaemia and reperfusion injury during cardiopulmonary bypass. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 50 (6), 1035-1044 (2016).
- Hirao, S., Masumoto, H., Itonaga, T., Minatoya, K. A recovery cardiopulmonary bypass model without transfusion or inotropic agents in rats. Journal of Visualized Experiments. (133), e56986 (2018).
- Ha, J. Y., Kim, J. S., Kim, S. E., Son, J. H. Simultaneous activation of mitophagy and autophagy by staurosporine protects against dopaminergic neuronal cell death. Neuroscience Letters. 561, 101-106 (2014).
- Yamamoto, A., Yue, Z. Autophagy and its normal and pathogenic states in the brain. Annual Review of Neuroscience. 37, 55-78 (2014).
- You, X. M., et al. Rat cardiopulmonary bypass model: Application of a miniature extracorporeal circuit composed of asanguinous prime. Journal of Extra-Corporeal Technology. 37 (1), 60-65 (2005).
- Chen, Q., Lei, Y. Q., Liu, J. F., Wang, Z. C., Cao, H. Beneficial effects of chlorogenic acid treatment on neuroinflammation after deep hypothermic circulatory arrest may be mediated through CYLD/NF-κB signaling. Brain Research. 1767, 147572 (2021).
- Li, Y. A., et al. Differential expression profiles of circular RNAs in the rat hippocampus after deep hypothermic circulatory arrest. Artificial Organs. 45 (8), 866-880 (2021).
- Linardi, D., et al. Slow versus fast rewarming after hypothermic circulatory arrest: effects on neuroinflammation and cerebral oedema. European Journal of Cardiothoracic Surgery. 58 (4), 792-780 (2020).
- Engelman, R., et al. The Society of Thoracic Surgeons, The Society of Cardiovascular Anesthesiologists, and The American Society of ExtraCorporeal Technology: Clinical practice guidelines for cardiopulmonary bypass–Temperature management during cardiopulmonary bypass. Annals of Thoracic Surgery. 100 (2), 748-757 (2015).
- Jenke, A., et al. AdipoRon attenuates inflammation and impairment of cardiac function associated with cardiopulmonary bypass-induced systemic inflammatory response syndrome. Journal of the American Heart Association. 10 (6), 018097 (2021).
