Établissement d’un arrêt circulatoire hypothermique profond chez le rat
Summary
Ce protocole présente l’établissement d’un arrêt circulatoire hypothermique profond chez le rat, qui peut être appliqué pour étudier le syndrome de réponse inflammatoire systémique, les lésions d’ischémie / reperfusion, le stress oxydatif, la neuroinflammation, etc.
Abstract
L’arrêt circulatoire hypothermique profond (DHCA) est couramment appliqué lors des chirurgies pour les cardiopathies congénitales complexes et la maladie de l’arc aortique. La présente étude vise à fournir une méthode pour établir le DHCA chez le rat. Pour évaluer l’impact du processus DHCA sur les signes vitaux, un modèle de rat-pontage cardiopulmonaire (CPB) à température normale sans arrêt circulatoire a été utilisé comme témoin. Comme prévu, le DHCA a entraîné une diminution significative de la température corporelle et de la pression artérielle moyenne. L’analyse des gaz du sang a indiqué que le DHCA augmentait les niveaux d’acide lactique mais n’influençait pas le pH sanguin et les concentrations d’hémoglobine, d’hématocrite, de Na+, de Cl−, de K+ et de glucose. De plus, par rapport aux rats CPB à température normale, les résultats de la microscopie électronique à transmission ont montré une légère augmentation des autophagosomes hippocampiques chez les rats DHCA.
Introduction
L’arrêt circulatoire hypothermique profond (DHCA) est utilisé en chirurgie cardiaque depuis 19531. La DHCA consiste à réduire la température centrale du patient à des niveaux profondément hypothermiques (15-22 °C) avant d’interrompre globalement le flux sanguin vers le corps2. L’arrêt circulatoire peut fournir un champ opératoire relativement sans effusion de sang. L’hypothermie profonde diminue le métabolisme, en particulier dans le cerveau et le myocarde, ce qui est une méthode efficace de protection contre l’ischémie3. Le DHCA est couramment appliqué lors de chirurgies pour les cardiopathies congénitales complexes, les maladies de l’arc aortique et même les tumeurs rénales ou surrénales avec un thrombus de veine cave 4,5. Par conséquent, l’établissement de modèles animaux DHCA fournit une référence importante pour le raffinement de la procédure et la prévention des complications en milieu clinique.
Bien que des modèles puissent être établis avec des chiens6, des lapins7 et d’autres animaux, il est préférable d’utiliser des rats en raison de leur opérabilité et de leur faible coût. Le modèle de rat DHCA a été décrit pour la première fois en 2006 par Jungwirth et al.8. Il a été constaté que la durée de l’arrêt circulatoire avait un impact sur les résultats neurologiques. Depuis lors, les modèles de rats DHCA ont été largement étudiés. Il a été précisé que le DHCA pourrait provoquer un syndrome de réponse inflammatoire systémique (SIRS)9. Dans des études ultérieures, les pharmacologues ont constaté que la neuroinflammation liée au DHCA induite par SIRS pouvait être atténuée par le resvératrol10 et le triptolide11. Notre équipe a également constaté que la neuroinflammation liée au DHCA pouvait être atténuée en inhibant la protéine de liaison à l’ARN inductible par le froid12. Dans le système cardiovasculaire, la superoxyde dismutase a un effet cardioprotecteur sur les lésions d’ischémie / reperfusion (I / R) pendant DHCA13. Ces résultats ont élargi la compréhension des processus physiopathologiques liés à la DHCA et ont offert de nouvelles orientations pour améliorer les résultats de la DHCA. Cependant, les résultats concernant l’endotoxémie, le stress oxydatif et l’autophagie après DHCA ne sont pas concluants. DHCA utilise la même technologie opérationnelle que le bypass cardiopulmonaire (CPB)14, mais sa stratégie de gestion est différente et les étapes pour générer DHCA diffèrent selon les différentes équipes 8,9,10,11. La présente étude vise à fournir une méthode pour établir la procédure DHCA chez le rat.
Protocol
Representative Results
Discussion
La canulation est la procédure la plus fondamentale pour établir le DHCA chez le rat. Avant la canulation, tremper l’artère avec 0,5 mL de lidocaïne à 2 % facilitera la canulation. Après canulation, une héparinisation avec 500 UI/kg d’héparine via la veine jugulaire externe est nécessaire pour éviter la formation de microthrombus17. Nous avons constaté à plusieurs reprises que cette dose d’héparine peut atteindre l’objectif d’un temps de coagulation activé (ACT) >4…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs remercient Liang Zhang d’avoir aidé à collecter les données vidéo pendant l’expérience. Cette étude a été financée par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (numéro de subvention : 82070479) et le Fonds de recherche fondamentale pour les universités centrales (numéro de subvention : 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).
