इस्किमिया और पुनर्जीवन के दौरान मस्तिष्क इमेजिंग और मस्तिष्क फिजियोलॉजी निगरानी के लिए माउस कार्डियक अरेस्ट मॉडल
Summary
यह प्रोटोकॉल एस्फिक्सिया कार्डियक अरेस्ट के एक अद्वितीय माउस मॉडल को प्रदर्शित करता है जिसे पुनर्जीवन के लिए छाती संपीड़न की आवश्यकता नहीं होती है। यह मॉडल कार्डियक अरेस्ट और पुनर्जीवन के दौरान मस्तिष्क शरीर विज्ञान की गतिशीलता की निगरानी और इमेजिंग के लिए उपयोगी है।
Abstract
अधिकांश कार्डियक अरेस्ट (सीए) बचे लोगों को न्यूरोलॉजिकल घाटे की अलग-अलग डिग्री का अनुभव होता है। उन तंत्रों को समझने के लिए जो सीए-प्रेरित मस्तिष्क की चोट को रेखांकित करते हैं और बाद में, प्रभावी उपचार विकसित करते हैं, प्रयोगात्मक सीए अनुसंधान आवश्यक है। इसके लिए, कुछ माउस सीए मॉडल स्थापित किए गए हैं। इनमें से अधिकांश मॉडलों में, कार्डियोपल्मोनरी पुनर्जीवन (सीपीआर) के लिए छाती संपीड़न करने के लिए चूहों को लापरवाह स्थिति में रखा जाता है। हालांकि, यह पुनर्जीवन प्रक्रिया सीए और पुनर्जीवन के दौरान मस्तिष्क शरीर विज्ञान की वास्तविक समय इमेजिंग / निगरानी को चुनौतीपूर्ण बनाती है। इस तरह के महत्वपूर्ण ज्ञान को प्राप्त करने के लिए, वर्तमान प्रोटोकॉल एक माउस एस्फिक्सिया सीए मॉडल प्रस्तुत करता है जिसे छाती संपीड़न सीपीआर चरण की आवश्यकता नहीं होती है। यह मॉडल रक्त प्रवाह, संवहनी संरचना, विद्युत क्षमता और मस्तिष्क ऊतक ऑक्सीजन में गतिशील परिवर्तनों के अध्ययन के लिए पूर्व-सीए बेसलाइन से प्रारंभिक पोस्ट-सीए रीपरफ्यूजन तक की अनुमति देता है। महत्वपूर्ण रूप से, यह मॉडल वृद्ध चूहों पर लागू होता है। इस प्रकार, इस माउस सीए मॉडल को मस्तिष्क शरीर विज्ञान पर सीए के प्रभाव को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण होने की उम्मीद है।
Introduction
कार्डियक अरेस्ट (सीए) एक वैश्विक सार्वजनिकस्वास्थ्य संकट बना हुआ है। अकेले अमेरिका में सालाना 356,000 से अधिक आउट-ऑफ-हॉस्पिटल और 290,000 इन-हॉस्पिटल सीए मामले सामने आते हैं, और अधिकांश सीए पीड़ित 60 वर्ष से अधिक उम्र के होते हैं। विशेष रूप से, पोस्ट-सीए न्यूरोलॉजिकल हानि बचे लोगों के बीच आम है, और ये सीए प्रबंधन 2,3,4,5 के लिए एक बड़ी चुनौती का प्रतिनिधित्व करते हैं। पोस्ट-सीए मस्तिष्क पैथोलॉजिकल परिवर्तनों और न्यूरोलॉजिक परिणामों पर उनके प्रभावों को समझने के लिए, विभिन्न न्यूरोफिज़ियोलॉजिकल निगरानी और मस्तिष्क ऊतक निगरानी तकनीकों को रोगियों में 6,7,8,9,10,11,12 में लागू किया गया है। निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करते हुए,न्यूरोलॉजिकल परिणामों की भविष्यवाणी करने के लिए सीए चूहों में वास्तविक समय मस्तिष्क की निगरानी भी की गई है।
हालांकि, मुराइन सीए मॉडल में, इस तरह के इमेजिंग दृष्टिकोण को सहज परिसंचरण को बहाल करने के लिए छाती संपीड़न की आवश्यकता से जटिल किया गया है, जो हमेशा पर्याप्त शारीरिक गति पर जोर देता है और इस प्रकार, नाजुक इमेजिंग प्रक्रियाओं में बाधा डालता है। इसके अलावा, सीए मॉडल आमतौर पर लापरवाह स्थिति में चूहों के साथ किए जाते हैं, जबकि चूहों को कई मस्तिष्क इमेजिंग तौर-तरीकों के लिए प्रवण स्थिति में बदल दिया जाना चाहिए। इस प्रकार, सर्जरी के दौरान न्यूनतम शरीर की गति के साथ एक माउस मॉडल को कई मामलों में पूरी सीए प्रक्रिया के दौरान मस्तिष्क की वास्तविक समय इमेजिंग / निगरानी करने की आवश्यकता होती है, जो पूर्व-सीए से पोस्ट-पुनर्जीवन तक फैली हुई है।
पहले, झांग एट अल ने एक माउस सीए मॉडल की सूचना दी जो मस्तिष्क इमेजिंग14 के लिए उपयोगी हो सकता है। उनके मॉडल में, सीए को वेक्यूरोनियम और एस्मोलोल के बोलस इंजेक्शन द्वारा प्रेरित किया गया था, जिसके बाद यांत्रिक वेंटिलेशन की समाप्ति हुई थी। उन्होंने दिखाया कि सीए के 5 मिनट के बाद, पुनर्जीवन मिश्रण को शामिल करके पुनर्जीवन प्राप्त किया जा सकता है। विशेष रूप से, हालांकि, उनके मॉडल में परिसंचरण गिरफ्तारी एस्मोलोल इंजेक्शन के लगभग 10 सेकंड बाद हुई। इस प्रकार, यह मॉडल रोगियों में श्वासावरोध-प्रेरित सीए की प्रगति को पुन: उत्पन्न नहीं करता है, जिसमें प्रीअरेस्ट अवधि के दौरान हाइपरकेनिया और ऊतक हाइपोक्सिया शामिल हैं।
वर्तमान शल्य चिकित्सा प्रक्रिया का समग्र लक्ष्य चूहों में नैदानिक श्वासावरोध सीए को मॉडल करना है, जिसके बाद छाती के संपीड़न के बिना पुनर्जीवन होता है। इसलिए, यह सीए मॉडल चूहोंमें मस्तिष्क शरीर विज्ञान का अध्ययन करने के लिए जटिल इमेजिंग तकनीकों के उपयोग की अनुमति देता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
प्रायोगिक सीए अध्ययनों में, श्वासावरोध, पोटेशियम क्लोराइड इंजेक्शन, या विद्युत वर्तमान-व्युत्पन्न वेंट्रिकुलर फाइब्रिलेशन का उपयोग सीए 16,17,18,19,20,21,22,23 को प्रेरित करने के लिए किया गया है।<sup class=…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक अपने संपादकीय समर्थन के लिए कैथी गेज को धन्यवाद देते हैं। इस अध्ययन को एनेस्थिसियोलॉजी विभाग (ड्यूक यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर), अमेरिकन हार्ट एसोसिएशन अनुदान (18सीएसए 34080277), और नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ (एनआईएच) अनुदान (NS099590, HL157354, NS117973 और NS127163) से धन द्वारा समर्थित किया गया था।
Materials
| Adrenalin | Par Pharmaceutical | NDC 42023-159-01 | |
| Alcohol swabs | BD | 326895 | |
| Animal Bio Amp | ADInstruments | FE232 | |
| BP transducer | ADInstruments | MLT0699 | |
| Bridge Amp | ADInstruments | FE117 | |
| Heparin sodium injection, USP | Fresenius Kabi | NDC 63323-540-05 | |
| Isoflurane | Covetrus | NDC 11695-6777-2 | |
| Laser Doppler perfusion monitor | Moor Instruments | moorVMS-LDF1 | |
| Laser speckle imaging system | RWD | RFLSI III | |
| Lubricant eye ointment | Bausch + Lomb | 339081 | |
| Micro clip | Roboz | RS-5431 | |
| Mouse rectal probe | Physitemp | RET-3 | |
| Needle electrode | ADInstruments | MLA1213 | 29 Ga, 1.5 mm socket |
| Nitrogen | Airgas | UN1066 | |
| Optic plastic fibre | Moor Instruments | POF500 | |
| Otoscope | Welchallyn | 728 | 2.5 mm Speculum |
| Oxygen | Airgas | UN1072 | |
| PE-10 tubing | BD | 427401 | Polyethylene tubing |
| Povidone-iodine | CVS | 955338 | |
| PowerLab 8/35 | ADInstruments | ||
| Rimadyl (carprofen) | Zoetis | 6100701 | Injectable 50 mg/ml |
| Small animal ventilator | Kent Scientific | RoVent Jr. | |
| Temperature controller | Physitemp | TCAT-2DF | |
| Triple antibioric & pain relief | CVS | NDC 59770-823-56 | |
| Vaporizer | RWD | R583S | |
| 0.25% bupivacaine | Hospira | NDC 0409-1159-18 | |
| 0.9% sodium chroride | ICU Medical | NDC 0990-7983-03 | |
| 1 mL plastic syringe | BD | 309659 | |
| 4-0 silk suture | Look | SP116 | Black braided silk |
| 6-0 nylon suture | Ethilon | 1698G | |
| 8.4% sodium bicarbonate Inj., USP | Hospira | NDC 0409-6625-02 | |
| 20 G IV catheter | BD | 381534 | 20GA 1.6 IN |
| 30 G PrecisionGlide needle | BD | 305106 | 30 G X 1/2 |
Riferimenti
- Smith, A., Masters, S., Ball, S., Finn, J. The incidence and outcomes of out-of-hospital cardiac arrest in metropolitan versus rural locations: A systematic review and meta-analysis. Resuscitation. 185, 109655 (2022).
- Amacher, S. A., et al. Predicting neurological outcome in adult patients with cardiac arrest: systematic review and meta-analysis of prediction model performance. Critical Care. 26 (1), 382 (2022).
- Matsuyama, T., Ohta, B., Kiyohara, K., Kitamura, T. Intra-arrest partial carbon dioxide level and favorable neurological outcome after out-of-hospital cardiac arrest: A nationwide multicenter observational study in Japan (the JAAM-OHCA registry). European Heart Journal of Acute Cardiovascular Care. 12 (1), 14-21 (2023).
- Takahagi, M., Sawano, H., Moriyama, T. Long-term neurological outcome of extracorporeal cardiopulmonary resuscitation for out-of-hospital cardiac arrest patients with nonshockable rhythms: A single-center, consecutive, retrospective observational study. The Journal of Emergency Medicine. 63 (3), 367-375 (2022).
- Mork, S. R., Botker, M. T., Christensen, S., Tang, M., Terkelsen, C. J. Survival and neurological outcome after out-of-hospital cardiac arrest treated with and without mechanical circulatory support. Resuscition Plus. 10, 100230 (2022).
- Koenig, M. A., Kaplan, P. W., Thakor, N. V. Clinical neurophysiologic monitoring and brain injury from cardiac arrest. Neurologic Clinics. 24 (1), 89-106 (2006).
- Cavazzoni, E., Schibler, A. Monitoring of brain tissue oxygen tension and use of vasopressin after cardiac arrest in a child with catecholamine-induced cardiac arrhythmia. Critical Care & Resuscitation. 10 (4), 316-319 (2008).
- Topjian, A. A., et al. Multimodal monitoring including early EEG improves stratification of brain injury severity after pediatric cardiac arrest. Resuscitation. 167, 282-288 (2021).
- Beekman, R., et al. Bedside monitoring of hypoxic ischemic brain injury using low-field, portable brain magnetic resonance imaging after cardiac arrest. Resuscitation. 176, 150-158 (2022).
- Sinha, N., Parnia, S. Monitoring the brain after cardiac arrest: A new era. Current Neurology Neuroscience Report. 17 (8), 62 (2017).
- Reis, C., et al. Pathophysiology and the monitoring methods for cardiac arrest associated brain injury. International Journal of Molecular Sciences. 18 (1), 129 (2017).
- Zhou, H., Lin, C., Liu, J., Wang, X. Continuous monitoring of brain perfusion by cerebral oximetry after spontaneous return of circulation in cardiac arrest: A case report. BMC Neurology. 22 (1), 365 (2022).
- Takegawa, R., et al. Real-time brain monitoring by near-infrared spectroscopy predicts neurological outcome after cardiac arrest and resuscitation in rats: A proof of concept study of a novel prognostic measure after cardiac arrest. Journal Clinical Medicine. 11 (1), 131 (2021).
- Zhang, C., et al. Invasion of peripheral immune cells into brain parenchyma after cardiac arrest and resuscitation. Aging and Disease. 9 (3), 412-425 (2018).
- Duan, W., et al. Cervical vagus nerve stimulation improves neurologic outcome after cardiac arrest in mice by attenuating oxidative stress and excessive autophagy. Neuromodulation. 25 (3), 414-423 (2022).
- Liu, H., et al. Novel modification of potassium chloride induced cardiac arrest model for aged mice. Aging and Disease. 9 (1), 31-39 (2018).
- Shen, Y., et al. Aging is associated with impaired activation of protein homeostasis-related pathways after cardiac arrest in mice. Journal of American Heart Association. 7 (17), e009634 (2018).
- Wang, P., et al. Manganese porphyrin promotes post cardiac arrest recovery in mice and rats. Biologia. 11 (7), 957 (2022).
- Wang, W., et al. Development and evaluation of a novel mouse model of asphyxial cardiac arrest revealed severely impaired lymphopoiesis after resuscitation. Journal of American Heart Association. 10 (11), e019142 (2021).
- Li, R., et al. Activation of the XBP1s/O-GlcNAcylation pathway improves functional outcome after cardiac arrest and resuscitation in young and aged mice. Shock. 56 (5), 755-761 (2021).
- Shen, Y., et al. Activation of the ATF6 (activating transcription factor 6) signaling pathway in neurons improves outcome after cardiac arrest in mice. Journal American Heart Association. 10 (12), e020216 (2021).
- Jiang, M., et al. MCC950, a selective NLPR3 inflammasome inhibitor, improves neurologic function and survival after cardiac arrest and resuscitation. Journal of Neuroinflammation. 17 (1), 256 (2020).
- Zhao, Q., et al. Cardiac arrest and resuscitation activates the hypothalamic-pituitary-adrenal axis and results in severe immunosuppression. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 41 (5), 1091-1102 (2021).
