Ongecontroleerde hemorragische shock, gemodificeerd via leverlakeratie in muizen met realtime hemodynamische monitoring
Summary
Ongecontroleerde bloeding, een belangrijke oorzaak van sterfte onder traumapatiënten, kan gemodelleerd worden met behulp van een standaard leverlaceratie in een muizen model. Dit model resulteert in consistent bloedverlies, overleving, en maakt het mogelijk om hemostatische stoffen te testen. Dit artikel geeft de stap voor stap het uitvoeren van dit waardevolle model.
Abstract
Ongecontroleerde bloeding is een belangrijke oorzaak van preventieve sterfte onder traumapatiënten. Wij hebben een muizenmodel ontwikkeld van onbeheerde bloeding via een leverbeschadiging die resulteert in consistent bloedverlies, hemodynamische veranderingen en overleving.
Muizen ondergaan een gestandaardiseerde resectie van de linker-middelloop van de lever. Ze mogen zonder bloei ingeademd worden. Hemostatische middelen kunnen worden toegediend als voorbehandeling of reddingstherapie, afhankelijk van de interesse van de onderzoeker. Tijdens de bloeding wordt realtime hemodynamische monitoring via een linker femorale arteriële lijn uitgevoerd. Muizen worden dan geofferd, bloedverlies wordt gekwantificeerd, bloed wordt verzameld voor verdere analyse en organen worden geoogst voor analyse van letsel. Experimenteel ontwerp is beschreven om gelijktijdig te testen van meerdere dieren.
Leverbloeding als een model van onbeheerde bloeding bestaat iN de literatuur, voornamelijk in rat- en varkensmodellen. Sommige van deze modellen maken gebruik van hemodynamische controle of kwantificeren bloedverlies maar hebben geen consistentie. Het huidige model bevat kwantificering van bloedverlies, real-time hemodynamische controle in een muizenmodel dat het voordeel biedt van het gebruik van transgene lijnen en een hoogdoorlaatmechanisme om de pathofysiologische mechanismen verder te onderzoeken bij onbeheerde bloeding.
Introduction
Trauma is de belangrijkste doodsoorzaak en invaliditeit bij jongeren wereldwijd. 1 Onbeheerde bloeding blijft een belangrijke oorzaak van sterfte bij ernstig gewonde traumapatiënten. 2 Beheersing van de bloederende traumapatiënt is tweeledig: controle van chirurgische bloeding en reanimatie en vervanging van verloren bloed.
Diermodellen van hemorragische shock zijn de hoeksteen in het trauma onderzoek en kunnen gebruikt worden in de evaluatie van de pathofysiologie en de behandeling van traumatische / hemorragische shock. 3 , 4 Schokken in diermodellen kunnen in grote mate worden verwezenlijkt door twee methoden: gecontroleerde bloeding en onbeheerde bloeding. 5 , 6 Controle-bloeding wordt uitgevoerd door verwijdering van een vast bloedvolume of door bloedverwijdering om een bepaalde bloeddruk te bereiken (vaste druk). Terwijl deSe modellen zijn nuttig bij de evaluatie in de mechanismen en immuunveranderingen bij hemorragische shock, ze zijn niet van toepassing op het testen van hemostatische stoffen en mimiceren niet het klinische scenario van bloeding na trauma. In deze mate trachten we een model van onbeheerde bloeding te ontwikkelen die ons toelaten om hemostatische veranderingen en pro-coagulerende middelen in een muizenmodel te testen. De lever is een aantrekkelijke optie voor onbeheerde bloeding onder invloed van de dubbele bloedtoevoer naar de lever en het is een van de meest gewonde intrabdominale organen in zowel stomp en doordringend trauma. Gezien de hoge klinische relevantie, is de lever gebruikt als een model van onbeheerde bloeding, meestal bij rat- en varkensmodellen, maar ook onlangs in primaten. 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 </suP> Murine modellen hebben ook leververwonding opgenomen, zoals een crush model of een stomp trauma; Deze modellen resulteren echter niet in hemorragische schokken die afleiden aan de leverbeschadiging. 13 , 14
De rat- en varkensmodellen van onbeheerde leverbloeding, die waardevol zijn bij het kijken naar resuscitatiepraktijken en hemodynamische controle, zijn minder voordelig dan een muizenmodel om verschillende redenen, zoals kosten, aantal dieren die gebruikt worden en belangrijker het relatieve gebrek aan transgene lijnen die beschikbaar zijn voor analyse Van specifieke cellulaire en moleculaire signalering. Het huidige muizenmodel deelt belangrijke overeenkomsten met bestaande leverblosemodellen, waaronder gestandaardiseerde leverlaceratie, bloedverlieskwantificatie, hemodynamische monitoring en het vermogen om overlevingsanalyse uit te voeren. Veel bestaande modellen bevatten slechts enkele van deze aspecten, terwijl ons model is ontwikkeld om veel van de fysiologische variaties te metenBles gelijktijdig en in meerdere muizen. Ook de ontwikkeling van een muizenmodel opent de deur naar onderzoeken buiten reanimatie en in grotere pathofysiologische mechanismen bij onbeheerde bloeding met het potentieel van een kosteneffectief, high-throughput model met behulp van geavanceerde moleculaire technieken.
Protocol
Representative Results
Discussion
Het hier beschreven murine leverlaceratiemodel biedt een betrouwbaar, consistent model van onbeheerde bloeding. Dit model is eenvoudig te verrichten, maar er zijn belangrijke stappen die zorgvuldig overwegen. Het meest technisch uitdagende deel van het model is de canulatie van de femorale vaten voor hemodynamische controle en vloeistof- / geneesmiddeladministratie. Bij de dissectie van de zenuw en de arteriotomie / venotomie moet voorzichtig zijn. Het is belangrijk om de zenuw niet aan te raken tijdens de dissectie van…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Het werk van dit manuscript werd ondersteund door financiering aan Dr. Neal door het Pilot Project van het Vasculaire Geneeskunde Instituut in Hemostase en Vasculaire Biologie (P3HVB) en de AAST Research Fellowship. Dit werk wordt ondersteund door US National Institutes of Health-subsidies 1 R35 GM119526-01 en UM1HL120877-01.
Materials
| SS/45 dumonts | Fine Science Tools | 11203-25 |
| surgical scissors | Fine Science Tools | 14068-12 |
| hemostats | Fine Science Tools | 13009-12 |
| microscissors | Fine Science Tools | 15000-08 |
| 0.8mm curved forceps | Fine Science Tools | 11009-13 |
| suture reel 6-0 | Fine Science Tools | 18020-60 |
| suture 4-0 silk w/ needle | Owens Minor | K188H |
| gauze 4×4 | can be purchased through any global vendor | |
| cotton-tip applicator | can be purchased through any global vendor | |
| 30G needle | can be purchased through any global vendor | |
| 23G needle | can be purchased through any global vendor | |
| 10cc syringe | can be purchased through any global vendor | |
| 50cc conical tube | can be purchased through any global vendor | |
| 1cc syringe w/ 25G needle | Fisher Scientific | 14-826-88 |
| Polyethylene 10 tubing 100`(PE-10) | Fisher Scientific | 14-170-12P |
| Polyethylene 50 tubing 100`(PE-50) | Fisher Scientific | 14-170-12B |
| 3-way stopcock | Fisher Scientific | NC9779127 |
| surgical blue pad | Fisher Scientific | 50-7105 |
| Sterile Field dressings | Fisher Scientific | NC9517505 |
| tape rolls 1" | Corporate Express | MMM26001 |
| straight side wide mouth jars | VWR | 159000-058 |
| stainless steel tray 8" x 11" | VWR | 62687-049 |
| male-male leur lock 3-way | VWR | 20068-909 |
| sterilization pouch 3"x8" | VWR | 24008 |
| sterilization pouch 5"x10" | VWR | 24010 |
| absorption triangles | Fine Science Tools | 18105-03 |
| 7mm wound clip applier | Fisher Scientific | E0522687 |
| 1000 7mm wound clips | Fisher Scientific | E0522687 |
| betadine (4oz) | can be purchased through any global vendor | |
| sterile gloves | can be purchased through any global vendor | |
| eppendorfs | can be purchased through any global vendor | |
| 1/2cc Lo-Dose insulin syringe | Fisher Scientific | 12-826-79 |
| small weigh boat | can be purchased through any global vendor | |
| lactated ringers | can be purchased through any global vendor | |
| hepranized saline solution (.1µ hep + 9.9µNaCl) | can be purchased through any global vendor | |
| phosphate buffered saline | can be purchased through any global vendor | |
| pentobarbital | can be purchased through any global vendor | |
| Wild M650 microscope w/ boom stand | Leica | |
| Digi-Med BPA-400 analyzer & systems integrator | Micro-Med | SYS-400 |
| TXD-310 (Digi-Med Transducer) | Micro-Med | TXD-300 |
| Computer | Dell | |
| microbead instrument sterilizer | VWR | 11156-002 |
| Oster A5 clippers w. size 40 blade | VWR | 10749-020 |
| circulating heating pad 18×26 | Harvard | py872-5272 |
| rectal thermometer | Kent Scientific | RET-3 |
References
- Chang, R., Cardenas, J. C., Wade, C. E., Holcomb, J. B. Advances in the understanding of trauma-induced coagulopathy. Blood. 128 (8), 1043-1049 (2016).
- Kutcher, M. E., et al. A paradigm shift in trauma resuscitation: evaluation of evolving massive transfusion practices. JAMA surgery. 148 (9), 834-840 (2013).
- Tsukamoto, T., Pape, H. C. Animal Models for Trauma Research. Shock. 31 (1), 3-10 (2009).
- Darwiche, S. S., et al. Pseudofracture: an acute peripheral tissue trauma model. J Vis Exp. (50), (2011).
- Lomas-Niera, J. L., Perl, M., Chung, C. -. S., Ayala, A. Shock and Hemorrhage: an Overview of Animal Models. Shock. 24, 33-39 (2005).
- Kohut, L. K., Darwiche, S. S., Brumfield, J. M., Frank, A. M., Billiar, T. R. Fixed volume or fixed pressure: a murine model of hemorrhagic shock. J Vis Exp. (52), (2011).
- Matsuoka, T., Hildreth, J., Wisner, D. H. Liver injury as a model of uncontrolled hemorrhagic shock: resuscitation with different hypertonic regimens. J Trauma. 39 (4), 674-680 (1995).
- Komachi, T., et al. Adhesive and Robust Multilayered Poly(lactic acid) Nanosheets for Hemostatic Dressing in Liver Injury Model. J. Biomed. Mater. Res. Part B Appl. Biomater. , (2016).
- Orfanos, N. F., et al. The effects of antioxidants on a porcine model of liver hemorrhage. J Trauma Acute Care Surg. 80 (6), 964-971 (2016).
- Morgan, C. E., Prakash, V. S., Vercammen, J. M., Pritts, T., Kibbe, M. R. Development and validation of 4 different rat models of uncontrolled hemorrhage. JAMA Surgery. 150 (4), 316-324 (2015).
- Rosselli, D. D., Brainard, B. M., Schmiedt, C. W. Efficacy of a topical bovine-derived thrombin solution as a hemostatic agent in a rodent model of hepatic injury. Can J Vet Res. 14 (14), 303-308 (2015).
- Sheppard, F. R., et al. Development of a Nonhuman Primate (Rhesus Macaque) Model of Uncontrolled Traumatic Liver Hemorrhage. Shock. 44, 114-122 (2015).
- Nemzek-Hamlin, J. A., Hwang, H., Hampel, J. A., Yu, B., Raghavendran, K. Development of a murine model of blunt hepatic trauma. Comp Med. 63 (5), 398-408 (2013).
- Vogel, S., et al. Platelet-derived HMGB1 is a critical mediator of thrombosis. J Clin Invest. 125 (12), (2015).
- Modery-Pawlowski, C. L., Tian, L. L., Ravikumar, M., Wong, T. L., Sen Gupta, A. In vitro and in vivo hemostatic capabilities of a functionally integrated platelet-mimetic liposomal nanoconstruct. Biomaterials. 34 (12), 3031-3041 (2013).
