Veno-venøs ekstrakorporal membran oksygenering i en mus
Summary
Her presenterer vi en protokoll som beskriver teknikken veno-venøs ekstrakorporal membran oxygenation (ECMO) i en ikke-intubated, spontan pusting mus. Denne murine modellen av ECMO kan bli effektivt implementert i eksperimentelle studier av akutt og sluttstadiet lungesykdommer.
Abstract
Bruk ekstrakorporal membran oxygenation (ECMO) har økt betydelig de siste årene. ECMO har blitt en pålitelig og effektiv behandling for akutt samt sluttstadiet lungesykdommer. Med økningen i klinisk etterspørsel og langvarig bruk av ECMO er fremgangsmåter for optimalisering og forebygging av flere organskade av avgjørende betydning. Målet med denne protokollen er å presentere en detaljert teknikk for veno-venøs ECMO i en ikke-intubated, spontan pusting musen. Denne protokollen demonstrerer den tekniske utformingen av ECMO og kirurgisk trinnene. Denne murine ECMO modellen vil lette studiet av patofysiologi relatert til ECMO (f.eks betennelse, blødning og thromboembolic hendelser). På grunn av overflod av genmodifiserte mus, kan det også være dissekert molekylære mekanismer involvert i ECMO-relaterte komplikasjoner.
Introduction
Ekstrakorporal membran oksygenering (ECMO) er en midlertidig liv støttesystem som tar over funksjonene til lungene og hjertet å tillate tilstrekkelig gassutveksling og perfusjon. Hill et al1 beskrevet den første bruken av ECMO hos pasienter i 1972; Imidlertid ble det bare utbredt etter vellykket programmet under H1N1 influensa pandemi i 20092. I dag brukes rutinemessig ECMO som en livreddende prosedyre i sluttstadiet hjerte og lunge sykdommer3. Veno-venøs ECMO er stadig ansatt som et alternativ til invasiv mekanisk ventilasjon i våken, ikke-intubated, spontan pusting pasienter med ildfaste respirasjonssvikt4.
Til tross for utbredt wireheading, er mangfoldig komplikasjoner rapportert for ECMO5,6,7. Komplikasjoner som kan oppleves av pasienter på ECMO inkluderer blødning, blodpropp, sepsis, trombocytopeni, enhetsrelaterte feil og air embolism. Videre er en systemisk inflammatorisk respons syndrom (herrer) resulterer i flere organskade godt beskrevet både klinisk og eksperimentelle studier8,9. Nevrologiske komplikasjoner som hjernen hjerteinfarkt rapportert også ofte hos pasienter gjennomgår langsiktige ECMO terapi. For å forvirre saker, er det ofte vanskelig å skille komplikasjoner forårsaket av ECMO selv eller oppstår fra underliggende lidelser følger akutt og sluttstadiet sykdommer.
Å spesielt studere effekter av ECMO på en sunn organisme, må en pålitelig eksperimentelle dyr modell opprettes. Det er svært få rapporter på ytelsen til ECMO på små dyr og er alle begrenset til rotter. Hittil har har ingen musemodell av ECMO blitt beskrevet i litteraturen. Grunn av tilgjengelighet av et stort antall genmodifiserte musen stammer, ville etablering av en mus ECMO modell tillate ytterligere undersøkelse av molekylære mekanismer involvert i ECMO-relaterte komplikasjoner10,11.
Basert på vår beskrevet tidligere murine modell hjerte bypass (CPB)12, har vi utviklet en stabil metode for veno-venøs ECMO i ikke-intubated, spontan pusting mus. ECMO kretsen (figur 1), som inneholder utløp og tilsig cannulas, peristaltiske pumpe, oxygenator og luft-fangst reservoaret, ligner vår beskrevet tidligere modell murine CPB12 med unntak av å ha en mindre grunning volum (0,5 mL). Denne protokollen viser detaljert teknikker, fysiologiske overvåking, og blod gass analyse involvert i en vellykket ECMO-prosedyre.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi beskrevet tidligere, en vellykket modell av CPB i en mus12,13. Implementere slik modell for akutt eller sluttstadiet lunge lidelser vi utviklet en lett-å-bruke veno-venøs ECMO krets for mus. Forskjellige CPB modellen veno-venøs ECMO krever ikke komplisert kirurgiske prosedyrer som sternotomy og clamping aortabuen, dermed redusere risikoen for såret blødning i en fullt heparinized dyr. For å unngå embolisering av oxygenator med blodpropp, er 2,5 IE hepar…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette prosjektet ble støttet av KFO 311 stipend fra Deutsche Forschungsgemeinschaft.
Materials
| Sterofundin | B.Braun Petzold GmbH | PZN:8609189 | in 1:1 with Tetraspan |
| Tetraspan 6% Solution | B. Braun Melsungen AG | PZN: 05565416 | in 1:1 with Sterofundin |
| Heparin Natrium 25.000 | Ratiopharm GmbH | PZN: 3029843 | 2,5 IU per ml of priming |
| NaHCO3 8,4% Solution | B. Braun Melsungen AG | PZN: 1579775 | 3% in priming solution |
| Carprofen | Zoetis Inc., USA | PZN:00289615 | 5mg/kg/BW |
| 1 Fr PU Catheter | Instechlabs INC., USA | C10PU-MCA1301 | carotide artery |
| 2 Fr PU Catheter | Instechlabs INC., USA | C20PU-MJV1302 | jugular vein |
| 8-0 Silk suture braided | Ashaway Line & Twine Co., USA | 75290 | ligature |
| Isoflurane | Piramal Critical Care GmbH | PZN:9714675 | narcosis |
| Spring Scissors – 6mm Blades | Fine Science Tools GmbH | 15020-15 | instruments |
| Spring Scissors – 2mm Blades | Fine Science Tools GmbH | 15000-03 | instruments |
| Halsted-Mosquito Hemostat | Fine Science Tools GmbH | 13009-12 | instruments |
| Dumont #55 Forceps | Fine Science Tools GmbH | 11295-51 | instruments |
| Castroviejo Micro Needle Holder – 9cm | Fine Science Tools GmbH | 12060-02 | instruments |
| Micro Serrefines | Fine Science Tools GmbH | 18555-01 | instruments |
| Bulldog Serrefine | Fine Science Tools GmbH | 18050-28 | instruments |
| Isoflurane Vaporizer Drager 19.1 | Drägerwerk AG & Co. KGaA | anesthesia 1,3 -2,5% | |
| Multichannel Data Aquisition Device with ISOHEART Software | Hugo Sachs Elektronik GmbH, Germany | invasive pressure, ECG, t °C | |
| i-STAT portable device | Abbott Laboratories, Lake Bluff, Illinois, USA | blood gas analysis | |
| i-STAT CG4+ and CG8+ cartridges | Abbott Laboratories, Lake Bluff, Illinois, USA | blood gas analysis | |
| C57Bl/6 mice, male, 30 g, 14 weeks old | Charles River Laboratories | housed 1 week before |
References
- Hill, J. D., et al. Prolonged Extracorporeal Oxygenation for Acute Post-Traumatic Respiratory Failure (Shock-Lung Syndrome). New England Journal of Medicine. 286 (12), 629-634 (1972).
- Noah, M. A., et al. Referral to an Extracorporeal Membrane Oxygenation Center and Mortality Among Patients With Severe 2009 Influenza A(H1N1). Journal of the American Medical Association. 306 (15), 1659 (2011).
- Maslach-Hubbard, A., Bratton, S. L. Extracorporeal membrane oxygenation for pediatric respiratory failure: History, development and current status. World Journal of Critical. Care Medicine. 2 (4), 29-39 (2013).
- Langer, T., et al. “Awake” extracorporeal membrane oxygenation (ECMO): pathophysiology, technical considerations, and clinical pioneering. Critical Care. 20 (1), 150 (2016).
- Esper, S. A. Extracorporeal Membrane Oxygenation. Advances in Anesthesia. 35 (1), 119-143 (2017).
- Millar, J. E., Fanning, J. P., McDonald, C. I., McAuley, D. F., Fraser, J. F. The inflammatory response to extracorporeal membrane oxygenation (ECMO): a review of the pathophysiology. Critical Care. 20 (1), 387 (2016).
- Lubnow, M., et al. Technical complications during veno-venous extracorporeal membrane oxygenation and their relevance predicting a system-exchange–retrospective analysis of 265 cases. Public Library of Science One. 9 (12), e112316 (2014).
- Passmore, M. R., et al. Inflammation and lung injury in an ovine model of extracorporeal membrane oxygenation support. American Journal of Physiology – Lung Cellular and Molecular Physiology. 311 (6), L1202-L1212 (2016).
- Vaquer, S., de Haro, C., Peruga, P., Oliva, J. C., Artigas, A. Systematic review and meta-analysis of complications and mortality of veno-venous extracorporeal membrane oxygenation for refractory acute respiratory distress syndrome. Annals of Intensive Care. 7 (1), 51 (2017).
- Houser, S. R., et al. Animal Models of Heart Failure A Scientific Statement From the American Heart Association. Circulation Research. 111 (1), 131-150 (2012).
- Russell, J. C., Proctor, S. D. Small animal models of cardiovascular disease: tools for the study of the roles of metabolic syndrome, dyslipidemia, and atherosclerosis. Cardiovascular Pathology. 15 (6), 318-330 (2006).
- Madrahimov, N., et al. Novel mouse model of cardiopulmonary bypass. European Journal of Cardio-thoracic Surgery. 53 (1), 186-193 (2017).
- Madrahimov, N., et al. Cardiopulmonary Bypass in a Mouse Model: A Novel Approach. J. Journal of Visualized Experiments. (127), (2017).
