Veno-venös extrakorporeal membransyresättning i en mus
Summary
Här presenterar vi ett protokoll som beskriver den teknik för veno-venös extrakorporeal membransyresättning (ECMO) i en icke-intuberade, spontant andning mus. Denna murina modell av ECMO kan genomföras effektivt i experimentella studier av akut och slutstadiet lungsjukdomar.
Abstract
Användning av extrakorporeal membransyresättning (ECMO) har ökat kraftigt under de senaste åren. ECMO har blivit en pålitlig och effektiv terapi för akut samt slutstadiet lungsjukdomar. Med ökningen av kliniska efterfrågan och långvarig användning av ECMO är processuella optimering och förebyggande av skador på flera organ av avgörande betydelse. Syftet med detta protokoll är att presentera en detaljerad teknik av veno-venös ECMO i en icke-intuberade, andas spontant mus. Detta protokoll visar den tekniska utformningen av ECMO och kirurgiska åtgärder. Denna murina ECMO-modell kommer att underlätta studiet av patofysiologi relaterade till ECMO (t.ex. inflammation, blödning och tromboemboliska händelser). På grund av överflödet av genetiskt modifierade möss, kan de molekylära mekanismerna som är involverade i ECMO-relaterade komplikationer också vara dissekeras.
Introduction
Extrakorporeal membransyresättning (ECMO) är en tillfällig livsuppehållande system tar över fungerar av lungor och hjärta för att möjliggöra adekvat gasutbyte och perfusion. Hill et al1 beskrivs den första användningen av ECMO patienter 1972; men blev det bara används allmänt efter sin framgångsrika ansökan under den H1N1 influensan pandemin 20092. Idag används rutinmässigt ECMO som livräddande förfarande i slutstadiet hjärt- och lung sjukdomar3. Veno-venös ECMO är alltmer anställd som ett alternativ till invasiv mekanisk ventilation i vaken, icke-intuberade, patienter med refraktär andningssvikt4.
Trots dess utbrett införande, har olika komplikationer rapporterats för ECMO5,6,7. Komplikationer som kan upplevas av patienter på ECMO är blödning, trombos, sepsis, trombocytopeni, enhet-relaterade störningar och luftemboli. En systemisk inflammatorisk reaktion syndrom (SIRS) vilket resulterar i flera organskador är dessutom väl beskrivna både kliniskt och i experimentella studier8,9. Neurologiska komplikationer såsom hjärnan infarkt rapporteras också ofta hos patienter som genomgår långvarig ECMO behandling. För att förvirra frågor, är det ofta svårt att urskilja om komplikationer orsakade av ECMO själv eller uppkommer av underliggande sjukdomar som åtföljer akut och slutstadiet sjukdomar.
För att specifikt studera effekterna av ECMO på en frisk organism, måste en pålitlig experimentell djurmodell fastställas. Det finns mycket få rapporter på utförandet av ECMO på smådjur och alla begränsade till råttor. Hittills har har ingen musmodell av ECMO beskrivits i litteraturen. På grund av tillgången till ett stort antal genetiskt modifierade mus stammar, skulle inrättandet av en musmodell ECMO tillåta ytterligare utredning av molekylära mekanismer involverade i ECMO-relaterade komplikationer10,11.
Baserat på våra tidigare beskrivna murina modell hjärt bypass (CPB)12, har vi utvecklat en stabil metod för veno-venös ECMO i icke-intuberade, andas spontant möss. ECMO kretsen (figur 1), som innehåller utflöde och inflöde kanyler, en Peristaltisk pump, oxygenator och air-trapping reservoar, är liknar våra tidigare beskrivna modellen av murina CPB12 med undantag för att ha en mindre priming volym (0,5 mL). Detta protokoll visar den detaljerade tekniker, fysiologiska övervakning och blod gasar analys en framgångsrik ECMO-förfarande.
Protocol
Representative Results
Discussion
Tidigare har beskrivit vi en framgångsrik modell för CPB i en mus12,13. Att genomföra en sådan modell för akut eller slutstadiet lungsjukdomar som vi utvecklat en lätt-till-använda veno-venös ECMO krets för möss. Olika till CPB modellen, veno-venös ECMO kräver inte komplicerade kirurgiska ingrepp såsom sternotomi och fastspänning av aorta, vilket minskar risken för sår blödning i ett fullt hepariniserad djur. För att undvika embolisering av oxyg…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta projekt stöds av KFO 311 Grant från Deutsche Forschungsgemeinschafts.
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).
