Brain Death Inductie bij muizen met behulp van intra-arteriële bloeddruk monitoring en ventilatie via tracheostomie
Summary
We presenteren een murinemodel van hersendoodinductie om de invloed van zijn pathofysiologische effecten op organen en op opeenvolgende grafts in het kader van vaste orgaantransplantatie te evalueren.
Abstract
Hoewel zowel levende donatie als donatie na de dood van de bloedsomloop alternatieve mogelijkheden bieden voor orgaantransplantatie, is donatie na donorhersendood (BD) nog steeds de belangrijkste bron voor vaste transplantaties. Helaas, het onomkeerbare verlies van de hersenfunctie is bekend dat meerdere pathofysiologische veranderingen veroorzaken, met inbegrip van hemodynamische evenals hormonale wijzigingen, uiteindelijk leidt tot een systemische ontstekingsreactie. Modellen die een systematisch onderzoek naar deze effecten in vivo mogelijk maken, zijn schaars. We presenteren een murine-model van BD-inductie, dat onderzoek kan helpen naar de verwoestende effecten van BD op de allograft-kwaliteit. Na het uitvoeren van intra-arteriële bloeddrukmeting via de gemeenschappelijke halsslagader en betrouwbare ventilatie via een tracheostomie, wordt BD veroorzaakt door gestaag toenemende intracraniale druk met behulp van een ballonkatheter. Vier uur na BD-inductie kunnen organen worden geoogst voor analyse of voor verdere transplantatieprocedures. Onze strategie maakt een uitgebreide analyse van donor BD in een murinemodel mogelijk, waardoor een diepgaand inzicht in BD-gerelateerde effecten bij vaste orgaantransplantatie mogelijk is en mogelijk de weg wordt vrijgemaakt voor geoptimaliseerde orgaanconditionering.
Introduction
Transplantatie is momenteel de enige curatieve behandeling voor orgaanfalen in het eindstadium. Tot nu toe, hersendood (BD) patiënten zijn de belangrijkste bron voor orgaandonaties, hoewel levende donatie en donatie na de bloedsomloop dood zijn waardevolle alternatieven1. BD wordt gedefinieerd door een onomkeerbare coma (met een bekende oorzaak), de afwezigheid van hersenstamreflexen en apneu2. Helaas, BD organen tonen inferieure resultaten in de lange termijn graft overleving onafhankelijk van menselijke leukocyten antigeen (HLA)-mismatch en koude ischemische tijd3. Ondertussen is intensief onderzoek naar deze antigeen-onafhankelijke risicofactor uitgevoerd wat resulteert in drie belangrijke aspecten van pathofysiologische veranderingen die als gevolg van BD werden bemiddeld: hemodynamisch, hormonaal enontstekingsgebied 4.
Tot op heden zijn experimentele BD-modellen bij knaagdieren meestal uitgevoerd met ratten. Om meer inzicht te krijgen in de immunologische gevolgen voor vaste organen na BD, wilden we een murinemodel van BD opzetten, omdat momenteel alleen muismodellen uitgebreide onderzoeken naar genetische of immunologische factoren mogelijk maken. In deze context biedt het muissysteem een grotere verscheidenheid aan analytische hulpmiddelen.
Het principe van BD-inductie zoals hier beschreven is gebaseerd op een toename van de intracraniale druk veroorzaakt door de inflatie van een ballonkatheter die onder de schedel wordt ingebracht. Verhoogde intracraniale druk bootst het fysiologische mechanisme van BD na door de perfusie van de cerebrum, cerebellum en hersenstam5,6te blokkeren. Om voldoende perfusie van perifere organen te garanderen, is bloeddrukmeting verplicht tijdens de procedure. De katheter die voor dit doel wordt gebruikt dient tegelijkertijd voor zoute toediening om de bloeddruk te stabiliseren door vloeistofsubstitutie. Aangezien BD gepaard gaat met het stoppen van spontane ademhaling, moet voldoende ventilatie worden gegarandeerd. Een elektrische deken handhaaft fysiologische kernlichaamstemperatuur.
Samengevat zal dit model diepgaande studies mogelijk maken naar de invloed van BD-geïnduceerde schade, op leukocytenmigratie7, complimentactivering8,ischemische reperfusieletsel9en andere factoren.
Protocol
Representative Results
Discussion
BD, een risicofactor voor allograft kwaliteit bij multi-orgaandonoren, brengt een overvloed aan pathofysiologische veranderingen met zich mee, die alleen voldoende kunnen worden beoordeeld met behulp van in vivo modellen. Hemodynamische veranderingen, cytokine storm, hormonale veranderingen en hun uiteindelijke impact op orgaangraft kwaliteit en overleving kan niet worden geanalyseerd in vitro4. De meerderheid van de basistransplantatie en immunologisch onderzoek is afhankelijk van geavanceerde di…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
N.a.
Materials
| Arterial catheter (BD Neoflon 26G) | BD | 391349 | |
| Blood Pressure Transducers (APT300) | Harvard Apparatus Inc. | 73-3862 | |
| Fogarty Arterial Embolectomy Catheter N° 3 | Edwards Lifesciences Corporation | 120403F | |
| Forceps | FST | 11271-30 | |
| Homeothermic Blanket Systems with Flexible Probe | Harvard Apparatus Inc. | 55-7020 | |
| Ketansol | Graeub | 6680110 | |
| Micro scissor | FST | 15018-10 | |
| Needle holder | FST | 12060-02 | |
| Prolene 5-0 | Ethicon | 8698H | |
| Pump 11 Elite Infusion Only Single | Harvard Apparatus Inc. | 70-4500 | |
| Scissor | FST | 14075-11 | |
| Stereotactic microscope | Olympus | SZX7 | |
| Transpore Tape | 3M | 1527-1 | |
| Underpads | Molinea.A | 274301 | |
| Ventilator for mice (MiniVent Model 845) | Harvard Apparatus Inc. | 73-0043 | |
| Xylasol | Graeub | 7630109 |
References
- Hart, A., et al. OPTN/SRTR 2017 Annual Data Report: Kidney. American Journal of Transplantation. 19 (Suppl 2), 19 (2019).
- The Quality Standards Subcommittee of the American Academy of Neurology. Practice parameters for determining brain death in adults (summary statement). Neurology. 45 (5), 1012-1014 (1995).
- Terasaki, P. I., Cecka, J. M., Gjertson, D. W., Takemoto, S. High survival rates of kidney transplants from spousal and living unrelated donors. New England Journal Medicine. 333 (6), 333-336 (1995).
- Pratschke, J., Neuhaus, P., Tullius, S. G. What can be learned from brain-death models?. Transplant International. 18 (1), 15-21 (2005).
- Wilhelm, M. J., et al. Activation of the heart by donor brain death accelerates acute rejection after transplantation. Circulation. 102 (19), 2426-2433 (2000).
- Pomper, G., et al. Introducing a mouse model of brain death. Journal of Neuroscience Methods. 192 (1), 70-74 (2010).
- Ritschl, P. V., et al. Donor brain death leads to differential immune activation in solid organs but does not accelerate ischaemia-reperfusion injury. Journal of Pathology. 239 (1), 84-96 (2016).
- Atkinson, C., et al. Donor brain death exacerbates complement-dependent ischemia/reperfusion injury in transplanted hearts. Circulation. 127 (12), 1290-1299 (2013).
- Oberhuber, R., et al. Treatment with tetrahydrobiopterin overcomes brain death-associated injury in a murine model of pancreas transplantation. American Journal of Transplantation. 15 (11), 2865-2876 (2015).
- Floerchinger, B., et al. Inflammatory immune responses in a reproducible mouse brain death model. Transplant Immunology. 27 (1), 25-29 (2012).
- Steen, P. A., Milde, J. H., Michenfelder, J. D. No barbiturate protection in a dog model of complete cerebral ischemia. Annals of Neurology. 5 (4), 343-349 (1979).
- Cooper, D. K., Novitzky, D., Wicomb, W. N. The pathophysiological effects of brain death on potential donor organs, with particular reference to the heart. Annals of the Royal College of Surgeons of England. 71 (4), 261-266 (1989).
- Herijgers, P., Leunens, V., Tjandra-Maga, T. B., Mubagwa, K., Flameng, W. Changes in organ perfusion after brain death in the rat and its relation to circulating catecholamines. Transplantation. 62 (3), 330-335 (1996).
