En gjenoppretting hjerte Bypass modell uten transfusjon eller inotrope agenter i rotter
Summary
Her presenterer vi en protokoll for å beskrive en gjenoppretting hjerte bypass modell uten transfusjon eller inotrope agenter i rotte. Denne modellen muliggjør studiet av den langsiktige flere organ sekvele av hjerte bypass.
Abstract
Hjerte bypass (CPB) er uunnværlig i kardiovaskulær kirurgi. Til tross for dramatiske avgrensningen av CPB teknikk og enheter, flere organ komplikasjoner relatert til langvarig CPB fortsatt kompromiss utfallet av kardiovaskulær kirurgi, og kan forverre postoperativ sykelighet og dødelighet. Dyremodeller recapitulating klinisk bruk av CPB aktivere klargjøring av patofysiologiske prosessene som oppstår under CPB og lette pre kliniske studier for å utvikle strategier for å beskytte mot disse komplikasjonene. Rotte CPB modeller er fordelaktig på grunn av deres større kostnadseffektivitet, praktisk eksperimentelle prosesser, rikelig testmetoder på den genetiske eller protein nivå og genetisk konsistens. De kan brukes for å undersøke immun system aktivisering og syntese av proinflammatory cytokiner, kompliment aktivisering og produksjon av oksygen frie radikaler. Rotte modeller har blitt raffinert og gradvis har tatt plassen til store dyr modeller. Her beskriver vi en enkel CPB modell uten transfusjon og/eller inotrope agenter i rotte. Denne utvinning modellen muliggjør studiet av den langsiktige flere organ sekvele av CPB.
Introduction
Dr. John H. Gibbon Jr gjennomført den første kirurgi bruker CPB1i 1953, og senere ble en viktig modalitet i kardiovaskulær kirurgi. Mens teknikker og enheter har vært dramatisk raffinerte, flere organ komplikasjoner relatert til CPB fortsatt kompromiss utfallet av kardiovaskulær kirurgi, og kan påvirke postoperativ sykelighet og dødelighet2. CPB-relaterte orgel skade er forårsaket av immunsystem aktivisering og syntese av proinflammatory cytokiner, kompliment aktivisering og produksjon av oksygen frie radikaler2. Dens patofysiologi, men har ikke blitt fullt belyst.
Dyremodeller recapitulating klinisk bruk av CPB aktiverer avklaring patofysiologiske prosesser under og etter CPB; Dette kan forenkle pre kliniske studier i å utvikle strategier for å unngå disse komplikasjoner. Siden Popovic et al. først rapportert en rotte CPB modell i 19673rotte CPB modeller har blitt forbedret, og har gradvis tatt plassen til store dyr modeller større kostnadseffektivitet, praktisk eksperimentelle prosesser og en mengde testmetoder i genetisk og protein nivå. I tillegg kan innavlet rotter være genetisk identisk, redusere mulig biologisk biases.
Fabre et al. først etablert en utvinning modell som tillatt studiet av den langsiktige flere organ sekvele av CPB4. Fordelene med denne enkle overlevelse modellen er fleksibilitet (CPB flyt og varighet), stabil viktig tilstand og reproduserbarhet i systemisk betennelse. Rotte CPB modeller har blitt avgjørende for etterforskningen av strategier som mål å forhindre flere orgel skade under CPB5, og ulike modeller for å simulere kliniske situasjoner under CPB nylig er utviklet. De Lange et al. utviklet en hjertestans modell, hvilke kan brukes å karakterisere enzymatisk, genetisk og histologiske svar knyttet til hjerteinfarkt skade7. Peters et al. arrangert hjerteinfarkt og kontrollert reperfusion bruker miniatyriserte CPB modell for å analysere hjertet disfunction gjennom fokal iskemi og reperfusion skade8. Jungwirth et al. først etablert en dyp hypothermic sirkulasjons arrest (DHCA)-modellen, som kan belyse globale iskemi og reperfusion skaden av DHCA og støtter potensielle neuroprotective strategier6. Studier med DHCA undersøke påvirkning av nedkjøling, reperfusion eller hemolyse-utløst signalnettverk hendelser9. Dyp nedkjøling kan påvirke aktivisering og inaktivering av ulike enzymer og stier og mekanismene forblir ukjent10. Derimot, må hjertestans modeller eller hjertet iskemi modeller brukes til å undersøke iskemi og reperfusion hjertet skade. Disse ulike rotte CPB modeller som svært recapitulate menneskelige CPB kan avsløre patologisk prosesser knyttet til CPB og redusere CPB-relaterte komplikasjoner.
Denne protokollen demonstrerer en enkel CPB modell uten transfusjon eller inotrope agenter i rotte. Denne modellen muliggjør studiet av langsiktig flere organ sekvele av CPB.
Protocol
Representative Results
Discussion
I denne rat CPB modellen, serum og lunge uttrykk nivåer av inflammatoriske cytokiner og HMGB-1, en nøkkel transkripsjon faktor regulere de inflammatoriske reaksjonene, dramatisk økt etter CPB. Tidligere kliniske studier viste at serum utskillelsen av HMGB-1-nivået er opphøyet i pasienter som gjennomgår kardiovaskulær kirurgi11, og topp serum HMGB-1 nivået under CPB var assosiert med mer alvorlig systemisk inflammatorisk respons syndrom og lunge oksygenering verdifall etter CPB<sup class="x…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Takknemlighet er utvidet til Dr. T. Taki og Dr. M. Funamoto deres kundestøtte.
Materials
| Rodent Ventilator 7025 | Ugo Basile | 7025 | Ventilator |
| OxiQuant B | ENVITEC | 46-00-0023 | Oxygen Sensor |
| CMA 450 Temperature Controller | CMA | 8003759 | Temperature Controller |
| CMA 450 Heating Pad | CMA | 8003763 | |
| CMA 450 Rectal Probe | CMA | 8003761 | |
| DIN(8) to Disposable BP Transducer | ADInstruments | MLAC06 | |
| Disposable BP Transducer | ADInstruments | MLT0670 | |
| IX-214 Data Recorder | iWorx Systems | IWX-214 | amplifier |
| LabScribe software | iWorx Systems | software | |
| Roller pump | Furue Science | Model RP-VT | pump |
| Happy Cath | Medikit | EB 19G 4HCLs PP | 17-gauge multiorifice angiocatheter |
| SURFLO ETFE I.V. Catheter | Terumo | SR-OX2419CA | 24-gauge angiocatheter |
| Oxygenator | Mera | HPO-002 | |
| CPB circuit | Mera | custom-made | |
| Hespander fluid solution | Fresenius Kabi | 3319547A4035 | Hydroxyethyl starch |
References
- Gibbon, J. H. Application of a mechanical heart and lung apparatus to cardiac surgery. Minn Med. 37 (3), 171-185 (1954).
- Apostolakis, E., Filos, K. S., Koletsis, E., Dougenis, D. Lung dysfunction following cardiopulmonary bypass. J Cardiac Surg. 25 (1), 47-55 (2010).
- Popovic, P., Horecky, J., Popovic, V. P. Instrumental responses in rats after hypothermic cardiopulmonary by-pass. P Soc Exp Biol Med. 126 (1), 225-228 (1967).
- Fabre, O., et al. A recovery model of partial cardiopulmonary bypass in the rat. Perfusion. 16 (3), 215-220 (2001).
- Hirao, S., Masumoto, H., Minatoya, K. Rat cardiopulmonary bypass models to Investigate multi-organ injury. Clin Surg. 2, 1-6 (2017).
- Jungwirth, B., et al. Neurologic outcome after cardiopulmonary bypass with deep hypothermic circulatory arrest in rats: description of a new model. J Thorac Cardiov Sur. 131 (4), 805-812 (2006).
- de Lange, F., Yoshitani, K., Podgoreanu, M. V., Grocott, H. P., Mackensen, G. B. A novel survival model of cardioplegic arrest and cardiopulmonary bypass in rats: a methodology paper. J Cardiothorac Surg. 3, 51 (2008).
- Peters, S., et al. An experimental model of myocardial infarction and controlled reperfusion using a miniaturized cardiopulmonary bypass in rats. Interact Cardiovasc Th. 19 (4), 561-564 (2014).
- Engels, M., et al. A cardiopulmonary bypass with deep hypothermic circulatory arrest rat model for the investigation of the systemic inflammation response and induced organ damage. J Inflamm. 11 (26), (2014).
- Pinto, A., et al. The extracellular isoform of superoxide dismutase has a significant impact on cardiovascular ischaemia and reperfusion injury during cardiopulmonary bypass. Eur J Cardio-Thorac. 50 (6), 1035-1044 (2016).
- Zhang, Z., Wu, Y., Zhao, Y., Xiao, X., Liu, J., Zhou, X. Dynamic changes in HMGB1 levels correlate with inflammatory responses during cardiopulmonary bypass. Exp Ther Med. 5 (5), 1523-1527 (2013).
- Kohno, T., et al. Impact of serum high-mobility group box 1 protein elevation on oxygenation impairment after thoracic aortic aneurysm repair. Heart Vessels. 26 (3), 306-312 (2011).
- Tseng, C. C., et al. Impact of serum biomarkers and clinical factors on intensive care unit mortality and 6-month outcome in relatively healthy patients with severe pneumonia and acute respiratory distress syndrome. Dis Markers. 2014, (2014).
- Paparella, D., Yau, T. M., Young, E. Cardiopulmonary bypass induced inflammation: pathophysiology and treatment. An update. Eur J Cardio-Thorac. 21 (2), 232-244 (2002).
- Hirao, S., et al. Recombinant human soluble thrombomodulin prevents acute lung injury in a rat cardiopulmonary bypass model. J Thorac Cardiov Sur. , (2017).
- Yamazaki, S., Inamori, S., Nakatani, T., Suga, M. Activated protein C attenuates cardiopulmonary bypass-induced acute lung injury through the regulation of neutrophil activation. J Thorac Cardiov Sur. 141 (5), 1246-1252 (2011).
- Wang, C. T., Zhang, L., Wu, H. W., Wei, L., Xu, B., Li, D. M. Doxycycline attenuates acute lung injury following cardiopulmonary bypass: involvement of matrix metalloproteinases. Int J Clin Exp Patho. 7 (11), 7460-7468 (2014).
- Liu, K., et al. Curcumin attenuates cardiopulmonary bypass-induced lung oxidative damage in rats. J Cardiovasc Pharm T. 17 (4), 395-402 (2012).
- Taki, T., et al. Fetal mesenchymal stem cells ameliorate acute lung injury in a rat cardiopulmonary bypass model. J Thorac Cardiov S. 153 (3), 726-734 (2017).
- Zhu, X., et al. Establishment of a novel rat model without blood priming during normothermic cardiopulmonary bypass. Perfusion. 29, 63-69 (2014).
- Inoue, K., et al. Deep anesthesia worsens outcome of rats with inflammatory responses. Inflamm Res. 65 (7), 563-571 (2016).
- Bradfield, J. F., Schachtman, T. R., McLaughlin, R. M., Steffen, E. K. Behavioral and physiologic effects of inapparent wound infection in rats. Lab Anim Sci. 42 (6), 572-578 (1992).
