Ryggmärgsmikrocirkulation spelar en central roll i ryggmärgsskada. De flesta metoder tillåter inte realtidsbedömning av ryggmärgsmikrocirkulation, vilket är viktigt för utvecklingen av mikrocirkulationsriktade behandlingar. Här föreslår vi ett protokoll med Laser-Doppler-Flow Needle sonder i en stor djurmodell av ischemi/reperfusion.
Ryggmärgsskada är en förödande komplikation av aorta reparation. Trots utvecklingen för förebyggande och behandling av ryggmärgsskada är dess förekomst fortfarande betydligt hög och påverkar därför patientens resultat. Mikrocirkulation spelar en nyckelroll i vävnadsperfusion och syretillförsel och är ofta dissocierad från makrohemodynamik. Direkt utvärdering av ryggmärgsmikrocirkulation är därför avgörande för utvecklingen av mikrocirkulationsriktade terapier och utvärdering av befintliga metoder när det gäller ryggmärgsmikrocirkulation. De flesta av metoderna ger dock inte realtidsbedömning av ryggmärgsmikrocirkulation. Syftet med denna studie är att beskriva ett standardiserat protokoll för mikrocirkulatorisk utvärdering av ryggmärgen i realtid med hjälp av laserdoppler nålsonder direkt insatta i ryggmärgen. Vi använde en svin modell av ischemi/reperfusion att inducera försämring av ryggmärgen mikrocirkulation. Dessutom användes en fluorescerande mikrosfärinjektionsteknik. Ursprungligen bedövades djur och ventilerades mekaniskt. Därefter utfördes laser-Doppler nål sond insättningspunkten, följt av placeringen av ryggmärgsvätskan dränering. En median sternotomy utfördes för exponering av fallande aorta att utföra aorta cross-clamping. Ischemia/reperfusion framkallades av supra-celiac kolorektal cross-clamping för totalt 48 min, följt av reperfusion och hemodynamic stabilisering. Laser-Doppler Flux utfördes parallellt med makrohemodynamisk utvärdering. Dessutom användes automatiserad ryggmärgsvätskan dränering för att upprätthålla ett stabilt ryggmärgstryck. Efter slutförandet av protokollet offrades djur, och ryggmärgen skördades för histopatologiska och mikrosfär analys. Protokollet avslöjar genomförbarheten av ryggmärg microperfusion mätningar med laser-Doppler sonder och visar en markant minskning under ischemi samt återhämtning efter reperfusion. Resultaten visade jämförbart beteende med fluorescerande mikrosfär utvärdering. Sammanfattningsvis kan detta nya protokoll ge en användbar stor djurmodell för framtida studier med hjälp av realtids spinal cord microperfusion bedömning i ischemi/reperfusion villkor.
Ryggmärgsskada framkallad av ischemi/reperfusion (SCI) är en av de mest förödande komplikationerna av aortareparation i samband med minskat utfall1,2,3,4. Nuvarande förebyggande och behandlingsalternativ för SCI inkluderar optimering av makrohemodynamiska parametrar samt normalisering av cerebrospinalvätskans tryck (CSP) för att förbättra ryggmärgsperfusionstrycket2,5,6,7,8,9. Trots genomförandet av dessa manövrer varierar förekomsten av SCI fortfarande mellan 2% och 31% beroende på komplexiteten hos aortareparation10,11,12.
Nyligen har mikrocirkulation fått ökad uppmärksamhet13,14. Mikrocirkulation är området för cellulärt syreupptag och metaboliskt utbyte och spelar därför en kritisk roll i organfunktion och cellulär integritet13. Nedsatt mikrocirkulationsblodflöde är en viktig bestämningsfaktor för vävnads ischemi i samband med ökad dödlighet15,16,17,18,19. Försämring av ryggmärgsmikrocirkulationen är förknippad med minskad neurologisk funktion och utfall20,21,22,23. Därför är optimering av mikroperfusion för behandling av SCI ett mycket lovande tillvägagångssätt. Persistens av mikrocirkulationsstörningar, trots makrocirkulationsoptimering, har beskrivits26,27,28,29. Denna förlust av hemodynamisk koherens förekommer ofta under olika förhållanden, inklusive ischemi/reperfusion, vilket betonar behovet av direkt mikrocirkulationsutvärdering och mikrocirkulationsriktade terapier26,27,30.
Hittills har endast ett fåtal studier använt laser-Doppler-sonder för realtidsbedömning av ryggmärgens mikrocirkulationsbeteende20,31. I befintliga studier har man ofta använt mikrosfärinjektionstekniker, som begränsas av intermittent användning ochobduktionsanalys 32,33. Antalet olika mätningar med hjälp av mikrosfärinjektionsteknik begränsas av tillgången på mikrosfärer med olika våglängder. I motsats till Laser-Doppler-tekniker är det dessutom inte möjligt att i realtid bedöma mikroperfusion, eftersom det behövs vävnadsbehandling och analys efter döden för denna metod. Här presenterar vi ett experimentellt protokoll för realtidsbedömning av ryggmärgsmikrocirkulation i en svin stora djur modell av ischemi/reperfusion.
Denna studie var en del av ett stort djurprojekt som kombinerade en randomiserad studie som jämförde påverkan av kristalloider kontra kolloider på mikrocirkulation i ischemi/reperfusion samt en explorativ randomiserad studie om effekterna av vätskor kontra vasopressorer på ryggmärgsmikroperfusion. Flödessondens 2-punktskalibrering samt kateterkalibrering med tryckspetsar har tidigare beskrivitssom 34. Utöver det rapporterade protokollet användes fluorescerande mikrosfärer för mätning av ryggmärgsmikroperfusion, som tidigare beskrivits, med hjälp av 12 prover av ryggmärgsvävnad för varje djur, med prover 1-6 som representerar övre ryggmärgen och 7-12 som representerar nedre ryggmärgen35,36. Mikrosfärinjektion utfördes för varje mätsteg efter slutförandet av Laser-Doppler inspelningar och makrohemodynamisk utvärdering. Histopatologisk utvärdering utfördes med hjälp av Kleinman-Score som tidigare beskrivits37.
SCI inducerad av ryggmärg ischemi är en stor komplikation av aorta reparation med enorm inverkan på patientens resultat1,2,3,4,10,11,12. Mikrocirkulationsriktade behandlingar för att förebygga och behandla SCI är mest lovande. Protokollet ger en reproducerbar metod för realtid ryggmä…
The authors have nothing to disclose.
Författarna vill tacka Lena Brix, V.M.D, Institute of Animal Research, Hannover Medical School, samt Fru Jutta Dammann, Facility of Research Animal Care, University Medical Center Hamburg-Eppendorf, Tyskland, för att ha tillhandahållit pre- och perioperativ djurvård och deras tekniska hjälp med djurhantering. Författarna vill vidare tacka Dr. Daniel Manzoni, Institutionen för kärlkirurgi, Hôpital Kirchberg, Luxemburg, för hans tekniska hjälp.
CardioMed Flowmeter | Medistim AS, Oslo, Norway | CM4000 | Flowmeter for Flow-Probe Femoral Artery |
CardioMed Flow-Probe, 5mm | Medistim AS, Oslo, Norway | PS100051 | Flow-Probe Femoral Artery |
COnfidence probe, | Transonic Systems Inc., Ithaca, NY, USA | MA16PAU | Flow-Probe Aorta |
16 mm liners | |||
DIVA Sevoflurane Vapor | Dräger Medical, Lübeck, Germany | Vapor | |
Hotline Level 1 Fluid Warmer | Smiths Medical Germany GmbH, Grasbrunn, Germany | HL-90-DE-230 | Fluid Warmer |
Infinity Delta | Dräger Medical, Lübeck, Germany | Basic Monitoring Hardware | |
Infinity Hemo | Dräger Medical, Lübeck, Germany | Basic Pressure Monitoring and Pulmonary Thermodilution Hardware | |
LabChart Pro | ADInstruments Ltd., Oxford, UK | v8.1.16 | Synchronic Laser-Doppler, Blood Pressure, ECG and Blood-Flow Aquisition Software |
LiquoGuard 7 | Möller Medical GmbH, Fulda, Germany | Cerebrospinal Fluid Drainage System | |
Millar Micro-Tip Pressure Catheter (5F, Single, Curved, 120cm, PU/WD) | ADInstruments Ltd., Oxford, UK | SPR-350 | Pressure-Tip Catheter Aorta |
moor VMS LDF | moor Instruments, Devon, UK | Designated Laser-Doppler Hardware | |
moor VMS Research Software | moor Instruments, Devon, UK | Designated Laser-Doppler Software | |
Perivascular Flow Module | Transonic Systems Inc., Ithaca, NY, USA | TS 420 | Flow-Module for Flow-Probe Aorta |
PiCCO 2, Science Version | Getinge AB, Göteborg, Sweden | v. 6.0 | Blood Pressure and Transcardiopulmonary Monitoring Hard- and Software |
PiCCO 5 Fr. 20cm | Getinge AB, Göteborg, Sweden | Thermistor-tipped Arterial Line | |
PowerLab | ADInstruments Ltd., Oxford, UK | PL 3516 | Synchronic Laser-Doppler, Blood Pressure, ECG and Blood-Flow Aquisition Hardware |
QuadBridgeAmp | ADInstruments Ltd., Oxford, UK | FE 224 | Four Channel Bridge Amplifier for Laser-Doppler and Invasive Blood Pressure Aquisition |
Silverline | Spiegelberg, Hamburg, Germany | ELD33.010.02 | Cerebrospinal Fluid Drainage |
SPSS statistical software package | IBM SPSS Statistics Inc., Armonk, New York, USA | v. 27 | Statistical Software |
Twinwarm Warming System | Moeck & Moeck GmbH, Hamburg, Germany | 12TW921DE | Warming System |
Universal II Warming Blanket | Moeck & Moeck GmbH, Hamburg, Germany | 906 | Warming Blanket |
VP 3 Probe, 8mm length (individually manufactured) | moor Instruments, Devon, UK | Laser-Doppler Probe | |
Zeus | Dräger Medical, Lübeck, Germany | Anesthesia Machine |