نموذج زرع رئة الفئران لإصابة نقص التروية / التروية الدافئة: تحسينات لتحسين النتائج
Summary
هنا ، نقدم تحسينات لنموذج زراعة رئة الفئران التي تعمل على تحسين النتائج. نحن نقدم دليل حجم للأصفاد على أساس وزن الجسم ، واستراتيجية قياس للتأكد من الفضاء الوربي 4 عشر ، وطرق إغلاق الجرح و BAL (غسل القصبات الهوائية) جمع السوائل والأنسجة.
Abstract
من تجربتنا مع زرع رئة الفئران ، وجدنا العديد من المجالات للتحسين. تتنوع المعلومات الواردة في الأدبيات الموجودة فيما يتعلق بطرق اختيار أحجام الكفة المناسبة للوريد الرئوي (PV) أو الشريان الرئوي (PA) أو الشعب الهوائية (Br) ، مما يجعل تحديد حجم الكفة المناسب أثناء زرع رئة الفئران ممارسة للتجربة والخطأ. من خلال توحيد تقنية الكفة لاستخدام أصغر صفعة فعالة مناسبة لحجم الوعاء أو الشعب الهوائية ، يمكن للمرء أن يجعل إجراء الزرع أكثر أمانا وأسرع وأكثر نجاحا. نظرا لأن أقطار PV و PA و Br مرتبطة بوزن جسم الجرذ ، فإننا نقدم استراتيجية لاختيار الحجم المناسب باستخدام دليل قائم على الوزن. نظرا لأن حجم الرئة يرتبط أيضا بوزن الجسم ، فإننا نوصي أيضا بمراعاة هذه العلاقة عند اختيار الحجم المناسب للهواء لتضخم رئة المتبرع أثناء نقص التروية الدافئ وكذلك للحجم المناسب من PBS ليتم غرسه أثناء جمع السوائل في غسل القصبات الهوائية (BAL). نحن نصف أيضا طرق تشريح الفضاء الوربي 4 ، وإغلاق الجرح ، وجمع العينات من كل من الفصوص الأصلية والمزروعة.
Introduction
لأكثر من ثلاثة عقود ، قام الباحثون بتعديل وتحسين نماذج زراعة رئة الفئران بحيث تكون البيانات الناتجة أكثر اتساقا وأكثر انعكاسا للحالة السريرية الفعلية. في وقت إجراء مختبرنا لهذا النموذج ، حددنا أربعة مجالات للتحسين: تقنيات الكفة للمفاغرة ، وتحديد الفضاء الوربي 4 للمتلقي ، وتضخم الرئة وإغلاق الجرح أثناء إجراء المتلقي ، وحصاد العينات للتحليل.
يمكن أن تؤدي تعديلات تقنية الكفة للمفاغرة إلى تحسين عملية الزرع بأكملها عن طريق تقصير وقت معالجة رئة المتبرع1،2،3،4،5،6 وجعل إجراء المفاغرة أسرع وأسهل تقنيا للجراح المجهري. في حين أنه من الأهمية بمكان استخدام الأصفاد ذات الحجم المناسب لتوفير الدم اللازم وتدفق الهواء إلى الرئة المزروعة ، إلا أن هناك إرشادات محدودة بشأن كيفية اختيار حجم الأصفاد للوريد الرئوي (PV) أو الشريان الرئوي (PA) أو الشعب الهوائية (Br) 5،7،8،9. نظرا لأن أقطار PV و PA و Br مرتبطة بوزن جسم الفئران المانحة والمتلقية ، فإننا نقترح أن يعتمد حجم الكفة على وزن الجسم. يقدم هذا التقرير دليلا لحجم الأصفاد بناء على وزن جسم الجرذ (180 جم إلى أكثر من 270 جم) يعمل على تحسين إمداد الدم والهواء إلى الرئة المزروعة (الجدول 1).
في حين أن الجراح المجهري الأحدث يمكنه شراء رئة متبرع بنجاح وسهولة أثناء إجراء المتبرع ، فإن زرع الرئة أثناء إجراء المتلقي أكثر تعقيدا ويعتمد على خبرة الجراح المجهري. تعد محاولات العثور علىالمساحة الوربية 4 للوصول إلى الرئة اليسرى للمتلقي واحدة من أصعب الخطوات التي تحمل بعض الذاتية ويمكن أن تزيد من وقت الإجراء. لذلك ، نقدم طريقة بسيطة وموضوعية للمساعدة في تحديد موقع الفضاء الوربي الرابع باستخدام قياسات الصدر وخفقان القلب للعثور على المنطقة الصحيحة جدار الصدر لتشريح4،5،6،10،11،12.
نقترح أيضا تحسين تضخم الرئة المانحة ، وهو مصدر محتمل لإصابة العضو. يتم تفريغ رئة المتبرع حتى تبدأ إعادة التروية. أثناء خياطة الفضاء الوربي الرابع ، يتم تضخيم رئة المتبرع عادة عن طريق زيادة PEEP من 2 سم H2O إلى 6 cmH2O. من أجل تقليل إصابة الرئة من التضخم المفرط ، نقترح تقنية حيث يتم وضع ثلاث خيوط من النايلون 6-0 حول الضلع 4 السفليمن الضلع الخامس مع عقدة مزدوجة بسيطة. عندما يحين وقت إغلاق الجرح ، يتم تثبيت نهايات الغرز الثلاثة مع مرقئ في كلتا يديه ، ويتم إغلاق الجرح دفعة واحدة عن طريق السحب على كل جانب ، ويتم تقليل PEEP على الفور إلى 2 سمH 2O. بهذه الطريقة ، يسمح للرئة بالتوسع لأقصر وقت ممكن10.
في ختام التجربة ، غالبا ما يرغب الباحث في جمع العديد من أنواع العينات للعديد من أنواع التحليل من كل عملية زرع. على سبيل المثال ، يمكن استخدام الأنسجة المجمدة المفاجئة ، والأنسجة الثابتة المصنوعة من الفورمالين ، ونسبة الوزن الرطب إلى الجاف لتحديد الوذمة الرئوية ، وسائل غسل القصبات الهوائية (BAL) لتقييم مدى نجاح عملية الزرع. تسمح الطريقة التقليدية لجمع سائل BAL بعينة مجمعة مختلطة من كل من الفصوص الأصلية للمتلقي والفص المزروع للمتبرع13،14،15. للتغلب على هذا ، نقدم طريقة لتثبيت المناطق النقيرية التي يمكن أن تسفر عن رؤية أكثر دقة لحالة الرئتين المزروعة والأصلية. بالإضافة إلى ذلك ، من المهم مراعاة حجم PBS المستخدم لجمع سائل BAL من كل جانب من الرئتين لأن سائل BAL يحتوي على العديد من العوامل القابلة للذوبان مثل السيتوكينات والكيموكينات التي يتم قياسها بالتركيز. يمكن أن يساعد تطبيع حجم السائل الذي يتم غرسه إلى الحجم المقدر لسعة الرئة في المقارنة. مع وجود أربعة فصوص على الجانب الأيمن وفص واحد على الجانب الأيسر ، يكون لكل فص من فصوص الفئران الخمسة حجم ومساحة سطح مختلفة16. وفقا لدراسة سابقة حول قياس حجم فصوص الرئة من قبل Backer et al. ، من الحجم الكلي للرئة بأكملها ، يبلغ حجم الفصوص اليمنى 63٪ (4400 مم 3) والفص الأيسر 37٪ (2500 مم3). لذلك ، نوصي بحساب حجم PBS المستخدم لجمع سائل BAL على أنه ضعف حجم المد والجزر (7.2 مل / كجم) مضروبا في 63٪ للرئة اليمنى و 37٪ للرئة اليسرى. باستخدام هذا النهج ، يمكن للمرء التحكم بشكل أفضل في المتغيرات مثل وزن الجسم والتوقيت10,16.
إجمالا ، سنعرض في هذا التقرير بعض التعديلات على النموذج التجريبي القياسي لزراعة رئة الفئران والتي يمكن أن تجعل الإجراء أكثر كفاءة وتزيد من القدرة على توليد بيانات أكثر دقة ووفرة من كل تجربة.
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذا التقرير ، تدخلنا في عدة خطوات حاسمة في بروتوكول زرع رئة الفئران لتحسين الإجراء. في حين تم الإبلاغ عن تقنيات الكفة المختلفة لزراعة رئة الفئران1،2،3،4،5،6،7،8،9،<sup class="x…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
اي.
Materials
| 12 Gauge angio-catheter | BD | 382277 | |
| 14 Gauge angio-catheter | B. Braun | 4251717-02 | |
| 16 Gauge angio-catheter | B. Braun | 4252586-02 | |
| 18 Gauge angio-catheter | B. Braun | 4251679-02 | |
| 20 Gauge angio-catheter | B. Braun | 4252527-02 | |
| 4-0 silk suture | Surgical Specialties Corp. | SP116 | |
| 6-0 nylon suture | AD Surgical | S-N618R13 | |
| 7-0 nylon suture | AD Surgical | S-N718SP13 | |
| 8-0 nylon suture | AD Surgical | XXS-N807T6 | |
| Betadine Spray | Avrio Health L.P | UPC 367618160039 | |
| Clippers | VWR | MSPP-023326 | |
| Castroviejo micro dissecting spring scissors | Roboz Surgical Instrument Co | RS-5668 | |
| Dumont #5 – Fine Forceps | Fine Science Tools | 11254-20 | |
| Electrocautery | Macan | MV-7A | |
| Endotracheal intubation kit | Kent Scientific | ETI-MSE | |
| Forceps | Fine Science Tools | 11027-12 | |
| Halsted-mosquito hemostat | Roboz Surgical Instrument Co | RS-7112 | |
| Heparin | Fresnius Medical Care | C504701 | |
| Insulin syringe | Life Technologies | B328446 | |
| Isoflurane | Piramal Critical Care | NDC 66794-017-25 | |
| Isopropyl Alcohol Swabs | BD | 326895 | |
| Ketamine | Hikma Pharmaceuticals PLC | NDC 0413-9505-10 | |
| Dieffenbach Bulldog Clamp | World Precision Instruments | WPI14117 | |
| Needle holder/Forceps, Curved | Micrins | MI1542 | |
| Needle holder/Forceps, Straight | Micrins | MI1540 | |
| Perfadex Plus (Organ Preservation Solution) | XVIVO Perfusion AB | REF# 19950 | |
| PhysioSuite | Kent Scientific | PS-MSTAT-RT | Used to check SpO2 and heartbeat |
| Retractor | Roboz Surgical Instrument Co | RS-6560 | |
| Saline | PP Pharmaceuticals LLC | NDC 63323-186-10 | |
| Scissors | Fine Science Tools | 14090-11 | |
| SomnoSuite Small Animal Anesthesia System | Kent Scientific | SS-MVG-Module | |
| Sterile Cotton Gauze Pad | Fisherbrand | 22-415-469 | |
| Surgical Microscope | Leica | M500-N w/ OHS | |
| Syringe 5mL | BD | 309646 | |
| Vannas-Tubingen Spring Scissors | Fine Science Tools | 15008-08 | |
| Xylazine | Korn Pharmaceuticals Corp | NDC 59399-110-20 | |
| Yasargil Clamp | Aesculap, Inc | FT351T | Used to clamp bronchus |
| Yasargil Clamp | Aesculap, Inc | FT261T | Used to clamp hilum |
| Yasargil Clamp Applicator | Aesculap, Inc | FT484T |
References
- Mizuta, T., Kawaguchi, A., Nakahara, K., Kawashima, Y. Simplified rat lung transplantation using a cuff technique. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 97 (4), 578-581 (1989).
- Zhai, W., et al. Simplified rat lung transplantation by using a modified cuff technique. Journal of Investigative Surgery. 21 (1), 33-37 (2008).
- Goto, T., et al. Simplified rat lung transplantation using a new cuff technique. Annals of Thoracic Surgery. 93 (6), 2078-2080 (2012).
- Guo, H., et al. Improvements of surgical techniques in a rat model of an orthotopic single lung transplant. European Journal of Medical Research. 18, 1 (2013).
- Tian, D., Shiiya, H., Sato, M., Nakajima, J. Rat lung transplantation model: modifications of the cuff technique. Annals of Translational Medicine. 8 (6), 407 (2020).
- Rajab, T. K. Anastomotic techniques for rat lung transplantation. World Journal of Transplantation. 8 (2), 38-43 (2018).
- Reis, A., Giaid, A., Serrick, C., Shennib, H. Improved outcome of rat lung transplantation with modification of the nonsuture external cuff technique. Journal of Heart and Lung Transplantation. 14 (2), 274-279 (1995).
- Sugimoto, R., et al. Experimental orthotopic lung transplantation model in rats with cold storage. Surgery Today. 39 (7), 641-645 (2009).
- Santana Rodriguez, N., et al. Technical modifications of the orthotopic lung transplantation model in rats with brain-dead donors. Archivos de Bronconeumología. 47 (10), 488-494 (2011).
- Gielis, J. F., et al. A murine model of lung ischemia and reperfusion injury: tricks of the trade. Journal of Surgical Research. 194 (2), 659-666 (2015).
- Rajab, T. K. Techniques for lung transplantation in the rat. Experimental Lung Research. 45 (9-10), 267-274 (2019).
- Iskender, I., et al. Effects of Warm Versus Cold Ischemic Donor Lung Preservation on the Underlying Mechanisms of Injuries During Ischemia and Reperfusion. Transplantation. 102 (5), 760-768 (2018).
- Lin, X., et al. Five-year update on the mouse model of orthotopic lung transplantation: Scientific uses, tricks of the trade, and tips for success. Journal of Thoracic Disease. 4 (3), 247-258 (2012).
- Song, J. A., et al. Standardization of bronchoalveolar lavage method based on suction frequency number and lavage fraction number using rats. Toxicological Research. 26 (3), 203-208 (2010).
- Chang, J. E., Kim, H. J., Yi, E., Jheon, S., Kim, K. Reduction of ischemia-reperfusion injury in a rat lung transplantation model by low-concentration GV1001. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 50 (5), 972-979 (2016).
- De Backer, J. W., et al. Study of the variability in upper and lower airway morphology in Sprague-Dawley rats using modern micro-CT scan-based segmentation techniques. Anatomical Record. 292 (5), 720-727 (2009).
- Nelson, K., et al. Method of isolated ex vivo lung perfusion in a rat model: lessons learned from developing a rat EVLP program. Journal of Visualized Experiments. (96), e52309 (2015).
- Suzuki, H., Fan, L., Wilkes, D. S. Development of obliterative bronchiolitis in a murine model of orthotopic lung transplantation. Journal of Visualized Experiments. (65), e3947 (2012).
- Jia, Y., et al. Treatment of acute lung injury by targeting MG53-mediated cell membrane repair. Nature Communications. 5, 4387 (2014).
- Kim, J. L., et al. Pegylated-Catalase Is Protective in Lung Ischemic Injury and Oxidative Stress. Annals of Thoracic Surgery. , (2020).
- Beal, E. W., et al. D-Ala(2), D-Leu(5)] Enkephalin Improves Liver Preservation During Normothermic Ex Vivo Perfusion. Journal of Surgical Research. 241 (2), 323-335 (2019).
- Akateh, C., et al. Intrahepatic Delivery of Pegylated Catalase Is Protective in a Rat Ischemia/Reperfusion Injury Model. Journal of Surgical Research. 238, 152-163 (2019).
