खरगोश मॉडल में अलग फेफड़े परफ्यूजन प्रणाली
Summary
पृथक खरगोश फेफड़ों की तैयारी फुफ्फुसीय अनुसंधान में एक सोने का मानक उपकरण है। इस प्रकाशन का उद्देश्य वायुमार्ग की प्रतिक्रियाशीलता, फेफड़ों के संरक्षण और फेफड़ों के प्रत्यारोपण और फुफ्फुसीय एडिमा में प्रीक्लिनिकल अनुसंधान में शामिल शारीरिक और रोग संबंधी तंत्र के अध्ययन के लिए विकसित तकनीक का वर्णन करना है।
Abstract
पृथक फेफड़ों के छिड़काव प्रणाली का व्यापक रूप से फुफ्फुसीय अनुसंधान में उपयोग किया गया है, जो फेफड़ों के आंतरिक कामकाज को स्पष्ट करने में योगदान देता है, दोनों सूक्ष्म और मैक्रोस्कोपिक रूप से। यह तकनीक चयापचय गतिविधियों और श्वसन कार्यों को मापने के द्वारा फुफ्फुसीय शरीर विज्ञान और विकृति विज्ञान के लक्षण वर्णन में उपयोगी है, जिसमें संचार पदार्थों के बीच बातचीत और साँस या छिद्रित पदार्थों के प्रभाव शामिल हैं, जैसा कि दवा परीक्षण में होता है। जबकि इन विट्रो विधियों में ऊतकों की स्लाइसिंग और कल्चरिंग शामिल होती है, अलग-थलग पूर्व विवो फेफड़े के छिड़काव प्रणाली एक पूर्ण कार्यात्मक अंग के साथ काम करने की अनुमति देती है जिससे वेंटिलेशन और परफ्यूजन को फिर से बनाते समय एक निरंतर शारीरिक कार्य का अध्ययन संभव हो जाता है। हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि केंद्रीय संरक्षण और लसीका जल निकासी की अनुपस्थिति के प्रभावों को अभी भी पूरी तरह से मूल्यांकन किया जाना चाहिए। इस प्रोटोकॉल का उद्देश्य पृथक फेफड़ों के तंत्र की असेंबली का वर्णन करना है, इसके बाद प्रायोगिक प्रयोगशाला जानवरों से फेफड़ों और हृदय के सर्जिकल निष्कर्षण और कैनुलेशन के साथ-साथ परफ्यूजन तकनीक और डेटा के सिग्नल प्रोसेसिंग को प्रदर्शित करना है। पृथक फेफड़ों की औसत व्यवहार्यता 5-8 घंटे के बीच होती है; इस अवधि के दौरान, फुफ्फुसीय केशिका पारगम्यता बढ़ जाती है, जिससे एडिमा और फेफड़ों की चोट होती है। संरक्षित फुफ्फुसीय ऊतक की कार्यक्षमता को केशिका निस्पंदन गुणांक (केएफसी) द्वारा मापा जाता है, जिसका उपयोग समय के माध्यम से फुफ्फुसीय एडिमा की सीमा निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
Introduction
ब्रोडी और डिक्सन ने पहली बार 1903 1 में पूर्व-विवो फेफड़े के छिड़काव प्रणाली का वर्णन किया था। तब से, यह शरीर विज्ञान, फार्माकोलॉजी, विष विज्ञान, और फेफड़ों के जैव रसायन का अध्ययन करने के लिए एक सोने का मानक उपकरण बन गया है2,3। तकनीक फेफड़ों के प्रत्यारोपण की व्यवहार्यता का मूल्यांकन करने के लिए एक सुसंगत और पुन: प्रस्तुत करने योग्य तरीका प्रदान करती है, और हिस्टामाइन, अराकिडोनिक एसिड मेटाबोलाइट्स और पदार्थ पी जैसे भड़काऊ मध्यस्थों के प्रभाव को निर्धारित करने के लिए, साथ ही साथ फुफ्फुसीय घटनाओं जैसे ब्रोन्कोकॉन्स्स्ट्रिक्शन, एटिलेक्टेसिस और फुफ्फुसीय एडिमा के दौरान उनकी बातचीत। पृथक फेफड़ों की प्रणाली सामान्य परिसंचरण 4,5 से बायोजेनिक एमाइन्स के उन्मूलन में फेफड़ों की महत्वपूर्ण भूमिका का अनावरण करने में एक महत्वपूर्ण तकनीक रही है। इसके अतिरिक्त, प्रणाली का उपयोग फुफ्फुसीय surfactant6 के जैव रसायन का मूल्यांकन करने के लिए किया गया है। पिछले कुछ दशकों में, पूर्व-विवो फेफड़ों के छिड़काव प्रणाली फेफड़ों के प्रत्यारोपण अनुसंधान के लिए एक आदर्श मंच बन गया है। 2001 में स्टिग स्टीन के नेतृत्व में एक टीम ने 19 वर्षीय दाता के फेफड़ों को फिर से कंडीशन करने के लिए इसका उपयोग करके पूर्व-विवो फेफड़े के परफ्यूजन सिस्टम के पहले नैदानिक अनुप्रयोग का वर्णन किया, जिसे शुरू में इसकी चोटों के कारण प्रत्यारोपण केंद्रों द्वारा अस्वीकार कर दिया गया था। बाएं फेफड़े को काटा गया था और 65 मिनट के लिए perfused; इसके बाद, इसे सीओपीडी 8 के साथ एक 70 वर्षीय व्यक्ति में सफलतापूर्वक प्रत्यारोपित किया गया था। पूर्व-विवो परफ्यूजन का उपयोग करके फेफड़ों की पुनर्शर्तन में आगे के शोध ने घायल दाता फेफड़ों का आकलन करने और इलाज करने के लिए विस्तारित फेफड़ों के छिड़काव के लिए टोरंटो तकनीक विकसित करने का नेतृत्व किया9,10। नैदानिक रूप से, पूर्व-विवो फेफड़े के छिड़काव प्रणाली ने उप-मानक दाता फेफड़ों का इलाज और पुनर्निर्माण करके दाता पूल को बढ़ाने के लिए एक सुरक्षित रणनीति के रूप में दिखाया है, जो मानक मानदंड दाताओं के खिलाफ जोखिम या परिणामों में कोई महत्वपूर्ण अंतर प्रस्तुत नहीं करता है।
पृथक फेफड़ों के छिड़काव प्रणाली का मुख्य लाभ यह है कि प्रयोगात्मक मापदंडों का मूल्यांकन एक पूर्ण कार्यात्मक अंग में किया जा सकता है जो एक कृत्रिम प्रयोगशाला सेटअप के तहत अपने शारीरिक कार्य को संरक्षित करता है। इसके अलावा, यह फुफ्फुसीय यांत्रिक वेंटिलेशन के माप और हेरफेर को फुफ्फुसीय शरीर विज्ञान के घटकों जैसे वायुमार्ग प्रतिरोध, कुल संवहनी प्रतिरोध, गैस विनिमय और एडिमा गठन का विश्लेषण करने की अनुमति देता है, जिसे आज तक प्रयोगशाला जानवरों पर विवो में ठीक से मापा नहीं जा सकता है2। विशेष रूप से, समाधान की संरचना जिसके साथ फेफड़े को परफ्यूज किया जाता है, को पूरी तरह से नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे पदार्थों को वास्तविक समय में उनके प्रभावों का मूल्यांकन करने में सक्षम बनाया जा सकता है और आगे के अध्ययन के लिए परफ्यूजन से नमूना संग्रह किया जा सकता है। पृथक फेफड़ों की प्रणाली के साथ काम करने वाले शोधकर्ताओं को यह ध्यान में रखना चाहिए कि यांत्रिक वेंटिलेशन फुफ्फुसीय ऊतक के क्षय का कारण बनता है जो इसके उपयोगी समय को कम करता है। यांत्रिक मापदंडों में इस प्रगतिशील गिरावट को प्रयोग के समय के दौरान कभी-कभी फेफड़ों को हाइपरइन्फ्लेटेड करके काफी देरी हो सकती है4। फिर भी, तैयारी आमतौर पर आठ घंटे से अधिक समय तक नहीं रह सकती है। पूर्व-विवो फेफड़े के छिड़काव प्रणाली के लिए एक और विचार केंद्रीय तंत्रिका विनियमन और लसीका जल निकासी की अनुपस्थिति है। उनकी अनुपस्थिति के प्रभाव अभी तक पूरी तरह से समझ में नहीं आए हैं और संभावित रूप से कुछ प्रयोगों में पूर्वाग्रह का स्रोत हो सकते हैं।
पृथक फेफड़े के छिड़काव प्रणाली तकनीक स्थिरता और reproducibility की एक उच्च डिग्री के साथ खरगोश मॉडल में प्रदर्शन किया जा सकता है। यह काम पूर्व-विवो पृथक फेफड़ों परफ्यूजन तकनीक के कार्यान्वयन के लिए तकनीकी और सर्जिकल प्रक्रियाओं का वर्णन करता है जैसा कि मेक्सिको सिटी में Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias में खरगोश मॉडल के लिए विकसित किया गया है, जो अंतर्दृष्टि साझा करने और इस प्रयोगात्मक मॉडल के आवेदन में महत्वपूर्ण चरणों पर एक स्पष्ट मार्गदर्शिका प्रदान करने का इरादा रखता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
यह काम पृथक फेफड़ों के छिड़काव प्रणाली का एक सामान्य दृश्य प्रदर्शित करता है, जो फुफ्फुसीय शरीर विज्ञान अनुसंधान में एक आवश्यक तकनीक है। पृथक फेफड़ों परफ्यूजन प्रणाली इसके उपयोगों में बहुमुखी प्रति?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकइस पांडुलिपि के लेखन में उनके समर्थन के लिए पीएचडी Bettina Sommer Cervantes को धन्यवाद देना चाहते हैं, और चित्रों के साथ उनके समर्थन के लिए किट्ज़िया ऐलेना लारा सफोंट।
Materials
| 2-Stop Tygon E-Lab Tubing, 3.17 mm ID, 12/pack, Black/White | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-1864 | |
| Adapter for Positive Pressure Ventilation on IPL-4 | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4312 | |
| Adapter for Positive Pressure Ventilation on IPL-4 | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4312 | |
| Alternative Pressure-Free Gas Supply for IPL-4: To supply the trachea with gas mixture different from room air during negative ventilation | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4309 | |
| Base Unit for the Rabbit to Fetal Pig Isolated Perfused Lung | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4138 | |
| Bovine serum A2:D41albumin lyophilized powder | sigma | 3912 | 500 g |
| Calcium chloride, CaCl2·2H2O. | JT Baker | 10035-04-8 | |
| Cryogenic vials | Corning | 430659 | 2 mL |
| D-glucosa, C6H12O6. | sigma | G5767 | |
| Differential Low Pressure Transducer DLP2.5, Range +- 2.5 cmH2O, HSE Connector | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-3882 | |
| Differential Pressure Transducer MPX, Range +- 100 cmH2O, HSE Connector | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-0064 | |
| Eppendorf tubes | |||
| Ethanol absolute HPLC grade | Caledon | ||
| Falcon tubes | 14 mL | ||
| Harvard Peristaltic Pump P-230 (Complete with Control Box and P-230 Motor Drive) | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 70-7001 | |
| Heated Linear Pneumotachometer 0 to 10 L/min flow range | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 59-9349 | |
| Heater Controller for Single Pneumotachometer 230 VAC, 50 Hz | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 59-9703 | |
| Heparin | PISA | 5000 UI | |
| HPLC Column (C18 100A 5U) | Alltech | 98121213 | 150 mm x 4.6 mm |
| Hydrophilic Syringe Filter | Millex | SLLGR04NL | 4 mm |
| IPL-4 Core System for Isolated Rabbit to Fetal Pig Lung, 230 | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4296 | |
| IPL-4 Core System for Isolated Rabbit to Fetal Pig Lung, 230 V | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4296 | |
| Jacketed Glass Reservoir for Buffer Solution, with Frit and Tubing, 6.0 L | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-0322 | |
| Lauda Thermostatic Circulator, Type E-103, 230 V/50 Hz, 3 L Bath Volume, Temperature Range 20 to 150°C | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-0125 | |
| Left Atrium Cannula for Rabbit with Basket, OD 5.9 mm | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4162 | |
| Low Range Blood Pressure Transducer P75 for PLUGSYS Module | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-0020 | |
| Magnesium sulfate heptahydrate, MgSO4·7H2O | JT Baker | 10034-99-8 | |
| Microcentrifuge Tube | Corning | 430909 | |
| Negative Pressure Ventilation Control Option with Pressure Regulator for IPL-4 | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4298 | |
| New Zeland rabbits | |||
| PISABENTAL (Pentobarbital sodium) | PISA | Q-7833-215 | |
| PLUGSYS Case, Type 603* 7 | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-0045 | |
| PLUGSYS TCM Time Counter Module | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-1750 | |
| PLUGSYS Transducer Amplifier Module (TAM-A) | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-0065 | |
| PLUGSYS Transducer Amplifier Module (TAM-D) | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-1793 | |
| PLUGSYS VCM-4R Ventilation Control Module with Pressure Regulator | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-1755 | |
| Potassium chloride, KCl. | JT Baker | 3040-01 | |
| Potassium dihydrogen phosphate, KH2PO4 | JT Baker | 7778-77-0 | |
| PROCIN (Xylacine clorhydrate) | PISA | Q-7833-099 | |
| Pulmonary Artery Cannula for Rabbit with Basket, OD 4.6 mm | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4161 | |
| Scalpel knife | |||
| Serotonin 5-HT | |||
| Servo Controller for Perfusion (SCP | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-2806 | |
| Snap Cap Microcentrifuge Tube | Costar | 3620 | 1.7 mL |
| Sodium bicarbonate, NaHCO3 | sigma | S6014 | |
| Sodium chloride, NaCl. | sigma | S9888 | |
| Surgical gloves No. 7 1/2 | |||
| Surgical gloves No. 8 | |||
| Taygon tubes | Masterflex | ||
| Tracheal Cannula for Rabbit, OD 5.0 mm | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4163 |
References
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