Noninvaziv Mikrodiyaliz Tekniği ile Sıçan Kalbinden Dinamik Sürekli Kan Ekstraksiyonu
Summary
Mevcut protokol, mikrodiyaliz tekniğini kullanarak sıçan kalp kanının gerçek zamanlı ve dinamik olarak toplanması için basit ve etkili bir yöntemi tanımlamaktadır.
Abstract
Kan bileşenlerinin dinamik analizi, kardiyovasküler hastalıkların ve miyokard enfarktüsü, aritmi, ateroskleroz, kardiyojenik pulmoner ödem, pulmoner emboli ve serebral emboli gibi ilişkili hastalıkların anlaşılmasında büyük önem taşımaktadır. Aynı zamanda, ayırt edici etnik tıp tedavisinin etkinliğini değerlendirmek için canlı sıçanlarda sürekli kalp kan örnekleme tekniğini kırmak acildir. Bu çalışmada, sıçanların sağ juguler venine hassas ve noninvaziv bir cerrahi prosedürle bir kan mikrodiyaliz probu implante edildi. Kardiyak kan örnekleri daha sonra çevrimiçi bir mikrodiyaliz numune toplama sistemine bağlanarak 2.87 nL / dak ila 2.98 mL / dak oranında toplandı. Daha da önemlisi, elde edilen kan örnekleri geçici olarak 4 ° C’de mikrodiyaliz kaplarında saklanabilir. Sıçan kalbinden mikrodiyaliz tabanlı çevrimiçi sürekli kan toplama programı, kan örneklerinin kalitesini büyük ölçüde garanti etmiş, sistemik kardiyovasküler hastalıklar üzerine yapılan araştırmaların bilimsel rasyonalitesini ilerletmiş ve canlandırmış ve etnotıp tedavisini hematoloji perspektifinden değerlendirmiştir.
Introduction
Yaşam hızının hızlanması ve psikolojik baskının artmasıyla birlikte, kardiyovasküler hastalıklar (KVH) genç, orta yaşlı ve yaşlı insanlarda ortaya çıkma eğilimindedir 1,2. KVH’lerin morbidite ve mortalitesi yüksektir, akut başlangıç, hızlı progresyon ve hastalığın uzun seyri özellikleri ile hastaların güvenliğini ciddi şekilde etkiler3. CVD’lerin oluşumu, kolesterol, serum lipitleri, kan şekeri, miyokard enzimleri ve protein kinaz K 4,5,6 gibi bazı kan bileşenlerindeki değişikliklerle yakından ilişkili olabilir. Hastanın ilgili durumu, rutin kan muayene maddelerinin analiz edilmesiyle en hızlı şekilde yönetilebilir. Bu nedenle, kan örneklerinin kalitesi test sonuçlarının doğruluğunu belirler. Bununla birlikte, kan alımı için geleneksel yöntemlerin, büyük travma alanı, küçük kan alma hacmi, operatörler için yüksek gereksinimler, ilaç değişikliklerini gerçek zamanlı olarak yansıtamama, hantal kan örneği ön tedavisi, deney hayvanlarının büyük tüketimi ve hayvan etik gereksinimlerinin karşılanmaması gibi deneysel sonuçları ciddi şekilde etkileyen bazı kaçınılmaz dezavantajları vardır 7,8,9 . Tıbbi teknolojideki sürekli gelişmelerle birlikte, kan alma kalitesi de daha yüksek gereksinimleri ortaya koymuştur. Bu nedenle, yukarıdaki eksikliklerin üstesinden gelmek için yeni bir kan örnekleme teknolojisi geliştirmek acildir.
Mikrodiyaliz, diyaliz prensiplerine dayanan in vivo bir örnekleme tekniğidir10. Denge dışı koşullar altında, ölçülecek bileşikler konsantrasyon gradyanı boyunca dokudan diyalize edilir ve perfüze edilir, dokuya gömülü mikrodiyaliz probu diyalizat içine alınır, diyalizat ile birlikte sürekli olarak çıkarılır ve canlı dokudan numune alma amacına ulaşılır11,12. Geleneksel örnekleme yöntemleriyle karşılaştırıldığında, mikrodiyaliz tekniği aşağıdaki yönlerden muhteşem avantajlara sahiptir13,14,15: kandaki çeşitli bileşiklerin değişikliklerinin sürekli gerçek zamanlı takibi; Örnekleme, sıkıcı bir ön işlem gerektirmez ve örnekleme sahasındaki hedef bileşiğin konsantrasyonunu gerçekten temsil edebilir; problar, hedef bileşiklerin emilimini, dağılımını, metabolizmasını, atılımını ve toksisitesini araştırmak için vücudun farklı bölgelerine implante edilebilir; elde edilen numune biyolojik makromolekül içermez (>20 kD). Bu nedenle, daha kaliteli kan örnekleri, CVD’lerin ve etnik tıp tarafından tedavi edilen mekanizmanın daha iyi yorumlanmasını sağlar.
Mikrodiyaliz örnekleme sistemleri genellikle mikro enjeksiyon pompaları, bağlantı tüpleri, hayvansız hareket tankları, mikrodiyaliz probları ve numune toplayıcılardan oluşur16. Mikrodiyaliz sisteminin cihazının en kritik parçası olarak, yaygın mikrodiyaliz probları konsantrik problar, esnek problar, doğrusal problar ve şönt prob17’den oluşur. Bunlar arasında, esnek problar, esas olarak uyanık ve serbestçe hareket eden veya anestezi uygulanan hayvanların kalp, kas, cilt ve yağ gibi kan damarlarından ve periferik dokulardan örnekler toplamak için kullanılan yumuşak ve metalik olmayan problardır13. Kan damarları veya dokularla temas ettiğinde, prob esnek bir şekilde bükülebilir, böylece prob veya örnekleme bölgesinde geri dönüşü olmayan hasarlardan kaçınılır. Prob teknolojisinin sürekli gelişmesiyle birlikte mikrodiyaliz teknolojisinin çeşitli alanlarda uygulanması da derinleşmektedir. Bu yazıda, sıçan kalp kanı, kan alımı için tasarlanmış esnek prob aracılığıyla noninvaziv mikrodiyaliz teknolojisi ile dinamik ve sürekli olarak elde edilmiştir.
Protocol
Representative Results
Discussion
KVH’ler, Çin’de insidansı giderek artan kliniklerde yaygın bir kronik hastalıktır ve başlangıç yaşı daha genç olma eğilimindedir ve çoğu hastanın endişe ve paniğine neden olur20,21. Dünyada önde gelen ölüm nedeni olan KVH’ler, serebral enfarktüs ve diğer yüksek mortalite hastalıklarına neden olabilir ve hastaların sağlıklı yaşamını ciddi şekilde tehdit edebilir22. İskemik kalp hastalığı, kardiyomiyopat…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (82104533), Çin Doktora Sonrası Bilim Vakfı (2020M683273), Sichuan eyaleti Bilim ve Teknoloji Bölümü (2021YJ0175) ve Sichuan İl Bilim ve Teknoloji Planı’nın Anahtar Ar-Ge projesi (2022YFS0438) tarafından desteklenmiştir. Bu arada, yazarlar TRI-ANGELS D&H TRADING PTE’de kıdemli bir ekipman mühendisi olan Bay Yuncheng Hong’a teşekkür etmek istiyor. LTD. (Singapur şehri, Singapur), mikrodiyaliz teknikleri için teknik hizmetler sağlamak için.
Materials
| Animal anesthesia system | Rayward Life Technology Co., Ltd | R500IE | |
| Animal temperature maintainer | Rayward Life Technology Co., Ltd | 69020 | |
| Blood microdialysis probe | CMA Microdialysis AB | T55347 | |
| Catheter | CMA Microdialysis AB | T55347 | |
| Citrate | Merck Chemical Technology (Shanghai) Co., Ltd | 251275 | |
| Electric shaver | Rayward Life Technology Co., Ltd | CP-5200 | |
| Fep tubing | CMA Microdialysis AB | 3409501 | |
| Free movement tank for animals | CMA Microdialysis AB | CMA120 | |
| Glucose | Merck Chemical Technology (Shanghai) Co., Ltd | G8270 | |
| Hemostatic forceps | Rayward Life Technology Co., Ltd | F21020-16 | |
| Isofluran | Rayward Life Technology Co., Ltd | R510-22 | |
| Micro scissors | Beyotime Biotechnology Co., Ltd | FS221 | |
| Microdialysis collection tube | CMA Microdialysis AB | 7431100 | |
| Microdialysis collector | CMA Microdialysis AB | CMA4004 | |
| Microdialysis in vitro stand | CMA Microdialysis AB | CMA130 | |
| Microdialysis microinjection pump | CMA Microdialysis AB | 788130 | |
| Microdialysis syringe (1.0 mL) | CMA Microdialysis AB | 8309020 | |
| Microdialysis tubing adapter | CMA Microdialysis AB | 3409500 | |
| Microporous filter membrane | Merck Millipore Ltd. | R0DB36622 | |
| Non-absorbable surgical sutures | Shanghai Tianqing Biological Materials Co., Ltd | S19004 | |
| Operating table | Yuyan Scientific Instrument Co., Ltd | 30153 | |
| Ophthalmic forceps | Rayward Life Technology Co., Ltd | F12016-15 | |
| Sodium citrate | Merck Chemical Technology (Shanghai) Co., Ltd | 1613859 | |
| Sprague Dawley (SD) rats | Chengdu Dossy Experimental Animals Co., Ltd | SYXK( )2019-049 |
|
| Surgical scissors | Rayward Life Technology Co., Ltd | S14014-15 | |
| Surgical scissors | Shanghai Bingyu Fluid technology Co., Ltd | BY-103 | |
| Syringe needle | CMA Microdialysis AB | T55347 | |
| Ultrasonic cleaner | Guangdong Goote Ultrasonic Co., Ltd | KMH1-240W8101 |
References
- van Rensburg, W. J. J. Post-mortem evidence of a diverse distribution pattern of atherosclerosis in the South African population. Scientific Reports. 12 (1), 11366 (2022).
- Katz, A. J., Chen, R. C., Usinger, D. S., Danus, S. M., Zullig, L. L. Cardiovascular disease prevention and management of pre-existent cardiovascular disease in a cohort of prostate cancer survivors. Journal of Cancer Survivorship. , (2022).
- Rødevand, L., Tesli, M., Andreassen, O. A. Cardiovascular disease risk in people with severe mental disorders: an update and call for action. Current Opinion in Psychiatry. 35 (4), 277-284 (2022).
- Izumi, Y., et al. Impact of circulating cathepsin K on the coronary calcification and the clinical outcome in chronic kidney disease patients. Heart and Vessels. 31 (1), 6-14 (2016).
- Wang, K., et al. Whey protein hydrolysate alleviated atherosclerosis and hepatic steatosis by regulating lipid metabolism in apoE-/- mice fed a Western diet. Food Research International. 157, 111419 (2022).
- Angelone, T., Rocca, C., Pasqua, T. Nesfatin-1 in cardiovascular orchestration: From bench to bedside. Pharmacological Research. 156, 104766 (2020).
- Bernardi, P. M., Barreto, F., Dalla Costa, T. Application of a LC-MS/MS method for evaluating lung penetration of tobramycin in rats by microdialysis. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 134, 340-345 (2017).
- Anderzhanova, E., Wotjak, C. T. Brain microdialysis and its applications in experimental neurochemistry. Cell and Tissue Research. 354 (1), 27-39 (2013).
- Joukhadar, C., Müller, M. Microdialysis: current applications in clinical pharmacokinetic studies and its potential role in the future. Clinical Pharmacokinetics. 44 (9), 895-913 (2005).
- Stangler, L. A., et al. Microdialysis and microperfusion electrodes in neurologic disease monitoring. Fluids and Barriers of the CNS. 18 (1), 52 (2021).
- Young, B., et al. Cerebral microdialysis. Critical Care Nursing Clinics of North America. 28 (1), 109-124 (2016).
- O’Connell, M. T., Krejci, J. Microdialysis techniques and microdialysis-based patient-near diagnostics. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 414 (10), 3165-3175 (2022).
- Hammarlund-Udenaes, M. Microdialysis as an important technique in systems pharmacology-a historical and methodological review. The AAPS Journal. 19 (5), 1294-1303 (2017).
- Stahl, M., Bouw, R., Jackson, A., Pay, V. Human microdialysis. Current Pharmaceutical Biotechnology. 3 (2), 165-178 (2002).
- Pierce, C. F., Kwasnicki, A., Lakka, S. S., Engelhard, H. H. Cerebral microdialysis as a tool for assessing the delivery of chemotherapy in brain tumor patients. World Neurosurgery. 145, 187-196 (2021).
- Sørensen, M., Jacobsen, S., Petersen, L. Microdialysis in equine research: a review of clinical and experimental findings. Veterinary Journal. 197 (3), 553-559 (2013).
- Dmitrieva, N., Rodríguez-Malaver, A. J., Pérez, J., Hernández, L. Differential release of neurotransmitters from superficial and deep layers of the dorsal horn in response to acute noxious stimulation and inflammation of the rat paw. European Journal of Pain. 8 (3), 245-252 (2004).
- Li, T., et al. Microdialysis sampling and HPLC-MS/MS quantification of sinomenine, ligustrazine, gabapentin, paracetamol, pregabalin and amitriptyline in rat blood and brain extracellular fluid. Acta Pharmaceutica Sinica. 55 (9), 2198-2206 (2020).
- Chauzy, A., Lamarche, I., Adier, C., Couet, W., Marchand, S. Microdialysis study of Aztreonam-Avibactam distribution in peritoneal fluid and muscle of rats with or without experimental peritonitis. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 62 (10), 01228 (2018).
- Fang, X. X., Ardehali, H., Min, J. X., Wang, F. D. The molecular and metabolic landscape of iron and ferroptosis in cardiovascular disease. Nature Reviews. Cardiology. , 1-17 (2022).
- Samson, R., Ennezat, P. V., Le Jemtel, T. H., Oparil, S. Cardiovascular disease risk reduction and body mass index. Current Hypertension Reports. , (2022).
- Kim, M. H., et al. School racial segregation and long-term cardiovascular health among Black adults in the US: A quasi-experimental study. PLoS Medicine. 19 (6), 1004031 (2022).
- Qin, Y. H., et al. Role of m6A RNA methylation in cardiovascular disease (Review). International Journal of Molecular Medicine. 46 (6), 1958-1972 (2020).
- Xu, C. M., Liu, C. J., Xiong, J. H., Yu, J. Cardiovascular aspects of the (pro)renin receptor: Function and significance. FASEB Journal. 36 (4), 22237 (2022).
- Guvenc-Bayram, G., Yalcin, M. The intermediary role of the central cyclooxygenase / lipoxygenase enzymes in intracerebroventricular injected nesfatin-1-evoked cardiovascular effects in rats. Neuroscience Letters. 756, 135961 (2021).
- Ahrens Kress, A. P., Zhang, Y. D., Kaiser-Vry, A. R., Sauer, M. B. A comparison of blood collection techniques in mice and their effects on welfare. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 61 (3), 287-295 (2022).
- Joshi, A., Patel, H., Joshi, A., Stagni, G. Pharmacokinetic applications of cutaneous microdialysis: Continuous+intermittent vs continuous-only sampling. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 83, 16-20 (2017).
- Reyes-Garcés, N., et al. In vivo brain sampling using a microextraction probe reveals metabolic changes in rodents after deep brain stimulation. Analytical Chemistry. 91 (15), 9875-9884 (2019).
- Kho, C. M., Enche Ab Rahim, S. K., Ahmad, Z. A., Abdullah, N. S. A review on microdialysis calibration methods: the theory and current related efforts. Molecular Neurobiology. 54 (5), 3506-3527 (2017).
- Zhuang, L. N., et al. Theory and application of microdialysis in pharmacokinetic studies. Current Drug Metabolism. 16 (10), 919-931 (2015).
- Zhang, Y. F., Huang, X. X., Zhu, L. X. Metabonomics research strategy based on microdialysis technique. China Journal of Chinese Materia Medica. 45 (1), 214-220 (2020).
- Carpenter, K. L., Young, A. M., Hutchinson, P. J. Advanced monitoring in traumatic brain injury: microdialysis. Current Opinion in Critical Care. 23 (2), 103-109 (2017).
- Brunner, M., Langer, O. Microdialysis versus other techniques for the clinical assessment of in vivo tissue drug distribution. The AAPS Journal. 8 (2), 263-271 (2006).
- Tettey-Amlalo, R. N., Kanfer, I., Skinner, M. F., Benfeldt, E., Verbeeck, R. K. Application of dermal microdialysis for the evaluation of bioequivalence of a ketoprofen topical gel. European Journal of Pharmaceutical Sciences. 36 (2-3), 219-225 (2009).
- Dhanani, J. A., et al. Recovery rates of combination antibiotic therapy using in vitro microdialysis simulating in vivo conditions. Journal of Pharmaceutical Analysis. 8 (6), 407-412 (2018).
