Etablering av dyp hypoterm sirkulasjonsarrest hos rotter
Summary
Denne protokollen presenterer etablering av dyp hypoterm sirkulasjonsstans hos rotter, som kan brukes til å undersøke systemisk inflammatorisk responssyndrom, iskemi / reperfusjonsskade, oksidativt stress, nevroinflammasjon, etc.
Abstract
Dyp hypoterm sirkulasjonsstans (DHCA) brukes rutinemessig under operasjoner for kompleks medfødt hjertesykdom og aortabuesykdom. Denne studien tar sikte på å gi en metode for å etablere DHCA hos rotter. For å evaluere virkningen av DHCA-prosessen på vitale tegn, ble en normal temperatur kardiopulmonal bypass (CPB) rottemodell uten sirkulasjonsstans brukt som en kontroll. Som forventet førte DHCA til en signifikant reduksjon i kroppstemperatur og gjennomsnittlig arterielt blodtrykk. Blodgassanalysen indikerte at DHCA økte melkesyrenivået, men ikke påvirket blodets pH og konsentrasjonene av hemoglobin, hematokrit, Na +, Cl–, K + og glukose. Videre, sammenlignet med CPB-rotter med normal temperatur, viste resultatene av transmisjonselektronmikroskopi en mild økning i hippocampale autofagosomer hos DHCA-rotter.
Introduction
Dyp hypoterm sirkulasjonsstans (DHCA) har vært brukt i hjertekirurgi siden 19531. DHCA innebærer å redusere pasientens kjernetemperatur til dypt hypoterme nivåer (15-22 ° C) før det globalt avbryter blodstrømmen til kroppen2. Sirkulasjonsstansen kan gi et relativt blodløst operasjonsfelt. Dyp hypotermi reduserer stoffskiftet, spesielt i hjernen og myokardiet, som er en effektiv metode for beskyttelse mot iskemi3. DHCA brukes ofte under operasjoner for kompleks medfødt hjertesykdom, aortabuesykdom, og til og med nyre- eller binyretumorer med vena cava trombus 4,5. Derfor gir etablering av DHCA-dyremodeller en viktig referanse for forbedring av prosedyren og forebygging av komplikasjoner i kliniske omgivelser.
Selv om modeller kan etableres med hjørnetenner6, kaniner7 og andre dyr, er det å foretrekke å bruke rotter på grunn av deres brukbarhet og lave kostnader. DHCA-rottemodellen ble beskrevet for første gang i 2006 av Jungwirth et al.8. Det ble funnet at varigheten av sirkulasjonsstansen hadde innvirkning på de nevrologiske utfallene. Siden den gang har DHCA-rottemodeller blitt undersøkt bredt. Det er avklart at DHCA kan fremprovosere systemisk inflammatorisk responssyndrom (SIRS)9. I påfølgende studier fant farmakologer at DHCA-relatert nevroinflammasjon indusert av SIRS kunne dempes av resveratrol10 og triptolide11. Vårt team fant også at DHCA-relatert nevroinflammasjon kunne dempes ved å hemme det kaldinduserbare RNA-bindende proteinet12. I kardiovaskulærsystemet har superoksiddismutase en kardioprotektiv effekt på iskemi / reperfusjon (I / R) skader under DHCA13. Disse resultatene utvidet forståelsen av DHCA-relaterte patofysiologiske prosesser og tilbød nye retninger for å forbedre resultatene av DHCA. Resultatene angående endotoksemi, oksidativt stress og autofagi etter DHCA er imidlertid ufullstendige. DHCA bruker samme operasjonelle teknologi som kardiopulmonal bypass (CPB)14, men ledelsesstrategien er forskjellig, og trinnene for å generere DHCA varierer på tvers av ulike team 8,9,10,11. Denne studien tar sikte på å gi en metode for å etablere DHCA-prosedyren hos rotter.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kanylering er den mest grunnleggende prosedyren for å etablere DHCA hos rotter. Før kanylering vil bløtlegging av arterien med 0,5 ml 2% lidokain gjøre det lettere å kanylere. Etter kanylering er heparinisering med 500 IE/kg heparin via yttervena jugularis nødvendig for å unngå mikrotrombedannelse17. Vi har gjentatte ganger funnet ut at denne dosen heparin kan oppnå målet om en aktivert koagulasjonstid (ACT) >480 s. Gjenoppvarmingsperioden er den vanskeligste delen. Det tok mer …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne takker Liang Zhang for å bidra til å samle inn videodataene under eksperimentet. Denne studien ble støttet av National Natural Science Foundation of China (Grant nummer: 82070479) og Fundamental Research Funds for de sentrale universitetene (Grant nummer: 3332022128).
Materials
| Heat Exchanger | Xi’an Xijing Medical Appliance Co., Ltd | Animal-M | |
| Membrane Oxygenator | Dongguan Kewei Medical Instrument Co., Ltd. | Micro-M | |
| Monitor | Chengdu Techman Co., Ltd | BL-420s | |
| Roller Pump | Changzhou Prefluid Technology Co.,Ltd | BL100 | |
| SD Rat | HFK Bioscience Co.,Ltd. | / | |
| Sevoflurane | Maruishi Pharmaceutical Co. Ltd | H20150020 | |
| Shaver | Hangzhou Huayuan Pet Products Co.,Ltd. | / | |
| Vaporizer | SPACECABS | / | |
| Ventilator | Shanghai Alcott Biotech Co., Ltd | ALC-V8S | |
| Water Tank | Maquet Critical Care AB | Jostra HCU20-600 |
Riferimenti
- Lewis, F. J., Taufic, M. Closure of atrial septal defects with the aid of hypothermia; experimental accomplishments and the report of one successful case. Surgery. 33 (1), 52-59 (1953).
- Miler, R. D., et al. . Miller’s Anesthesia., eighth edition. , (2015).
- Gocoł, R., et al. The role of deep hypothermia in cardiac surgery. International Journal of Environmental Research and Public Health. 18 (13), 7061 (2021).
- Zhu, P., et al. The role of deep hypothermic circulatory arrest in surgery for renal or adrenal tumor with vena cava thrombus: A single-institution experience. Journal of Cardiothoracic Surgery. 13 (1), 85 (2018).
- Poon, S. S., Estrera, A., Oo, A., Field, M. Is moderate hypothermic circulatory arrest with selective antegrade cerebral perfusion superior to deep hypothermic circulatory arrest in elective aortic arch surgery. Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. 23 (3), 462-468 (2016).
- Giuliano, K., et al. Inflammatory profile in a canine model of hypothermic circulatory arrest. Journal of Surgical Research. 264, 260-273 (2021).
- Wang, Q., et al. Hyperoxia management during deep hypothermia for cerebral protection in circulatory arrest rabbit model. ASAIO Journal. 58 (4), 330-336 (2012).
- Jungwirth, B., et al. Neurologic outcome after cardiopulmonary bypass with deep hypothermic circulatory arrest in rats: Description of a new model. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 131 (4), 805-812 (2006).
- 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. Journal of Inflammation. 11, 26 (2014).
- Chen, Q., Sun, K. P., Huang, J. S., Wang, Z. C., Hong, Z. N. Resveratrol attenuates neuroinflammation after deep hypothermia with circulatory arrest in rats. Brain Research Bulletin. 155, 145-154 (2020).
- Chen, Q., Lei, Y. Q., Liu, J. F., Wang, Z. C., Cao, H. Triptolide improves neurobehavioral functions, inflammation, and oxidative stress in rats under deep hypothermic circulatory arrest. Aging. 13 (2), 3031-3044 (2021).
- Liu, M., et al. A novel target to reduce microglial inflammation and neuronal damage after deep hypothermic circulatory arrest. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 159 (6), 2431-2444 (2020).
- Pinto, A., et al. The extracellular isoform of superoxide dismutase has a significant impact on cardiovascular ischaemia and reperfusion injury during cardiopulmonary bypass. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 50 (6), 1035-1044 (2016).
- Hirao, S., Masumoto, H., Itonaga, T., Minatoya, K. A recovery cardiopulmonary bypass model without transfusion or inotropic agents in rats. Journal of Visualized Experiments. (133), e56986 (2018).
- Ha, J. Y., Kim, J. S., Kim, S. E., Son, J. H. Simultaneous activation of mitophagy and autophagy by staurosporine protects against dopaminergic neuronal cell death. Neuroscience Letters. 561, 101-106 (2014).
- Yamamoto, A., Yue, Z. Autophagy and its normal and pathogenic states in the brain. Annual Review of Neuroscience. 37, 55-78 (2014).
- You, X. M., et al. Rat cardiopulmonary bypass model: Application of a miniature extracorporeal circuit composed of asanguinous prime. Journal of Extra-Corporeal Technology. 37 (1), 60-65 (2005).
- Chen, Q., Lei, Y. Q., Liu, J. F., Wang, Z. C., Cao, H. Beneficial effects of chlorogenic acid treatment on neuroinflammation after deep hypothermic circulatory arrest may be mediated through CYLD/NF-κB signaling. Brain Research. 1767, 147572 (2021).
- Li, Y. A., et al. Differential expression profiles of circular RNAs in the rat hippocampus after deep hypothermic circulatory arrest. Artificial Organs. 45 (8), 866-880 (2021).
- Linardi, D., et al. Slow versus fast rewarming after hypothermic circulatory arrest: effects on neuroinflammation and cerebral oedema. European Journal of Cardiothoracic Surgery. 58 (4), 792-780 (2020).
- Engelman, R., et al. The Society of Thoracic Surgeons, The Society of Cardiovascular Anesthesiologists, and The American Society of ExtraCorporeal Technology: Clinical practice guidelines for cardiopulmonary bypass–Temperature management during cardiopulmonary bypass. Annals of Thoracic Surgery. 100 (2), 748-757 (2015).
- Jenke, A., et al. AdipoRon attenuates inflammation and impairment of cardiac function associated with cardiopulmonary bypass-induced systemic inflammatory response syndrome. Journal of the American Heart Association. 10 (6), 018097 (2021).
