Установление глубокого гипотермического кровообращения у крыс
Summary
Этот протокол представляет собой установление глубокой гипотермической остановки кровообращения у крыс, которая может быть применена для исследования синдрома системной воспалительной реакции, ишемии / реперфузионного повреждения, окислительного стресса, нейровоспаления и т. Д.
Abstract
Глубокая гипотермическая остановка кровообращения (DHCA) обычно применяется во время операций по поводу сложных врожденных пороков сердца и дуги аорты. Настоящее исследование направлено на предоставление метода установления DHCA у крыс. Для оценки влияния процесса DHCA на жизненно важные показатели в качестве контроля использовалась модель крыс с нормальным температурным сердечно-легочным шунтированием (CPB) без остановки кровообращения. Как и ожидалось, DHCA привел к значительному снижению температуры тела и среднего артериального давления. Анализ газов крови показал, что DHCA повышает уровень молочной кислоты, но не влияет на рН крови и концентрации гемоглобина, гематокрита, Na+, Cl−, K+ и глюкозы. Кроме того, по сравнению с нормальной температурой CPB у крыс, результаты просвечивающей электронной микроскопии показали умеренное увеличение аутофагосом гиппокампа у крыс DHCA.
Introduction
Глубокая гипотермическая остановка кровообращения (DHCA) используется в кардиохирургии с 1953 года1. DHCA включает в себя снижение температуры ядра пациента до глубоко гипотермических уровней (15-22 ° C) до глобального прерывания притока крови к телу2. Остановка кровообращения может обеспечить относительно бескровное операционное поле. Глубокая гипотермия снижает обмен веществ, особенно в головном мозге и миокарде, что является эффективным методом защиты от ишемии3. DHCA обычно применяется во время операций по поводу сложных врожденных пороков сердца, заболевания дуги аорты и даже опухолей почек или надпочечников с тромбом полой вены 4,5. Таким образом, создание животных моделей DHCA обеспечивает важный ориентир для уточнения процедуры и профилактики осложнений в клинических условиях.
Хотя модели могут быть установлены с собаками6, кроликами7 и другими животными, предпочтительно использовать крыс из-за их работоспособности и низкой стоимости. Модель крыс DHCA была впервые описана в 2006 году Jungwirth et al.8. Установлено, что продолжительность остановки кровообращения оказывает влияние на неврологические исходы. С тех пор модели крыс DHCA были широко исследованы. Было уточнено, что DHCA может провоцировать синдром системной воспалительной реакции (SIRS)9. В последующих исследованиях фармакологи обнаружили, что нейровоспаление, связанное с DHCA, индуцированное SIRS, может быть ослаблено ресвератролом10 и триптолидом11. Наша команда также обнаружила, что нейровоспаление, связанное с DHCA, может быть ослаблено путем ингибирования индуцируемого холодом РНК-связывающего белка12. В сердечно-сосудистой системе супероксиддисмутаза оказывает кардиопротекторное действие на травмы ишемии/реперфузии (I/R) во время DHCA13. Эти результаты расширили понимание патофизиологических процессов, связанных с DHCA, и предложили новые направления для улучшения результатов DHCA. Тем не менее, результаты, касающиеся эндотоксемии, окислительного стресса и аутофагии после DHCA, неубедительны. DHCA использует ту же операционную технологию, что и сердечно-легочное шунтирование (CPB)14, но его стратегия управления отличается, и шаги по генерации DHCA различаются в разных командах 8,9,10,11. Настоящее исследование направлено на предоставление метода установления процедуры DHCA у крыс.
Protocol
Representative Results
Discussion
Каннуляция является наиболее фундаментальной процедурой для установления DHCA у крыс. Перед канюляцией замачивание артерии 0,5 мл 2% лидокаина облегчит канюляцию. После каннуляции необходима гепаринизация 500 МЕ/кг гепарина через наружную яремную вену, чтобы избежать образования мик?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы благодарят Лян Чжана за помощь в сборе видеоданных во время эксперимента. Это исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук Китая (номер гранта: 82070479) и Фондами фундаментальных исследований для центральных университетов (номер гранта: 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).
