Доклиническая крысиная модель для изучения ишемии-реперфузионной травмы в реконструктивной микрохирургии
概要
Здесь мы описываем доклиническую модель животного для изучения патофизиологии ишемии-реперфузионной травмы в реконструктивной микрохирургии. Эта бесплатная модель лоскут кожи на основе поверхностных каудальных эпигастральных сосудов в крысы может также позволить для оценки различных методов лечения и соединений противодействовать ишемии реперфузии травмы, связанные с повреждением.
Abstract
Ишемия-реперфузионная травма является основной причиной отказа лоскута в реконструктивной микрохирургии. Крыса является предпочтительной доклинической моделью животных во многих областях биомедицинских исследований из-за своей экономической эффективности и ее перевода на человека. Этот протокол описывает метод создания доклинической свободной модели лоскуткожи кожи у крыс с ишемией-реперфузии травмы. Описанная модель крысиного лоскута 3 см х 6 см легко получить после размещения нескольких сосудистых лигатур и секции сосудистой педикулы. Затем, 8 ч после ишемического оскорбления и завершения микрохирургического анастомоза, свободный лоскут кожи развивает повреждение тканей. Эти ишемии реперфузии травм, связанных с ущербом могут быть изучены в этой модели, что делает его подходящей моделью для оценки терапевтических агентов для решения этого патофизиологического процесса. Кроме того, в протоколе оценки этой модели животных описаны два основных метода мониторинга: ультразвуковая технология транзитного времени и анализ контрастности лазерного пятнышка.
Introduction
Микрохирургия стала распространенной хирургической методикой реконструкции, которая позволяет проводить вмешательства (например, бесплатные передачи тканей) для восстановления сложных тканевых дефектов, реплантации ампутированных конечностей и даже композитных аллотрансплантаций тканей.
Микрохирургические реконструкции идеально подходят для широкого спектра дефектов, вызванных травматическими травмами, ожогами или онкологическими резекциями. Тем не менее, существует низкий процент свободного отказа лоскут, среди которых ишемия-реперфузии (I / R) травмы является одним из основных ответственных факторов. Все микрохирургически передаваемые ткани переносят обязательный период ишемии с последующим реперфузией. Этот период первичной ишемии, как правило, хорошо переносится; таким образом, успешность микрохирургических процедур превышает 90%1,2. Тем не менее, только 63,7% закрылков, требующих хирургического пересмотра могут быть полностью сохранены3. Кроме того, в случаях пересадки травмы судороги пальцев, показатель успеха составляет 66%4; а в случаях композитной аллотрансплантации ткани, страдающей травмой I/R, процент отторжения увеличивается, так как травма I/R активирует врожденный иммунитет5,6.
Поэтому интерес представляет изучение этого патофизиологического явления. Модели животных имеют важное значение для исследования физиологических механизмов и оценки новых методов лечения, прежде чем он может быть применен к людям7. Анатомия судов и физиологическое сходство между крысами и людьми делают крыс идеальной моделью для исследования биологических процессов, таких как травма I/R.
Здесь мы представляем подробный протокол для создания модели свободной от крыс кожи лоскут с I / R травмы, а также различные возможности для внутри- и послеоперационных оценок. Общая цель этого метода заключается в описании полезной доклинической модели для изучения травмы I/R и возможных методов лечения, чтобы уменьшить связанные с этим повреждения.
Protocol
Representative Results
Discussion
Микрохирургические бесплатные передачи тканей стали методом выбора для восстановления крупных дефектов. Период ишемии происходит во время таких свободных тканей. Когда этот период превышает толерантность ткани, I / R травмы могут привести к отказу практикуется свободный лоскут9. Описание методологии разработки экономически эффективной и трансляционной доклинической модели для изучения травмы I/R в реконструктивной микрохирургии может помочь привести к изучению различных соединений для противодействия этому патофизиологическому процессу.
В описанной модели животных, после сосудистых лигатур были помещены и свободный лоскут был поднят, не задние компромиссы кровотока были отмечены, ни боль или вялый. Как описано В Кочи и др.10, наша модель также оставила три сопутствующих маршрута через внутримышечные сети.
Мониторинг свободных закрылков имеет большое значение11, как спасти обратно связано с продолжительностью между ишемией начала и его клинического признания. Для этого следует изучать свободные закрылки внутри и послеоперационно.
Intraoperatively, широко используемый пустой и пополнение тест или акустический Доплера позволяют идентификации, но не количественноприсутствия присутствия потока или отсутствия через анастомоз12. По этой причине мы использовали технологию ультразвука транзитного времени, новый метод, который позволяет хирургам количественно анализировать кровоток микрохирургических анастомозов13. В нашем исследовании, все микрохирургические анастомы были патентпослены после 8 ч ишемического оскорбления, а также в конце исследования. Сразу же после создания микрохирургических анастомозов мы отметили более высокие объемы кровотока, чем минимумы, рекомендованные в литературе8. Это предсказало хорошую перфузию pedicle в конце изучения, демонстрируя что результаты не были повлияно на микрохирургическим методом а довольно каскадом ушиба I/R случаев. Однако этот метод не свободен от ограничений. Для получения надежных результатов микрохирургические зонды должны быть нейтральными по отношению к плоскости сосуда, не потянув его или создавая какое-либо напряжение. Для получения правильного сигнала, который может быть получен с помощью ультразвукового геля или солевого раствора, необходима хорошая акустическая связь. Качественный сигнал соединения, предоставляемый оборудованием, является важным параметром для рассмотрения во время измерений.
Мы использовали LASCA, также известный как лазерное пятнистого контрастного изображения или лазерное изображение пятнышко, послеоперационно14. Эта технология представляет собой ценный метод для полуколичественного картирования потока в реальном времени в пределах свободных закрылков, как это проверено здесь. Одно из ограничений заключается в том, что результаты предоставляются в произвольных единицах и не имеют прямого отношения к фактическим значениям потока. В этом смысле необходимы дальнейшие исследования для подтверждения этой корреляции. Лазерная доплеровская течетеми более часто используется, но ограничивается тем, что она измеряет только перфузию в одной точке в лоскуте, в то время как LASCA позволяет обнаруживать региональные изменения в перфузии кожи в лоскут15. Кроме того, недавнее исследование16 показало, что LASCA может перители предсказывать регионы с высоким риском послеоперационного некроза лоскута. Наши результаты показывают, что LASCA является перспективным методом для пери- и послеоперационного мониторинга свободных закрылков.
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Научно-исследовательский проект был выполнен в Центре минимальноинвазивной хирургии Хесуса Усона (CCMIJU), врамкахном с ИКТС Нанбиоза. Исследование проводилось при содействии следующих блоков Нанбиоза: U21, экспериментальной операционной; U22, жилье для животных; и U14, клеточная терапия. Эта работа была поддержана проектом ISCIII PI16/02164. Фонд не принимал никакой роли в разработке, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописей. Особая благодарность предоставляется Марии Перес за подготовку фигур и Фернанда Карризоса за постоянное поощрение и поддержку научной библиографии.
Materials
| AureFlo Unit | Transonic (Ithaca, USA) | N/A | Transit-time ultrasound flowmeter equipment |
| Commbined Basic Hand- and Reconstructive Surgery Set (round handle) | S&T AG (Neuhausen, Switzerland) | RHR-SET. Art.No.00795 | Set of microsurgical instruments |
| FLOW-i | Maquet Critical Care AB (Solna, Sweeden) | N/A | Anesthesia Delivery System |
| Micro clamps ABB-1 | S&T AG (Neuhausen, Switzerland) | 00408V | Double microvascular clamp with frame |
| Micro clamps ABB-11 | S&T AG (Neuhausen, Switzerland) | 00414V | Double microvascular clamp without frame |
| Micro clamps B-1 | S&T AG (Neuhausen, Switzerland) | 00396V | Sigle microvascular clamp |
| Nylon suture 10/0 | Laboratorio Aragó (Barcelona, Spain) | 19921 | Microsurgical suture |
| OPMI Pentero 800 | Carl Zeiss AG (Oberkochen, Germany) | N/A | Surgical microscope |
| PeriCam PSI System | Perimed AB (Järfälla, Sweden) | N/A | Laser speckle contrast analysis equipment |
| Philips Intellivue MX450 | Philips Medizin Systeme (Böblingen, Germany) | N/A | Monitoring system |
| Protector posoperatorio para roedores | Fundación Centro de Cirugía de Mínima Invasión Jesús Usón (Cáceres, Spain) | P201400272 | Postoperative protector for rodents |
参考文献
- Siemionow, M., Arslan, E. Ischemia/reperfusion injury: a review in relation to free tissue transfers. Microsurgery. 24 (6), 468-475 (2004).
- Wang, W. Z., Baynosa, R. C., Zamboni, W. A. Update on ischemia-reperfusion injury for the plastic surgeon: 2011. Plastic and Reconstructive Surgery. 128 (6), 685-692 (2011).
- Chen, K. T., et al. Timing of presentation of the first signs of vascular compromise dictates the salvage outcome of free flap transfers. Plastic and Reconstructive Surgery. 120 (1), 187-195 (2007).
- Sears, E. D., Chung, K. C. Replantation of finger avulsion injuries: a systematic review of survival and functional outcomes. The Journal of Hand Surgery. 36 (4), 686-694 (2011).
- Caterson, E. J., Lopez, J., Medina, M., Pomahac, B., Tullius, S. G. Ischemia-reperfusion injury in vascularized composite allotransplantation. The Journal of Craniofacial Surgery. 24 (1), 51-56 (2013).
- Amin, K. R., Wong, J. K. F., Fildes, J. E. Strategies to Reduce Ischemia Reperfusion Injury in Vascularized Composite Allotransplantation of the Limb. The Journal of Hand Surgery. 42 (12), 1019-1024 (2017).
- Barre-Sinoussi, F., Montagutelli, X. Animal models are essential to biological research: issues and perspectives. Future Science OA. 1 (4), (2015).
- Shaughness, G., Blackburn, C., Ballestin, A., Akelina, Y., Ascherman, J. A. Predicting Thrombosis Formation in 1-mm-Diameter Arterial Anastomoses with Transit-Time Ultrasound Technology. Plastic and Reconstructive Surgery. 139 (6), 1400-1405 (2017).
- Ballestin, A., et al. Ischemia-reperfusion injury in a rat microvascular skin free flap model: A histological, genetic, and blood flow study. PloS One. 13 (12), 0209624 (2018).
- Kochi, T., et al. Characterization of the Arterial Anatomy of the Murine Hindlimb: Functional Role in the Design and Understanding of Ischemia Models. PloS One. 8 (12), (2013).
- Smit, J. M., Zeebregts, C. J., Acosta, R., Werker, P. M. Advancements in free flap monitoring in the last decade: a critical review. Plastic and Reconstructive Surgery. 125 (1), 177-185 (2010).
- Krag, C., Holck, S. The value of the patency test in microvascular anastomosis: Correlation between observed patency and size of intraluminal thrombus: An experimental study in rats. British Journal of Plastic Surgery. 34, 64-66 (1981).
- Selber, J. C., et al. A prospective study of transit-time flow volume measurement for intraoperative evaluation and optimization of free flaps. Plastic and Reconstructive Surgery. 131 (2), 270-281 (2013).
- Briers, D., et al. Laser speckle contrast imaging: theoretical and practical limitations. Journal of Biomedical Optics. 18 (6), 066018 (2013).
- Zotterman, J., Bergkvist, M., Iredahl, F., Tesselaar, E., Farnebo, S. Monitoring of partial and full venous outflow obstruction in a porcine flap model using laser speckle contrast imaging. Journal of Plastic, Recontructive and Aesthetic Surgery. 69 (7), 936-943 (2016).
- Zotterman, J., Tesselaar, E., Farnebo, S. The use of laser speckle contrast imaging to predict flap necrosis: An experimental study in a porcine flap model. Journal of Plastic, Recontructive and Aesthetic Surgery. 72 (5), 771-777 (2019).
