Brain Death Induktion hos möss med intraarteriell blodtryck övervakning och ventilation via trakeostomi
Summary
Vi presenterar en murine modell av hjärnan död induktion för att utvärdera påverkan av dess patofysiologiska effekter på organ samt på varandra följande ympkvistar i samband med fasta organ transplantation.
Abstract
Medan både levande donation och donation efter cirkulationsdöd ger alternativa möjligheter till organtransplantation, donation efter givaren hjärndöd (BD) fortfarande den största källan för fasta transplantationer. Tyvärr är den irreversibla förlusten av hjärnans funktion känd för att inducera flera patofysiologiska förändringar, inklusive hemodynamic samt hormonella modifieringar, slutligen leder till ett systemiskt inflammatoriskt svar. Modeller som möjliggör en systematisk undersökning av dessa effekter in vivo är knappa. Vi presenterar en murine modell av BD induktion, som kan hjälpa undersökningar av de förödande effekterna av BD på allograft kvalitet. Efter att ha genomfört intraarteriell blodtrycksmätning via den gemensamma halspulsådern och tillförlitlig ventilation via en trakeostomi, BD induceras av stadigt ökande intrakraniellt tryck med hjälp av en ballong kateter. Fyra timmar efter BD-induktion kan organ skördas för analys eller för ytterligare transplantationsförfaranden. Vår strategi möjliggör en omfattande analys av givaren BD i en murine modell, vilket möjliggör en fördjupad förståelse av BD-relaterade effekter i solid organtransplantation och potentiellt banar väg för optimerad organkonditionering.
Introduction
Transplantation är för närvarande den enda botande behandling för slutet-steg organsvikt. Hittills har hjärnan död (BD) patienter varit den viktigaste källan för organdonationer, även om levande donation och donation efter cirkulationsdöd är värdefulla alternativ1. BD definieras av en irreversibel koma (med en känd orsak), frånvaron av hjärnstammen reflexer och apné2. Tyvärr, BD organ visar sämre resultat i långsiktiga transplantat överlevnad oberoende av mänskliga leukocyte antigen (HLA)-obalans och kall ischemisk tid3. Under tiden har intensiv forskning om denna antigenoberoende riskfaktor utförts vilket resulterar i tre huvudaspekter av patofysiologiska förändringar medierade som en följd av BD: hemodynamisk, hormonell och inflammatorisk4.
Hittills har experimentella BD-modeller hos gnagare mestadels utförts med råttor. För att få större insikt i de immunologiska konsekvenserna för fasta organ efter BD, syftade vi till att upprätta en murine modell av BD, som för närvarande endast mus modeller möjliggör omfattande undersökningar av genetiska eller immunologiska faktorer. I detta sammanhang ger mussystemet ett större utbud av analysverktyg.
Principen om BD induktion som beskrivs här är baserad på en ökning av intrakraniellt tryck framkallas av inflationen av en ballong kateter införas under skallen. Ökat intrakraniellt tryck härmar den fysiologiska mekanismen för BD genom att blockera perfusion av storhjärnan, lillhjärnan och hjärnstammen5,6. För att garantera tillräcklig perfusion av perifera organ är blodtrycksmätning obligatorisk under proceduren. Katetern som används för detta ändamål tjänar samtidigt för saltlösningsadministrering för att stabilisera blodtrycket genom vätskeersättning. Eftersom BD åtföljs av att spontan andning upphör måste tillräcklig ventilation säkerställas. En elektrisk filt upprätthåller fysiologisk kroppstemperatur.
Sammanfattningsvis kommer denna modell att möjliggöra djupgående studier av påverkan av BD-inducerad skada, på leukocyte migration7, komplimangaktivering 8, ischemisk reperfusion skada9, och andra faktorer.
Protocol
Representative Results
Discussion
BD, en riskfaktor för allograft kvalitet hos multiorgandonatorer, medför en uppsjö av patofysiologiska förändringar, som endast kan bedömas tillräckligt med hjälp av in vivo-modeller. Hemodynamic förändringar, cytokin storm, hormonella förändringar och deras slutliga inverkan på organtransplantat kvalitet och överlevnad kan inte analyseras in vitro4. Majoriteten av grundläggande transplantation samt immunologisk forskning är beroende av sofistikerade diagnostiska verktyg, som är a…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ant.
Materials
| Arterial catheter (BD Neoflon 26G) | BD | 391349 | |
| Blood Pressure Transducers (APT300) | Harvard Apparatus Inc. | 73-3862 | |
| Fogarty Arterial Embolectomy Catheter N° 3 | Edwards Lifesciences Corporation | 120403F | |
| Forceps | FST | 11271-30 | |
| Homeothermic Blanket Systems with Flexible Probe | Harvard Apparatus Inc. | 55-7020 | |
| Ketansol | Graeub | 6680110 | |
| Micro scissor | FST | 15018-10 | |
| Needle holder | FST | 12060-02 | |
| Prolene 5-0 | Ethicon | 8698H | |
| Pump 11 Elite Infusion Only Single | Harvard Apparatus Inc. | 70-4500 | |
| Scissor | FST | 14075-11 | |
| Stereotactic microscope | Olympus | SZX7 | |
| Transpore Tape | 3M | 1527-1 | |
| Underpads | Molinea.A | 274301 | |
| Ventilator for mice (MiniVent Model 845) | Harvard Apparatus Inc. | 73-0043 | |
| Xylasol | Graeub | 7630109 |
Referências
- Hart, A., et al. OPTN/SRTR 2017 Annual Data Report: Kidney. American Journal of Transplantation. 19 (Suppl 2), 19 (2019).
- The Quality Standards Subcommittee of the American Academy of Neurology. Practice parameters for determining brain death in adults (summary statement). Neurology. 45 (5), 1012-1014 (1995).
- Terasaki, P. I., Cecka, J. M., Gjertson, D. W., Takemoto, S. High survival rates of kidney transplants from spousal and living unrelated donors. New England Journal Medicine. 333 (6), 333-336 (1995).
- Pratschke, J., Neuhaus, P., Tullius, S. G. What can be learned from brain-death models?. Transplant International. 18 (1), 15-21 (2005).
- Wilhelm, M. J., et al. Activation of the heart by donor brain death accelerates acute rejection after transplantation. Circulation. 102 (19), 2426-2433 (2000).
- Pomper, G., et al. Introducing a mouse model of brain death. Journal of Neuroscience Methods. 192 (1), 70-74 (2010).
- Ritschl, P. V., et al. Donor brain death leads to differential immune activation in solid organs but does not accelerate ischaemia-reperfusion injury. Journal of Pathology. 239 (1), 84-96 (2016).
- Atkinson, C., et al. Donor brain death exacerbates complement-dependent ischemia/reperfusion injury in transplanted hearts. Circulation. 127 (12), 1290-1299 (2013).
- Oberhuber, R., et al. Treatment with tetrahydrobiopterin overcomes brain death-associated injury in a murine model of pancreas transplantation. American Journal of Transplantation. 15 (11), 2865-2876 (2015).
- Floerchinger, B., et al. Inflammatory immune responses in a reproducible mouse brain death model. Transplant Immunology. 27 (1), 25-29 (2012).
- Steen, P. A., Milde, J. H., Michenfelder, J. D. No barbiturate protection in a dog model of complete cerebral ischemia. Annals of Neurology. 5 (4), 343-349 (1979).
- Cooper, D. K., Novitzky, D., Wicomb, W. N. The pathophysiological effects of brain death on potential donor organs, with particular reference to the heart. Annals of the Royal College of Surgeons of England. 71 (4), 261-266 (1989).
- Herijgers, P., Leunens, V., Tjandra-Maga, T. B., Mubagwa, K., Flameng, W. Changes in organ perfusion after brain death in the rat and its relation to circulating catecholamines. Transplantation. 62 (3), 330-335 (1996).
