Oprichting van diepe onderkoelde circulatoire arrestatie bij ratten
Summary
Dit protocol presenteert de vaststelling van diepe hypothermische circulatiestilstand bij ratten, die kan worden toegepast om systemisch ontstekingsreactiesyndroom, ischemie / reperfusieletsel, oxidatieve stress, neuro-inflammatie, enz. Te onderzoeken.
Abstract
Diepe hypothermische circulatoire arrestatie (DHCA) wordt routinematig toegepast tijdens operaties voor complexe aangeboren hartaandoeningen en aortaboogaandoeningen. De huidige studie heeft tot doel een methode te bieden voor het vaststellen van DHCA bij ratten. Om de impact van het DHCA-proces op vitale functies te evalueren, werd een ratmodel met een normale temperatuur cardiopulmonale bypass (CPB) zonder circulatoire arrestatie gebruikt als controle. Zoals verwacht leidde DHCA tot een significante daling van de lichaamstemperatuur en de gemiddelde arteriële bloeddruk. De bloedgasanalyse gaf aan dat DHCA de melkzuurspiegels verhoogde, maar de pH van het bloed en de concentraties van hemoglobine, hematocriet, Na +, Cl−, K + en glucose niet beïnvloedde. Bovendien toonden de resultaten van de transmissie-elektronenmicroscopie, vergeleken met de CPB-ratten met een normale temperatuur, een lichte toename van hippocampale autofagosomen bij de DHCA-ratten.
Introduction
Diepe onderkoelde circulatoire arrestatie (DHCA) wordt sinds 1953 gebruikt bij hartchirurgie1. DHCA omvat het verlagen van de kerntemperatuur van de patiënt tot diep onderkoelde niveaus (15-22 ° C) voordat de bloedtoevoer naar het lichaam wereldwijd wordt onderbroken2. De circulatiestilstand kan zorgen voor een relatief bloedeloos operatieveld. Diepe onderkoeling vermindert het metabolisme, vooral in de hersenen en myocardium, wat een effectieve methode is om te beschermen tegen ischemie3. DHCA wordt vaak toegepast tijdens operaties voor complexe aangeboren hartaandoeningen, aortaboogaandoeningen en zelfs nier- of bijniertumoren met een vena cava-trombus 4,5. Daarom biedt het opstellen van DHCA-diermodellen een belangrijke referentie voor de verfijning van de procedure en de preventie van complicaties in klinische omgevingen.
Hoewel modellen kunnen worden vastgesteld met hoektanden6, konijnen7 en andere dieren, heeft het de voorkeur om ratten te gebruiken vanwege hun bruikbaarheid en lage kosten. Het DHCA-rattenmodel werd in 2006 voor het eerst beschreven door Jungwirth et al.8. Het bleek dat de duur van de circulatiestilstand een impact had op de neurologische uitkomsten. Sindsdien zijn DHCA-rattenmodellen breed onderzocht. Er is verduidelijkt dat DHCA systemisch ontstekingsreactiesyndroom (SIRS)9 kan veroorzaken. In latere studies ontdekten farmacologen dat de DHCA-gerelateerde neuro-inflammatie geïnduceerd door SIRS kon worden verzwakt door resveratrol10 en triptolide11. Ons team ontdekte ook dat DHCA-gerelateerde neuro-inflammatie kon worden verzwakt door het koud-induceerbare RNA-bindende eiwit12 te remmen. In het cardiovasculaire systeem heeft superoxide dismutase een cardioprotectief effect op ischemie / reperfusie (I / R) -verwondingen tijdens DHCA13. Deze resultaten breidden het begrip van DHCA-gerelateerde pathofysiologische processen uit en boden nieuwe richtingen voor het verbeteren van de resultaten van DHCA. De resultaten met betrekking tot endotoxemie, oxidatieve stress en autofagie na DHCA zijn echter niet overtuigend. DHCA gebruikt dezelfde operationele technologie als de cardiopulmonale bypass (CPB)14, maar de managementstrategie is anders en de stappen om DHCA te genereren verschillen tussen verschillende teams 8,9,10,11. De huidige studie heeft tot doel een methode te bieden voor het vaststellen van de DHCA-procedure bij ratten.
Protocol
Representative Results
Discussion
Cannulatie is de meest fundamentele procedure voor het vaststellen van DHCA bij ratten. Vóór cannulatie zal het weken van de slagader met 0,5 ml 2% lidocaïne het gemakkelijker maken om te cannuleren. Na cannulatie is heparinisatie met 500 IE/kg heparine via de uitwendige halsader noodzakelijk om microtrombusvorming te voorkomen17. We hebben herhaaldelijk ontdekt dat deze dosis heparine het doel van een geactiveerde stollingstijd (ACT) >480 s kan bereiken. De opwarmperiode is het moeili…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs bedanken Liang Zhang voor het helpen verzamelen van de videogegevens tijdens het experiment. Deze studie werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (Grant nummer: 82070479) en de Fundamental Research Funds for the Central Universities (Grant number: 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 |
References
- 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).
