הקמת מעצר היפותרמי עמוק במחזור הדם בחולדות
Summary
פרוטוקול זה מציג את כינונו של דום היפותרמי עמוק במחזור הדם בחולדות, אשר ניתן ליישם כדי לחקור תסמונת תגובה דלקתית מערכתית, פגיעה איסכמיה/רפרפוזיה, עקה חמצונית, דלקת עצבית וכו ‘.
Abstract
דום היפותרמי עמוק במחזור הדם (DHCA) מיושם באופן שגרתי במהלך ניתוחים למחלות לב מולדות מורכבות ומחלת קשת אבי העורקים. המחקר הנוכחי נועד לספק שיטה ליצירת DHCA בחולדות. כדי להעריך את ההשפעה של תהליך DHCA על סימנים חיוניים, נעשה שימוש במודל חולדות מעקף קרדיו-פולמונרי בטמפרטורה רגילה (CPB) ללא מעצר במחזור הדם כבקרה. כצפוי, DHCA הוביל לירידה משמעותית בטמפרטורת הגוף וללחץ דם עורקי ממוצע. ניתוח גזי הדם הצביע על כך ש-DHCA העלה את רמות החומצה הלקטית, אך לא השפיע על ה-pH בדם ועל ריכוזי ההמוגלובין, המטוקריט, Na+, Cl−, K+ וגלוקוז. יתר על כן, בהשוואה לחולדות CPB בטמפרטורה רגילה, תוצאות מיקרוסקופיית האלקטרונים של ההולכה הראו עלייה קלה באוטופגוזומים בהיפוקמפוס בחולדות DHCA.
Introduction
דום היפותרמי עמוק במחזור הדם (DHCA) משמש בניתוחי לב מאז 19531. DHCA כרוך בהורדת טמפרטורת הליבה של המטופל לרמות היפותרמיות עמוקות (15-22 מעלות צלזיוס) לפני הפרעה גלובלית לזרימת הדם לגוף2. המעצר במחזור הדם יכול לספק שדה ניתוח נטול דם יחסית. היפותרמיה עמוקה מקטינה את חילוף החומרים, במיוחד במוח ובשריר הלב, שהיא שיטה יעילה להגנה מפני איסכמיה3. DHCA מיושם בדרך כלל במהלך ניתוחים למחלות לב מולדות מורכבות, מחלת קשת אבי העורקים, ואפילו גידולים בכליות או יותרת הכליה עם פקקת קאווה ורידית 4,5. לכן, הקמת מודלים של בעלי חיים DHCA מספקת התייחסות חשובה לעידון ההליך ולמניעת סיבוכים במסגרות קליניות.
למרות שניתן להקים מודלים עם כלבים6, ארנבות7 ובעלי חיים אחרים, עדיף להשתמש בחולדות בגלל יכולת ההפעלה שלהן ועלותן הנמוכה. מודל החולדות DHCA תואר לראשונה בשנת 2006 על ידי Jungwirth et al.8. נמצא כי משך המעצר במחזור הדם השפיע על התוצאות הנוירולוגיות. מאז, מודלים של חולדות DHCA נחקרו באופן נרחב. הובהר כי DHCA עלול לעורר תסמונת תגובה דלקתית מערכתית (SIRS)9. במחקרים מאוחרים יותר, פרמקולוגים מצאו כי דלקת עצבית הקשורה ל-DHCA המושרה על-ידי SIRS יכולה להיות מוחלשת על-ידי רסברטרול10 וטריפטוליד11. הצוות שלנו מצא גם כי ניתן להחליש דלקת עצבית הקשורה ל-DHCA על-ידי עיכוב החלבון קושר ה-RNA12 הניתן להצטננות. במערכת הלב וכלי הדם, לסופראוקסיד דיסמוטאז יש השפעה קרדיו-פרוטקטיבית על פגיעות איסכמיה/רפרפוזיה (I/R) במהלך DHCA13. תוצאות אלה הרחיבו את ההבנה של תהליכים פתופיזיולוגיים הקשורים ל-DHCA והציעו כיוונים חדשים לשיפור התוצאות של DHCA. עם זאת, התוצאות לגבי אנדוטוקסמיה, עקה חמצונית ואוטופגיה לאחר DHCA אינן חד משמעיות. DHCA משתמשת באותה טכנולוגיה תפעולית כמו מעקף הלב-פולמונרי (CPB)14, אך אסטרטגיית הניהול שלה שונה, והצעדים ליצירת DHCA שונים בין צוותים שונים 8,9,10,11. המחקר הנוכחי נועד לספק שיטה לביסוס הליך DHCA בחולדות.
Protocol
Representative Results
Discussion
קנולציה היא ההליך הבסיסי ביותר להקמת DHCA בחולדות. לפני הצינור, השריית העורק עם 0.5 מ”ל של 2% לידוקאין תקל על הצינור. לאחר הקנולציה, יש צורך בהפריניזציה עם 500 IU/kg הפרין דרך הווריד הג’וגולרי החיצוני כדי למנוע היווצרות מיקרוטרומבוס17. מצאנו שוב ושוב כי מינון זה של הפרין יכול להשיג ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מודים לליאנג ג’אנג על שעזר לאסוף את נתוני הווידאו במהלך הניסוי. מחקר זה נתמך על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מספר מענק: 82070479) וקרנות המחקר הבסיסיות לאוניברסיטאות המרכזיות (מספר מענק: 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).
