Sıçanlarda Derin Hipotermik Dolaşım Tutuklamasının Kurulması
Summary
Bu protokol, sıçanlarda sistemik inflamatuar yanıt sendromu, iskemi/reperfüzyon hasarı, oksidatif stres, nöroinflamasyon vb. araştırmaları için uygulanabilecek derin hipotermik dolaşım durmasının kurulmasını sağlar.
Abstract
Derin hipotermik dolaşım durması (DHCA), kompleks konjenital kalp hastalığı ve aort ark hastalığı için ameliyatlar sırasında rutin olarak uygulanır. Bu çalışma, sıçanlarda DHCA kurulması için bir yöntem sağlamayı amaçlamaktadır. DHCA sürecinin vital bulgular üzerindeki etkisini değerlendirmek için, kontrol olarak dolaşım durması olmadan normal bir sıcaklık kardiyopulmoner bypass (CPB) sıçan modeli kullanılmıştır. Beklendiği gibi, DHCA vücut ısısında ve ortalama arteriyel kan basıncında önemli bir düşüşe neden oldu. Kan gazı analizi, DHCA’nın laktik asit seviyelerini arttırdığını, ancak kan pH’ını ve hemoglobin, hematokrit, Na +, Cl–, K + ve glikoz konsantrasyonlarını etkilemediğini göstermiştir. Ayrıca, normal sıcaklık CPB sıçanları ile karşılaştırıldığında, iletim elektron mikroskobunun sonuçları, DHCA sıçanlarında hipokampal otofagozomlarda hafif bir artış göstermiştir.
Introduction
Derin hipotermik dolaşım durması (DHCA) 1953 yılından beri kalp cerrahisinde kullanılmaktadır1. DHCA, vücuda kan akışını küresel olarak kesmeden önce hastanın çekirdek sıcaklığını derin hipotermik seviyelere (15-22 ° C) düşürmeyi içerir2. Dolaşım durması nispeten kansız bir çalışma alanı sağlayabilir. Derin hipotermi, özellikle beyinde ve miyokardda metabolizmayı azaltır, bu da iskemiye karşı etkili bir koruma yöntemidir3. DHCA, kompleks konjenital kalp hastalığı, aort ark hastalığı ve hatta vena kava trombüsü 4,5 olan böbrek veya adrenal tümörler için yapılan ameliyatlar sırasında yaygın olarak uygulanır. Bu nedenle, DHCA hayvan modellerinin oluşturulması, prosedürün iyileştirilmesi ve klinik ortamlarda komplikasyonların önlenmesi için önemli bir referans sağlar.
Modeller köpekler6, tavşanlar7 ve diğer hayvanlarla kurulabilse de, çalışabilirlikleri ve düşük maliyetleri nedeniyle sıçanların kullanılması tercih edilir. DHCA sıçan modeli ilk kez 2006 yılında Jungwirth ve ark.8 tarafından tanımlanmıştır. Dolaşım durması süresinin nörolojik sonuçlar üzerinde etkili olduğu bulundu. O zamandan beri, DHCA sıçan modelleri geniş çapta araştırılmıştır. DHCA’nın sistemik inflamatuar yanıt sendromunu (SIRS)9 tetikleyebileceği açıklığa kavuşturulmuştur. Daha sonraki çalışmalarda, farmakologlar, SIRS tarafından indüklenen DHCA ile ilişkili nöroinflamasyonun resveratrol10 ve triptolid11 ile zayıflatılabileceğini bulmuşlardır. Ekibimiz ayrıca, DHCA ile ilişkili nöroinflamasyonun, soğuk indüklenebilir RNA bağlayıcı protein12’yi inhibe ederek zayıflatılabileceğini bulmuştur. Kardiyovasküler sistemde, süperoksit dismutaz, DHCA13 sırasında iskemi / reperfüzyon (I / R) yaralanmaları üzerinde kardiyoprotektif bir etkiye sahiptir. Bu sonuçlar, DHCA ile ilişkili patofizyolojik süreçlerin anlaşılmasını genişletti ve DHCA’nın sonuçlarını iyileştirmek için yeni yönler sundu. Bununla birlikte, DHCA sonrası endotoksemi, oksidatif stres ve otofaji ile ilgili sonuçlar yetersizdir. DHCA, kardiyopulmoner bypass (CPB)14 ile aynı operasyonel teknolojiyi kullanır, ancak yönetim stratejisi farklıdır ve DHCA’yı üretme adımları çeşitli ekipler arasında farklılık gösterir 8,9,10,11. Bu çalışma, sıçanlarda DHCA prosedürünün oluşturulması için bir yöntem sağlamayı amaçlamaktadır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kanülasyon, sıçanlarda DHCA oluşturmak için en temel prosedürdür. Kanülasyondan önce, arteri 0.5 mL% 2 lidokain ile ıslatmak kanülasyonu kolaylaştıracaktır. Kanülasyondan sonra, mikrotrombüs oluşumunu önlemek için eksternal juguler ven yoluyla 500 IU/kg heparin ile heparinizasyon gereklidir17. Bu heparin dozunun aktif pıhtılaşma süresi (ACT) hedefine >480 sn ulaşabileceğini defalarca bulduk. Yeniden ısınma dönemi en zor kısımdır. Deneyimizde sıcaklığın 1…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar, deney sırasında video verilerinin toplanmasına yardımcı olduğu için Liang Zhang’a teşekkür ediyor. Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (Hibe numarası: 82070479) ve Merkezi Üniversiteler için Temel Araştırma Fonları (Hibe numarası: 3332022128) tarafından desteklenmiştir.
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).
