A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
הפרוטוקול מתווה שיטה ישימה, אמינה וניתנת לשחזור של הידוק הילארי ריאתי שמאלי, שניתן להשתמש בו כדי לחקור פגיעה איסכמיה-רפרפוזיה ריאתית במודלים של עכברים.
פגיעה באיסכמיה רפרפוזיה (IRI) במהלך השתלת ריאות היא גורם סיכון עיקרי לסיבוכים לאחר ההשתלה, כולל תפקוד לקוי ראשוני של השתל, דחייה חריפה וכרונית ותמותה. מאמצים לחקור את היסודות של IRI הובילו לפיתוח מודל עכבר אמין וניתן לשחזור של הידוק הילאר ריאה שמאלית. מודל זה כולל הליך כירורגי המבוצע בעכבר מורדם ואינטובציה. מבוצעת כריתת בית חזה שמאלי, ואחריה גיוס ריאות זהיר ודיסקציה של הילום הריאה השמאלי. המהדק ההילארי כרוך בקשירת תפר הפיכה של הילום הריאתי עם חלקלק, אשר עוצר את זרימת העורקים, זרימת ורידים וזרימת אוויר דרך הסימפונות הראשיים השמאליים. זילוח הוא יזם על ידי הסרה זהירה של התפר. המעבדה שלנו משתמשת 30 דקות של איסכמיה ו 1 שעה של זילוח עבור המודל הניסויי בחקירות הנוכחיות. עם זאת, פרקי זמן אלה ניתנים לשינוי בהתאם לשאלת הניסוי הספציפית. מיד לפני ההקרבה, ניתן לקבל גז דם עורקי מהחדר השמאלי לאחר פרק זמן של 4 דקות של הידוק הילאר ימני כדי להבטיח שערכי PaO2 המתקבלים מיוחסים לריאה השמאלית הפגועה בלבד. אנו מתארים גם שיטה למדידת אקסטרווסציה של תאים באמצעות ציטומטריית זרימה, הכוללת הזרקה תוך ורידית של נוגדן עם תווית פלואורוכרום ספציפי לתא(ים) שיש לחקור לפני הקרבה. לאחר מכן ניתן לקצור את הריאה השמאלית לצורך ציטומטריית זרימה, קפוא או קבוע, אימונוהיסטוכימיה משובצת פרפין ותגובת שרשרת כמותית של פולימראז. טכניקת הידוק הילארי זו מאפשרת מחקר מפורט של המנגנונים התאיים והמולקולריים העומדים בבסיס IRI. תוצאות מייצגות חושפות ירידה בחמצון הריאה השמאלית ועדות היסטולוגית לפגיעה ריאתית בעקבות הידוק הילארי. טכניקה זו ניתנת ללמידה ולשכפול בקלות על ידי אנשי צוות עם וללא ניסיון מיקרוכירורגי, מה שמוביל לתוצאות אמינות ועקביות ומשמש כמודל הניתן לאימוץ נרחב לחקר IRI ריאות.
IRI במהלך השתלת איברים הוא גורם סיכון עיקרי לתפקוד לקוי ראשוני של השתל ולאפיזודות מאוחרות יותר של דחיית השתל 1,2. במהלך ההשתלה, זמן איסכמיה חמה מוגדר כפרק הזמן שבין הידוק צולב אבי העורקים של התורם להתחלת זילוח קר ומהסרת איברים מקרח להשתלת איברים. זמן אחסון קר מוגדר כפרק הזמן מתחילת הזלוף הקר ועד להוצאת האיבר מקרח3. איסכמיה חמה מזיקה יותר לתפקוד איברים מאוחר יותר מאשר איסכמיה קרה 4,5,6, והמנגנונים הבסיסיים שלה מצדיקים מחקר נוסף במודלים פרה-קליניים. בנוסף, השתלת איברים מתרומה לאחר מוות לבבי (DCD) קשורה לזמנים איסכמיים חמים ארוכים יותר מאשר תרומה מסורתית לאחר מוות מוחי (DBD)7. בעוד שהשימוש בתורמי DCD יכול להרחיב את מאגר התורמים ולהגדיל את ניצול הריאות, נדרשים מחקרים פרה-קליניים נוספים להערכת ההשפעות של איסכמיה חמה על תפקוד הריאות לאחר ההשתלה. להלן נתאר מודל של IRI חם בעכברים דרך מהדק הילאר ריאתי שמאלי.
מספר מודלים בבעלי חיים של הידוק הילאר ריאות פותחו והותאמו במהלך השנים האחרונות ועשויים לכלול שימוש במהדק מיקרו-וסקולרי א-טראומטי 8,9,10,11,12,13, חוסם עורקים רומל 14,15 או קשירת תפרים16 כמו מהדק hilar. עיקר המהדק ההילארי הוא שהוא חייב להיות הפיך ולגרום נזק מינימלי או ללא נזק למבנים ההילאריים, כך שניתן יהיה להשיג זילוף. כאן, אנו מתארים את טכניקת המהדק ההילארי שלנו בעכברים הכוללת קשירת תפר הפיכה של הילום ריאתי שמאלי עם חלקלק. שיטה זו חוסמת את זרימת עורקי הריאה, את הזרימה הוורידית ואת זרימת האוויר פנימה והחוצה מהסימפונות הראשיים. היתרון העיקרי של החלקה על מהדק כלי דם, קליפס או חוסם עורקים הוא שניתן לסגור את החזה בתקופות ממושכות של איסכמיה, ובכך למזער איבוד נוזלים וחום בלתי נתפס בעכבר. אנו מספקים פרוטוקול להשגת מדידות אמינות של גז דם עורקי (ABG) ולמדידת אקסטרווציה של תאים לאחר הידוק הילארי.
טכניקת הידוק הילארי זו תופסת מקום חשוב במחקר הרחב יותר של השתלת ריאות. בהשוואה למודלים של בעלי חיים קטנים של השתלת ריאות אורתוטופית, טכניקת ההידוק ההילארי יכולה לבודד את ההשפעות של IRI ללא תוספת של טראומה אנסטומוטית כירורגית או אלוגניות17. בנוסף, ניתן לשלוט בקלות ובמהירות רבה יותר בטכניקת ההידוק הילאר מאשר השתלת ריאות עכבר. למעשה, באמצעות טכניקות מהדק hilar, מספר מנגנונים חשובים בפתוגנזה של IRI זוהו בעשור האחרון, כגון TLR4, NADPH oxidase, וקולטן אדנוזין A2A 14,18,19,20. בפרוטוקול הבא, אנו מציגים שיטה אמינה, ניתנת ללימוד וניתנת לשחזור של הידוק hilar ככלי לחקר IRI ריאות.
כל המחקרים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת וושינגטון. בעלי חיים קיבלו טיפול הומני בהתאם למדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה, מהדורה 821 שהוכן על ידי האקדמיה הלאומית למדעים ופורסם על ידי המכונים הלאומיים לבריאות, ועקרונות הטיפול בחיות מעבדה שגובשו על ידי האגודה הלאומית למחקר רפואי.
1. הרדמה ואינטובציה
2. Thoracotomy
3. יישום של מהדק hilar
4. שחרור מהדק hilar
5. הערכת ABG
הערה: אם רוצים למדוד ABG, זה מתקבל בצורה הטובה ביותר באמצעות שאיפת דם עורקית מהחדר השמאלי. כדי לוודא כי ABG משקף רק את תפקוד הריאה השמאלית, דם עורקי זה צריך להתקבל לאחר כ 4 דקות של הילום ימין להיות מהודק22,23, שבמהלכו רק הריאה השמאלית מבצעת חמצון ואוורור.
6. הזרקת נוגדנים תוך ורידית למדידת אקסטרווסציה של תאים
הערה: טכניקה זו יכולה לשמש כדי לקבוע אקסטרווסציה של תאים באמצעות הזרקה של נוגדנים המסומנים פלואורוכרום תוך ורידי לתוך IVC לפני הקרבה ואחריו ניתוח ציטומטרי זרימה, כפי שפורסם בעבר18. בקצרה, ניתן להבחין בין נויטרופילים תוך וסקולריים לבין נויטרופילים אינטרסטיציאליים באמצעות נוגדנים ספציפיים לנויטרופילים נגד Ly6G. Fluorescein isothiocyanate-labeled (FITC-labeled) anti-Ly6G (שיבוט 1A8) מוזרק לווריד 5 דקות לפני ההקרבה, אשר מסמן את הנויטרופילים התוך-וסקולריים במחזור. הריכוז של נוגדן FITC-Ly6G בשימוש הוא 100 ng מדולל ב 200 μL של מלוחים חוצצים פוספט. לאחר מכן, לאחר הכנת תרחיף תא בודד מהריאה השמאלית לצורך ציטומטריית זרימה, כל הנויטרופילים מסומנים באלופיקוציאנין (APC-labeled) אנטי-Ly6G (שיבוט 1A8). לפיכך, APC-Ly6G+FITC-Ly6G+ נויטרופילים הם תוך-וסקולריים ואילו APC-Ly6G+FITC-Ly6G- הם חוץ-וסקולריים או אינטרסטיציאליים. טכניקה זו יכולה להיות מותאמת מונוציטים עם נוגדנים anti-Ly6C, תאי B עם נוגדנים anti-CD19, למשל.
7. צביעת היסטולוגיה (H&E)
לאחר הידוק הילארי שמאלי, לחץ חלקי של חמצון בדם העורקי (PaO2) המיוחס לריאה השמאלית הוא ~100 מ"מ כספית, נמוך משמעותית בהשוואה ל~500 מ"מ כספית לאחר כריתת בית חזה דמה (איור 7A, n=6-7). יש לציין כי תראקוטומיות דמה בוצעו בעכברי B6 כאשר מדידת ABG נלקחה לאחר 4 דקות של הידוק הילארי ימני, המייצג...
אנו מתארים טכניקת מהדק הילארי הכוללת יישום של slipknot על הילום שמאל אשר חוסם את עורק הריאה וורידים ואת הסימפונות כדי לגרום איסכמיה חמה ואחריו reperfusion. לאחר הידוק הילארי, ניתן לקצור את הריאה השמאלית למגוון טכניקות ניסיוניות כגון היסטולוגיה, ציטומטריית זרימה, ריצוף בתפזורת או בתא בודד, ותגובת ש?...
המחברים אינם מדווחים על גילויים רלוונטיים.
עבודה זו לא קיבלה מענק ספציפי מגוף מימון כלשהו במגזר הציבורי, המסחרי או ללא כוונת רווח.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Medications | |||
10% povidone-iodine solution | Aplicare | NDC 52380-0126-2 | For disinfectant |
Buprenorphine 1.3 mg/mL | Fidelis Animal Health | NDC 86084-100-30 | For pain control |
Carprofen | Cronus Pharma | NDC 69043-027-18 | For pain control |
Heparin 1000 units/mL | Sagent | NDC 25021-404-01 | For obtaining arterial blood |
Isoflurane 1%-1.5% | Sigma Aldrich | 26675-46-7 | For anesthesia |
Ketamine hydrochloride 100 mg/mL | Vedco | NDC 50989-996-06 | For anesthesia |
Puralube Vet eye ointment | Medi-Vet.com | 11897 | To prevent eye dessiccation |
Xylazine 20 mg/mL | Akorn | NDC 59399-110-20 | For pain control |
Tools and Instruments | |||
Argent High Temp Fine Tip Cautery Pen | McKesson | 231 | To coagulate blood vessels |
Curved mosquito clamp | Fine Science Tools | 13009-12 | For surgical procedure |
Fine curved forceps | Fine Science Tools | 11274-20 | For surgical procedure |
Fine scissors | Fine Science Tools | 15040-11 | For surgical procedure |
Intubation clamp set-up | Fine Science Tools | 18374-44, 18144-30 | For holding mouse vertically by the tongue during intubation. See Supplementary Figure 1A. |
Magnetic rib retractors | Fine Science Tools | 18200-01, 18200-10 | For retraction of thoracotomy. Magnetic fixator and retractor should be connected by micro latex tubing below. |
Optical Grade Plastic Optical Fiber Unjacketed, 500μm | Edmund Optics | 02-532 | To make the introducer for the endotracheal tube. See Supplemental Figure 1B. A 1.5-inch length of this optical fiber should have a piece of silk tape secured to one end. It can then be used as an introducer for the endotracheal tube. The end of the introducer should be curves slightly. |
Power Pro Ultra clipper | Oster | 078400-020-001 | To clip hair |
Scissors | Fine Science Tools | 14370-22 | For surgical procedure |
Small animal heating pad | K&H Pet Products | Thermo-Peep Heated Pad | To maintain normothermia |
Small animal ventilator | Harvard Apparatus | 55-0000 | For ventilation (TV 0.35 cc, PEEP 1 cm H2O, RR 100-105/min, FiO2 100%) |
Spearit Micro Latex Rubber Tubing (1/8 in outside diameter, 1/16 in inside diameter) | Amazon.com | https://www.amazon.com/Rubber-Tubing-CONTINUOUS-Select-Length/dp/B00H4MT7V0?th=1 | For retraction of thoracotomy |
Stat Profile Prime Critical Care Blood Gas Analyzer | Nova Biomedical | https://novabiomedical.com/prime-plus-critical-care-blood-gas-analyzer/index.php?gad=1&gclid=Cj0KCQjwmICoBhDx ARIsABXkXlInZX--R3ezBkc304nS_GVGI9Z2T3Esr33 2aM8WGPiUVhicPQZ Wj2AaAqhDEALw_wcB | For retraction of thoracotomy |
Straight clamp | Fine Science Tools | 13008-12 | For surgical procedure |
Straight forceps | Fine Science Tools | 91113-10 | For surgical procedure |
Surgical microscope | Wild Heerbrugg | no longer produced | For intubation and surgical procedure; recommend replacement with Leica surgical microscopes |
Supplies | |||
½ cc syringe with ½ inch 29G needle | McKesson | 942665 | For injecting ketamine/xylazine intraperitoneally |
½ inch 31G needle on a 1 cc tuberculin syringe | McKesson | 16-SNT1C2705 | For aspiration of arterial blood from left ventricle |
1-inch 20G IV catheter | Terumo | SROX2025CA | For endotracheal tube (ETT) |
1-inch silk tape | Durapore | 3M ID 7100057168 | To tape ETT to nose and to secure limbs |
3/10 cc syringe with 5/16 inch 31G needle | McKesson | 102-SN310C31516P | For antibody injection into the inferior vena cava |
6-0 monofilament suture on a P-10 needle | McKesson | S697GX | For closure of thoracotomy, muscle layer, and skin |
6-0 silk tie | Surgical Specialties Look | SP102 | To make slipknot for hilar clamp |
Pointed cotton-tipped applicators | Solon | 56225 | To manipulate lung and for blunt dissection |
This corrects the article 10.3791/66232
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved