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Method Article
このプロトコルは、マウスモデルにおける肺虚血再灌流障害の研究に使用できる、実現可能で信頼性が高く、再現性のある左肺門結灌法の概要を示しています。
肺移植中の虚血再灌流障害(IRI)は、移植後合併症の主要な危険因子です。これには、原発性移植片の機能障害、急性および慢性の拒絶反応、および死亡率が含まれます。IRIの基盤を研究する努力は、左肺肺門クランプの信頼性と再現性のあるマウスモデルの開発につながりました。このモデルには、麻酔をかけられ挿管されたマウスで行われる外科的処置が含まれます。左開胸術が行われ、続いて慎重な肺動員と左肺肺門の解剖が行われます。肺門クランプは、スリップノットによる肺門の可逆的な縫合結紮を含み、動脈の流入、静脈の流出、および左主幹気管支を通る空気の流れを止めます。再灌流は、縫合糸を慎重に除去することによって開始されます。当研究室では、現在の研究において、実験モデルに30分間の虚血と1時間の再灌流を用いています。ただし、これらの期間は、特定の実験問題に応じて変更できます。犠牲の直前に、右肺門クランプの4分間後に左心室から動脈血ガスを採取して、得られたPaO2 値が負傷した左肺のみに起因することを確認できます。また、フローサイトメトリーを使用して細胞外漏出を測定する方法についても説明します。これには、犠牲になる前に研究対象の細胞に特異的な蛍光色素標識抗体の静脈内注射が含まれます。その後、左肺を採取して、フローサイトメトリー、凍結または固定、パラフィン包埋免疫組織化学、および定量的ポリメラーゼ連鎖反応を行うことができます。この肺門クランプ技術により、IRIの根底にある細胞および分子メカニズムの詳細な研究が可能になります。代表的な結果は、肺門クランプ後の左肺の酸素化の減少と肺損傷の組織学的証拠を明らかにしています。この技術は、顕微手術の経験の有無にかかわらず、担当者が容易に習得および再現できるため、信頼性が高く一貫した結果が得られ、肺 IRI の研究に広く採用されているモデルとして機能します。
臓器移植中のIRIは、原発性移植片機能障害およびその後の移植片拒絶反応のエピソードの主要な危険因子である1,2。移植中、温虚血時間は、ドナーの大動脈クロスクランプから冷灌流の開始までの期間、および氷からの臓器摘出から臓器移植までの期間として定義されます。冷蔵保存時間は、冷灌流の開始から臓器の氷からの除去までの期間として定義されます3。温性虚血は、冷性虚血4,5,6よりも後の臓器機能にとってより有害であり、その根底にあるメカニズムは、前臨床モデルでのさらなる研究を必要とします。さらに、心臓死後の臓器提供(DCD)による臓器移植は、従来の脳死後(DBD)の提供よりも温存性虚血期間が長くなります7。DCDドナーの使用はドナープールを拡大し、肺の利用を増やすことができますが、移植後の肺機能に対する温虚血の影響を評価するためのさらなる前臨床研究が必要です。以下では、左肺門クランプを介したマウスの温性IRIのモデルについて説明します。
肺肺門クランプのいくつかの動物モデルが過去数年間に開発され、適応されており、非外傷性微小血管クランプ8,9,10,11,12,13、ルメル止血帯14,15、または縫合結紮16の使用を含むことができるヒラークランプとして。肺門クランプの核心は、再灌流を達成するためには、可逆的であり、肺門構造への損傷が最小限またはまったくない必要があるということです。ここでは、スリップノットで左肺門を可逆的に縫合するマウスの門クランプ技術について説明します。この方法は、肺動脈の流入、静脈の流出、および主幹気管支に出入りする気流を閉塞します。血管クランプ、クリップ、または止血帯にスリップノットを使用する主な利点は、長期間の虚血中に胸を閉じることができるため、マウスの感覚不良な体液と熱損失を最小限に抑えることができることです。信頼性の高い動脈血ガス(ABG)測定値を取得し、肺門クランプ後の細胞外漏出を測定するためのプロトコルを提供します。
この肺門クランプ技術は、肺移植の広範な研究において重要な位置を占めています。同所性肺移植の小動物モデルと比較して、肺門クランプ技術は、外科的吻合部外傷または同種誘発性17を追加せずにIRIの影響を分離することができる。さらに、肺門クランプ技術は、マウスの肺移植よりも簡単かつ迅速に習得できます。実際、肺門クランプ技術を使用して、過去 10 年間で、TLR4、NADPH オキシダーゼ、アデノシン A2A 受容体 14,18,19,20 など、IRI の病因におけるいくつかの重要なメカニズムが特定されています。次のプロトコルでは、肺 IRI を研究するためのツールとして、信頼性が高く、教えやすく、再現性のある肺門クランプの方法を紹介します。
すべての研究は、ワシントン大学医学部の動物管理・使用委員会によって承認された。動物は、全米科学アカデミーが作成し、国立衛生研究所が発行した「実験動物の世話と使用に関するガイド」第8版 第21 号、および全米医学研究会が策定した「実験動物ケアの原則」に従って人道的なケアを受けました。
1.麻酔と挿管
2.開胸術
3. hilarクランプの適用
4.ヒラクランプのリリース
5. ABG評価
注:ABG測定が必要な場合、これは左心室からの動脈血吸引によって最もよく得られます。ABGが左肺機能のみを反映していることを確認するためには、この動脈血は、右肺がクランプされてから約4分後に採取されるべきであり、22,23、その間、左肺のみが酸素化と換気を行っている。
6. 細胞外漏出測定のための抗体静脈注射
注:この技術は、以前に発表された18のように、犠牲に先立ってIVCに蛍光色素標識抗体を静脈内注射し、その後フローサイトメトリー分析を行うことにより、細胞の血管外漏出を決定するために使用することができます。簡単に言えば、血管内好中球は、好中球特異的抗Ly6G抗体を使用して間質性好中球と区別できます。フルオレセインイソチオシアネート標識(FITC標識)抗Ly6G(クローン1A8)は、犠牲の5分前に静脈内注射され、循環血管内好中球を標識します。使用したFITC-Ly6G抗体の濃度は、200 μLのリン酸緩衝生理食塩水で100 ngに希釈したものです。次に、フローサイトメトリーのために左肺からの単一細胞懸濁液を調製した後、すべての好中球をアロフィコシアニン標識(APC標識)抗Ly6G(クローン1A8)で標識します。したがって、APC-Ly6G+FITC-Ly6G+ 好中球は血管内であり、APC-Ly6G+FITC-Ly6G- は血管外または間質性です。この技術は、例えば、抗Ly6C抗体を有する単球、抗CD19抗体を有するB細胞などに適用することができます。
7. 組織学(H&E)染色
左肺門クランプ後、左肺に起因する動脈血中の酸素化の分圧 (PaO2) は ~100 mmHg であり、偽開胸術後の ~500 mmHg と比較して大幅に低くなっています (図 7A、n=6-7)。注目すべきは、B6マウスで偽開胸術が行われ、右肺門クランプの4分後にABG測定が行われ、左肺のみに起因する値を表していることです。肺門クランプ左肺のH&E染色では、赤血球による気道と血管の充血を...
肺動脈と静脈、気管支を閉塞して温かい虚血を誘発し、その後再灌流する左の肺門にスリップノットを適用する肺門クランプ技術について説明します。肺門クランプ後、左肺を採取して、組織学、フローサイトメトリー、バルクまたはシングルセルシーケンシング、定量的ポリメラーゼ連鎖反応などのさまざまな実験技術を行うことができます。さらに、血液と脾臓は全身の影響を研究する?...
著者らは、関連する開示を報告していない。
この研究は、公共、商業、または非営利セクターの資金提供機関から特定の助成金を受けていません。
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
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