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모든 동물 연구는 Purdue 동물 관리 및 사용 위원회에 의해 승인되었다.
1. 저유유 기화기 의 설치
<ol><li>이소플루란 또는 세보플루란 배달<ol>
<li>캐리어 가스 소스를 선택합니다. 내부 공기 펌프를 활용하려면 시스템 뒷면의 입구 포트에서 빨간색 캡을 제거하여 시스템이 실내 공기를 섭취할 수 있도록 합니다. 압축 가스를 사용하려면 15 PSI로 설정된 압력 조절기 또는 압력 감속기를 사용하고 시스템 뒷면의 압축 가스 포트에 연결합니다.</li>
		<li>숯 통을 배기 포트에 연결합니다.</li>
		<li>액세서리 커넥터를 시스템 전면의 피망 및 만료 포트에 연결합니다. 유도 챔버를 파란색 클립과 코 콘으로 나뭇가지에 연결하고 흰색클립(그림 1)을나뭇가지에 연결합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>기계적 환기용<ol>
<li>관착 커넥터 튜브를 노란색 코딩 클립(그림2)에연결합니다.</li>
		<li>데드스페이스 교정을 수행하여 인공호흡기를 교정합니다. 벤트 실행 화면에서터치 설정,다음 칼리브 & 테스트. 데드스페이스 교정을 선택하고 다이얼 B를누릅니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>맥박 산소 측정을 위해<ol>
<li>마우스STAT라는 레이블이 붙은 시스템 뒷면의 포트에 센서를 연결합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>온난화용<ol>
<li>시스템 전면의 '패드 파워' 포트에 데워밍 패드를 연결합니다.</li>
		<li>하나의 센서를 '바디 센서' 포트에 연결하고 다른 센서를 '패드 센서' 포트에 연결합니다. 패드 센서를 데밍 패드에 고정합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 설정 구성
<ol><li>마취용<ol>
<li>마취 시스템에 전원. Anest 실행 화면에서터치 업.</li>
		<li>마취제를 선택합니다. 터치 타입 Anest,다음 이소플루란 또는 세보플루란을선택 다이얼 B를 켭니다.</li>
		<li>주사기 크기를 설정합니다. 주사기 크기를터치한 다음 다이얼 B를 돌려 크기를 선택합니다.</li>
		<li>Anest 실행 화면으로돌아가려면 다시 터치합니다.</li>
		<li>병 상단 어댑터를 사용하여 주사기를 마취제로 채웁니다.</li>
		<li>주사기를 마취 시스템에 연결합니다. 필요한 경우 푸셔 블록을 뒤로 이동하려면 제거를 터치합니다.</li>
		<li>주사기를 프라임. 푸시어 블록이 주사기 플런저 의 상단에 닿을 때까지 푸시어 블록을 앞으로 이동하려면 프라임을 터치하고 누를 수 있습니다. 프라임 버튼을 누르는 동안 B를 돌리면 푸셔 블록 속도가 조절됩니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>기계적 환기용<ol>
<li>벤트 실행 화면 탭을 터치한 다음 설정합니다.</li>
		<li>체중을 터치하고 동물의 무게를 입력합니다.</li>
		<li>볼륨 또는 압력 제어 환기를 선택하려면 우선 순위를 터치합니다. 바디 웨이트 설정은 자동으로 적절한 호흡 속도와 조수 량을 설정합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>맥박 산소 측정을 위해<ol>
<li>Oxi 실행 화면 탭을 터치한 다음 설정합니다.</li>
		<li>HR을 터치하고 다이얼 B를 돌려 최소 허용 심박수 판독값을 설정합니다. 사전 설정을 사용할 수 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>온난화용<ol>
<li>따뜻한 실행 화면에서터치 설정. 온난화 방법 및 대상 온도 설정을 선택합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 마취 전달 시작
<ol><li>마우스 마취<ol>
<li>Anest 실행 화면에서터치 유도를 시작하여 공기 흐름을 시작합니다. 기본 유도 유량은 500mL/min입니다. 터닝 다이얼 A는 필요에 따라 유량을 조정합니다.</li>
		<li>마우스를 유도 실에 놓고 뚜껑을 단단히 닫습니다. 마취제 농도 다이얼을 이소플루란의 경우 3%로 조정합니다.</li>
		<li>마우스가 원하는 마취 평면에 도달 할 때까지 모니터링, 호흡 속도의 감소와 챔버가 기울어질 때 오른쪽 반사의 손실에 의해 결정. 필요에 따라 마취제 농도 다이얼을 조정합니다.</li>
		<li>동물이 오른쪽 반사를 잃고 충분히 마취되면, 터치 정지 유도.</li>
		<li>원하는 경우 플러시 챔버를 터치하여 잔류 마취 가스의 챔버를 비웁웁입니다.</li>
		<li>코 콘으로 이어지는 클램프를 열고 챔버로 이어지는 클램프를 닫습니다.</li>
		<li>터치 시작 코 콘. 바디 웨이트 설정은 다이얼 A를 돌려 수동으로 조정할 수 있지만 코 콘 유량을 결정합니다.</li>
		<li>즉시 코 콘에 맞고 적외선 온난화 패드에 동물을 중심으로 합니다.</li>
		<li>동물 센서를 직장 프로브로 삽입합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 기계 환기 시작
<ol><li>동물을 삽관합니다.<ol>
<li>동물을 마취시키면서 삽관 단계로 옮기는 다.</li>
		<li>수직 관착 단계에 고정된 실을 사용하여 위절개에서 동물을 일시 중단합니다(도3).</li>
		<li>동물의 혀를 옆으로 부드럽게 변위시키고 삽관 키트에 제공된 조명을 사용하여 기관지 시각화합니다.</li>
		<li>기관관을 조심스럽게 삽입하고 작은 공기 방광을 튜브에 연결하고 폐가 팽창하는지 확인하여 올바른 배치를 확인하십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>내막 튜브를 환기 튜브에 연결합니다.</li>
	<li>터치 스톱 코 콘,다음 터치 시작 인공 호흡기. 참고: 바디 웨이트 설정은 자동으로 적절한 호흡 속도와 조수 볼륨을 결정합니다. 압력 제어 환기를 수행하기 위해 수술 프로토콜에 따라 필요에 따라 인공호흡기 설정을 조정하여 15-18cm H2O. 사이의 표적 피망 압력을 설정합니다.</li>
</ol>5. 생리적 모니터링 시작
<ol><li>동물의 뒷발에 센서를 놓습니다(그림4). 펄스 옥시미터는 HR 및 SpO2를 자동으로 읽기 시작합니다. Oxi 실행 화면 탭을 터치하여 펄스 산소 측정 데이터를 봅니다.</li>
</ol>

<ol>
	<li>El-Attar, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guided+isoflurane+injection+in+a+totally+closed+circuit.">Guided isoflurane injection in a totally closed circuit.</a> Anaesthesia. 46 (12), 1059-1063 (1991).</li><li>Lockwood, G., Chakrabarti, M. K., Whitwam, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+computer-controller+closed+anaesthetic+breathing+system.">A computer-controller closed anaesthetic breathing system.</a> Anaesthesia. 48 (8), 690-693 (1993).</li><li>Lowe, H. 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이 프로젝트는 켄트 과학 공사에 의해 장비와 자금으로 지원되었다. 저자 크리스타 비기렐리와 데이브 피츠밀러는이 문서에 사용되는 장비를 제조 켄트 과학 공사의 직원입니다. 이 문서의 오픈 액세스 출판은 켄트 과학 공사에 의해 후원된다.

이 디지털 저유량 마취 시스템은 마취, 환기, 온난화 및 생리 적 모니터링 시스템을 단일 장비에 통합합니다. 또한 시스템에는 내부 펌프가 포함되어 있어 캐리어 가스로 사용하기 위해 주변 공기를 끌어들이므로 압축 가스공급원이 필요하지 않습니다.
이 절차에서 시스템은 마취 기화기, 기계 식 인공 호흡기, 펄스 산소계 및 온난화 패드를 대체하는 유일한 장비로 사용됩니다. 우리는 이전에 100mL /min2의유량으로 마취 전달을 시연했습니다. 유량 설정은 유량이 사용되는 액체 마취제의 양을 직접 제어하기 때문에 이 마취 전달 기술에 매우 중요합니다. 우리는 또한 이전에 낮은 유량을 사용하여 마취액1,2를저장하는 방법을 시연했다. 전통적인 기화기가 기계 식 인공호흡기에 연결되어 있는 경우, 기화기는 가스 스트림의 인공 호흡기 입구 샘플을 연속적으로 실행해야 합니다. 통합 인공호흡기를 사용하는 디지털 기화기의 경우 환기에 필요한 가스만 인공호흡기에 의해 출력됩니다. 이를 통해 마취액, 담체 가스 및 숯 필터와 관련된 비용이 줄어듭니다.
저유동 디지털 기화기를 사용하는 데는 많은 장점이 있지만 한계도 있습니다. 이 시스템은 설치류 및 기타 작은 포유류에 이상적인 낮은 유량으로 작동하도록 설계되었지만 1000 mL /min의 유량 위의 마취를 제공하지 않습니다. 따라서 이 특정 시스템은 작은 동물 종에만 적합합니다. 통합 펄스 산소계에는 발 만 사용하기 위한 센서가 포함되어 있습니다. 센서는 특정 수술 절차에 제한이 있을 수 있는 꼬리에 사용하기 위해 권장되지 않습니다. 또한, 발 센서를 통해 이 시스템을 통해 호흡 속도를 모니터링할 수 있지만, 장기간 에 걸쳐 일관된 호흡 기록을 얻기어려울 수 있다. 마지막으로, 기존의 기화기와는 달리,이 디지털 시스템은 전기가 필요합니다. 배터리는 정전시 또는 정전 시 전력을 사용할 수 없으며 몇 시간 동안 사용하여 시스템에 전원을 공급할 수 있습니다.
이 설치 및 프로토콜은 통합 인공 호흡기 및 생리 모니터링 모듈이 있는 디지털 저유량 마취 시스템의 안전하고 효과적인 사용을 보여줍니다. 이 설정은 제한된 벤치 공간이있는 실험실또는 여러 개의 장비와 외과 필드 근처에 튜브를 보관하는 것이 불가능하지 않은 실험실에 유용합니다. 압축 가스 탱크및 별도의 생리 모니터링 장비의 제거를 포함하여 올인원 시스템에는 많은 이점이 있습니다. 전반적으로, 이 통합 시스템은 전통적인 기화기의 사용이 이상적이지 않은 그룹에 의해 고려될 수 있었습니다.

동물 모델과 관련된 연구에는 종종 특수 데이터 수집 장비가 필요합니다. 작은 동물 수술에 일반적으로 사용되는 마취 기화기의 두 가지 일반적인 유형이 있습니다. 전통적인 마취 기화기는 대기압 및 가스 흐름1,2,3,4,5,6,7,8,9,10에기초한 휘발성 마취제의 수동기화에의존한다. 0.5L/min에서 10L/min의 유량으로 작동하도록 설계되어 대형 동물모델(11)에이상적입니다.
우리는 최근에 기존의 기화기(12) 및13에비해 저유동 디지털 기화기의 효과를 입증했다. 저유동 디지털 마취 시스템은 동물의 분부14,15,16의매우 낮은 유량으로 코 콘에 동물을 유지하는 데 사용할 수 있습니다.
디지털 마취 시스템을 사용하는 데는 많은 이점이 있습니다. 캐리어 가스로 사용하기 위해 주변 공기를 끌어들이는 내장 펌프가 내장되어 있습니다. 이를 통해 사용자는 압축 가스를 사용하지 않고 마취를 투여할 수 있습니다. 최근 연구17,18 캐리어 가스로 산소 대신 공기를 사용 하 여 많은 절차에 도움이 될 수 있습니다 제안 했다.
생리적 모니터링 및 온난화 기능은 디지털 저유량 마취 시스템에설치할 수도 있습니다. 대부분의 기관에서동물 온난화 및 생리적 모니터링은 기관 동물관리및 이용위원회(19,20,21,22)에의해 요구된다. 마취제의 생리적 효과를 비교한 연구는 체온, 심장 기능 및 호흡기기능(23,24,25)의급격한우울증을보였다. 동물을 온난화 패드에 배치하여 정상 체온을 모니터링하고 유지하려면 종종 필요합니다. 따뜻한 온수기, 전기 난방 패드 및 열등과 같은 동물 온난화 방법은 많지만 각각에는 상당한 단점이 있습니다. 동물 온난화의 다른 방법을 비교 하는 연구에서, 원 적외선 온난화 가장 유익한 것으로 나타났습니다26. 디지털 기화기는 특정 동물 체온을 유지하기 위해 가정용 원적외선 온난화에 내장되어 있습니다. 이렇게 하면 추가 온난화 패드 컨트롤러에 대한 요구가 제거됩니다.
맥박 산소측정은 체온을 모니터링하는 것 외에도 동물의 심박수와 산소 포화도를 모니터링하는 인기 있는 방법입니다. 이 비침습적 방법은 간단하고 정확하며, 혈액 산소화 수준을 조절하는 동물의 능력에 대한 전반적인 평가를 제공합니다. 펄스 암소측정을 위한 발 센서는 이전에2를시연한 바와 같이 마취 시스템에 연결할 수 있다.
기계적 환기는 동물이 마취기간이 길거나 동물의 호흡 패턴을 제어해야 할 때 종종 필요합니다. 저유동 디지털 기화기는 압력 또는 볼륨 제어에서 제어된 호흡을 전달할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 통합 된 인공 호흡기는 외부 인공 호흡기 및 과도한 튜브 설정 요구 사항에 대한 필요성을 제거합니다.
이러한 모든 일반적인 모니터와 기능이 단일 장비로 결합되므로 튜브 설정이 실질적으로 간소화됩니다. 이 프로토콜의 목적은 올인원 디지털 마취 시스템의 설정 및 사용을 입증하는 것입니다.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Intubation Kit</td>
			<td>Kent Scientific Corporation</td>
			<td>ETM-MSE</td>
			<td>Includes intubation stage, intubation tube, LED light</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane Liquid Inhalation 99.9%</td>
			<td>Henry Schein, Inc.</td>
			<td>1182097</td>
			<td>Glass bottle 250mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MouseSTAT Pulse Oximeter</td>
			<td>Kent Scientific Corporation</td>
			<td>SS-03</td>
			<td>Integrated into SomnoSuite</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen Tank</td>
			<td>Indiana Oxygen Company</td>
			<td>23-160246</td>
			<td>Medical Grade O2 99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RoVent Automatic Ventilator</td>
			<td>Kent Scientific Corporation</td>
			<td>SS-04</td>
			<td>Integrated into SomnoSuite</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SomnoSuite Low Flow Digital Anesthesia System</td>
			<td>Kent Scientific Corporation</td>
			<td>SS-01</td>
			<td>Includes RightTemp Homeothermic Warming control, pad, and temperature sensors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SomnoSuite Mouse Starter Kit</td>
			<td>Kent Scientific Corporation</td>
			<td>SOMNO-MSEKIT</td>
			<td>Includes nose cone, syringes, induction chamber, and charcoal canister</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

use of an integrated low-flow anesthetic vaporizer, ventilator, and physiological monitoring system for rodents

저유동 디지털 기화기는 일반적으로 주사기 펌프를 사용하여 휘발성 마취제를 반송가스 스트림으로 직접 관리합니다. 동물 복지 권고에 따라 동물은 마취를 요구하는 시술 중에 따뜻해지고 모니터링됩니다. 일반적인 마취 및 생리 적 모니터링 장비에는 가스 탱크, 마취 기화기 및 스탠드, 온난화 컨트롤러 및 패드, 기계 환기기 및 맥박 산소계가 포함됩니다. 컴퓨터는 데이터 수집 및 장비 소프트웨어를 실행하는 데도 필요합니다. 작은 공간에서 또는 현장 작업을 수행할 때 제한된 공간에서 이 모든 장비를 구성하는 것이 어려울 수 있습니다.
이 프로토콜의 목표는 압축 산소와 실내 공기를 모두 사용하는 저류 디지털 기화기의 사용 모범 사례를 시연하는 것이며, 통합 기계식 인공호흡기, 맥박 산소계 및 원적외선 온난화를 설치류에 이상적인 올 인클루시브 마취 및 생리적 모니터링 제품군으로 사용하는 것입니다.

10주 된 남성, 야생형 C57Bl6j 마우스의 무게는 25.41± 0.8g의 마우스가 이 연구에 사용되었다. 마우스는 마취및 코 콘에 유지되거나 삽관하였으며 심박수와 산소 포화도를 모니터링하는 동안 1.5-2.5%의 이소플루란을 가진 통합 기계 식 인공호흡기에서 유지관리되었다. 동물들은 미세 절연 조정에 그룹 수용되었고, 병으로 표준 설치류 차우와 물에 무료로 접근할 수 있었습니다.
심박수 및 SpO2는 맥박 산소측정을 통해 유지 보수 중에 모니터링하였다(도5, 도 6,및 도 7,). 체온은 적외선 가열 패드 및 열램프를 통해 36.5-37.5 °C에서 유지되었습니다. 환기 동물은 통합 코 콘을 가진 삽관 스탠드를 통해 삽관 절차 도중 이소플루란의 연속납품을 수신했습니다. 각 마우스는 15분 동안 실내 공기(RA) 또는 산소(O2)의 141mL/min을 초과하지않는 낮은 유량으로 코 콘에 성공적으로 환기 또는 유지관리되었다. 동물의 심박수와 혈액 산소 포화도는 모든 그룹에 대한 측정에서 몇 가지 중요한 변화와 함께 안정적으로 유지되었습니다. SpO2는 모든 그룹에 대해 82-99 % 사이로 유지되었으며 체온은 36.5-37.5 ° C 사이에서 유지되었습니다. 우리는 펄스 옥시미터와 체온의 두 위치가 SpO2 측정에 영향을 미치는 것을 관찰했습니다. 우리는 펄스 옥시미터에서 무효 판독을 관찰하는 경우, 우리는 코어 체온을 안정적으로 유지하기 위해 센서및 가열 수준의 배치를 조정했다.
본페로니 보정을 하는 양방향 ANOVA는 도 5, 도 6및 도 7에서데이터의 중요성을 결정하기 위해 수행되었다. p-값0.05 미만은 중요한 것으로 간주되었습니다. 
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61311/61311fig01.jpg"> 그림 1: 마취 유도 및 코 콘 유지 보수를 위한 튜브 설정 다이어그램. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61311/61311fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61311/61311fig02.jpg"> 그림 2: 마취 유도, 삽관 및 환기를 위한 튜브 설정 다이어그램. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61311/61311fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61311/61311fig03.jpg"> 도 3: 마우스는 통합 코 콘을 가진 관착 스탠드를 통해 관관 절차 도중 이소플루란의 연속 납품을 수신하였다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61311/61311fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61311/61311fig04.jpg"> 그림 4: 뒷발 위에 통합 펄스 산소계 센서 배치. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61311/61311fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61311/61311fig05.jpg"> 그림 5: 15분 이상 평균 심박수 ± 실내 공기(RA) 또는 100%산소(O2)가코 콘을 통해 전달되거나 기관관(n=5/그룹)을 통해 환기됩니다. 그룹 간에 는 큰 차이가 관찰되지 않았습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61311/61311fig05large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61311/61311fig06.jpg"> 그림 6: 저유질 마취 시스템으로 초기 마취 유도 후 기록된 심박수 값(bpm). 평균 심박수 값은 15분 동안 30초 간격으로 계산됩니다. 각 데이터 포인트는 각 그룹의 모든 동물의 ± SD(n=5)를 나타냅니다. 심박수에 있는 중요한 변경은 어떤 단에 있는 15 분 기간 동안 관찰되지 않았습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61311/61311fig06large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61311/61311fig07.jpg"> 그림 7: 조직 산소 포화 수준 (%) 낮은 유량 마취 시스템으로 초기 마취 유도 후. 평균 SpO2 값은 15분 동안 30초 간격으로 계산됩니다. 각 데이터 포인트는 각 그룹의 모든 동물의 ± SD(n=5)를 나타냅니다. SpO2의 중요한 변화는 어떤 그룹에서도 15분 동안 관찰되지 않았다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61311/61311fig07large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

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Use of an Integrated Low-Flow Anesthetic Vaporizer, Ventilator, and Physiological Monitoring System for Rodents

여기서, 우리는 통합 된 인공 호흡기 및 생리 모니터링 모듈을 갖춘 디지털, 저류 마취 시스템을 사용하여 마우스에게 마취 가스를 안전하고 효과적으로 투여하는 프로토콜을 제시합니다.

설치류를 위한 통합 저유량 마취 기화기, 인공호흡기 및 생리적 모니터링 시스템 사용

Low-flow digital vaporizers commonly utilize a syringe pump to directly administer volatile anesthetics into a stream of carrier gas. Per animal welfare ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

5.8K 조회수.  Kent Scientific Corporation. 여기서, 우리는 통합 된 인공 호흡기 및 생리 모니터링 모듈을 갖춘 디지털, 저류 마취 시스템을 사용하여 마우스에게 마취 가스를 안전하고 효과적으로 투여하는 프로토콜을 제시합니다.

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Use of a Hanging-weight System for Isolated Renal Artery Occlusion

In hospitalized patients, over 50% of cases of acute kidney injury (AKI) are caused by renal ischemia 1-3. A recent study of hospitalized patients revealed that only a mild increase in serum creatinine levels (0.3 to 0.4 mg/dl) is associated with a 70% greater risk of death than in persons without any increase 1. Along these lines, surgical procedures requiring cross-clamping of the aorta and renal vessels are associated with a renal failure rates of up to 30% 4. Similarly, AKI after cardiac surgery occurs in over 10% of patients under normal circumstances and is associated with dramatic increases in mortality. AKI are also common complications after liver transplantation. At least 8-17% of patients end up requiring renal replacement therapy 5. Moreover, delayed graft function due to tubule cell injury during kidney transplantation is frequently related to ischemia-associated AKI 6. Moreover, AKI occurs in approximately 20% of patients suffering from sepsis 6.The occurrence of AKI is associated with dramatic increases of morbidity and mortality 1. Therapeutic approaches are very limited and the majority of interventional trials in AKI have failed in humans. Therefore, additional therapeutic modalities to prevent renal injury from ischemia are urgently needed 3, 7-9. 
To elucidate mechanisms of renal injury due to ischemia and possible therapeutic strategies murine models are intensively required 7-13. Mouse models provide the possibility of utilizing different genetic models including gene-targeted mice and tissue specific gene-targeted mice (cre-flox system). However, murine renal ischemia is technically challenging and experimental details significantly influence results. We performed a systematic evaluation of a novel model for isolated renal artery occlusion in mice, which specifically avoids the use of clamping or suturing the renal pedicle 14. This model requires a nephrectomy of the right kidney since ischemia can be only performed in one kidney due to the experimental setting. In fact, by using a hanging-weight system, the renal artery is only instrumented once throughout the surgical procedure. In addition, no venous or urethral obstruction occurs with this technique. We could demonstrate time-dose-dependent and highly reproducible renal injury with ischemia by measuring serum creatinine. Moreover, when comparing this new model with conventional clamping of the whole pedicle, renal protection by ischemic preconditioning is more profound and more reliable. Therefore his new technique might be useful for other researchers who are working in the field of acute kidney injury.

A precise murine model for acute kidney injury (AKI) due to ischemia is an important tool to investigate acute kidney injury and possibly find therapeutic tools to treat renal injury. The hanging weight system offers a tool for immediate and reliable renal artery occlusion and reperfusion without causing renal congestion.

절연 신장 동맥 폐색에 대한 한깅 - 무게 시스템의 사용

In hospitalized patients, over 50% of cases of acute kidney injury (AKI) are caused by renal ischemia 1-3. A recent study of hospitalized patients ...

연구

의학

The Use of Cystometry in Small Rodents: A Study of Bladder Chemosensation

The lower urinary tract (LUT) functions as a dynamic reservoir that is able to store urine and to efficiently expel it at a convenient time. While storing urine, however, the bladder is exposed for prolonged periods to waste products. By acting as a tight barrier, the epithelial lining of the LUT, the urothelium, avoids re-absorption of harmful substances. Moreover, noxious chemicals stimulate the bladder's nociceptive innervation and initiate voiding contractions that expel the bladder's contents. Interestingly, the bladder's sensitivity to noxious chemicals has been used successfully in clinical practice, by intravesically infusing the TRPV1 agonist capsaicin to treat neurogenic bladder overactivity1. This underscores the advantage of viewing the bladder as a chemosensory organ and prompts for further clinical research. However, ethical issues severely limit the possibilities to perform, in human subjects, the invasive measurements that are necessary to unravel the molecular bases of LUT clinical pharmacology. A way to overcome this limitation is the use of several animal models2. Here we describe the implementation of cystometry in mice and rats, a technique that allows measuring the intravesical pressure in conditions of controlled bladder perfusion.
	After laparotomy, a catheter is implanted in the bladder dome and tunneled subcutaneously to the interscapular region. Then the bladder can be filled at a controlled rate, while the urethra is left free for micturition. During the repetitive cycles of filling and voiding, intravesical pressure can be measured via the implanted catheter. As such, the pressure changes can be quantified and analyzed. Moreover, simultaneous measurement of the voided volume allows distinguishing voiding contractions from non-voiding contractions3.
	Importantly, due to the differences in micturition control between rodents and humans, cystometric measurements in these animals have only limited translational value4. Nevertheless, they are quite instrumental in the study of bladder pathophysiology and pharmacology in experimental pre-clinical settings. Recent research using this technique has revealed the key role of novel molecular players in the mechano- and chemo-sensory properties of the bladder.

Cystometry is an efficient technique to measure bladder function of small animals in vivo. The bladder is continuously infused at rates controlled through an intravesical catheter, whereas the urethra is left free for micturition. This allows for repetitive filling and emptying of the bladder, while intravesical pressure and voided volume are recorded.

작은 쥐의 Cystometry의 사용 : 방광 Chemosensation의 연구

	The lower urinary tract (LUT) functions as a  dynamic reservoir that is able to store urine and to efficiently expel it at a  convenient time. While ...

Use of Animal Model of Sepsis to Evaluate Novel Herbal Therapies

Sepsis refers to a systemic inflammatory response syndrome resulting from a microbial infection. It has been routinely simulated in animals by several techniques, including infusion of exogenous bacterial toxin (endotoxemia) or bacteria (bacteremia), as well as surgical perforation of the cecum by cecal ligation and puncture (CLP)1-3. CLP allows bacteria spillage and fecal contamination of the peritoneal cavity, mimicking the human clinical disease of perforated appendicitis or diverticulitis. The severity of sepsis, as reflected by the eventual mortality rates, can be controlled surgically by varying the size of the needle used for cecal puncture2. In animals, CLP induces similar, biphasic hemodynamic cardiovascular, metabolic, and immunological responses as observed during the clinical course of human sepsis3. Thus, the CLP model is considered as one of the most clinically relevant models for experimental sepsis1-3.
Various animal models have been used to elucidate the intricate mechanisms underlying the pathogenesis of experimental sepsis. The lethal consequence of sepsis is attributable partly to an excessive accumulation of early cytokines (such as TNF, IL-1 and IFN-&gamma;)4-6 and late proinflammatory mediators (e.g., HMGB1)7. Compared with early proinflammatory cytokines, late-acting mediators have a wider therapeutic window for clinical applications. For instance, delayed administration of HMGB1-neutralizing antibodies beginning 24 hours after CLP, still rescued mice from lethality8,9, establishing HMGB1 as a late mediator of lethal sepsis. The discovery of HMGB1 as a late-acting mediator has initiated a new field of investigation for the development of sepsis therapies using Traditional Chinese Herbal Medicine. In this paper, we describe a procedure of CLP-induced sepsis, and its usage in screening herbal medicine for HMGB1-targeting therapies.

Sepsis refers to a systemic inflammatory response syndrome resulting from a microbial infection, and can be simulated by a surgical technique termed cecal ligation and puncture (CLP). Here we describe a method to use CLP-induced animal model to screen medicinal herbs for therapeutic agents.

소설 허벌 요법을 평가하는 패혈증의 동물 모델의 사용

Sepsis refers to a systemic inflammatory response syndrome resulting from a microbial infection. It has been routinely simulated in animals by several ...

The Use of Primary Human Fibroblasts for Monitoring Mitochondrial Phenotypes in the Field of Parkinson's Disease

Parkinson's disease (PD) is the second most common movement disorder and affects 1% of people over the age of 60 1. Because ageing is the most important risk factor, cases of PD will increase during the next decades 2. Next to pathological protein folding and impaired protein degradation pathways, alterations of mitochondrial function and morphology were pointed out as further hallmark of neurodegeneration in PD 3-11.
After years of research in murine and human cancer cells as in vitro models to dissect molecular pathways of Parkinsonism, the use of human fibroblasts from patients and appropriate controls as ex vivo models has become a valuable research tool, if potential caveats are considered. Other than immortalized, rather artificial cell models, primary fibroblasts from patients carrying disease-associated mutations apparently reflect important pathological features of the human disease.
Here we delineate the procedure of taking skin biopsies, culturing human fibroblasts and using detailed protocols for essential microscopic techniques to define mitochondrial phenotypes. These were used to investigate different features associated with PD that are relevant to mitochondrial function and dynamics. Ex vivo, mitochondria can be analyzed in terms of their function, morphology, colocalization with lysosomes (the organelles degrading dysfunctional mitochondria) and degradation via the lysosomal pathway. These phenotypes are highly relevant for the identification of early signs of PD and may precede clinical motor symptoms in human disease-gene carriers. Hence, the assays presented here can be utilized as valuable tools to identify pathological features of neurodegeneration and help to define new therapeutic strategies in PD.

Fibroblasts from patients carrying mutations in Parkinson's disease-causing genes represent an easily accessible ex vivo model to study disease-associated phenotypes. Live cell imaging gives the opportunity to study morphological and functional parameters in living cells. Here we describe the preparation of human fibroblasts and subsequent monitoring of mitochondrial phenotypes.

파킨슨 병 분야에서 Mitochondrial Phenotypes을 모니터링하기위한 기본 인간 섬유 아세포의 사용

Parkinson's disease (PD) is the second most  common movement disorder and affects 1% of people over the age of 60 1. Because ageing is  the most important ...

Use of a Low-flow Digital Anesthesia System for Mice and Rats

A traditional vaporizer depends on flowing gas and atmospheric pressure for passive anesthetic vaporization. Newly developed direct injection vaporizers utilize a syringe pump to directly administer volatile anesthetics into a gas stream. Unlike a traditional vaporizer, it can be used at very low flow rates, making it ideal for use on mice and rats. 
The equipment's capability to use low flow rates could result in a substantial cost savings due to the reduced need for anesthetic agents, compressed gas, and charcoal scavenging filters1. A lower flow rate means less waste of anesthetic gas and likely reduces the risk of anesthetic exposure to laboratory personnel. Thus, the high levels of precision and safety associated with direct injection vaporizers, along with a reduced need for anesthetic agents, compressed gas, and charcoal filters are beneficial for research requiring small animal anesthesia. 
The goal of this protocol is to demonstrate the use of a syringe-driven direct injection vaporizer as part of a digital, low-flow anesthesia system. The direct injection vaporizer is capable of accurately delivering anesthesia at very low flow rates compared to a traditional vaporizer, making it a promising alternative for controlled gas anesthetic delivery to rodents.

Here, we present a protocol to more safely and efficiently administer anesthetic gas to mice using a digital, low flow anesthesia system utilizing a syringe-driven direct injection vaporizer.

마우스 및 쥐에 대한 낮은 흐름 디지털 마취 시스템의 사용

A traditional vaporizer depends on flowing gas and atmospheric pressure for passive anesthetic vaporization. Newly developed direct injection vaporizers ...

Use of a Piglet Model for the Study of Anesthetic-induced Developmental Neurotoxicity (AIDN): A Translational Neuroscience Approach

Anesthesia cannot be avoided in many cases when surgery is required, particularly in children. Recent investigations in animals have raised concerns that anesthesia exposure may lead to neuronal apoptosis, known as anesthesia-induced developmental neurotoxicity (AIDN). Furthermore, some clinical studies in children have suggested that anesthesia exposure may lead to neurodevelopmental deficits later in life. Nonetheless, an ideal animal model for preclinical study has yet to be developed. The neonatal piglet represents a valuable model for preclinical study, as they share a striking number of developmental similarities with humans.
The anatomy and physiology of piglets allow for implementation of rigorous human perioperative conditions in both survival and non-survival procedures. Femoral artery catheterization allows for close monitoring, thus enabling prompt correction of any deviation of the piglet's vital signs and chemistries. In addition, there are multiple developmental similarities between piglets and human neonates. The techniques required to use piglets for experimentation will require experience to master. A pediatric anesthesiologist is a critical member of the investigative team. We describe, in a general sense, the appropriate use of a piglet model for neurodevelopmental study.

Use of a Piglet Model for the Study of Anesthetic-induced Developmental Neurotoxicity AIDN: A Translational Neuroscience Approach

Anesthesia-induced developmental neurotoxicity (AIDN) research has focused on rodents, which are not broadly applicable to humans. Non-human primate models are more relevant, but are cost-prohibitive and difficult to use for experimentation. The piglet, in contrast, is a clinically relevant, practical animal model ideal for the study of anesthetic neurotoxicity.

마취 유발 신경 독성 (AIDN) 연구를위한 돼지 모델의 사용 : 번역 신경 과학적 접근법

Anesthesia cannot be avoided in many cases when surgery is required, particularly in children.  Recent investigations in animals have raised concerns that ...

Sucrose Preference and Novelty-Induced Hypophagia Tests in Rats using an Automated Food Intake Monitoring System

The prevalence and incidence of depressive disorders are rising worldwide, affecting about 322 million individuals, underlining the need for behavioral studies in animal models. In this protocol, to study depression-like and anhedonic behavior in rats, the established sucrose preference and novelty-induced hypophagia tests are combined with an automated food and liquid intake monitoring system. Prior to testing, in the sucrose preference paradigm, male rats are trained for at least 2 days to consume a sucrose solution in addition to tap water. During the test, rats are again exposed to water and sucrose solution. Consumption is registered every second by the automated system. The ratio of sucrose to total water intake (sucrose preference ratio) is a surrogate parameter for anhedonia. In the novelty-induced hypophagia test, male rats undergo a training period in which they are exposed to a palatable snack. During training, rodents show a stable baseline snack intake. On test day, the animals are transferred from home cages into a fresh, empty cage representing a novel unknown environment with access to the known palatable snack. The automated system records the total intake and its underlying microstructure (e.g., latency to approaching the snack), providing insight into anhedonic and anxious behaviors. The combination of these paradigms with an automated measuring system provides more detailed information, along with higher accuracy by reducing measuring errors. However, the tests use surrogate parameters and only depict depression and anhedonia in an indirect manner.

Presented here is a protocol to study depression-like and anhedonic behavior in rats. It combines two well-established behavioral methods, the sucrose preference and novelty-induced hypophagia tests, with an automated food and liquid intake monitoring system, to indirectly investigate rodent behavior using surrogate parameters.

자동 식품 섭취 모니터링 시스템을 사용하여 쥐에서 자당 선호 및 참신 유도 Hypophagia 테스트

The prevalence and incidence of depressive disorders are rising worldwide, affecting about 322 million individuals, underlining the need for behavioral ...

TBase - an Integrated Electronic Health Record and Research Database for Kidney Transplant Recipients

TBase is an electronic health record (EHR) for kidney transplant recipients (KTR) combining automated data entry of key clinical data (e.g., laboratory values, medical reports, radiology and pathology data) via standardized interfaces with manual data entry during routine treatment (e.g., clinical notes, medication list, and transplantation data). By this means, a comprehensive database for KTR is created with benefits for routine clinical care and research. It enables both easy everyday clinical use and quick access for research questions with highest data quality. This is achieved by the concept of data validation in clinical routine in which clinical users and patients have to rely on correct data for treatment and medication plans and thereby validate and correct the clinical data in their daily practice. This EHR is tailored for the needs of transplant outpatient care and proved its clinical utility for more than 20 years at Charit&#233; - Universit&#228;tsmedizin Berlin. It facilitates efficient routine work with well-structured, comprehensive long-term data and allows their easy use for clinical research. To this point, its functionality covers automated transmission of routine data via standardized interfaces from different hospital information systems, availability of transplant-specific data, a medication list with an integrated check for drug-drug interactions, and semi-automated generation of medical reports among others. Key elements of the latest reengineering are a robust privacy-by-design concept, modularity, and hence portability into other clinical contexts as well as usability and platform independence enabled by HTML5 (Hypertext Markup Language) based responsive web design. This allows fast and easy scalability into other disease areas and other university hospitals. The comprehensive long-term datasets are the basis for the investigation of Machine Learning algorithms, and the modular structure allows to rapidly implement these into clinical care. Patient reported data and telemedicine services are integrated into TBase in order to meet future needs of the patients. These novel features aim to improve clinical care as well as to create new research options and therapeutic interventions.

TBase combines an electronic health record with an innovative research database for kidney transplant recipients. TBase is built upon an in-memory database platform, connected to different hospital systems, and used for regular outpatient care. It automatically integrates all relevant clinical data including transplantation-specific data creating a unique research database.

TBase is an electronic health record (EHR) for kidney transplant recipients (KTR) combining automated data entry of key clinical data (e.g., laboratory ...

Multi-system Monitoring for Identification of Seizures, Arrhythmias and Apnea in Conscious Restrained Rabbits

Patients with ion channelopathies are at a high risk of developing seizures and fatal cardiac arrhythmias. There is a higher prevalence of heart disease and arrhythmias in people with epilepsy (i.e., epileptic heart.) Additionally, cardiac and autonomic disturbances have been reported surrounding seizures. 1:1,000 epilepsy patients/year die of sudden unexpected death in epilepsy (SUDEP). The mechanisms for SUDEP remain incompletely understood. Electroencephalograms (EEG) and electrocardiograms (ECG) are two techniques routinely used in the clinical setting to detect and study the substrates/triggers for seizures and arrhythmias. While many studies and descriptions of this methodology are in rodents, their cardiac electrical activity differs significantly from humans. This article provides a description of a non-invasive method for recording simultaneous video-EEG-ECG-oximetry-capnography in conscious rabbits. As cardiac electrical function is similar in rabbits and humans, rabbits provide an excellent model of translational diagnostic and therapeutic studies. In addition to outlining the methodology for data acquisition, we discuss the analytical approaches for examining neuro-cardiac electrical function and pathology in rabbits. This includes arrhythmia detection, spectral analysis of EEG and a seizure scale developed for restrained rabbits.

Using simultaneous video-EEG-ECG-oximetry-capnography, we developed a methodology to evaluate the susceptibility of rabbit models to develop provoked arrhythmias and seizures. This novel recording system establishes a platform to test the efficacy and safety of therapeutics and can capture the complex cascade of multi-system events that culminate in sudden death.

의식 억제 토끼에서 발작, 부정맥 및 무호흡증의 식별을위한 다중 시스템 모니터링

Patients with ion channelopathies are at a high risk of developing seizures and fatal cardiac arrhythmias. There is a higher prevalence of heart disease ...

Standardized Rat Coronary Ring Preparation and Real-Time Recording of Dynamic Tension Changes Along Vessel Diameter

As a key event of cardiovascular system diseases, coronary artery disease (CAD) has been widely regarded as the main culprit of atherosclerosis, myocardial infarction, and angina pectoris, which seriously threaten the life and health of people all over the world. However, how to record the dynamic biomechanical characteristics of isolated blood vessels has long puzzled people. Meanwhile, precise positioning and isolation of coronary arteries to measure in vitro dynamic vascular tension changes have become a trend in CAD drug development. The present protocol describes the macroscopic identification and microscopic separation of rat coronary arteries. The contraction and dilation function of the coronary artery ring along the vessel diameter was monitored using the established multi myograph system. The standardized and programmed protocols of coronary ring tension measurement, from sampling to data acquisition, tremendously improve the repeatability of the experimental data, which ensures the authenticity of vascular tension records after physiological, pathological, and drug intervention.

The present protocol describes the wire myograph technique for measuring vascular reactivity of the rat coronary artery.