Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
İzole tavşan akciğer hazırlığı pulmoner araştırmalarda altın standart bir araçtır. Bu yayın, tekniğin hava yolu reaktivitesi, akciğerin korunması ve akciğer nakli ve pulmoner ödemde preklinik araştırmalarda yer alan fizyolojik ve patolojik mekanizmaların incelenmesi için geliştirilmiş olarak tanımlanmaktadır.
İzole akciğer perfüzyon sistemi pulmoner araştırmalarda yaygın olarak kullanılmış ve akciğerlerin iç işleyişini hem mikro hem de makroskopik olarak aydınlatmaya katkıda bulunmaktadır. Bu teknik, ilaç testinde olduğu gibi dolaşım maddeleri arasındaki etkileşimler ve solunan veya perfüzyonlu maddelerin etkileri de dahil olmak üzere metabolik aktiviteleri ve solunum fonksiyonlarını ölçerek pulmoner fizyoloji ve patolojinin karakterizasyonunda yararlıdır. İn vitro yöntemler dokuların dilimlenerek kültünü içerirken, izole ex vivo akciğer perfüzyon sistemi, havalandırma ve perfüzyonu yeniden canlandırırken sürekli fizyolojik bir fonksiyonun çalışmasını mümkün kılması için eksiksiz bir fonksiyonel organla çalışmaya izin verir. Bununla birlikte, merkezi innervasyon ve lenfatik drenajın yokluğunun etkilerinin hala tam olarak değerlendirilmesi gerektiği belirtilmelidir. Bu protokol, izole edilen akciğer aparatının montajını, ardından deneysel laboratuvar hayvanlarından akciğerlerin ve kalbin cerrahi olarak çıkarılmasını ve kanülasyonunu tanımlamayı ve verilerin perfüzyon tekniğini ve sinyal işlemesini görüntülemeyi amaçlamaktadır. İzole akciğerin ortalama canlılığı 5-8 saat arasında değişmektedir; bu dönemde pulmoner kılcal geçirgenlik artarak ödem ve akciğer yaralanmasına neden oluyor. Korunmuş pulmoner dokunun işlevselliği, zaman içinde pulmoner ödemin boyutunu belirlemek için kullanılan kılcal filtrasyon katsayısı (Kfc) ile ölçülür.
Brodie ve Dixon ilk olarak 1903 1'de ex-vivo akciğer perfüzyon sistemini tanımladılar. O zamandan beri, akciğerlerin fizyolojisi, farmakolojisi, toksikolojisi ve biyokimyasını incelemek için altın standart bir araç haline gelmiştir2,3. Teknik, akciğer nakillerinin uygulanabilirliğini değerlendirmek ve histamin, araşidonik asit metabolitleri ve P maddesi gibi enflamatuar mediatörlerin yanı sıra bronkokonstriksiyon, atelektaz ve pulmoner ödem gibi pulmoner fenomenler sırasında etkileşimlerinin etkisini belirlemek için tutarlı ve tekrarlanabilir bir yol sunar. İzole akciğer sistemi, biyojenik aminlerin genel dolaşımdan elimine edilmesinde akciğerlerin önemli rolünü ortaya çıkarmada önemli bir teknik olmuştur4,5. Ek olarak, sistem pulmoner yüzey aktif maddesinin biyokimyasını değerlendirmek için kullanılmıştır6. Son birkaç on yılda, ex-vivo akciğer perfüzyon sistemi akciğer nakli araştırmaları için ideal bir platform haline gelmiştir7. 2001 yılında Stig Steen liderliğindeki bir ekip, ex-vivo akciğer perfüzyon sisteminin ilk klinik uygulamasını, yaralanmaları nedeniyle başlangıçta transplantasyon merkezleri tarafından reddedilen 19 yaşındaki bir donörün akciğerlerini yenilemek için kullanarak tanımladı. Sol akciğer 65 dakika boyunca hasat edildi ve perfüzyon yapıldı; daha sonra, KOAH8'li 70 yaşındaki bir adama başarıyla nakledildi. Ex-vivo perfüzyonu kullanarak akciğer yenileme ile ilgili daha fazla araştırma, yaralı donör akciğerleri değerlendirmek ve tedavi etmek için genişletilmiş akciğer perfüzyonu için Toronto tekniğinin geliştirilmesine yol açtı9,10. Klinik olarak, ex-vivo akciğer perfüzyon sistemi, standart altı donör akciğerleri tedavi ederek ve yenileyerek donör havuzlarını artırmak için güvenli bir strateji olduğunu göstermiş ve standart kriterlere karşı risklerde veya sonuçlarda önemli bir fark sunmamıştır10.
İzole akciğer perfüzyon sisteminin en büyük avantajı, deneysel parametrelerin yapay bir laboratuvar kurulumu altında fizyolojik işlevini koruyan tam bir fonksiyonel organda değerlendirilebilmesidir. Ayrıca, pulmoner mekanik ventilasyonun ölçülmesi ve manipülasyonunun, pulmoner fizyolojinin hava yolu direnci, toplam vasküler direnç, gaz değişimi ve ödem oluşumu gibi bileşenlerini analiz etmesine izin verir, bu da bugüne kadar laboratuvar hayvanları üzerinde tam olarak in vivo olarak ölçülemez2. Özellikle, akciğerin perfüzyona maruz kalan çözeltinin bileşimi tamamen kontrol edilebilir, bu da maddelerin eklenmesinin etkilerini gerçek zamanlı olarak değerlendirmesini ve daha fazla çalışma için perfüzyondan örnek toplamasını sağlar11. İzole edilmiş akciğer sistemi ile çalışan araştırmacılar, mekanik ventilasyonun akciğer dokusunun çürümesine neden olduğunu ve kullanım süresini kısalttığını akılda bulundurmalıdır. Mekanik parametrelerdeki bu ilerleyici düşüş, deney sırasında akciğerlerin zaman zaman hiperenflasyona uğrayarak önemli ölçüde gecikebilir4. Yine de, hazırlık genellikle sekiz saatten fazla süremez. Ex-vivo akciğer perfüzyon sistemi için bir diğer husus merkezi sinir düzenlemesi ve lenfatik drenajın olmamasıdır. Yokluklarının etkileri henüz tam olarak anlaşılamamıştır ve bazı deneylerde potansiyel olarak önyargı kaynağı olabilir.
İzole akciğer perfüzyon sistemi tekniği tavşan modelinde yüksek derecede kıvam ve tekrarlanabilirlik ile yapılabilir. Bu çalışma, Mexico City'deki Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias'ta tavşan modeli için geliştirilen ex-vivo izole akciğer perfüzyon tekniğinin uygulanması için teknik ve cerrahi prosedürleri açıklar ve bu deneysel modelin uygulanmasındaki önemli adımlar hakkında içgörüleri paylaşmayı ve net bir kılavuz sağlamayı amaçlamaktadır.
Tavşan modelinde izole perfüzyon sistemi, Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias'taki Bronşiyal Hiperresponsiflik Laboratuvarı'nda yaygın olarak kullanılmaktadır. Protokol, yaklaşık 2,5-3 kg ağırlığında yeni Zelanda tavşanlarını içerir. Tüm hayvanlar standart vivarium koşullarında ve ad libitum beslemesi laboratuvar hayvanları için resmi Meksika yönergelerine (NOM 062-ZOO-1999) uygun olarak ve Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu (8. baskı, 2011) altında tutulmuştur. Bu protokolde sunulan tüm hayvan prosedürleri ve hayvan bakım yöntemleri daha önce Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias Etik Komitesi tarafından onaylanmıştır.
NOT: İzole akciğer perfüzyon sisteminin hazırlanması, anestezi altında ve ötanazi yoluyla bir hayvanın kasıtlı ölümünü içerir.
1. Ekipman ve aparatların hazırlanması.
2. Kardiyopulmoner bloğun cerrahi olarak çıkarılması.
3. Perfüzyon tekniği.
İzole akciğer perfüzyon sistemi biyopsi için organ manipülasyonu, perfüzyondan numune toplanması ve fizyolojik parametrelerin gerçek zamanlı veri toplanmasına izin verir. İzole sistem, metabolik ve enmatik aktiviteden akciğer nakilleri için ödem oluşumu ve koruma dönemlerine kadar farklı fonksiyonları ve akciğer olaylarını içeren birçok hipotezin test edilmesi için kullanılabilir.
Şekil 1, havalandırma sistemi ve hesaplanan veri toplama ...
Bu çalışma, pulmoner fizyoloji araştırmalarında önemli bir teknik olan izole akciğer perfüzyon sisteminin genel bir görünümünü görüntüler. İzole akciğer perfüzyon sistemi, kullanımlarında çok yönlülük sunar ve çok çeşitli hipotezlerin testinde ilgili çeşitli parametrelerin değerlendirilmesine izin verir15. İzole edilmiş bir akciğer sistemi, son on yılda organa özgü değerlendirmelerle ilgisini daha da ortaya koymuştur ve ayrıca mezenkimal kök
Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan eder.
Yazarlar, bu makalenin yazılmasındaki desteği için Doktora Bettina Sommer Cervantes'e ve illüstrasyonlara verdiği destek için Kitzia Elena Lara Safont'a teşekkür eder.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
2-Stop Tygon E-Lab Tubing, 3.17 mm ID, 12/pack, Black/White | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-1864 | |
Adapter for Positive Pressure Ventilation on IPL-4 | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4312 | |
Adapter for Positive Pressure Ventilation on IPL-4 | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4312 | |
Alternative Pressure-Free Gas Supply for IPL-4: To supply the trachea with gas mixture different from room air during negative ventilation | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4309 | |
Base Unit for the Rabbit to Fetal Pig Isolated Perfused Lung | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4138 | |
Bovine serum A2:D41albumin lyophilized powder | sigma | 3912 | 500 g |
Calcium chloride, CaCl2·2H2O. | JT Baker | 10035-04-8 | |
Cryogenic vials | Corning | 430659 | 2 mL |
D-glucosa, C6H12O6. | sigma | G5767 | |
Differential Low Pressure Transducer DLP2.5, Range +- 2.5 cmH2O, HSE Connector | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-3882 | |
Differential Pressure Transducer MPX, Range +- 100 cmH2O, HSE Connector | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-0064 | |
Eppendorf tubes | |||
Ethanol absolute HPLC grade | Caledon | ||
Falcon tubes | 14 mL | ||
Harvard Peristaltic Pump P-230 (Complete with Control Box and P-230 Motor Drive) | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 70-7001 | |
Heated Linear Pneumotachometer 0 to 10 L/min flow range | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 59-9349 | |
Heater Controller for Single Pneumotachometer 230 VAC, 50 Hz | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 59-9703 | |
Heparin | PISA | 5000 UI | |
HPLC Column (C18 100A 5U) | Alltech | 98121213 | 150 mm x 4.6 mm |
Hydrophilic Syringe Filter | Millex | SLLGR04NL | 4 mm |
IPL-4 Core System for Isolated Rabbit to Fetal Pig Lung, 230 | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4296 | |
IPL-4 Core System for Isolated Rabbit to Fetal Pig Lung, 230 V | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4296 | |
Jacketed Glass Reservoir for Buffer Solution, with Frit and Tubing, 6.0 L | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-0322 | |
Lauda Thermostatic Circulator, Type E-103, 230 V/50 Hz, 3 L Bath Volume, Temperature Range 20 to 150°C | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-0125 | |
Left Atrium Cannula for Rabbit with Basket, OD 5.9 mm | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4162 | |
Low Range Blood Pressure Transducer P75 for PLUGSYS Module | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-0020 | |
Magnesium sulfate heptahydrate, MgSO4·7H2O | JT Baker | 10034-99-8 | |
Microcentrifuge Tube | Corning | 430909 | |
Negative Pressure Ventilation Control Option with Pressure Regulator for IPL-4 | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4298 | |
New Zeland rabbits | |||
PISABENTAL (Pentobarbital sodium) | PISA | Q-7833-215 | |
PLUGSYS Case, Type 603* 7 | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-0045 | |
PLUGSYS TCM Time Counter Module | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-1750 | |
PLUGSYS Transducer Amplifier Module (TAM-A) | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-0065 | |
PLUGSYS Transducer Amplifier Module (TAM-D) | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-1793 | |
PLUGSYS VCM-4R Ventilation Control Module with Pressure Regulator | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-1755 | |
Potassium chloride, KCl. | JT Baker | 3040-01 | |
Potassium dihydrogen phosphate, KH2PO4 | JT Baker | 7778-77-0 | |
PROCIN (Xylacine clorhydrate) | PISA | Q-7833-099 | |
Pulmonary Artery Cannula for Rabbit with Basket, OD 4.6 mm | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4161 | |
Scalpel knife | |||
Serotonin 5-HT | |||
Servo Controller for Perfusion (SCP | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-2806 | |
Snap Cap Microcentrifuge Tube | Costar | 3620 | 1.7 mL |
Sodium bicarbonate, NaHCO3 | sigma | S6014 | |
Sodium chloride, NaCl. | sigma | S9888 | |
Surgical gloves No. 7 1/2 | |||
Surgical gloves No. 8 | |||
Taygon tubes | Masterflex | ||
Tracheal Cannula for Rabbit, OD 5.0 mm | Hugo Sachs Elektronik (HSE) | 73-4163 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır