Name: veno-venous extracorporeal membrane oxygenation in a mouse
Uploaded: 2018-10-24T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Veno-Venous Extracorporeal Membrane Oxygenation in a Mouse at JoVE.com

Ce projet a été soutenu par KFO 311 subvention du Deutsche Forschungsgemeinschaft.

Des expériences ont été effectuées sur des souris C57BL/6 mâles, âgés de 12 semaines. Cette étude a été réalisée conformément aux directives de la loi allemande de Animal sous protocole TSA 16/2250.
1. matériel préparation
Remarque : Toutes les étapes sont effectuées dans des conditions propres, non stériles. Il faudrait des conditions stériles si l’animal doit être survécu après l’opération.
<ol><li>Introduire 3 fenestrations dans un ...

<ol>
	<li>Hill, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prolonged+Extracorporeal+Oxygenation+for+Acute+Post-Traumatic+Respiratory+Failure+(Shock-Lung+Syndrome).">Prolonged Extracorporeal Oxygenation for Acute Post-Traumatic Respiratory Failure (Shock-Lung Syndrome).</a> New England Journal of Medicine. 286 (12), 629-634 (1972).</li><li>Noah, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Referral+to+an+Extracorporeal+Membrane+Oxygenation+Center+and+Mortality+Among+Patients+With+Severe+2009+Influenza+A(H1N1).">Referral to an Extracorporeal Membrane Oxygenation Center and Mortality Among Patients With Severe 2009 Influenza A(H1N1).</a> Journal of the American Medical Association. 306 (15), 1659 (2011).</li><li>Maslach-Hubbard, A., Bratton, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracorporeal+membrane+oxygenation+for+pediatric+respiratory+failure:+History,+development+and+current+status.">Extracorporeal membrane oxygenation for pediatric respiratory failure: History, development and current status.</a> World Journal of Critical. Care Medicine. 2 (4), 29-39 (2013).</li><li>Langer, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term="Awake"+extracorporeal+membrane+oxygenation+(ECMO):+pathophysiology,+technical+considerations,+and+clinical+pioneering.">"Awake" extracorporeal membrane oxygenation (ECMO): pathophysiology, technical considerations, and clinical pioneering.</a> Critical Care. 20 (1), 150 (2016).</li><li>Esper, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracorporeal+Membrane+Oxygenation.">Extracorporeal Membrane Oxygenation.</a> Advances in Anesthesia. 35 (1), 119-143 (2017).</li><li>Millar, J. E., Fanning, J. P., McDonald, C. I., McAuley, D. F., Fraser, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+inflammatory+response+to+extracorporeal+membrane+oxygenation+(ECMO):+a+review+of+the+pathophysiology.">The inflammatory response to extracorporeal membrane oxygenation (ECMO): a review of the pathophysiology.</a> Critical Care. 20 (1), 387 (2016).</li><li>Lubnow, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Technical+complications+during+veno-venous+extracorporeal+membrane+oxygenation+and+their+relevance+predicting+a+system-exchange--retrospective+analysis+of+265+cases.">Technical complications during veno-venous extracorporeal membrane oxygenation and their relevance predicting a system-exchange--retrospective analysis of 265 cases.</a> Public Library of Science One. 9 (12), e112316 (2014).</li><li>Passmore, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inflammation+and+lung+injury+in+an+ovine+model+of+extracorporeal+membrane+oxygenation+support.">Inflammation and lung injury in an ovine model of extracorporeal membrane oxygenation support.</a> American Journal of Physiology - Lung Cellular and Molecular Physiology. 311 (6), L1202-L1212 (2016).</li><li>Vaquer, S., de Haro, C., Peruga, P., Oliva, J. C., Artigas, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+review+and+meta-analysis+of+complications+and+mortality+of+veno-venous+extracorporeal+membrane+oxygenation+for+refractory+acute+respiratory+distress+syndrome.">Systematic review and meta-analysis of complications and mortality of veno-venous extracorporeal membrane oxygenation for refractory acute respiratory distress syndrome.</a> Annals of Intensive Care. 7 (1), 51 (2017).</li><li>Houser, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+Models+of+Heart+Failure+A+Scientific+Statement+From+the+American+Heart+Association.">Animal Models of Heart Failure A Scientific Statement From the American Heart Association.</a> Circulation Research. 111 (1), 131-150 (2012).</li><li>Russell, J. C., Proctor, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+animal+models+of+cardiovascular+disease:+tools+for+the+study+of+the+roles+of+metabolic+syndrome,+dyslipidemia,+and+atherosclerosis.">Small animal models of cardiovascular disease: tools for the study of the roles of metabolic syndrome, dyslipidemia, and atherosclerosis.</a> Cardiovascular Pathology. 15 (6), 318-330 (2006).</li><li>Madrahimov, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+mouse+model+of+cardiopulmonary+bypass.">Novel mouse model of cardiopulmonary bypass.</a> European Journal of Cardio-thoracic Surgery. 53 (1), 186-193 (2017).</li><li>Madrahimov, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiopulmonary+Bypass+in+a+Mouse+Model:+A+Novel+Approach.">Cardiopulmonary Bypass in a Mouse Model: A Novel Approach.</a> J. Journal of Visualized Experiments. (127), (2017).</li></ol>

Nous avons décrit précédemment, un modèle réussi de la DGPC dans une souris12,13. Pour mettre en œuvre un tel modèle pour aiguë ou des troubles pulmonaires de terminale nous avons développé un circuit ECMO veino-veineuse de facile à utiliser pour la souris. Différentes du modèle de la DGPC, veino-veineuse ECMO n’exige pas des interventions chirurgicales complexes comme sternotomie et clampage de l’aorte, réduisant ainsi le risque de blessure sai...

Oxygénation extracorporelle (ECMO) est un système de support de vie temporaire qui reprend les fonctions des poumons et cœur pour permettre la perfusion et échanges gazeux adéquat. Hill et al.1 décrit la première utilisation de l’ECMO chez les patients en 1972 ; Cependant, il seulement est devenu employé couramment après sa candidature est retenue au cours de la grippe H1N1 en 20092. Aujourd'hui, l’ECMO est régulièrement utilisée comme une procédure de sauvetage dans le coeur de terminale et de maladies pulmonaires3. ECMO veino-veineuse est plus en plus employée comme alternative à une ventilation mécanique invasive dans éveillé, non-intubés, respirant spontanément des patients présentant une insuffisance respiratoire réfractaire4.
Malgré son adoption généralisée, diverses complications ont été signalées pour ECMO5,6,7. Les complications qui peuvent être vécues par les patients sous ECMO incluent hémorragie, thrombose, septicémie, thrombocytopénie, dysfonctionnements liés au dispositif et embolie gazeuse. En outre, un syndrome de réponse inflammatoire systémique (SRIS) dommages multi-organes est bien décrit, tant sur le plan clinique et des études expérimentales8,9. Complications neurologiques tels qu’infarctus du cerveau sont également fréquemment rapportées chez les patients suivant une thérapie à long terme de l’ECMO. Pour compliquer les questions, il est souvent difficile de distinguer si les complications sont provoquées par ECMO lui-même ou surviennent des troubles sous-jacents accompagnant aiguë et maladies de terminale.
Etudier précisément les effets d’une ECMO sur un organisme en bonne santé, un modèle animal expérimental fiable s’impose. Il y a très peu de rapports sur le rendement d’une ECMO sur petits animaux et sont tous limités à des rats. A ce jour, aucun modèle de souris de l’ECMO n’a été décrite dans la littérature. En raison de la disponibilité d’un grand nombre de lignées de souris génétiquement modifiées, mise en place d’un modèle de souris ECMO permettrait davantage investigation des mécanismes moléculaires impliqués dans les complications liées à l’ECMO10,11.
Basés sur notre modèle murin décrite précédemment extra-corporelle (CEC)12, nous avons développé une méthode stable ECMO veino-veineuse dans non-intubés, respirant spontanément des souris. Le circuit ECMO (Figure 1), contenant les flux sortant et canules d’afflux, pompe péristaltique, oxygénateur et réservoir d’air-piégeage, est similaire à notre modèle décrit antérieurement de murin CPB12 , à l’exception d’avoir un amorçage plus petit volume (0,5 mL). Ce protocole montre les techniques détaillées, monitorage physiologique et analyse des gaz sanguins impliqué dans une procédure d’ECMO réussie.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Sterofundin</td>
			<td>B.Braun Petzold GmbH</td>
			<td>PZN:8609189</td>
			<td>in 1:1 with Tetraspan</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetraspan 6% Solution</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG</td>
			<td>PZN: 05565416</td>
			<td>in 1:1 with Sterofundin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heparin Natrium 25.000</td>
			<td>Ratiopharm GmbH</td>
			<td>PZN: 3029843</td>
			<td>2,5 IU per ml of priming</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHCO3 8,4% Solution</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG</td>
			<td>PZN: 1579775</td>
			<td>3% in priming solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carprofen</td>
			<td>Zoetis Inc., USA</td>
			<td>PZN:00289615</td>
			<td>5mg/kg/BW</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 Fr PU Catheter</td>
			<td>Instechlabs INC., USA</td>
			<td>C10PU-MCA1301</td>
			<td>carotide artery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 Fr PU Catheter</td>
			<td>Instechlabs INC., USA</td>
			<td>C20PU-MJV1302</td>
			<td>jugular vein</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8-0 Silk suture braided</td>
			<td>Ashaway Line &#38; Twine Co., USA</td>
			<td>75290</td>
			<td>ligature</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Piramal Critical Care GmbH</td>
			<td>PZN:9714675</td>
			<td>narcosis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spring Scissors - 6mm Blades</td>
			<td>Fine Science Tools GmbH</td>
			<td>15020-15</td>
			<td>instruments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spring Scissors - 2mm Blades</td>
			<td>Fine Science Tools GmbH</td>
			<td>15000-03</td>
			<td>instruments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Halsted-Mosquito Hemostat</td>
			<td>Fine Science Tools GmbH</td>
			<td>13009-12</td>
			<td>instruments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont #55 Forceps</td>
			<td>Fine Science Tools GmbH</td>
			<td>11295-51</td>
			<td>instruments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Castroviejo Micro Needle Holder - 9cm</td>
			<td>Fine Science Tools GmbH</td>
			<td>12060-02</td>
			<td>instruments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro Serrefines</td>
			<td>Fine Science Tools GmbH</td>
			<td>18555-01</td>
			<td>instruments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bulldog Serrefine</td>
			<td>Fine Science Tools GmbH</td>
			<td>18050-28</td>
			<td>instruments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane Vaporizer Drager 19.1</td>
			<td>Dr&#228;gerwerk AG &#38; Co. KGaA</td>
			<td></td>
			<td>anesthesia 1,3 -2,5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multichannel Data Aquisition Device with ISOHEART Software</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik GmbH, Germany</td>
			<td></td>
			<td>invasive pressure, ECG, t &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>i-STAT portable device</td>
			<td>Abbott Laboratories, Lake Bluff, Illinois, USA</td>
			<td></td>
			<td>blood gas analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>i-STAT CG4+ and CG8+ cartridges</td>
			<td>Abbott Laboratories, Lake Bluff, Illinois, USA</td>
			<td></td>
			<td>blood gas analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C57Bl/6 mice, male, 30 g, 14 weeks old</td>
			<td>Charles River Laboratories</td>
			<td></td>
			<td>housed 1 week before</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

veno-venous extracorporeal membrane oxygenation in a mouse

L’utilisation d’oxygénation extracorporelle (ECMO) a considérablement augmenté ces dernières années. ECMO est devenu une thérapie efficace et fiable pour les aigus ainsi que les pneumopathies terminale. Avec l’augmentation de la demande clinique et l’utilisation prolongée d’ECMO, optimisation procédurale et prévention des dommages de plusieurs organes sont d’une importance cruciale. Le but du présent protocole est de présenter une technique détaillée d’une ECMO veino-veineuse dans un non-intubés, respirant spontanément des souris. Ce protocole illustre la conception technique de l’ECMO et étapes chirurgicales. Ce modèle murin d’ECMO facilitera l’étude de la physiopathologie associé à ECMO (p. ex., inflammation, événements hémorragiques et thromboemboliques). En raison de l’abondance des souris génétiquement modifiées, les mécanismes moléculaires impliqués dans les complications liées à l’ECMO peuvent également être disséqués.

Ce protocole décrit la méthode de l’ECMO veino-veineuse chez une souris. Ce modèle est fiable et reproductible et par rapport à notre modèle décrit antérieurement de CEC avec arrêt respiratoire et circulatoire12,13, il est moins techniquement difficile à établir.
ECMO débit dans le système veineux a été maintenu entre 1.5 et 5 mL/min. La pression artérie...

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Veno-Venous Extracorporeal Membrane Oxygenation in a Mouse

Nous présentons ici un protocole décrivant les technique d’oxygénation par membrane extracorporelle veino-veineuse (ECMO) dans un non-intubés, spontanément les souris de la respiration. Ce modèle murin d’ECMO peut être implémenté efficacement dans des études expérimentales de l’aigu et les pneumopathies terminale.

Oxygénation par Membrane extracorporelle veino-veineuse chez une souris

The use of extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) has increased substantially in recent years. ECMO has become a reliable and effective therapy for ...

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la recherche pulmonaire, telles que celles liées à la thérapie des maladies pulmonaires aiguës et chroniques en phase finale. Le principal avantage de cette technique est qu’elle facilite le démarrage des mécanismes moléculaires et pathologiques des dommages multi-organes pendant l’oxygénation prolongée de membrane extracorporeal comme procédure de sauvetage. Dans des conditions propres et non stériles, utilisez une lame chirurgicale et un microscope disséquant pour introduire trois fenestrations dans le tiers distal d’un cathéter en polyuréthane de deux Français sous grossissement de 16 x.Ensuite, placez la canule sortante dans la solution d’amorçage, allumez la pompe périssaltique pour remplir l’oxygénation extracorporelle de la membrane, ou machine ECMO, pour l’amorçage du circuit à un débit d’un millimètre par minute. Après 30 minutes, ajouter 0,5 litres par minute de 100% d’oxygène à l’oxygénateur et confirmer l’absence de réponse au pincement des orteils chez une souris adulte anesthésiée. Après avoir appliqué de l’onguent sur les yeux de l’animal, faire une incision latérale de la peau de quatre millimètres sur le côté gauche du cou pour visualiser la veine jugulaire, et utiliser des micro-forceps et des cotons-tiges pour exposer davantage le navire.Utilisez un 8-0 suture de soie pour ligate l’extrémité distale de la veine exposée, et placer un noeud de glissement à l’extrémité proximale. Incise la paroi antérieure de la veine avec des microscisseurs, et injecter 2,5 unités internationales par gramme d’héparine dans la veine jugulaire via une branula de calibre 26, soulevant l’extrémité de la tête de la garniture chirurgicale de 30 degrés pour éviter une perte de sang excessive pendant l’insertion. Insérez soigneusement la canule en polyuréthane de deux Français fenestrated dans l’extrémité proximale de la veine jugulaire, en tournant légèrement la canule, tout en poussant la canule à une profondeur de quatre centimètres pour atteindre la bifurcation illiac du cava vena inférieur.Il est important de pousser la canule très doucement, mais continuellement sans l’utilisation de la force supplémentaire. En cas de résistance, tirez la canule vers l’arrière et insérez-la à nouveau. Sécurisez la canule avec 8-0 noeuds de soie, et d’exposer la veine jugulaire droite comme vient de le démontrer.Cannulate la veine jugulaire droite avec une canule en polyuréthane d’un Français, déplaçant doucement la canule cinq millimètres vers l’atrium droit, et fixez la canule avec 8-0 nœuds de soie. Cathétériser l’artère fémorale gauche avec une autre canule en polyuréthane Français pour la surveillance invasive de la pression et l’analyse des gaz sanguins, et insérer des aiguilles d’électrocardiogramme reliées à un dispositif d’acquisition de données sous-cutanée dans les deux membres antérieurs, et dans la paroi thoracique gauche. Insérez ensuite un thermomètre rectal connecté à un dispositif d’acquisition de données.Pour amorcer l’oxygénation extracorporelle veineuse de la membrane veineuse, allumez la pompe à un débit initial de 0,1 millilitre par minute. Après deux minutes, réglez le débit à trois à cinq millilitres par minute. Sous un débit stable, surveillez les paramètres vitaux via le dispositif d’acquisition de données en temps réel, vérifiez continuellement le flux arrière du drainage veineux et surveillez le niveau de sang dans le réservoir du trappeur d’air.Utilisez une seringue d’un millilitre munie d’une branula de calibre 24 pour recueillir toute fuite de sang et remettre le sang sur le circuit ECMO par l’intermédiaire du réservoir de piégeage de l’air. Pour l’analyse des gaz sanguins, 10 minutes après l’initiation de l’ECMO, utilisez une cartouche d’échantillonnage sanguin pour recueillir environ 75 microlitres de sang artélial du cava de vena inférieur devant l’oxygénateur, directement après l’oxygénateur, et de l’artère fémorale. 30 et 60 minutes après l’initiation de l’ECMO, recueillir le sang de l’artère fémorale seulement.45 et 90 minutes après l’initiation, administrer 0,1 millilitre de solution d’amorçage pour compenser la perte de liquide intravasal par l’intermédiaire du trappeur d’air. Deux heures après l’initiation, recueillir le sang de l’oxygénateur, vena cava inférieur, et l’artère fémorale. Après la dernière collecte de sang, réduisez le débit de la pompe pendant cinq minutes, arrêtant ainsi l’ECMO, tout en continuant à enregistrer les paramètres vitaux pendant encore 10 minutes.Dans une expérience typique, les paramètres physiologiques de l’animal sont enregistrés toutes les 10 minutes. Dans cette expérience représentative, les paramètres hématologiques ont démontré une hémodilution pertinente pendant ECMO, bien qu’aucune transfusion sanguine n’ait été nécessaire pour compenser l’anémie modérée. Les paramètres d’oxygénation affichaient une bonne performance oxygénatrice à un mélange d’air d’oxygène à une fraction d’oxygène inspiré de 1,0.En outre, les changements métaboliques pendant ECMO ont inclus l’alcalose respiratoire au début et à la fin de l’expérience. Aucune tampon sanguine supplémentaire n’a été effectuée. Il est important d’utiliser la technique de cannulation appropriée pour absorber les flux sanguins à travers le circuit ECMO, pour surveiller les paramètres d’oxygénation par l’analyse des gaz sanguins, et pour remplacer toute perte de sang causée par l’échantillonnage sanguin par une solution d’amorçage supplémentaire.Cette technique ouvre la voie aux chercheurs dans le domaine des maladies pulmonaires afin d’améliorer considérablement les protocoles pour les traitements vitaux grâce à l’utilisation de plus de 80 modèles de souris knock-in et knock-out disponibles.

Research

JoVE Journal

Medicine

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