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

Questo progetto è stato sostenuto da KFO 311 sovvenzione Deutsche Forschungsgemeinschaft.

Gli esperimenti sono stati effettuati su topi C57BL/6 maschi, 12 settimane di età. Questo studio è stato condotto nel rispetto delle linee guida della legge animale tedesca sotto protocollo TSA 16/2250.
1. i materiali preparazione
Nota: Tutti i passaggi vengono eseguiti in condizioni non sterili, pulite. Condizioni di sterilità sarebbe necessarie se l'animale è di essere sopravvissuto postoperatorio.
<ol><li>Introdurre 3 fenestrazioni in un tubo in poliuretan...

<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>

In precedenza, abbiamo descritto un modello di successo di CPB in un mouse12,13. Per implementare tale modello per acuto o disordini del polmone stadio finale abbiamo sviluppato un circuito ECMO veno-venoso easy-to-use per i topi. Diversi al modello CPB, veno-venoso ECMO non richiede complicate procedure chirurgiche quali sternotomy e la pressione dell'aorta, riducendo così il rischio di ferita sanguinante in un animale completamente eparinizzato. Per evitare il...

Ossigenazione extracorporea della membrana (ECMO) è un sistema di supporto di vita temporanea che assume le funzioni dei polmoni e del cuore per consentire di aspersione e lo scambio di gas adeguata. Collina et al.1 descritto il primo uso di ECMO in pazienti nel 1972; Tuttavia, esso solo è diventato ampiamente usato dopo la sua applicazione successo durante la pandemia di H1N1 nel 20092. Oggi, ECMO è usato ordinariamente come una procedura salvavita in stadio finale cuore e polmone malattie3. ECMO veno-venoso è sempre più impiegato come alternativa alla ventilazione meccanica invasiva nel sveglio, non intubati, pazienti con guasto respiratorio refrattario4che respirano spontaneamente.
Nonostante la sua adozione diffusa, varie complicazioni sono state segnalate per ECMO5,6,7. Le complicazioni che possono essere sperimentate dai pazienti su ECMO comprendono sanguinamento, trombosi, sepsi, trombocitopenia, mancato funzionamento della periferica e l'embolia gassosa. Inoltre, una sindrome di risposta infiammatoria sistemica (SIRS) con conseguente danneggiamento del multi-organo è ben descritta sia clinicamente che in studi sperimentali8,9. Le complicazioni neurologiche quali infarto del cervello sono segnalate anche frequentemente in pazienti sottoposti a terapia a lungo termine di ECMO. Per confondere le questioni, spesso è difficile distinguere se le complicazioni sono causate da ECMO sé o derivano dai disordini di fondo che accompagna acuta e le malattie di stadio finale.
In particolare studiare gli effetti di ECMO su un organismo sano, deve essere stabilito un affidabile modello sperimentale animale. Ci sono molto pochi rapporti sulle prestazioni di ECMO su piccoli animali e sono tutti limitati ai ratti. Fin qui, nessun modello del mouse di ECMO è stato descritto nella letteratura. A causa della disponibilità di un gran numero di ceppi di topi geneticamente modificati, istituzione di un modello di topo ECMO consentirebbe ulteriore indagine dei meccanismi molecolari coinvolti in complicanze correlate alla ECMO10,11.
Basato sul nostro modello murino precedentemente descritto di esclusione cardiopolmonare (CPB)12, abbiamo sviluppato un metodo stabile di ECMO veno-venoso in non intubati, topi che respirano spontaneamente. Il circuito ECMO (Figura 1), contenente il deflusso e afflusso cannule, una pompa peristaltica, ossigenatore e serbatoio aria-intrappolamento, è simile al nostro modello precedentemente descritto di murino CPB12 ad eccezione di avere un innesco più piccolo volume (0,5 mL). Questo protocollo viene illustrato le tecniche dettagliate, monitoraggio fisiologico e analisi di gas del sangue coinvolta in una procedura riuscita di ECMO.

<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'uso dell'ossigenazione extracorporea della membrana (ECMO) è aumentato sostanzialmente negli ultimi anni. ECMO è diventata una terapia efficace ed affidabile per acuto così come malattie polmonare di stadio finale. Con l'aumento della domanda clinica e l'uso prolungato di ECMO, ottimizzazione procedurale e la prevenzione del danno multi-d'organo sono di importanza critica. L'obiettivo di questo protocollo è di presentare una tecnica dettagliata di ECMO veno-venoso in un non intubati, respirazione spontanea del mouse. Questo protocollo viene illustrato il progetto tecnico del ECMO e la procedura chirurgica. Questo modello murino di ECMO faciliterà lo studio della fisiopatologia legata alla ECMO (ad es., infiammazione, eventi tromboembolici e sanguinamenti). A causa dell'abbondanza di topi geneticamente modificati, i meccanismi molecolari coinvolti in complicanze correlate alla ECMO possono anche essere sezionati.

Questo protocollo descrive il metodo di ECMO veno-venoso in un mouse. Questo modello è affidabile e riproducibile e rispetto al nostro modello precedentemente descritto del CPB con arresto respiratorio e circolatorio12,13, è tecnicamente meno esigente stabilire.
Flusso ECMO nel sistema venoso è stata mantenuta tra 1,5 e 5 mL/min. La pressione arteriosa media è stata ...

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Veno-Venous Extracorporeal Membrane Oxygenation in a Mouse

Qui presentiamo un protocollo che descrive la tecnica di ossigenazione extracorporea veno-venoso della membrana (ECMO) in un non intubati, spontaneamente la respirazione mouse. Questo modello murino di ECMO può essere efficacemente attuato in studi sperimentali di acuto e malattie polmonare di stadio finale.

Ossigenazione extracorporea veno-venoso in un Mouse

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

Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo della ricerca polmonare, come quelle relative alla terapia della malattia polmonare acuta e cronica allo stadio finale. Il principale vantaggio di questa tecnica è che facilita l'avvio di meccanismi molecolari e patologici di danno multiorgano durante l'ossigenazione prolungata della membrana extracorporea come procedura salvavita. In condizioni pulite e non sterili, utilizzare una lama chirurgica e un microscopio sezionante per introdurre tre fenestration nel terzo distale di un catetere in poliuretano francese sotto l'ingrandimento 16x.Quindi, posizionare la cannula di deflusso nella soluzione di adescamento, accendere la pompa peristaltica per riempire l'ossigenazione extracorporea della membrana, o macchina ECMO, per l'adescamento del circuito a una portata di un millimetro al minuto. Dopo 30 minuti, aggiungere 0,5 litri al minuto di ossigeno al 100% all'ossigenatore e confermare la mancanza di risposta al dito del dito in un topo adulto anestetizzato. Dopo aver applicato unguento agli occhi dell'animale, fare un'incisione laterale della pelle di quattro millimetri sul lato sinistro del collo per visualizzare la vena giugulare e utilizzare micro-forcep e tamponi di cotone per esporre ulteriormente il vaso.Utilizzare un 8-0 sutura di seta per legare l'estremità distale della vena esposta e posizionare un nodo di slittamento all'estremità prossimale. Incidere la parete anteriore della vena con microscissori e iniettare 2,5 unità internazionali per grammo di eparina nella vena giugulare attraverso una branula calibro 26, alzando l'estremità della testa del tampone chirurgico di 30 gradi per evitare un'eccessiva perdita di sangue durante l'inserimento. Inserire con cura le due cannule di poliuretano francese fenestrate nell'estremità prossimale della vena giugulare, ruotando leggermente la cannula, spingendo la cannula a una profondità di quattro centimetri per raggiungere la biforcazione illiaca della vena cava inferiore.È importante spingere la cannula molto delicatamente, ma continuamente senza l'uso di forza extra. Se si incontra resistenza, tirare indietro la cannula e inserirla di nuovo. Fissare la cannula con 8-0 nodi di seta, ed esporre la vena giugulare destra come appena dimostrato.Cannulate la vena giugulare destra con una cannula di poliuretano francese, spostando delicatamente la cannula di cinque millimetri verso l'atrio destro, e fissare la cannula con 8-0 nodi di seta. Cateterizzare l'arteria femorale sinistra con un'altra cannula poliuretanica francese per il monitoraggio invasivo della pressione e l'analisi dei gas nel sangue, e inserire aghi di elettrocardiogramma collegati a un dispositivo di acquisizione dati per via sottocutanea in entrambi gli arti anteriori e nella parete toracica sinistra. Quindi inserire un termometro rettale collegato a un dispositivo di acquisizione dati.Per avviare l'ossigenazione della membrana extracorporea velenosa, accendere la pompa a una portata iniziale di 0,1 millilitro al minuto. Dopo due minuti, regolare la portata da tre a cinque millilitri al minuto. Sotto flusso stabile, monitorare i parametri vitali tramite il dispositivo di acquisizione dati in modalità in tempo reale, controllando continuamente il flusso posteriore dal drenaggio venoso e monitorando il livello di sangue nel serbatoio del trapper dell'aria.Utilizzare una siringa da millilitro dotata di una branula calibro 24 per raccogliere eventuali perdite di sangue e riportare il sangue nel circuito ECMO attraverso il serbatoio di intrappolamento dell'aria. Per l'analisi dei gas ematici, 10 minuti dopo l'inizio dell'ECMO, utilizzare una cartuccia per il prelievo del sangue per raccogliere circa 75 microlitri di sangue arterioso dalla vena cava inferiore prima dell'ossigenatore, direttamente dopo l'ossigenatore, e dall'arteria femorale. 30 e 60 minuti dopo l'inizio dell'ECMO, raccogliere il sangue solo dall'arteria femorale.45 e 90 minuti dopo l'inizio, somministrare 0,1 millilitri di soluzione di adescamento per compensare la perdita di liquido intravasale attraverso il trapper dell'aria. Due ore dopo l'iniziazione, raccogli il sangue dall'ossigenatore, dalla vena cava inferiore e dall'arteria femorale. Dopo l'ultima raccolta del sangue, ridurre la portata sulla pompa nel corso di cinque minuti, fermando così l'ECMO, continuando a registrare i parametri vitali per altri 10 minuti.In un esperimento tipico, i parametri fisiologici dell'animale vengono registrati ogni 10 minuti. In questo esperimento rappresentativo, i parametri ematologici hanno dimostrato una rilevante emodiluzione durante l'ECMO, sebbene non fosse necessaria alcuna trasfusione di sangue per compensare l'anemia moderata. I parametri di ossigenazione mostrarono una corretta prestazione dell'ossigenatore in una miscela di aria di ossigeno ad una frazione di ossigeno ispirato di 1,0.Inoltre, i cambiamenti metabolici durante l'ECMO includevano l'alcalosi respiratoria all'inizio e alla fine dell'esperimento. Non è stato eseguito alcun tamponamento del sangue in più. È importante utilizzare la corretta tecnica di cannulazione per assorbire i flussi sanguigni attraverso il circuito ECMO, monitorare i parametri di ossigenazione attraverso l'analisi dei gas ematici e sostituire qualsiasi perdita di sangue causata dal prelievo del sangue con una soluzione di adescamento extra.Questa tecnica apre la strada ai ricercatori nel campo delle malattie polmonari per migliorare significativamente i protocolli per i trattamenti salvavita attraverso l'uso di oltre 80 modelli di topi knock-in e knock-out disponibili.

Research

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