Name: veno-venous extracorporeal membrane oxygenation in a mouse
Uploaded: 2018-10-24T13:00:00
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Este projecto foi apoiado por concessão de 311 KFC do Deutsche Forschungsgemeinschaft.

Experimentos foram realizados em camundongos C57BL/6 machos, com idade de 12 semanas. Este estudo foi realizado em conformidade com as diretrizes da lei alemã Animal sob protocolo TSA 16/2250.
1. materiais preparação
Nota: Todas as etapas são executadas em condições limpas, não estéril. Condições estéreis seria necessárias se o animal é para ser sobreviveu no pós-operatório.
<ol><li>Introduza um tubo de poliuretano 2-Fr usando uma lâmina cirúrgic...

<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>

Anteriormente, nós descrevemos um modelo bem sucedido de CEC em um rato12,13. Para implementar esse modelo para aguda ou doenças de pulmão estágio final desenvolvemos um circuito ECMO veno-venosa easy-to-use para ratos. Diferente para o modelo do CPB, veno-venosa ECMO não requer procedimentos cirúrgicos complicados como esternotomia e aperto da aorta, reduzindo assim o risco de sangramento de ferimento em um animal totalmente heparinizado. Para evitar a emb...

Oxigenação de membrana extracorpórea (ECMO) é um sistema de suporte de vida temporária que assume as funções dos pulmões e coração para permitir que a perfusão e a troca gasosa adequada. Hill et al1 descreveu o primeiro uso do ECMO em pacientes em 1972; no entanto, só se tornou amplamente utilizada após a sua aplicação bem sucedida durante o H1N1 da gripe pandêmica em 20092. Hoje, o ECMO rotineiramente é usada como um procedimento de salva-vidas em estágio final coração e pulmão doenças3. ECMO veno-venosa é cada vez mais empregado como uma alternativa para a ventilação mecânica invasiva em acordada, não-entubada, respirando espontaneamente a pacientes com insuficiência respiratória refratários4.
Apesar da sua adopção generalizada, diversas complicações têm sido relatadas para o ECMO5,6,7. Complicações que podem ser experienciadas por pacientes em ECMO incluem hemorragia, trombose, sepse, trombocitopenia, disfunções relacionadas ao dispositivo e embolia gasosa. Além disso, uma síndrome de resposta inflamatória sistêmica (SIRS), resultando em danos nos órgãos multi é bem descrita clinicamente e em estudos experimentais8,9. Complicações neurológicas como infarto cerebral são também frequentemente relatadas em pacientes submetidos a terapia a longo prazo do ECMO. Para confundir matérias, muitas vezes é difícil distinguir se as complicações são causadas pelo ECMO em si ou surgem os distúrbios subjacentes que acompanha aguda e doenças da fase final.
Para estudar especificamente os efeitos do ECMO em um organismo saudável, deve ser estabelecido um modelo animal experimental confiável. Há muito poucos relatórios sobre o desempenho do ECMO em pequenos animais e são todos limitados aos ratos. Até à data, nenhum modelo do rato do ECMO tem sido descrito na literatura. Devido à disponibilidade de um grande número de estirpes de rato geneticamente modificado, estabelecimento de um modelo de ECMO mouse permitiria mais investigação dos mecanismos moleculares envolvidos em complicações relacionadas à ECMO10,11.
Com base no nosso modelo murino descrito anteriormente de extracorpórea (CEC)12, nós desenvolvemos um método estável de ECMO veno-venosa em não-entubada, respirando espontaneamente ratos. O circuito ECMO (Figura 1), que contém o efluxo e cânulas de afluência, uma bomba peristáltica, oxigenador e retêm o ar reservatório, é semelhante ao nosso modelo descrito anteriormente de murino CPB12 com exceção de ter uma menor escorva volume (0,5 mL). Este protocolo demonstra as técnicas detalhadas, monitorização fisiológica e gasometria arterial envolvida em um processo bem sucedido de 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

O uso de oxigenação de membrana extracorpórea (ECMO) tem aumentado substancialmente nos últimos anos. ECMO tornou-se uma terapia eficaz e confiável para aguda, bem como doenças de pulmão estágio final. Com o aumento da demanda de clínica e uso prolongado de ECMO, otimização processual e prevenção de danos em vários órgãos são de importância crucial. O objectivo do presente protocolo é apresentar uma técnica detalhada de ECMO veno-venosa em um não-entubada, respirando espontaneamente do mouse. Este protocolo demonstra o desenho técnico do ECMO e etapas cirúrgicas. Este modelo murino de ECMO facilitará o estudo da fisiopatologia relacionada com ECMO (por exemplo, inflamação, eventos tromboembólicos e sangramento). Devido à abundância de ratos geneticamente modificados, os mecanismos moleculares envolvidos nas complicações relacionadas com o ECMO podem também ser dissecados.

Este protocolo descreve o método de ECMO veno-venosa em um rato. Este modelo é confiável e reprodutível e em relação ao nosso modelo descrito anteriormente de CEC com detenção respiratória e circulatória12,13, é tecnicamente menos exigente estabelecer.
Fluxo ECMO no sistema venoso foi mantido entre 1,5 e 5 mL/min. A pressão arterial média foi mantida entre 7...

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Veno-Venous Extracorporeal Membrane Oxygenation in a Mouse

Aqui nós apresentamos um protocolo descreve a técnica de oxigenação de membrana extracorpórea veno-venosa (ECMO) em um não-intubado, espontaneamente respiração mouse. Este modelo murino de ECMO pode ser efetivamente implementado em estudos experimentais de aguda e doenças pulmonares de estágio final.

Oxigenação de membrana extracorpórea veno-venosa em um rato

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

Este método pode ajudar a responder a perguntas-chave no campo da pesquisa pulmonar, como aquelas relacionadas à terapia de doença pulmonar aguda e crônica em estágio terminal. A principal vantagem desta técnica é que ela facilita o início de mecanismos moleculares e patológicos de danos multiórgãos durante a oxigenação prolongada da membrana extracorpórea como um procedimento que salva vidas. Em condições limpas e não estéreis, use uma lâmina cirúrgica e um microscópio dissecando para introduzir três fenestrações no terço distal de um cateter de poliuretano francês sob ampliação de 16x.Em seguida, coloque a cânula de saída na solução de escoramento, ligue a bomba peristáltica para preencher a oxigenação da membrana extracorpórea, ou máquina ECMO, para escorraça do circuito a uma taxa de fluxo de um milímetro por minuto. Após 30 minutos, adicione 0,5 litros por minuto de 100% de oxigênio ao oxigenador e confirme a falta de resposta ao aperto do dedo do pé em um rato adulto anestesiado. Depois de aplicar pomada nos olhos do animal, faça uma incisão lateral de quatro milímetros no lado esquerdo do pescoço para visualizar a veia jugular, e use micro-fórceps e cotonetes de algodão para expor ainda mais o vaso.Use um 8-0 sutura de seda para ligatar a extremidade distal da veia exposta, e colocar um nó de deslizamento na extremidade proximal. Incisar a parede anterior da veia com microscisores, e injetar 2,5 unidades internacionais por grama de heparina na veia jugular através de uma branula de calibre 26, elevando a extremidade da cabeça da almofada cirúrgica em 30 graus para evitar perda excessiva de sangue durante a inserção. Insira cuidadosamente a cânula de poliuretano francês fenestrada na extremidade proximal da veia jugular, girando ligeiramente a cânula, enquanto empurra a cânula para uma profundidade de quatro centímetros para alcançar a bifurcação ilíaca da veia inferior cava.É importante empurrar a cânula muito suavemente, mas continuamente sem o uso de força extra. Se a resistência for encontrada, puxe a cânula para trás e insira-a novamente. Garanta a cânula com 8-0 nós de seda, e expor a veia jugular direita como apenas demonstrado.Cannula a veia jugular direita com uma cânula de poliuretano francês, movendo suavemente a cânula cinco milímetros em direção ao átrio direito, e fixar a cânula com 8-0 nós de seda. Cateterize a artéria femoral esquerda com outra cânula de poliuretano francês para monitoramento invasivo da pressão e análise de gás arterial, e insira agulhas de eletrocardiograma conectadas a um dispositivo de aquisição de dados subcutâneas em ambos os membros dianteiros, e na parede torácica esquerda. Em seguida, insira um termômetro retal conectado a um dispositivo de aquisição de dados.Para iniciar a oxigenação da membrana extracorpórea venosa, ligue a bomba a uma taxa inicial de fluxo de 0,1 mililitro por minuto. Após dois minutos, ajuste a vazão para três a cinco mililitros por minuto. Sob fluxo estável, monitore os parâmetros vitais através do dispositivo de aquisição de dados no modo em tempo real, verificando continuamente o fluxo traseiro da drenagem venosa e monitorando o nível de sangue no reservatório do caçador de ar.Use uma seringa de um mililitro equipada com uma branula calibre 24 para coletar qualquer vazamento de sangue, e devolva o sangue ao circuito ECMO através do reservatório de captura de ar. Para análise de gás sanguíneo, 10 minutos após o início do ECMO, use um cartucho de amostragem de sangue para coletar aproximadamente 75 microliters de sangue arterial da veia cava inferior antes do oxigenador, logo após o oxigenador, e da artéria femoral. 30 e 60 minutos após a iniciação do ECMO, coletar sangue apenas da artéria femoral.45 e 90 minutos após o início, administre 0,1 mililitro de solução de priming para compensar a perda de líquido intravasal através do caçador de ar. Duas horas após a iniciação, recolha sangue do oxigenador, veia cava inferior e artéria femoral. Após a última coleta de sangue, reduza a taxa de fluxo na bomba ao longo de cinco minutos, parando assim o ECMO, enquanto continua a registrar os parâmetros vitais por mais 10 minutos.Em um experimento típico, os parâmetros fisiológicos do animal são registrados a cada 10 minutos. Neste experimento representativo, os parâmetros hematológicos demonstraram uma hemodiluição relevante durante o ECMO, embora não fosse necessária transfusão de sangue para compensar a anemia moderada. Os parâmetros de oxigenação mostraram um desempenho oxigenador adequado em uma mistura de ar de oxigênio a uma fração de oxigênio inspirado de 1.0.Além disso, as alterações metabólicas durante o ECMO incluíram alcalose respiratória no início e no final do experimento. Não foi realizada nenhuma tampão de sangue extra. É importante usar a técnica adequada de cannulação para absorver fluxos sanguíneos através do circuito ECMO, monitorar os parâmetros de oxigenação através da análise do gás sanguíneo, e substituir qualquer perda de sangue causada pela amostragem de sangue com solução de escoramento extra.Essa técnica abre caminho para pesquisadores do campo da doença pulmonar melhorarem significativamente os protocolos para tratamentos que salvam vidas através do uso de mais de 80 modelos de camundongos eliminados disponíveis.

Research

JoVE Journal

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