Name: veno-venous extracorporeal membrane oxygenation in a mouse
Uploaded: 2018-10-24T13:00:00
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Este proyecto fue apoyado por KFO 311 beca del Deutsche Forschungsgemeinschaft.

Los experimentos fueron realizados en ratones C57BL/6 machos, de 12 semanas de edad. Este estudio se llevó a cabo en cumplimiento de las pautas de la ley Animal bajo protocolo TSA 16/2250.
1. preparación de materiales
Nota: Todas las medidas se realizan bajo condiciones limpias, no estériles. Condiciones estériles sería necesarias si el animal debe ser sobrevivió después de la operación.
<ol><li>Introducir 3 huecos en un tubo de poliuretano de 2 Fr usando...

<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>

Hemos descrito previamente, un exitoso modelo de CPC en un ratón12,13. Para implementar este modelo para aguda o trastornos de pulmón fase final hemos desarrollado un circuito ECMO veno-venoso de fácil de usar para los ratones. Diferentes al modelo del CPB, veno-venosas ECMO no requiere complicados procedimientos quirúrgicos como la esternotomía y pinzamiento de la aorta, reduciendo así el riesgo de sangrado de herida en un animal completamente heparinizado...

Oxigenación por membrana extracorpórea (OMEC) es un sistema de soporte de vida temporal que asume las funciones de los pulmones y el corazón para permitir la perfusión y el intercambio de gases adecuado. Hill et al1 se describe el primer uso de ECMO en pacientes en 1972; sin embargo, sólo llegó a ser ampliamente utilizado después de su aplicación exitosa durante la pandemia de H1N1 en el 20092. Hoy en día, ECMO habitualmente se utiliza como un procedimiento para salvar vidas en fase final corazón y pulmón enfermedades3. ECMO veno-venoso es cada vez más empleada como alternativa a la ventilación mecánica invasiva en despierto, no intubados, respiración espontánea pacientes con insuficiencia respiratoria refractaria4.
A pesar de su adopción generalizada, se han reportado diversas complicaciones para ECMO5,6,7. Las complicaciones que pueden ser experimentadas por los pacientes en ECMO incluyen sangrado, trombosis, sepsis, trombocitopenia, anomalías relacionadas con el dispositivo y embolia de aire. Por otra parte, un síndrome de respuesta inflamatoria sistémica (señores) dando por resultado daño en múltiples órganos es bien descrito clínico tanto en estudios experimentales8,9. Complicaciones neurológicas tales como el infarto cerebral se divulgan con frecuencia en pacientes sometidos a terapia de oxigenación por membrana extracorpórea a largo plazo. Para confundir materias, a menudo es difícil distinguir si las complicaciones son causadas por ECMO sí mismo o surgen los trastornos subyacentes que acompañan la aguda y enfermedades de la fase final.
Para estudiar específicamente los efectos de ECMO en un organismo sano, se debe establecer un modelo animal experimental fiable. Hay muy pocos informes sobre el rendimiento de ECMO en pequeños animales y estan todas limitadas a las ratas. Hasta la fecha, ningún modelo de ratón de ECMO se ha descrito en la literatura. Debido a la disponibilidad de un gran número de cepas de ratón modificados genéticamente, establecimiento de un modelo de ratón ECMO permitiría mayor investigación de los mecanismos moleculares implicados en las complicaciones relacionadas con la ECMO10,11.
Basado en el modelo murino descrita de puente cardiopulmonar (CPB)12, hemos desarrollado un método estable para ECMO veno-venoso en no intubado, respiración espontánea ratones. El circuito ECMO (figura 1), que contiene la salida y cánulas de entrada, bomba peristáltica, oxigenador y depósito de la interceptación del aire, es similar al anteriormente descrito modelo de murino CPB12 a excepción de un oscurecimiento más pequeño volumen (0.5 mL). Este protocolo muestra las técnicas detalladas, monitoreo fisiológico y gasometría arterial involucrado en un procedimiento acertado de la oxigenación por membrana extracorpórea.

<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

El uso de oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO) ha aumentado sustancialmente en los últimos años. ECMO se ha convertido en una terapia fiable y eficaz para aguda así como enfermedades de la pulmón de fase final. Con el aumento de demanda clínica y el uso prolongado de ECMO, optimización de procedimientos y la prevención de daños en múltiples órganos son de vital importancia. El objetivo de este protocolo es presentar una detallada técnica de ECMO veno-venoso en un no-intubados, espontáneamente la respiración del ratón. Este protocolo demuestra el diseño técnico de la ECMO y pasos quirúrgicos. Este modelo murino de ECMO facilitará el estudio de la fisiopatología relacionada con ECMO (p. ej., inflamación, eventos hemorrágicos y tromboembólicos). Debido a la abundancia de ratones genéticamente modificados, los mecanismos moleculares implicados en las complicaciones relacionadas con el ECMO pueden también ser disecados.

Este protocolo describe el método de ECMO veno-venoso en un ratón. Este modelo es confiable y reproducible y en comparación con nuestro modelo previamente descrito de CPB con paro respiratorio y circulatorio12,13, es técnicamente menos exigente establecer.
Flujo ECMO en el sistema venoso se mantuvo entre 1.5 y 5 mL/min. Se mantuvo la presión arterial media entre 70 ...

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Veno-Venous Extracorporeal Membrane Oxygenation in a Mouse

Aquí presentamos un protocolo que describe la técnica de oxigenación extracorporal veno-venosa de la membrana (ECMO) en una no intubados, espontáneamente respiración de ratón. Este modelo murino de ECMO puede implementarse con eficacia en estudios experimentales de aguda y enfermedades de la pulmón de fase final.

Oxigenación por membrana extracorpórea veno-venosa en un ratón

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

Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la investigación pulmonar, como las relacionadas con la terapia de la enfermedad pulmonar aguda y crónica en etapa terminal. La principal ventaja de esta técnica es que facilita el inicio de mecanismos moleculares y patológicos de daño multiorgánico durante la oxigenación prolongada de la membrana extracorpórea como procedimiento de salvación de vidas. En condiciones limpias y no estériles, utilice una cuchilla quirúrgica y un microscopio de disección para introducir tres fenestraciones en el tercio distal de un catéter de poliuretano francés bajo aumento de 16x.A continuación, coloque la cánula de salida en la solución de cebado, encienda la bomba peristáltica para llenar la oxigenación de membrana extracorpórea, o máquina ECMO, para cebado del circuito a un caudal de un milímetro por minuto. Después de 30 minutos, agregue 0,5 litros por minuto de oxígeno al 100% al oxigenador y confirme la falta de respuesta al pellizco del dedo del pie en un ratón adulto anestesiado. Después de aplicar un ung en los ojos del animal, haga una incisión de piel lateral de cuatro milímetros en el lado izquierdo del cuello para visualizar la vena yugular, y use micro-fórceps y hisopos de algodón para exponer aún más el vaso.Utilice un 8-0 sutura de seda para ligar el extremo distal de la vena expuesta, y colocar un nudo deslizante en el extremo proximal. Incitar la pared anterior de la vena con microscisores, e inyectar 2,5 unidades internacionales por gramo de heparina en la vena yugular a través de una branula de calibre 26, elevando el extremo de la cabeza de la almohadilla quirúrgica en 30 grados para evitar la pérdida excesiva de sangre durante la inserción. Inserte cuidadosamente la cánula de poliuretano francés fenestrada en el extremo proximal de la vena yugular, girando ligeramente la cánula, mientras empuja la cánula a una profundidad de cuatro centímetros para llegar a la bifurcación illiac de la vena cava inferior.Es importante empujar la cánula muy suavemente, pero continuamente sin el uso de fuerza extra. Si se encuentra resistencia, tire de la cánula hacia atrás e insértela de nuevo. Asegure la cánula con 8-0 nudos de seda, y exponer la vena yugular derecha como se acaba de demostrar.Cannular la vena yugular derecha con una cánula de poliuretano francés, moviendo suavemente la cánula cinco milímetros hacia la aurícula derecha, y asegurar la cánula con 8-0 nudos de seda. Cateterice la arteria femoral izquierda con otra cánula de poliuretano francés para la monitorización invasiva de la presión y el análisis de gases sanguíneos, e inserte agujas de electrocardiograma conectadas a un dispositivo de adquisición de datos por vía subcutánea en ambas extremidades delanteras, y en la pared torácica izquierda. A continuación, inserte un termómetro rectal conectado a un dispositivo de adquisición de datos.Para iniciar la oxigenación de la membrana extracorpórea venovenosa, encienda la bomba a un caudal inicial de 0,1 mililitros por minuto. Después de dos minutos, ajuste el caudal a tres a cinco mililitros por minuto. Bajo flujo estable, monitoree los parámetros vitales a través del dispositivo de adquisición de datos en el modo en tiempo real, comprobando continuamente el flujo posterior desde el drenaje venoso y monitoreando el nivel de sangre en el depósito del trampero de aire.Utilice una jeringa de un mililitro equipada con una branula de calibre 24 para recoger cualquier fuga de sangre y devuelva la sangre al circuito ECMO a través del depósito de captura de aire. Para el análisis de gases sanguíneos, 10 minutos después del inicio de ECMO, utilice un cartucho de toma de muestras de sangre para recoger aproximadamente 75 microlitros de sangre arterial de la vena cava inferior antes del oxigenador, directamente después del oxigenador, y de la arteria femoral. 30 y 60 minutos después del inicio de ECMO, recoger la sangre de la arteria femoral solamente.45 y 90 minutos después del inicio, administrar 0,1 mililitro de solución de cebado para compensar la pérdida de líquido intravasal a través del trampero de aire. Dos horas después del inicio, recoger la sangre del oxigenador, vena cava inferior y arteria femoral. Después de la última recolección de sangre, reduzca el caudal de la bomba en el transcurso de cinco minutos, deteniendo así la ECMO, mientras continúa registrando los parámetros vitales durante otros 10 minutos.En un experimento típico, los parámetros fisiológicos del animal se registran cada 10 minutos. En este experimento representativo, los parámetros hematológicos demostraron una hemodilución relevante durante la ECMO, aunque no fue necesaria ninguna transfusión de sangre para compensar la anemia moderada. Los parámetros de oxigenación mostraron un rendimiento de oxigenador adecuado en una mezcla de aire de oxígeno a una fracción de oxígeno inspirado de 1.0.Además, los cambios metabólicos durante ecMO incluyeron alcalosis respiratoria al principio y al final del experimento. No se realizó ningún amortiguador de sangre adicional. Es importante utilizar la técnica de cannulación adecuada para absorber los flujos sanguíneos a través del circuito ECMO, para controlar los parámetros de oxigenación a través del análisis de gases sanguíneos y para reemplazar cualquier pérdida de sangre causada por el muestreo de sangre con solución de cebado adicional.Esta técnica allana el camino para que los investigadores en el campo de la enfermedad pulmonar mejoren significativamente los protocolos para los tratamientos que salvan vidas mediante el uso de más de 80 modelos de ratón knock-in, knock-out disponibles.

Research

JoVE Journal

Medicine

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Investigación

Medicina

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