Name: brain death induction in mice using intra-arterial blood pressure monitoring and ventilation via tracheostomy
Uploaded: 2020-04-17T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Brain Death Induction in Mice Using Intra-Arterial Blood Pressure Monitoring and Ventilation via Tracheostomy at JoVE.com

Dyreforsøg blev udført i overensstemmelse med principperne for laboratoriepleje formuleret af National Society for Medical Research og Guide for care and use of Laboratory Animals udarbejdet af National Academy of Science og udgivet af National Institutes of Health (NIH Publication No. 86-23, revideret 1985). Alle forsøg blev godkendt af det østrigske ministerium for uddannelse, videnskab og kultur (BMWF-66.011/0071-II/3b/2012).
1. Arteriel kateterisation
<ol><li>Bedøve musen med en int...

<ol>
	<li>Hart, 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=OPTN/SRTR+2017+Annual+Data+Report:+Kidney.">OPTN/SRTR 2017 Annual Data Report: Kidney.</a> American Journal of Transplantation. 19 (Suppl 2), 19 (2019).</li><li>The Quality Standards Subcommittee of the American Academy of Neurology. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Practice+parameters+for+determining+brain+death+in+adults+(summary+statement).">Practice parameters for determining brain death in adults (summary statement).</a> Neurology. 45 (5), 1012-1014 (1995).</li><li>Terasaki, P. I., Cecka, J. M., Gjertson, D. W., Takemoto, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+survival+rates+of+kidney+transplants+from+spousal+and+living+unrelated+donors.">High survival rates of kidney transplants from spousal and living unrelated donors.</a> New England Journal Medicine. 333 (6), 333-336 (1995).</li><li>Pratschke, J., Neuhaus, P., Tullius, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+can+be+learned+from+brain-death+models?.">What can be learned from brain-death models?.</a> Transplant International. 18 (1), 15-21 (2005).</li><li>Wilhelm, M. J., 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=Activation+of+the+heart+by+donor+brain+death+accelerates+acute+rejection+after+transplantation.">Activation of the heart by donor brain death accelerates acute rejection after transplantation.</a> Circulation. 102 (19), 2426-2433 (2000).</li><li>Pomper, G., 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=Introducing+a+mouse+model+of+brain+death.">Introducing a mouse model of brain death.</a> Journal of Neuroscience Methods. 192 (1), 70-74 (2010).</li><li>Ritschl, P. V., 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=Donor+brain+death+leads+to+differential+immune+activation+in+solid+organs+but+does+not+accelerate+ischaemia-reperfusion+injury.">Donor brain death leads to differential immune activation in solid organs but does not accelerate ischaemia-reperfusion injury.</a> Journal of Pathology. 239 (1), 84-96 (2016).</li><li>Atkinson, C., 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=Donor+brain+death+exacerbates+complement-dependent+ischemia/reperfusion+injury+in+transplanted+hearts.">Donor brain death exacerbates complement-dependent ischemia/reperfusion injury in transplanted hearts.</a> Circulation. 127 (12), 1290-1299 (2013).</li><li>Oberhuber, 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=Treatment+with+tetrahydrobiopterin+overcomes+brain+death-associated+injury+in+a+murine+model+of+pancreas+transplantation.">Treatment with tetrahydrobiopterin overcomes brain death-associated injury in a murine model of pancreas transplantation.</a> American Journal of Transplantation. 15 (11), 2865-2876 (2015).</li><li>Floerchinger, B., 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=Inflammatory+immune+responses+in+a+reproducible+mouse+brain+death+model.">Inflammatory immune responses in a reproducible mouse brain death model.</a> Transplant Immunology. 27 (1), 25-29 (2012).</li><li>Steen, P. A., Milde, J. H., Michenfelder, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=No+barbiturate+protection+in+a+dog+model+of+complete+cerebral+ischemia.">No barbiturate protection in a dog model of complete cerebral ischemia.</a> Annals of Neurology. 5 (4), 343-349 (1979).</li><li>Cooper, D. K., Novitzky, D., Wicomb, W. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+pathophysiological+effects+of+brain+death+on+potential+donor+organs,+with+particular+reference+to+the+heart.">The pathophysiological effects of brain death on potential donor organs, with particular reference to the heart.</a> Annals of the Royal College of Surgeons of England. 71 (4), 261-266 (1989).</li><li>Herijgers, P., Leunens, V., Tjandra-Maga, T. B., Mubagwa, K., Flameng, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+organ+perfusion+after+brain+death+in+the+rat+and+its+relation+to+circulating+catecholamines.">Changes in organ perfusion after brain death in the rat and its relation to circulating catecholamines.</a> Transplantation. 62 (3), 330-335 (1996).</li></ol>

BD, som er en risikofaktor for allograftkvalitet hos multiorgandonorer, medfører et væld af patofysiologiske ændringer, som kun kan vurderes tilstrækkeligt ved hjælp af in vivo-modeller. Hæmodynamiske forandringer, cytokinstorm, hormonelle forandringer og deres endelige indvirkning på organtransplantatets kvalitet og overlevelse kan ikke analyseres in vitro4. Størstedelen af den grundlæggende transplantation samt immunologisk forskning er afhængig af avancerede diagnostiske værktøjer, ...

Transplantation er i øjeblikket den eneste helbredende behandling for end-stage organsvigt. Indtil nu har hjernedød (BD) patienter været den vigtigste kilde til organdonationer, selv om levende donation og donation efter kredsløbsdød er værdifulde alternativer1. BD er defineret ved en irreversibel koma (med en kendt årsag), fraværet af hjernestammen reflekser og apnø2. Desværre, BD organer demonstrere ringere resultater i langsigtet graft overlevelse uafhængigt af humanleocyt antigen (HLA)-mismatch og kold iskæmisk tid3. I mellemtiden, intensiv forskning på denne antigen-uafhængige risikofaktor er blevet udført resulterer i tre hovedaspekter af patofysiologiske ændringer medieret som en konsekvens af BD: hæmodynamisk, hormonelle, oginflammatoriske 4.
Til dato har eksperimentelle BD-modeller hos gnavere for det meste udført ved hjælp af rotter. For at få større indsigt i de immunologiske konsekvenser for faste organer efter BD, vi havde til formål at etablere en murine model af BD, som i øjeblikket kun musemodeller giver mulighed for omfattende undersøgelser af genetiske eller immunologiske faktorer. I denne sammenhæng giver musesystemet et større udvalg af analyseværktøjer.
Princippet om BD induktion som beskrevet her er baseret på en stigning i intrakranielt tryk forårsaget af inflationen af en ballon kateter indsat under kraniet. Øget intrakranielt tryk efterligner den fysiologiske mekanisme af BD ved at blokere perfusion af cerebrum, cerebellum, og hjernestammen5,6. For at sikre tilstrækkelig perfusion af perifere organer er blodtryksmåling obligatorisk under proceduren. Kateteret, der anvendes til dette formål på samme tid tjener til saltvand administration med henblik på at stabilisere blodtrykket ved væskesubstitution. Da BD ledsages af ophør af spontan vejrtrækning, skal der sikres tilstrækkelig ventilation. Et elektrisk tæppe opretholder fysiologiske kerne kropstemperatur.
Sammenfattende vil denne model muliggøre dybdegående undersøgelser af påvirkningen af BD-induceret skade, på leukocyt migration7, kompliment aktivering8, iskæmisk reperfusion skade9, og andre faktorer.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Arterial catheter (BD Neoflon 26G)</td>
			<td>BD</td>
			<td>391349</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blood Pressure Transducers (APT300)</td>
			<td>Harvard Apparatus Inc.</td>
			<td>73-3862</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fogarty Arterial Embolectomy Catheter N&#176; 3</td>
			<td>Edwards Lifesciences Corporation</td>
			<td>120403F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>FST</td>
			<td>11271-30</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Homeothermic Blanket Systems with Flexible Probe</td>
			<td>Harvard Apparatus Inc.</td>
			<td>55-7020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketansol</td>
			<td>Graeub</td>
			<td>6680110</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro scissor</td>
			<td>FST</td>
			<td>15018-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle holder</td>
			<td>FST</td>
			<td>12060-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prolene 5-0</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>8698H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pump 11 Elite Infusion Only Single</td>
			<td>Harvard Apparatus Inc.</td>
			<td>70-4500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissor</td>
			<td>FST</td>
			<td>14075-11</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereotactic microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>SZX7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transpore Tape</td>
			<td>3M</td>
			<td>1527-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Underpads</td>
			<td>Molinea.A</td>
			<td>274301</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ventilator for mice (MiniVent Model 845)</td>
			<td>Harvard Apparatus Inc.</td>
			<td>73-0043</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylasol</td>
			<td>Graeub</td>
			<td>7630109</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

brain death induction in mice using intra-arterial blood pressure monitoring and ventilation via tracheostomy

Mens både levende donation og donation efter kredsløbsdød giver alternative muligheder for organtransplantation, er donation efter donorhjernedød (BD) stadig den største kilde til solide transplantationer. Desværre, den irreversible tab af hjernefunktion er kendt for at fremkalde flere patofysiologiske ændringer, herunder hæmodynamiske samt hormonelle ændringer, endelig fører til en systemisk inflammatorisk reaktion. Modeller, der muliggør en systematisk undersøgelse af disse virkninger in vivo, er knappe. Vi præsenterer en murine model af BD induktion, som kunne støtte undersøgelser af de ødelæggende virkninger af BD på allograft kvalitet. Efter at have implementeret intraarteriel blodtryksmåling via den fælles halspulsåre og pålidelig ventilation via en trakeostomi induceres BD ved støt stigende intrakranielt tryk ved hjælp af et ballonkateter. Fire timer efter BD-induktion kan organer høstes til analyse eller til yderligere transplantationsprocedurer. Vores strategi muliggør en omfattende analyse af donor BD i en murinemodel, hvilket giver mulighed for en dybdegående forståelse af BD-relaterede virkninger ved solid organtransplantation og potentielt bane vejen for optimeret organforkonditionering.

Murine BD-modellen blev udført mere end 100 gange med en succesrate på over 90%. Derudover er post interventionel organtransplantation af hjerte og nyre blevet sikkert udført7.
BD fremkalder en række patofysiologiske ændringer, der kan undersøges yderligere ved hjælp af denne model. Som vist i figur 1viser blodtrykket en indledende hypertensive top efterfulgt af en lan...

Watch this Scientific Journal Video about Brain Death Induction in Mice Using Intra-Arterial Blood Pressure Monitoring and Ventilation via Tracheostomy at JoVE.com

Brain Death Induction in Mice Using Intra-Arterial Blood Pressure Monitoring and Ventilation via Tracheostomy

Vi præsenterer en murine model af hjernedød induktion med henblik på at vurdere indflydelsen af dens patofysiologiske virkninger på organer samt på hinanden følgende grafts i forbindelse med solid organtransplantation.

Hjernedødinduktion hos mus ved hjælp af intraarteriel blodtryksovervågning og ventilation via tracheostomi

While both living donation and donation after circulatory death provide alternative opportunities for organ transplantation, donation after donor brain ...

Selv om donation efter donorhjernedød er den vigtigste kilde til solidorgantransplantation, fremkalder det irreversible tab af hjernefunktion patofysiologiske ændringer, der fører til en systemisk inflammatorisk reaktion. Denne murine model af hjernedød induktion tillader brug af en lang række analytiske værktøjer og knockout modeller til at studere veje hjerne-død regulering. For arteriel kateterisation efter at have bekræftet en manglende reaktion på pedal refleks og fjerne den øvre abdominal hår, desinficere den eksponerede hud med 70% ethanol og bruge dissekere saks til at foretage en midterlinjen snit i huden.Ved hjælp af scener, stump dissekere submandibulære kirtler og hals muskelvæv og adskille væv til at afsløre den fælles halspulsåren. Placer tre 8-0 silke ligaturer under den rigtige fælles halspulsåren og placere en klemme på den proksimale ligatur. Bring spændinger i arterien, så strømmen er suspenderet og lukke den mest distale ligatur.Indsæt en 26-gauge arteriel kateter gennem en lille præfabrikeret hud hul på kraniel aspekt af snittet. Klem katetret med kraftforpindet, hvis lumen er for stor til at reducere tilbageløb og sikre kateteret med alle tre suturer, og brug derefter en enkelt 5-0 monofilament nonabsorberbare at fastgøre kateteret til huden nær præfabrikerede hudhul. For at udføre en trakeostomi, skal du bruge kraftpind til stump dissekere pretracheal muskulatur og placere to 8-0 silkeligaturer under luftrøret.Sæt ventilationsrøret mellem to trakeal brusk for at undgå ensidig ventilation og fastgør røret med begge forberedte ligaturer, og luk derefter huden med en 6-0 monofilament ikkeabsorberbar køresutur og ventilere musen med en frekvens på 150 per minut og et tidevandsvolumen på 200 mikroliter. At fremkalde hjernedød i forsøgsdyret, arrangere musen til den udsatte position og, holde huden med snævler, bruge kirurgisk saks til at fjerne huden fra kraniet. Bor en en-millimeter caliper borehul perimedially over venstre parietal cortex og bruge stumpe kraftaffængt til at trænge ind i den endelige væv bro af kraniet.Når du har fjernet skarpe kanter, indsættes et ballonkateter fyldt med saltvand med al luft evakueret. Når kateteret er helt inden for kraniehulen, skal du bruge en sprøjtepumpe til at begynde at oppumpe kateteret med ca. 0,1 millimeter i minuttet over en periode på 10 til 15 minutter. Når hjernedød opstår, stoppe inflationen af ballonkatetret og placere en opvarmning tæppe over musen for at undgå hypotermi.Efter hjernedød er blevet bekræftet, overvåge og dokumentere blodtrykket regelmæssigt, infusion 100 mikroliter saltvand hver 30 minutter til at stabilisere blodtrykket af dyret. Efter fire timers hjernedød, udelukke dyr uden at slå hjerter og høste museorganer og væv af interesse i henhold til standard protokoller. Efter induktion af hjernedød udviser blodtrykket en indledende hypertensiv top efterfulgt af en langvarig hypotensiv fase.En anden veletableret observation er, at hjernedød induktion fører til aktivering af immunsystemet. Faktisk, efter fire timers hjernedød i denne model, observeres en organ-specifik upregulation af immunmarkører på mRNA-niveau. Efter en foruddefineret periode med hjernedød kan organerne høstes til direkte analyse eller til efterfølgende organtransplantation.Denne model vil muliggøre dybdegående undersøgelser af indflydelsen af hjernedød induceret skade og har allerede afsløret ny indsigt i komplement aktivering og leukocyt migration.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Monitoring Changes in the Intracellular Calcium Concentration and Synaptic Efficacy in the Mollusc Aplysia

Monitoring Changes in the Intracellular Calcium Concentration and Synaptic Efficacy in the Mollusc Aplysia

It has been suggested that changes in intracellular calcium mediate the induction of a number of important forms of synaptic plasticity (e.g., ...

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Funktionel Neuroimaging Med Ultrasonic blod-hjerne barrieren forstyrrelser og mangan-forstærket MRI

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

Modeling Neuronal Death and Degeneration in Mouse Primary Cerebellar Granule Neurons

Modeling Neuronal død og Degeneration i musen primære cerebellare granulet neuroner

Cerebellar granule neurons (CGNs) are a commonly used neuronal model, forming an abundant homogeneous population in the cerebellum. In light of their ...

Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice

Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice

Imaging neurale aktivitet i den primære somatosensoriske Cortex ved hjælp af Thy1-GCaMP6s Transgene mus

The mammalian brain exhibits marked symmetry across the sagittal plane. However, detailed description of neural dynamics in symmetric brain regions in ...

An In Vivo Blood-brain Barrier Permeability Assay in Mice Using Fluorescently Labeled Tracers

An In Vivo Blood-brain Barrier Permeability Assay in Mice Using Fluorescently Labeled Tracers

En In Vivo blod - hjerne barrieren permeabilitet Assay i mus ved hjælp af Fluorescently mærket røbestoffer

Blood-brain barrier (BBB) is a specialized barrier that protects the brain microenvironment from toxins and pathogens in the circulation and maintains ...

Monitoring Neuronal Survival via Longitudinal Fluorescence Microscopy

Overvågning Neuronal overlevelse via langsgående Fluorescens mikroskopi

Standard cytotoxicity assays, which require the collection of lysates or fixed cells at multiple time points, have limited sensitivity and capacity to ...

Assessment of Long-term Depression Induction in Adult Cerebellar Slices

Vurdering af langvarig depression induktion i voksne cerebellar skiver

Synaptic plasticity provides a mechanism for learning and memory. For cerebellar motor learning, long-term depression (LTD) of synaptic transmissions from ...

Induction of Leptomeningeal Cells Modification Via Intracisternal Injection

Induktion af Leptomeningeal Celler Modifikation Via Intracisternal Injection

The protocol outlined here describes how to safely and manually inject solutions through the cisterna magna while eliminating the risk of damage to the ...

Intra-Arterial Delivery of Neural Stem Cells to the Rat and Mouse Brain: Application to Cerebral Ischemia

Intra-arteriel levering af neurale stamceller til rotte og mus hjernen: Ansøgning om cerebral iskæmi

Neural stem cell (NSC) therapy is an emerging innovative treatment for stroke, traumatic brain injury and neurodegenerative disorders. As compared to ...

Induction of Complete Transection-Type Spinal Cord Injury in Mice

Induktion af komplet transection-type rygmarvsskade hos mus

Spinal cord injury (SCI) largely leads to irreversible and permanent loss of function, most commonly as a result of trauma. Several treatment options, ...