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

Dierproeven werden uitgevoerd in overeenstemming met de principles of Laboratory Animal Care geformuleerd door de National Society for Medical Research en de Guide for the Care and Use of Laboratory Animals opgesteld door de National Academy of Science en gepubliceerd door de National Institutes of Health (NIH Publicatie nr. 86-23, herzien 1985). Alle experimenten werden goedgekeurd door het Oostenrijkse ministerie van Onderwijs, Wetenschap en Cultuur (BMWF-66.011/0071-II/3b/2012).
1. Arteriële...

<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, een risicofactor voor allograft kwaliteit bij multi-orgaandonoren, brengt een overvloed aan pathofysiologische veranderingen met zich mee, die alleen voldoende kunnen worden beoordeeld met behulp van in vivo modellen. Hemodynamische veranderingen, cytokine storm, hormonale veranderingen en hun uiteindelijke impact op orgaangraft kwaliteit en overleving kan niet worden geanalyseerd in vitro4. De meerderheid van de basistransplantatie en immunologisch onderzoek is afhankelijk van geavanceerde di...

Transplantatie is momenteel de enige curatieve behandeling voor orgaanfalen in het eindstadium. Tot nu toe, hersendood (BD) patiënten zijn de belangrijkste bron voor orgaandonaties, hoewel levende donatie en donatie na de bloedsomloop dood zijn waardevolle alternatieven1. BD wordt gedefinieerd door een onomkeerbare coma (met een bekende oorzaak), de afwezigheid van hersenstamreflexen en apneu2. Helaas, BD organen tonen inferieure resultaten in de lange termijn graft overleving onafhankelijk van menselijke leukocyten antigeen (HLA)-mismatch en koude ischemische tijd3. Ondertussen is intensief onderzoek naar deze antigeen-onafhankelijke risicofactor uitgevoerd wat resulteert in drie belangrijke aspecten van pathofysiologische veranderingen die als gevolg van BD werden bemiddeld: hemodynamisch, hormonaal enontstekingsgebied 4.
Tot op heden zijn experimentele BD-modellen bij knaagdieren meestal uitgevoerd met ratten. Om meer inzicht te krijgen in de immunologische gevolgen voor vaste organen na BD, wilden we een murinemodel van BD opzetten, omdat momenteel alleen muismodellen uitgebreide onderzoeken naar genetische of immunologische factoren mogelijk maken. In deze context biedt het muissysteem een grotere verscheidenheid aan analytische hulpmiddelen.
Het principe van BD-inductie zoals hier beschreven is gebaseerd op een toename van de intracraniale druk veroorzaakt door de inflatie van een ballonkatheter die onder de schedel wordt ingebracht. Verhoogde intracraniale druk bootst het fysiologische mechanisme van BD na door de perfusie van de cerebrum, cerebellum en hersenstam5,6te blokkeren. Om voldoende perfusie van perifere organen te garanderen, is bloeddrukmeting verplicht tijdens de procedure. De katheter die voor dit doel wordt gebruikt dient tegelijkertijd voor zoute toediening om de bloeddruk te stabiliseren door vloeistofsubstitutie. Aangezien BD gepaard gaat met het stoppen van spontane ademhaling, moet voldoende ventilatie worden gegarandeerd. Een elektrische deken handhaaft fysiologische kernlichaamstemperatuur.
Samengevat zal dit model diepgaande studies mogelijk maken naar de invloed van BD-geïnduceerde schade, op leukocytenmigratie7, complimentactivering8,ischemische reperfusieletsel9en andere factoren.

<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

Hoewel zowel levende donatie als donatie na de dood van de bloedsomloop alternatieve mogelijkheden bieden voor orgaantransplantatie, is donatie na donorhersendood (BD) nog steeds de belangrijkste bron voor vaste transplantaties. Helaas, het onomkeerbare verlies van de hersenfunctie is bekend dat meerdere pathofysiologische veranderingen veroorzaken, met inbegrip van hemodynamische evenals hormonale wijzigingen, uiteindelijk leidt tot een systemische ontstekingsreactie. Modellen die een systematisch onderzoek naar deze effecten in vivo mogelijk maken, zijn schaars. We presenteren een murine-model van BD-inductie, dat onderzoek kan helpen naar de verwoestende effecten van BD op de allograft-kwaliteit. Na het uitvoeren van intra-arteriële bloeddrukmeting via de gemeenschappelijke halsslagader en betrouwbare ventilatie via een tracheostomie, wordt BD veroorzaakt door gestaag toenemende intracraniale druk met behulp van een ballonkatheter. Vier uur na BD-inductie kunnen organen worden geoogst voor analyse of voor verdere transplantatieprocedures. Onze strategie maakt een uitgebreide analyse van donor BD in een murinemodel mogelijk, waardoor een diepgaand inzicht in BD-gerelateerde effecten bij vaste orgaantransplantatie mogelijk is en mogelijk de weg wordt vrijgemaakt voor geoptimaliseerde orgaanconditionering.

Het murine BD model werd met succes meer dan 100 keer uitgevoerd met een slagingspercentage van meer dan 90%. Bovendien is postinterventionele orgaantransplantatie van hart en nieren veilig uitgevoerd7.
BD induceert een verscheidenheid aan pathofysiologische veranderingen die verder kunnen worden onderzocht met behulp van dit model. Zoals blijkt uit figuur 1, de bloeddruk too...

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

We presenteren een murinemodel van hersendoodinductie om de invloed van zijn pathofysiologische effecten op organen en op opeenvolgende grafts in het kader van vaste orgaantransplantatie te evalueren.

Brain Death Inductie bij muizen met behulp van intra-arteriële bloeddruk monitoring en ventilatie via tracheostomie

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

Hoewel donatie na donorherdenking de belangrijkste bron is voor vaste orgaantransplantatie, veroorzaakt het onomkeerbare verlies van hersenfunctie pathofysiologische veranderingen die leiden tot een systemische ontstekingsreactie. Dit murine model van brain-death inductie maakt het gebruik van een grote verscheidenheid aan analytische instrumenten en knock-out modellen om de paden van de hersenen-dood regelgeving te bestuderen. Voor arteriële katheterisatie na bevestiging van een gebrek aan reactie op pedaalreflex en het verwijderen van het bovenste buikhaar, desinfecteren de blootgestelde huid met 70%ethanol en gebruik ontleden schaar om een middellijn incisie in de huid te maken.Met behulp van tangen ontleedt stomp de submandibulaire klieren en nekspierweefsel en scheidt u de weefsels om de gemeenschappelijke halsslagader bloot te stellen. Plaats drie 8-0 zijden ligaturen onder de juiste gemeenschappelijke halsslagader en plaats een klem op de proximale ligatuur. Breng spanning in de slagader, zodat de stroom wordt opgehangen en sluit de meest distale ligatuur.Steek een 26-gauge arteriële katheter door een klein voorgevormd huidgat op het schedelaspect van de incisie. Knijp de katheter met de tang als het lumen te groot is om de terugstroom te verminderen en zet de katheter met alle drie de hechtingen vast en gebruik vervolgens een enkele 5-0 monofilament die niet onabsorbaar is om de katheter op de huid te bevestigen in de buurt van het voorgevormde huidgat. Om een tracheostomie uit te voeren, gebruik tangen om de pretracheale spierstelsel af te stompen en plaats twee 8-0 zijden ligaturen onder de luchtpijp.Steek de ventilatiebuis tussen twee tracheale kraakbeen om eenzijdige ventilatie te voorkomen en zet de buis vast met beide voorbereide ligaturen, sluit de huid vervolgens met een 6-0 monofilament niet-onabsorberende lopende hechting en ventileren de muis met een frequentie van 150 per minuut en een getijdenvolume van 200 microliter. Om hersendood in het experimentele dier te induceren, schik de muis naar de gevoelige positie en gebruik de huid met tangen een chirurgische schaar om de huid uit de schedel te verwijderen. Boor een een-millimeter remklauw boorgat perimedially boven de linker pariëtale cortex en gebruik stompe tangen om de laatste weefselbrug van de schedel binnen te dringen.Na het verwijderen van scherpe randen, plaats een ballon katheter voorgevuld met zoutoplossing met alle van de lucht geëvacueerd. Wanneer de katheter zich volledig in de schedelholte bevindt, gebruikt u een spuitpomp om gedurende een periode van 10 tot 15 minuten te beginnen met het opblazen van de katheter met ongeveer 0,1 millimeter per minuut. Wanneer hersendood optreedt, stop de inflatie van de ballonkatheter en plaats een verwarming deken over de muis om onderkoeling te voorkomen.Na de dood van de hersenen is bevestigd, controleren en documenteren van de bloeddruk regelmatig, infusie 100 microliter zout elke 30 minuten om de bloeddruk van het dier te stabiliseren. Na vier uur hersendood, sluit alle dieren zonder kloppen harten en oogst de muis organen en weefsels van belang volgens de standaard protocollen. Na de inductie van de hersendood vertoont de bloeddruk een eerste hypertensieve piek, gevolgd door een langdurige hypotensieve fase.Een andere gevestigde observatie is dat de hersenen-dood inductie leidt tot activering van het immuunsysteem. Inderdaad, na vier uur van de dood van de hersenen in dit model, een orgaan-specifieke upregulatie van immuun markers wordt waargenomen op het mRNA-niveau. Na een vooraf bepaalde periode van hersendood, kunnen de organen worden geoogst voor hun directe analyse of voor latere orgaantransplantatie.Dit model zal diepgaande studies naar de invloed van hersendood geïnduceerd letsel mogelijk maken en heeft al nieuwe inzichten onthuld in complementactivering en leukocytenmigratie.

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

Volgen van veranderingen in de intracellulaire calciumconcentratie en Synaptic werkzaamheid in de Mollusc<em&gt; Aplysia</em

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

Functionele neuroimaging Met behulp van ultrasone bloed-hersen barrière verstoring en mangaan-enhanced 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

Modelleren van neuronale dood en degeneratie in muis primaire cerebellaire submodule neuronen

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 activiteit in de primaire somatosensorische Cortex met behulp van Thy1-GCaMP6s transgene muizen

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

Een In Vivo bloed - hersenbarrière permeabiliteit Assay in muizen met behulp van Fluorescently label Tracers

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

Controle van de neuronale overleven via longitudinale fluorescentie microscopie

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

Beoordeling van langdurige depressie inductie in volwassen cerebellaire schijfjes

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

Inductie van Leptomeningeal Cellen Wijziging Via Intracisternal Injectie

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-arteriële levering van neurale stamcellen aan de Rat en Mouse Brain: Toepassing op cerebrale ischemie

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

Inductie van volledige transsectie-type ruggenmergletsel bij muizen

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