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

Gli esperimenti sugli animali sono stati condotti in conformità con i Principi di Laboratorio Animali Formulati dalla National Society for Medical Research e dalla Guida per la cura e l'uso degli animali da laboratorio preparati dalla National Academy of Science e pubblicati dai National Institutes of Health (La pubblicazione n. 86-23, rivista 1985). Tutti gli esperimenti sono stati approvati dal Ministero austriaco dell'Istruzione, della Scienza e della Cultura (BMWF-66.011/0071-II/3b/2012).
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	<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>

Il BD, un fattore di rischio per la qualità dell'allotrapianto nei donatori multiorgano, comporta una pletora di cambiamenti patofisiologici, che possono essere valutati solo in modo sufficiente utilizzando modelli in vivo. I cambiamenti emodinamici, la tempesta di citochine, i cambiamenti ormonali e il loro impatto finale sulla qualità e sulla sopravvivenza dell'innesto degli organi non possono essere analizzati in vitro4. La maggior parte dei trapianti di base e della ricerca immunologica dipe...

Il trapianto è attualmente l'unico trattamento curativo per l'insufficienza degli organi allo stadio finale. Fino ad ora, i pazienti con morte cerebrale (BD) sono stati la principale fonte di donazioni di organi, anche se la donazione e la donazione viventi dopo la morte circolatoria sono alternative preziose1. BD è definito da un coma irreversibile (con una causa nota), l'assenza di riflessi del tronco cerebrale e apnea2. Sfortunatamente, gli organi BD dimostrano risultati inferiori nella sopravvivenza del trapianto a lungo termine indipendente mente dall'antigene leucocito umano (HLA) -mismatch e freddo ischemico tempo3. Nel frattempo, è stata eseguita un'intensa ricerca su questo fattore di rischio indipendente dall'antigene, portando a tre aspetti principali dei cambiamenti patofisiologici mediati come conseguenza di BD: emodinamica, ormonale e infiammatoria4.
Fino ad oggi, i modelli BD sperimentali nei roditori sono stati per lo più eseguiti utilizzando ratti. Al fine di ottenere una maggiore comprensione delle conseguenze immunologiche sugli organi solidi dopo la BD, abbiamo cercato di stabilire un modello murino di BD, poiché attualmente solo i modelli murini consentono indagini complete sui fattori genetici o immunologici. In questo contesto, il sistema del mouse fornisce una maggiore varietà di strumenti analitici.
Il principio di induzione di BD come descritto qui si basa su un aumento della pressione intracranica indotta dall'inflazione di un catetere di palloncino inserito sotto il cranio. L'aumento della pressione intracranica imita il meccanismo fisiologico della BD bloccando la perfusione del cervello, del cervelletto e del tronco cerebrale5,6. Per garantire una perfusione sufficiente di organi periferici, la misurazione della pressione sanguigna è obbligatoria durante la procedura. Il catetere utilizzato per questo scopo allo stesso tempo serve per la somministrazione salina al fine di stabilizzare la pressione sanguigna con la sostituzione del fluido. Poiché la BD è accompagnata da cessazione della respirazione spontanea, deve essere garantita una ventilazione sufficiente. Una coperta elettrica mantiene la temperatura corporea fisiologica del nucleo.
In sintesi, questo modello consentirà studi approfonditi sull'influenza delle lesioni indotte da BD, sulla migrazione del leucocito7,sull'attivazione delcomplimento 8, sulla lesione da reperfusione ischemica9e su altri fattori.

<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

Mentre sia la donazione vivente che la donazione dopo la morte circolatoria offrono opportunità alternative per il trapianto di organi, la donazione dopo la morte cerebrale del donatore (BD) rappresenta ancora la principale fonte di trapianti solidi. Sfortunatamente, la perdita irreversibile della funzione cerebrale è nota per indurre più cambiamenti patofisiologici, tra cui modifiche emodinamiche e ormonali, portando infine a una risposta infiammatoria sistemica. I modelli che consentono un'indagine sistematica di questi effetti in vivo sono scarsi. Vi presentiamo un modello murino di induzione BD, che potrebbe aiutare le indagini sugli effetti devastanti di BD sulla qualità allotrapianto. Dopo aver implementato la misurazione della pressione sanguigna intra-arteria attraverso l'arteria carotide comune e una ventilazione affidabile tramite una tracheostomia, BD è indotta da un costante aumento della pressione intracranica utilizzando un catetere a palloncino. Quattro ore dopo l'induzione di BD, gli organi possono essere raccolti per l'analisi o per ulteriori procedure di trapianto. La nostra strategia consente un'analisi completa del donatore BD in un modello murino, consentendo quindi una comprensione approfondita degli effetti correlati al BD nel trapianto di organi solidi e potenzialmente apaggendo la strada a un precondizionamento ottimizzato degli organi.

Il modello murine BD è stato eseguito con successo più di 100 volte con un tasso di successo di oltre il 90%. Inoltre, il trapianto di organi post intervento di cuore e rene è stato eseguito in modo sicuro7.
BD induce una varietà di cambiamenti patofisiologici che possono essere ulteriormente studiati utilizzando questo modello. Come mostrato nella Figura 1,la pressione s...

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

Presentiamo un modello murino di induzione della morte cerebrale al fine di valutare l'influenza dei suoi effetti patofisiologici sugli organi e su innesti consecutivi nel contesto del trapianto di organi solidi.

Induzione della morte cerebrale nei topi utilizzando il monitoraggio della pressione sanguigna intra-arteriosa e la ventilazione tramite tracheostomia

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

Sebbene la donazione dopo la morte cerebrale del donatore sia la fonte principale per il trapianto di organi solidi, la perdita irreversibile della funzione cerebrale induce cambiamenti fisiopatologici che portano a una risposta infiammatoria sistemica. Questo modello murino di induzione cervello-morte consente l'uso di una grande varietà di strumenti analitici e modelli knockout per studiare i percorsi della regolazione della morte cerebrale. Per la cateterizzazione arteriosa dopo aver confermato una mancanza di risposta al riflesso del pedale e aver rimosso i capelli addominali superiori, disinfettare la pelle esposta con il 70% di etanolo e utilizzare forbici sezionanti per fare un'incisione della linea mediana nella pelle.Usando le forcelle, sezionare contundente le ghiandole sottomandibolari e il tessuto muscolare del collo e separare i tessuti per esporre la comune arteria carotide. Posizionare tre 8-0 legature di seta sotto la giusta arteria carotide comune e posizionare un morsetto sulla legatura prossimale. Portare tensione nell'arteria in modo che il flusso sia sospeso e chiudere la legatura più distatale.Inserire un catetere arterioso calibro 26 attraverso un piccolo foro cutaneo preformato sull'aspetto cranica dell'incisione. Spremere il catetere con le forcep se il lume è troppo grande per ridurre il riflusso e fissare il catetere con tutte e tre le suture, quindi utilizzare un singolo monofilamento 5-0 non assorbibile per fissare il catetere alla pelle vicino al foro della pelle preformato. Per eseguire una tracheostomia, utilizzare le forcep per smussare la muscolatura pretracheale e posizionare due 8-0 legature di seta sotto la trachea.Inserire il tubo di ventilazione tra due cartilagine tracheali per evitare la ventilazione unilaterale e fissare il tubo con entrambe le legature preparate, quindi chiudere la pelle con una sutura di corsa non assorbibile a monofilamento 6-0 e ventilare il mouse con una frequenza di 150 al minuto e un volume mareale di 200 microlitri. Per indurre la morte cerebrale nell'animale sperimentale, disporre il topo nella posizione prona e, tenendo la pelle con le forcep, utilizzare forbici chirurgiche per rimuovere la pelle dal cranio. Perforare un foro di trivellazione della pinza di un millimetro perimedialmente sopra la corteccia parietale sinistra e utilizzare pinze smussate per penetrare nel ponte di tessuto finale del cranio.Dopo aver rimosso eventuali spigoli vivi, inserire un catetere a palloncino precompilato con soluzione salina con tutta l'aria evacuata. Quando il catetere è interamente all'interno della cavità cranica, utilizzare una pompa per siringhe per iniziare a gonfiare il catetere a circa 0,1 millimetri al minuto per un periodo di 10-15 minuti. Quando si verifica la morte cerebrale, interrompere l'inflazione del catetere a palloncino e posizionare una coperta riscaldante sul topo per evitare l'ipotermia.Dopo che la morte cerebrale è stata confermata, monitorare e documentare regolarmente la pressione sanguigna, infondendo 100 microlitri di soluzione salina ogni 30 minuti per stabilizzare la pressione sanguigna dell'animale. Dopo quattro ore di morte cerebrale, escludere tutti gli animali senza battere i cuori e raccogliere gli organi del topo e i tessuti di interesse secondo protocolli standard. Dopo l'induzione cerebrale-morte, la pressione sanguigna mostra un picco ipertesivo iniziale seguito da una fase ipotensiva prolungata.Un'altra osservazione ben consolidata è che l'induzione cervello-morte porta all'attivazione del sistema immunitario. Infatti, dopo quattro ore di morte cerebrale in questo modello, si osserva un'upregolazione specifica dell'organo dei marcatori immunitari a livello di mRNA. Dopo un periodo predefinito di morte cerebrale, gli organi possono essere raccolti per la loro analisi diretta o per il successivo trapianto di organi.Questo modello consentirà studi approfonditi sull'influenza delle lesioni indotte dalla morte cerebrale e ha già rivelato nuove intuizioni sull'attivazione del complemento e sulla migrazione dei leucociti.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

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