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

Os experimentos com animais foram realizados em conformidade com os Princípios de Cuidados Com Animais Laboratoriais formulados pela Sociedade Nacional de Pesquisa Médica e o Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório elaborado pela Academia Nacional de Ciências e publicado pelos Institutos Nacionais de Saúde (NI Publication nº 86-23, revisado em 1985). Todos os experimentos foram aprovados pelo Ministério da Educação, Ciência e Cultura da Áustria (BMWF-66.011/0071-II/3b/2012).
<p class="jove_titl...

<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>

A DB, fator de risco para a qualidade do aloenxerto em doadores multiórgãos, implica uma infinidade de alterações fisiopatológicas, que só podem ser suficientemente avaliadas utilizando modelos in vivo. Alterações hemodinâmicas, tempestade de citocinas, alterações hormonais e seu impacto final na qualidade e sobrevivência do enxerto de órgãos não podem ser analisados in vitro4. A maioria dos transplantes básicos, bem como da pesquisa imunológica, depende de ferramentas de diagnós...

O transplante é atualmente o único tratamento curativo para falência de órgãos em estágio final. Até agora, os pacientes com morte encefálica (BD) têm sido a principal fonte de doação de órgãos, embora a doação e a doação vivas após a morte circulatória sejam alternativas valiosas1. A DB é definida por um coma irreversível (com uma causa conhecida), a ausência de reflexos do tronco cerebral e apnéia2. Infelizmente, os órgãos bd demonstram resultados inferiores na sobrevivência do enxerto a longo prazo independente do antígeno leucócito humano (HLA)-incompatibilidade e tempo isquêmico frio3. Enquanto isso, pesquisas intensivas sobre este fator de risco independente de antígeno têm sido realizadas resultando em três aspectos principais das alterações fisiopatológicas mediadas em consequência da DB: hemodinâmica, hormonal e inflamatória4.
Até o momento, modelos experimentais de BD em roedores têm sido realizados principalmente usando ratos. A fim de obter maior visão sobre as consequências imunológicas sobre órgãos sólidos após a BD, buscou-se estabelecer um modelo murina de BD, uma vez que atualmente apenas modelos de camundongos permitem investigações abrangentes sobre fatores genéticos ou imunológicos. Neste contexto, o sistema do mouse fornece uma variedade maior de ferramentas analíticas.
O princípio da indução de BD como descrito aqui baseia-se em um aumento da pressão intracraniana induzida pela inflação de um cateter de balão inserido sob o crânio. O aumento da pressão intracraniana imita o mecanismo fisiológico da BD bloqueando a perfusão do ceêmto, cerebelo e tronco cerebral5,6. Para garantir perfusão suficiente de órgãos periféricos, a medição da pressão arterial é obrigatória durante o procedimento. O cateter usado para este fim ao mesmo tempo serve para a administração de soro estona, a fim de estabilizar a pressão arterial por substituição de fluidos. Como a BD é acompanhada pela cessação da respiração espontânea, deve-se garantir ventilação suficiente. Um cobertor elétrico mantém a temperatura fisiológica do corpo do núcleo.
Em resumo, este modelo permitirá estudos aprofundados sobre a influência da lesão induzida pelo BD, sobre a migração de leucócitos7, ativação de elogios8, lesão de reperfusão isquêmica9, e outros fatores.

<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

Embora tanto a doação viva quanto a doação após a morte circulatória forneçam oportunidades alternativas para o transplante de órgãos, a doação após a morte cerebral do doador (DB) ainda representa a principal fonte de transplantes sólidos. Infelizmente, a perda irreversível da função cerebral é conhecida por induzir múltiplas alterações fisiopatológicas, incluindo hemodinâmica, bem como modificações hormonais, finalmente levando a uma resposta inflamatória sistêmica. Modelos que permitem uma investigação sistemática desses efeitos in vivo são escassos. Apresentamos um modelo murina de indução de BD, que poderia auxiliar investigações sobre os efeitos devastadores da BD na qualidade do aloenxerto. Depois de implementar a medição da pressão arterial intra-arterial através da artéria carótida comum e ventilação confiável através de uma traqueostomia, a DB é induzida pelo aumento constante da pressão intracraniana usando um cateter de balão. Quatro horas após a indução da BD, os órgãos podem ser colhidos para análise ou para novos procedimentos de transplante. Nossa estratégia permite a análise abrangente do BD doador em um modelo de murina, permitindo assim uma compreensão aprofundada dos efeitos relacionados ao BD no transplante de órgãos sólidos e potencialmente abrindo caminho para o pré-condicionamento otimizado de órgãos.

O modelo murine BD foi realizado com sucesso mais de 100 vezes com uma taxa de sucesso superior a 90%. Além disso, o transplante de órgãos pós-intervencionistas de coração e rim foi realizado com segurança7.
A DB induz uma variedade de alterações fisiopatológicas que podem ser investigadas posteriormente usando este modelo. Como mostrado na Figura 1,a pressão arter...

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

Apresentamos um modelo murina de indução de morte cerebral para avaliar a influência de seus efeitos fisiopatológicos nos órgãos, bem como em enxertos consecutivos no contexto do transplante de órgãos sólidos.

Indução de Morte Cerebral em Camundongos Usando Monitoramento e Ventilação intra-arterial da pressão arterial via traqueostomia

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

Embora a doação após a morte cerebral do doador seja a principal fonte de transplante de órgãos sólidos, a perda irreversível da função cerebral induz alterações fisioterícias que levam a uma resposta inflamatória sistêmica. Este modelo murino de indução de morte cerebral permite o uso de uma grande variedade de ferramentas analíticas e modelos de nocaute para estudar os caminhos da regulação da morte cerebral. Para cateterismo arterial após confirmar a falta de resposta ao reflexo do pedal e remover os pelos abdominais superiores, desinfetar a pele exposta com 70% de etanol e usar uma tesoura dissecando para fazer uma incisão midline na pele.Usando fórceps, disseque as glândulas submandibulares e o tecido muscular do pescoço e separe os tecidos para expor a artéria carótida comum. Coloque três 8-0 ligaduras de seda sob a artéria carótida comum direita e colocar um grampo na ligadura proximal. Traga tensão na artéria para que o fluxo seja suspenso e feche a ligadura mais distal.Insira um cateter arterial de 26 bitolas através de um pequeno orifício de pele pré-formado no aspecto craniano da incisão. Aperte o cateter com os fórceps se o lúmen for muito grande para reduzir o fluxo de fundo e fixar o cateter com todas as três suturas, em seguida, use um único monofilamento 5-0 não possível para fixar o cateter à pele perto do orifício da pele pré-formado. Para realizar uma traqueostomia, use fórceps para dissecar a musculatura pré-traqueal e colocar dois 8-0 ligaduras de seda sob a traqueia.Insira o tubo de ventilação entre duas cartilagens traqueais para evitar ventilação unilateral e fixe o tubo com ambas as ligaduras preparadas, em seguida, feche a pele com uma sutura de corrida nãoabsorbável de 6-0 monofilament e ventile o rato com uma frequência de 150 por minuto e um volume de maré de 200 microliters. Para induzir a morte cerebral no animal experimental, organize o camundongo na posição propensa e, segurando a pele com fórceps, use uma tesoura cirúrgica para remover a pele do crânio. Perfurar um furo de pinça de um milímetro perimedialmente acima do córtex parietal esquerdo e usar fórceps contundentes para penetrar na ponte de tecido final do crânio.Depois de remover quaisquer bordas afiadas, insira um cateter de balão pré-preenchido com soro fisiológico com todo o ar evacuado. Quando o cateter estiver inteiramente dentro da cavidade craniana, use uma bomba de seringa para começar a inflar o cateter a aproximadamente 0,1 milímetros por minuto durante um período de 10 a 15 minutos. Quando a morte cerebral ocorrer, pare a inflação do cateter de balão e coloque um cobertor de aquecimento sobre o rato para evitar hipotermia.Após a morte cerebral ter sido confirmada, monitore e documente a pressão arterial regularmente, infundindo 100 microlitres de soro fisiológico a cada 30 minutos para estabilizar a pressão arterial do animal. Após quatro horas de morte cerebral, exclua qualquer animal sem bater corações e colher os órgãos e tecidos de interesse do rato de acordo com os protocolos padrão. Após a indução de morte cerebral, a pressão arterial apresenta um pico hipertensivo inicial seguido de uma fase hipotensiva prolongada.Outra observação bem estabelecida é que a indução de morte cerebral leva à ativação do sistema imunológico. De fato, após quatro horas de morte cerebral neste modelo, uma regulação específica de órgãos de marcadores imunológicos é observada no nível mRNA. Após um período predefinido de morte cerebral, os órgãos podem ser colhidos para sua análise direta ou para posterior transplante de órgãos.Este modelo permitirá estudos aprofundados sobre a influência da lesão induzida pela morte cerebral e já revelou novos insights sobre a ativação complementar e migração de leucócitos.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

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Alterações de monitoramento da concentração de cálcio intracelular e eficácia sináptica no Molusco<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., ...

Neurociência

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

Neuroimagem Funcional Usando rompimento da barreira hemato-encefálica ultra-sônico e Manganês-RM

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

Modelagem de morte Neuronal e a degeneração no Mouse grânulo cerebelar primária de neurônios

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

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Imagem de atividade Neural no córtex somatossensorial primário usando Thy1-GCaMP6s de ratos transgênicos

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

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Na Vivo barreira hemato - encefálica permeabilidade ensaio nos ratos usando fluorescente etiquetado traçadores

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Monitoring Neuronal Survival via Longitudinal Fluorescence Microscopy

Monitoramento de sobrevivência Neuronal através de microscopia de fluorescência Longitudinal

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

Avaliação da indução de depressão em longo prazo em fatias Cerebelares adultas

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Induction of Leptomeningeal Cells Modification Via Intracisternal Injection

Indução da Modificação das Células Leptomenínias via Injeção Intracisternal

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

Entrega intra-arterial de células-tronco neurais ao cérebro de ratos e ratos: aplicação à isquemia cerebral

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

Indução da lesão da medula espinhal tipo transssecção completa em camundongos

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