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

Djurförsök utfördes i enlighet med principerna för laboratoriedjurvård som formulerats av National Society for Medical Research och Guide for the Care and Use of Laboratory Animals som utarbetats av National Academy of Science och publicerats av National Institutes of Health (NIH Publikation nr 86-23, reviderad 1985). Alla experiment godkändes av det österrikiska ministeriet för utbildning, vetenskap och kultur (BMWF-66.011/0071-II/3b/2012).
1. Arteriell kateterisering
<ol><li>Bedöv...

<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, en riskfaktor för allograft kvalitet hos multiorgandonatorer, medför en uppsjö av patofysiologiska förändringar, som endast kan bedömas tillräckligt med hjälp av in vivo-modeller. Hemodynamic förändringar, cytokin storm, hormonella förändringar och deras slutliga inverkan på organtransplantat kvalitet och överlevnad kan inte analyseras in vitro4. Majoriteten av grundläggande transplantation samt immunologisk forskning är beroende av sofistikerade diagnostiska verktyg, som är a...

Transplantation är för närvarande den enda botande behandling för slutet-steg organsvikt. Hittills har hjärnan död (BD) patienter varit den viktigaste källan för organdonationer, även om levande donation och donation efter cirkulationsdöd är värdefulla alternativ1. BD definieras av en irreversibel koma (med en känd orsak), frånvaron av hjärnstammen reflexer och apné2. Tyvärr, BD organ visar sämre resultat i långsiktiga transplantat överlevnad oberoende av mänskliga leukocyte antigen (HLA)-obalans och kall ischemisk tid3. Under tiden har intensiv forskning om denna antigenoberoende riskfaktor utförts vilket resulterar i tre huvudaspekter av patofysiologiska förändringar medierade som en följd av BD: hemodynamisk, hormonell och inflammatorisk4.
Hittills har experimentella BD-modeller hos gnagare mestadels utförts med råttor. För att få större insikt i de immunologiska konsekvenserna för fasta organ efter BD, syftade vi till att upprätta en murine modell av BD, som för närvarande endast mus modeller möjliggör omfattande undersökningar av genetiska eller immunologiska faktorer. I detta sammanhang ger mussystemet ett större utbud av analysverktyg.
Principen om BD induktion som beskrivs här är baserad på en ökning av intrakraniellt tryck framkallas av inflationen av en ballong kateter införas under skallen. Ökat intrakraniellt tryck härmar den fysiologiska mekanismen för BD genom att blockera perfusion av storhjärnan, lillhjärnan och hjärnstammen5,6. För att garantera tillräcklig perfusion av perifera organ är blodtrycksmätning obligatorisk under proceduren. Katetern som används för detta ändamål tjänar samtidigt för saltlösningsadministrering för att stabilisera blodtrycket genom vätskeersättning. Eftersom BD åtföljs av att spontan andning upphör måste tillräcklig ventilation säkerställas. En elektrisk filt upprätthåller fysiologisk kroppstemperatur.
Sammanfattningsvis kommer denna modell att möjliggöra djupgående studier av påverkan av BD-inducerad skada, på leukocyte migration7, komplimangaktivering 8, ischemisk reperfusion skada9, och andra 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

Medan både levande donation och donation efter cirkulationsdöd ger alternativa möjligheter till organtransplantation, donation efter givaren hjärndöd (BD) fortfarande den största källan för fasta transplantationer. Tyvärr är den irreversibla förlusten av hjärnans funktion känd för att inducera flera patofysiologiska förändringar, inklusive hemodynamic samt hormonella modifieringar, slutligen leder till ett systemiskt inflammatoriskt svar. Modeller som möjliggör en systematisk undersökning av dessa effekter in vivo är knappa. Vi presenterar en murine modell av BD induktion, som kan hjälpa undersökningar av de förödande effekterna av BD på allograft kvalitet. Efter att ha genomfört intraarteriell blodtrycksmätning via den gemensamma halspulsådern och tillförlitlig ventilation via en trakeostomi, BD induceras av stadigt ökande intrakraniellt tryck med hjälp av en ballong kateter. Fyra timmar efter BD-induktion kan organ skördas för analys eller för ytterligare transplantationsförfaranden. Vår strategi möjliggör en omfattande analys av givaren BD i en murine modell, vilket möjliggör en fördjupad förståelse av BD-relaterade effekter i solid organtransplantation och potentiellt banar väg för optimerad organkonditionering.

Murine BD-modellen utfördes framgångsrikt mer än 100 gånger med en framgång på över 90%. Dessutom har organtransplantation efter interventionellt 2000-årsgrepp på hjärt- och njure utförts på ett säkert sätt7.
BD inducerar en mängd olika patofysiologiska förändringar som kan undersökas ytterligare med hjälp av denna modell. Som visas i figur 1visar blodtryck...

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 presenterar en murine modell av hjärnan död induktion för att utvärdera påverkan av dess patofysiologiska effekter på organ samt på varandra följande ympkvistar i samband med fasta organ transplantation.

Brain Death Induktion hos möss med intraarteriell blodtryck övervakning och ventilation via trakeostomi

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

Även om donation efter givaren hjärnan död är den viktigaste källan för solid-organ transplantation, den irreversibla förlusten av hjärnans funktion inducerar patofysiologiska förändringar som leder till en systemisk inflammatoriska svar. Denna murine modell av hjärnan-död induktion tillåter användning av en stor mängd analytiska verktyg och knockout modeller för att studera vägar av hjärnan-död reglering. För arteriell kateterisering efter att ha bekräftat en brist på svar på pedalreflex och ta bort övre buken hår, desinficera den exponerade huden med 70%etanol och använda dissekera sax för att göra en mittlinjen snitt i huden.Med hjälp av tärna, trubbig dissekera submandibular körtlar och hals muskelvävnad och separera vävnaderna att exponera den gemensamma halspulsådern. Placera tre 8-0 silke ligaturer under rätt gemensamma halspulsådern och placera en klämma på den proximala ligaturen. Ta med spänningar i artären så att flödet är upphängt och stäng den mest distala ligaturen.Sätt in en artärkateter med 26 gauge genom ett litet förformat hudhål på snittets kraniala aspekt. Pressa katetern med kraftknängerna om lumen är för stor för att minska ryggflödet och säkra katetern med alla tre suturer, använd sedan en enda 5-0 monofilament icke-sorbbar för att fixera katetern på huden nära det förformade hudhålet. För att utföra en trakeostomi, använd tens för att trubbig dissekera den pretrakeala muskulaturen och placera två 8-0 silkesligaturer under luftstrupen.Sätt in ventilationsröret mellan två luftstrupsbrosor för att undvika ensidig ventilation och säkra röret med båda förberedda ligaturer, stäng sedan huden med en 6-0 monofilament nonabsorbable kör sutur och ventilera musen med en frekvens på 150 per minut och en tidvattenvolym på 200 mikroliter. För att inducera hjärndöd i det experimentella djuret, ordna musen till den benägna positionen och, hålla huden med tärna, använd kirurgisk sax för att ta bort huden från skallen. Borra en en millimeters bromsok borrhål perimedially ovanför den vänstra parietal cortex och använda trubbiga tövråkar att tränga in i den slutliga vävnaden bron i skallen.Efter att ha tagit bort eventuella vassa kanter, sätt in en ballongkateter förfylld med saltlösning med all luft evakuerad. När katetern är helt inom hjärnskålen, använd en sprutpump för att börja blåsa upp katetern med ungefär 0,1 millimeter per minut under en period av 10 till 15 minuter. När hjärndöd inträffar, stoppa ballongkateterns inflation och placera en värmefilt över musen för att undvika hypotermi.Efter hjärndöd har bekräftats, övervaka och dokumentera blodtrycket regelbundet, infusing 100 mikroliter av saltlösning var 30 minuter för att stabilisera blodtrycket hos djuret. Efter fyra timmars hjärndöd, uteslut några djur utan att slå hjärtan och skörda musorgan och vävnader av intresse enligt standardprotokoll. Efter brain-death induktion uppvisar blodtrycket en inledande hypertensiv topp följt av en långvarig hypotensiv fas.En annan väletablerad iakttagelse är att brain-death induktion leder till aktivering av immunsystemet. I själva verket, efter fyra timmar av hjärndöd i denna modell, en organspecifik uppreglering av immunmarkörer observeras på mRNA-nivå. Efter en fördefinierad period av hjärndöd kan organen skördas för sin direkta analys eller för efterföljande organtransplantation.Denna modell kommer att möjliggöra djupgående studier av påverkan av hjärnan-död inducerad skada och har redan avslöjat nya insikter i komplement aktivering och leukocyte 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

Övervakning av förändringar i den intracellulära kalciumkoncentrationen och synaptisk effekt i Blötdjur<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

Funktionell hjärnavbildning med ultraljud Blod-hjärnbarriären störningar och mangan-förstärkt MRT

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

Modellering neuronala dödsfall och Degeneration i mus primära cerebellär Granule nervceller

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 Neural aktivitet i den primära somatosensoriska Cortex med Thy1-GCaMP6s transgena möss

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 - hjärnbarriären permeabilitet test på möss med Fluorescently märkt spårämnen

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

Övervakning Neuronal överlevnad via längsgående fluorescensmikroskopi

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

Bedömning av långvarig depression induktion hos vuxna cerebellär skivor

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 av Leptomeningeal Celler Modifiering via Intracisternal Injektion

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-arteriell leverans av neurala stamceller till råtta och mus hjärnan: Ansökan till cerebral ischemi

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 av Komplett Transection-Typ ryggmärgsskada hos möss

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