Name: real-time assessment of spinal cord microperfusion in a porcine model of ischemia/reperfusion
Uploaded: 2020-12-10T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Real-Time Assessment of Spinal Cord Microperfusion in a Porcine Model of Ischemia/Reperfusion at JoVE.com

De auteurs willen graag Lena Brix, V.M.D, Institute of Animal Research, Hannover Medical School, evenals mevrouw Jutta Dammann, Facility of Research Animal Care, Universitair Medisch Centrum Hamburg-Eppendorf, Duitsland, bedanken voor het bieden van pre- en perioperatieve dierverzorging en hun technische assistentie bij het hanteren van dieren. De auteurs willen verder Dr. Daniel Manzoni, afdeling Vaatchirurgie, Hôpital Kirchberg, Luxemburg, bedanken voor zijn technische bijstand.

De studie werd goedgekeurd door de Regeringscommissie voor de verzorging en het gebruik van dieren van de stad Hamburg (referentienummer 60/17). De dieren kregen zorg in overeenstemming met de 'Guide for the Care and Use of Laboratory Animals' (NIH-publicatie nr. 86-23, herzien 2011) en felasa-aanbevelingen en experimenten werden uitgevoerd volgens de ARRIVE-richtlijnen24,25. Deze studie was een acute proef en alle dieren werden aan het einde van het protocol ge?...

Dwarslaesie geïnduceerd door ruggenmergischemie is een belangrijke complicatie van aortaherstel met een enorme impact op de uitkomst van de patiënt1,2,3,4,10,11,12. Microcirculatiegerichte therapieën om dwarslaesie te voorkomen en te behandelen zijn het meest veelbelovend. Het protocol bi...

Dwarslaesie geïnduceerd door ischemie / reperfusie (SCI) is een van de meest verwoestende complicaties van aortaherstel geassocieerd met verminderde uitkomst1,2,3,4. De huidige preventie- en behandelingsopties voor dwarslaesie omvatten de optimalisatie van macrohemodynamische parameters en de normalisatie van cerebrospinale vloeistofdruk (CSP) om de perfusiedruk van het ruggenmerg te verbeteren2,5,6,7,8,9. Ondanks de implementatie van deze manoeuvres varieert de incidentie van DWARSLAESIE nog steeds tussen 2% en 31%, afhankelijk van de complexiteit van aortaherstel10,11,12.
Onlangs heeft microcirculatie meer aandacht gekregen13,14. Microcirculatie is het gebied van cellulaire zuurstofopname en metabole uitwisseling en speelt daarom een cruciale rol in orgaanfunctie en cellulaire integriteit13. Verminderde microcirculatiebloedstroom is een belangrijke determinant van weefselischemie geassocieerd met verhoogdemortaliteit 15,16,17,18,19. Aantasting van de microcirculatie van het ruggenmerg is geassocieerd met verminderde neurologische functie en uitkomst20,21,22,23. Daarom is optimalisatie van microperfusie voor de behandeling van dwarslaesie een zeer veelbelovende aanpak. Persistentie van microcirculatiestoornissen, ondanks macrocirculatie-optimalisatie, is beschreven26,27,28,29. Dit verlies van hemodynamische coherentie komt vaak voor bij verschillende aandoeningen, waaronder ischemie / reperfusie, met de nadruk op de noodzaak van directe microcirculatie-evaluatie en microcirculatiegerichte therapieën26,27,30.
Tot nu toe hebben slechts enkele studies laser-Doppler-sondes gebruikt voor real-time beoordeling van microcirculatiegedrag van het ruggenmerg20,31. Bestaande studies hebben vaak microsfeerinjectietechnieken gebruikt, die worden beperkt door intermitterend gebruik en postmortemanalyse32,33. Het aantal verschillende metingen met behulp van microsfeerinjectietechniek wordt beperkt door de beschikbaarheid van microsferen met verschillende golflengten. Bovendien is, in tegenstelling tot laserdopplertechnieken, real-time beoordeling van microperfusie niet mogelijk, omdat postmortemweefselverwerking en -analyse nodig is voor deze methode. Hier presenteren we een experimenteel protocol voor de real-time beoordeling van de microcirculatie van het ruggenmerg in een varkensmodel van ischemie / reperfusie.
Deze studie maakte deel uit van een groot dierproject dat een gerandomiseerde studie combineerde waarin de invloed van kristalloïden versus colloïden op microcirculatie bij ischemie / reperfusie werd vergeleken met een exploratieve gerandomiseerde studie naar de effecten van vloeistoffen versus vasopressoren op microperfusie van het ruggenmerg. Flow probe 2-puntskalibratie en drukpuntkatheterkatheterkalibratie is eerder beschreven34. Naast het gerapporteerde protocol werden fluorescerende microsferen gebruikt voor de meting van microperfusie van het ruggenmerg, zoals eerder beschreven, met behulp van 12 monsters van ruggenmergweefsel voor elk dier, waarbij monsters 1-6 het bovenste ruggenmerg vertegenwoordigen en 7-12 het onderste ruggenmergvertegenwoordigen 35,36. Microsfeerinjectie werd uitgevoerd voor elke meetstap na de voltooiing van Laser-Doppler-opnames en macrohemodynamische evaluatie. Histopathologische evaluatie werd uitgevoerd met behulp van de Kleinman-Score zoals eerder beschreven37.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>CardioMed Flowmeter</td>
			<td>Medistim AS, Oslo, Norway</td>
			<td>CM4000</td>
			<td>Flowmeter for Flow-Probe Femoral Artery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CardioMed Flow-Probe, 5mm</td>
			<td>Medistim AS, Oslo, Norway</td>
			<td>PS100051</td>
			<td>Flow-Probe Femoral Artery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>COnfidence probe,&#160;</td>
			<td rowspan="2">Transonic Systems Inc., Ithaca, NY, USA</td>
			<td rowspan="2">MA16PAU</td>
			<td rowspan="2">Flow-Probe Aorta</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>16 mm liners</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DIVA Sevoflurane Vapor</td>
			<td>Dr&#228;ger Medical, L&#252;beck, Germany</td>
			<td></td>
			<td>Vapor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hotline Level 1 Fluid Warmer</td>
			<td>Smiths Medical Germany GmbH, Grasbrunn, Germany</td>
			<td>HL-90-DE-230</td>
			<td>Fluid Warmer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infinity Delta</td>
			<td>Dr&#228;ger Medical, L&#252;beck, Germany</td>
			<td></td>
			<td>Basic Monitoring Hardware</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infinity Hemo</td>
			<td>Dr&#228;ger Medical, L&#252;beck, Germany</td>
			<td></td>
			<td>Basic Pressure Monitoring and Pulmonary Thermodilution Hardware</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LabChart Pro</td>
			<td>ADInstruments Ltd., Oxford, UK</td>
			<td>v8.1.16</td>
			<td>Synchronic Laser-Doppler, Blood Pressure, ECG and Blood-Flow Aquisition Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LiquoGuard 7</td>
			<td>M&#246;ller Medical GmbH, Fulda, Germany</td>
			<td></td>
			<td>Cerebrospinal Fluid Drainage System</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Millar Micro-Tip Pressure Catheter (5F, Single, Curved, 120cm, PU/WD)</td>
			<td>ADInstruments Ltd., Oxford, UK</td>
			<td>SPR-350</td>
			<td>Pressure-Tip Catheter Aorta</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>moor VMS LDF</td>
			<td>moor Instruments, Devon, UK</td>
			<td></td>
			<td>Designated Laser-Doppler Hardware</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>moor VMS Research Software</td>
			<td>moor Instruments, Devon, UK</td>
			<td></td>
			<td>Designated Laser-Doppler Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Perivascular Flow Module</td>
			<td>Transonic Systems Inc., Ithaca, NY, USA</td>
			<td>TS 420</td>
			<td>Flow-Module for Flow-Probe Aorta</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PiCCO 2, Science Version</td>
			<td>Getinge AB, G&#246;teborg, Sweden</td>
			<td>v. 6.0</td>
			<td>Blood Pressure and Transcardiopulmonary Monitoring Hard- and Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PiCCO 5 Fr. 20cm</td>
			<td>Getinge AB, G&#246;teborg, Sweden</td>
			<td></td>
			<td>Thermistor-tipped Arterial Line&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PowerLab</td>
			<td>ADInstruments Ltd., Oxford, UK</td>
			<td>PL 3516</td>
			<td>Synchronic Laser-Doppler, Blood Pressure, ECG and Blood-Flow Aquisition Hardware</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>QuadBridgeAmp</td>
			<td>ADInstruments Ltd., Oxford, UK</td>
			<td>FE 224</td>
			<td>Four Channel Bridge Amplifier for Laser-Doppler and Invasive Blood Pressure Aquisition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silverline</td>
			<td>Spiegelberg, Hamburg, Germany</td>
			<td>ELD33.010.02</td>
			<td>Cerebrospinal Fluid Drainage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="2">SPSS statistical software package&#160;</td>
			<td rowspan="2">IBM SPSS Statistics Inc., Armonk, New York, USA</td>
			<td rowspan="2">v. 27</td>
			<td rowspan="2">Statistical Software</td>
		</tr>
		<tr>
		</tr>
		<tr>
			<td>Twinwarm Warming System</td>
			<td>Moeck &#38; Moeck GmbH, Hamburg, Germany</td>
			<td>12TW921DE</td>
			<td>Warming System</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Universal II Warming Blanket</td>
			<td>Moeck &#38; Moeck GmbH, Hamburg, Germany</td>
			<td>906</td>
			<td>Warming Blanket</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VP 3 Probe, 8mm length (individually manufactured)</td>
			<td>moor Instruments, Devon, UK</td>
			<td></td>
			<td>Laser-Doppler Probe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zeus</td>
			<td>Dr&#228;ger Medical, L&#252;beck, Germany</td>
			<td></td>
			<td>Anesthesia Machine</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

real-time assessment of spinal cord microperfusion in a porcine model of ischemia/reperfusion

Dwarslaesie is een verwoestende complicatie van aortaherstel. Ondanks ontwikkelingen voor de preventie en behandeling van dwarslaesie, is de incidentie ervan nog steeds aanzienlijk hoog en beïnvloedt daarom de uitkomst van de patiënt. Microcirculatie speelt een sleutelrol bij weefselperfusie en zuurstoftoevoer en wordt vaak losgekoppeld van de macrohemodynamiek. Directe evaluatie van de microcirculatie van het ruggenmerg is dus essentieel voor de ontwikkeling van microcirculatiegerichte therapieën en de evaluatie van bestaande benaderingen met betrekking tot de microcirculatie van het ruggenmerg. De meeste methoden bieden echter geen realtime beoordeling van de microcirculatie van het ruggenmerg. Het doel van deze studie is om een gestandaardiseerd protocol te beschrijven voor real-time microcirculatie van het ruggenmerg met behulp van laser-Doppler naaldsondes die rechtstreeks in het ruggenmerg zijn ingebracht. We gebruikten een varkensmodel van ischemie/reperfusie om verslechtering van de microcirculatie van het ruggenmerg te induceren. Daarnaast werd een fluorescerende microsfeerinjectietechniek gebruikt. Aanvankelijk werden dieren verdoofd en mechanisch geventileerd. Daarna werd het inbrengen van laser-Doppler-naaldsonde uitgevoerd, gevolgd door de plaatsing van cerebrospinale vloeistofafvoer. Een mediane sternotomie werd uitgevoerd voor blootstelling van de dalende aorta om aortakruisklemmen uit te voeren. Ischemie/reperfusie werd geïnduceerd door supra-coeliakie aorta kruisklemming gedurende in totaal 48 minuten, gevolgd door reperfusie en hemodynamische stabilisatie. Laser-Doppler Flux werd parallel aan macrohemodynamische evaluatie uitgevoerd. Bovendien werd geautomatiseerde cerebrospinale vloeistofdrainage gebruikt om een stabiele cerebrospinale druk te handhaven. Na voltooiing van het protocol werden dieren geofferd en werd het ruggenmerg geoogst voor histopathologische en microsfeeranalyse. Het protocol onthult de haalbaarheid van microperfusiemetingen van het ruggenmerg met behulp van laser-Doppler-sondes en toont een duidelijke afname tijdens ischemie en herstel na reperfusie. De resultaten toonden vergelijkbaar gedrag als fluorescerende microsfeerevaluatie. Kortom, dit nieuwe protocol kan een nuttig groot diermodel bieden voor toekomstige studies met behulp van real-time microperfusiebeoordeling van het ruggenmerg bij ischemie / reperfusieomstandigheden.

Alle zes de dieren overleefden tot de voltooiing van het protocol. Het gewicht van het dier was 48,2 ± 2,9 kg; vijf dieren waren mannelijk en één dier was vrouwelijk. Het inbrengen van de ruggenmergsnaaldsonde en het meten van de flux van het ruggenmerg was bij alle dieren haalbaar.
Voorbeelden van real-time microcirculatie-opnames van het ruggenmerg in combinatie met cerebrale microcirculatie- en macrohemodynamische opnames ...

Watch this Scientific Journal Video about Real-Time Assessment of Spinal Cord Microperfusion in a Porcine Model of Ischemia/Reperfusion at JoVE.com

Real-Time Assessment of Spinal Cord Microperfusion in a Porcine Model of Ischemia/Reperfusion

De microcirculatie van het ruggenmerg speelt een cruciale rol bij dwarslaesie. De meeste methoden laten geen real-time beoordeling van de microcirculatie van het ruggenmerg toe, wat essentieel is voor de ontwikkeling van microcirculatiegerichte therapieën. Hier stellen we een protocol voor met behulp van Laser-Doppler-Flow Needle-sondes in een groot diermodel van ischemie / reperfusie.

Real-time beoordeling van ruggenmergmicroperfusie in een varkensmodel van ischemie / reperfusie

Spinal cord injury is a devastating complication of aortic repair. Despite developments for the prevention and treatment of spinal cord injury, its ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Normothermic Cardiac Arrest and Cardiopulmonary Resuscitation: A Mouse Model of Ischemia-Reperfusion Injury

Normotherme hartstilstand en cardiopulmonale reanimatie: een muismodel van ischemie-reperfusie schade

Acute Kidney Injury (AKI) is a common, highly lethal, complication of critical illness which has a high mortality1-4 and which is most 
frequently caused ...

Acute and Chronic Tactile Sensory Testing after Spinal Cord Injury in Rats

Acute en chronische Tactile Sensory Testing na ruggenmergletsel bij ratten

Spinal cord injury (SCI) impairs sensory systems causing allodynia1-8. To identify cellular and molecular causes of allodynia, sensitive and valid sensory ...

Real-time Digital Imaging of Leukocyte-endothelial Interaction in Ischemia-reperfusion Injury (IRI) of the Rat Cremaster Muscle

Real-time Digital Imaging of Leukocyte-endothelial Interaction in Ischemia-reperfusion Injury IRI of the Rat Cremaster Muscle

Real-time Digital Imaging van leukocyt-endotheliale Interactie in ischemie-reperfusie schade (IRI) van de Rat cremasterspier

Ischemia-reperfusion injury (IRI) has been implicated in a large array of pathological conditions such as cerebral stroke, myocardial infarction, ...

A Contusion Model of Severe Spinal Cord Injury in Rats

Een Kneuzing Model van Severe ruggenmergletsel bij ratten

The translational potential of novel treatments should be investigated in severe spinal cord injury (SCI) contusion models. A detailed methodology is ...

Reproducable Paraplegia by Thoracic Aortic Occlusion in a Murine Model of Spinal Cord Ischemia-reperfusion

Reproduceerbaar Paraplegie door thoracale aorta-occlusie in een muizenmodel van Spinal Cord ischemie-reperfusie

Background
Lower extremity paralysis continues to complicate aortic interventions. The lack of understanding of the underlying pathology has hindered ...

Controlled Cortical Impact Model for Traumatic Brain Injury

Gecontroleerde Corticale Impact Model voor traumatisch hersenletsel

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI).  Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, ...

A Radio-telemetric System to Monitor Cardiovascular Function in Rats with Spinal Cord Transection and Embryonic Neural Stem Cell Grafts

Een radio-telemetrische systeem om de cardiovasculaire functie bij ratten met Spinal Cord doorsnijding en embryonale neurale stamcellen Enten Monitor

High thoracic or cervical spinal cord injury (SCI) can lead to cardiovascular dysfunction. To monitor cardiovascular parameters, we implanted a catheter ...

Contrast Enhanced Ultrasound Imaging for Assessment of Spinal Cord Blood Flow in Experimental Spinal Cord Injury

Contrast Enhanced Imaging Ultrasound voor de Beoordeling van Spinal Cord Blood Flow in Experimentele Spinal Cord Injury

Reduced spinal cord blood flow (SCBF) (i.e., ischemia) plays a key role in traumatic spinal cord injury (SCI) pathophysiology and is accordingly an ...

Induction and Assessment of Ischemia-reperfusion Injury in Langendorff-perfused Rat Hearts

Inductie en beoordeling van ischemie-reperfusie schade in Langendorff-geperfuseerde Rat Hearts

The biochemical events surrounding ischemia reperfusion injury in the acute setting are of great importance to furthering novel treatment options for ...

A Neonatal Mouse Spinal Cord Compression Injury Model

Een Neonatale Mouse Spinal Cord Injury Compressie Model

Spinal cord injury (SCI) typically causes devastating neurological deficits, particularly through damage to fibers descending from the brain to the spinal ...