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

Forfatterne vil takke Lena Brix, V.M.D, Institute of Animal Research, Hannover Medical School, samt Mrs. Jutta Dammann, Facility of Research Animal Care, University Medical Center Hamburg-Eppendorf, Tyskland, for å gi pre- og perioperativ dyrepleie og deres tekniske hjelp til dyrehåndtering. Forfatterne vil videre takke Dr. Daniel Manzoni, Department of Vascular Surgery, Hôpital Kirchberg, Luxembourg, for hans tekniske hjelp.

Studien ble godkjent av Den statlige kommisjonen for omsorg og bruk av dyr i Hamburg kommune (referanse nr. 60/17). Dyrene fikk omsorg i samsvar med 'Guide for the Care and Use of Laboratory Animals' (NIH-publikasjon nr. 86-23, revidert 2011) samt FELASA anbefalinger og eksperimenter ble utført i henhold til ARRIVE-retningslinjene24,25. Denne studien var en akutt studie, og alle dyrene ble euthanized på slutten av protokollen.
MERK: ...

SCI indusert av ryggmargs iskemi er en stor komplikasjon av aorta reparasjon med enorm innvirkning på pasientens utfall1,2,3,4,10,11,12. Mikrosirkulasjonsrettede terapier for å forebygge og behandle SCI er mest lovende. Protokollen gir en reproduserbar metode for sanntids ryggmargsmikrosir...

Ryggmargsskade forårsaket av iskemi/reperfusjon (SCI) er en av de mest ødeleggende komplikasjonene ved aortareparasjon forbundet med redusert utfall1,2,3,4. Nåværende forebyggings- og behandlingsalternativer for SCI inkluderer optimalisering av makrohemodynamiske parametere samt normalisering av cerebrospinalvæsketrykk (CSP) for å forbedre ryggmargsperfusjonstrykket2,5,6,7,8,9. Til tross for implementeringen av disse manøvrene varierer forekomsten av SCI fortsatt mellom 2% og 31% avhengig av kompleksiteten av aortareparasjon10,11,12.
Nylig har mikrosirkulasjonen fått økt oppmerksomhet13,14. Mikrosirkulasjon er området for cellulær oksygenopptak og metabolsk utveksling og spiller derfor en kritisk rolle i organfunksjon og cellulær integritet13. Nedsatt mikrosirkulasjonsblodstrøm er en viktig determinant for vevs iskemi forbundet med øktdødelighet 15,16,17,18,19. Svekkelse av ryggmargsmikrosirkulasjon er forbundet med redusert nevrologisk funksjon og utfall20,21,22,23. Derfor er optimalisering av mikroperfusjon for behandling av SCI en mest lovende tilnærming. Vedvarende mikrosirkulasjonsforstyrrelser, til tross for makrosirkulasjonsoptimalisering, er beskrevet26,27,28,29. Dette tapet av hemodynamisk sammenheng forekommer ofte under ulike forhold, inkludert iskemi / reperfusjon, understreker behovet for direkte mikrosirkulasjonsevaluering og mikrosirkulasjonsmålrettede terapier26,27,30.
Så langt har bare få studier brukt laser-Doppler-sonder for sanntidsvurdering av ryggmargens mikrosirkulasjonsadferd20,31. Eksisterende studier har ofte brukt mikrosfæreinjeksjonsteknikker, som er begrenset av periodisk bruk og post-mortem analyse32,33. Antall forskjellige målinger ved hjelp av mikrosfæreinjeksjonsteknikk er begrenset av tilgjengeligheten av mikrosfærer med forskjellige bølgelengder. I motsetning til Laser-Doppler-teknikker er det heller ikke mulig å vurdere mikroperfusjon i sanntid, da vevsbehandling og analyse etter mortem er nødvendig for denne metoden. Her presenterer vi en eksperimentell protokoll for sanntidsvurdering av ryggmargsmikrosirkulasjon i en porcin stor dyremodell av iskemi/reperfusjon.
Denne studien var en del av et stort dyreprosjekt som kombinerte en randomisert studie som sammenlignet påvirkningen av krystallloider vs. kolloider på mikrosirkulasjon i iskemi/reperfusjon samt en utforskende randomisert studie om effekten av væsker vs. vasopressorer på ryggmargsmikroperfusjon. Strømningssonde 2-punkts kalibrering samt trykkspisskateterkalibrering er tidligere beskrevet34. I tillegg til den rapporterte protokollen ble fluorescerende mikrosfærer brukt til måling av ryggmargsmikroperfusjon, som tidligere beskrevet, ved hjelp av 12 prøver av ryggmargsvev for hvert dyr, med prøver 1-6 som representerer øvre ryggmarg og 7-12 som representerer nedre ryggmarg35,36. Mikrosfæreinjeksjon ble utført for hvert måletrinn etter ferdigstillelse av Laser-Doppler-registreringer og makrohemodynamisk evaluering. Histopatologisk evaluering ble utført ved hjelp av Kleinman-Score som tidligere beskrevet37.

<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

Ryggmargsskade er en ødeleggende komplikasjon av aorta reparasjon. Til tross for utviklingen for forebygging og behandling av ryggmargsskade, er forekomsten fortsatt betydelig høy og påvirker derfor pasientutfallet. Mikrosirkulasjon spiller en nøkkelrolle i vevsperfusjon og oksygentilførsel og blir ofte dissosiert fra makrohemodynamikk. Dermed er direkte evaluering av ryggmargsmikrosirkulasjon avgjørende for utviklingen av mikrosirkulasjonsmålrettede terapier og evaluering av eksisterende tilnærminger med hensyn til ryggmargsmikrosirkulasjon. Imidlertid gir de fleste metodene ikke sanntidsvurdering av ryggmargsmikrosirkulasjon. Målet med denne studien er å beskrive en standardisert protokoll for sanntids mikrosirkulasjon av ryggmargen ved hjelp av laser-Doppler nål sonder direkte satt inn i ryggmargen. Vi brukte en porcin modell av iskemi / reperfusjon for å indusere forverring av ryggmargen mikrosirkulasjon. I tillegg ble det brukt en fluorescerende mikrosfæreinjeksjonsteknikk. I utgangspunktet ble dyr bedøvet og mekanisk ventilert. Deretter ble laser-Doppler nål sondeinnsetting utført, etterfulgt av plassering av cerebrospinalvæskedrenering. En median sternotomi ble utført for eksponering av den synkende aorta for å utføre aorta kryssklemming. Iskemi/reperfusjon ble indusert av supra-cøliaki aorta kryssklemming i totalt 48 min, etterfulgt av reperfusjon og hemodynamisk stabilisering. Laser-Doppler Flux ble utført parallelt med makrohemdynamisk evaluering. I tillegg ble automatisert cerebrospinalvæskedrenering brukt til å opprettholde et stabilt cerebrospinaltrykk. Etter ferdigstillelse av protokollen ble dyr ofret, og ryggmargen ble høstet for histopatologisk og mikrosfæreanalyse. Protokollen avslører muligheten for mikroperfusjonsmålinger i ryggmargen ved hjelp av laser-Doppler-sonder og viser en markert reduksjon under iskemi samt gjenoppretting etter reperfusjon. Resultatene viste sammenlignbar oppførsel med fluorescerende mikrosfæreevaluering. Til slutt kan denne nye protokollen gi en nyttig stor dyremodell for fremtidige studier ved hjelp av sanntids spinalmargsmikroperfusjonsvurdering i iskemi / reperfusjonsforhold.

Alle seks dyrene overlevde til protokollen var fullført. Dyrevekten var 48,2 ± 2,9 kg; fem dyr var menn, og ett dyr var kvinne. Innsetting av ryggmargsnålsonde samt ryggmargsfluksmåling var mulig hos alle dyr.
Eksempler på mikrosirkulasjonsopptak i ryggmargen i sanntid i kombinasjon med cerebral mikrosirkulasjon og makrohemodynamiske opptak under aorta kryssklemming for iskemiinduksjon samt under unlamping og reperfusjon er...

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

Ryggmargsmikrosirkulasjon spiller en sentral rolle i ryggmargsskaden. De fleste metoder tillater ikke sanntidsvurdering av ryggmargsmikrosirkulasjon, noe som er viktig for utviklingen av mikrosirkulasjonsmålrettede terapier. Her foreslår vi en protokoll ved hjelp av Laser-Doppler-Flow Needle-sonder i en stor dyremodell av iskemi/reperfusjon.

Sanntidsvurdering av ryggmargsmikroperfusjon i en porcin modell av iskemi/reperfusjon

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

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

Akutt og kronisk Taktil Sensory Testing etter ryggmargsskade i Rats

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 av leukocyttantigener-endotelial Interaksjon i iskemi-reperfusjon Injury (IRI) av Rat Cremaster Muscle

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

En Contusion modell av alvorlig ryggmargsskade i rotter

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

Reproduserbar Paraplegi av Thoracic Aorta Okklusjon i en Muse Model of Spinal Cord iskemi-reperfusjon

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

Kontrollert Cortical Impact Modell for traumatisk hjerneskade

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

En Radio-telemetrisk system for å overvåke kardiovaskulær funksjon i rotter med ryggmargstran og Embryonic Neural Stem Cell Grafts

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

Kontrastforsterket ultralyd Imaging for Assessment of Spinal Cord Blood Flow i Experimental ryggmargsskade

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

Induksjon og vurdering av iskemi-reperfusjon Injury in Langendorff-perfuserte rottehjerter

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

En Neonatal Mouse ryggmargskompresjon Injury Model

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