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

Författarna vill tacka Lena Brix, V.M.D, Institute of Animal Research, Hannover Medical School, samt Fru Jutta Dammann, Facility of Research Animal Care, University Medical Center Hamburg-Eppendorf, Tyskland, för att ha tillhandahållit pre- och perioperativ djurvård och deras tekniska hjälp med djurhantering. Författarna vill vidare tacka Dr. Daniel Manzoni, Institutionen för kärlkirurgi, Hôpital Kirchberg, Luxemburg, för hans tekniska hjälp.

Studien godkändes av den statliga kommissionen för vård och användning av djur i staden Hamburg (referens nr 60/17). Djuren fick vård i enlighet med "Guide for the Care and Use of Laboratory Animals" (NIH-publikation nr 86–23, reviderad 2011) samt FELASA:s rekommendationer och experiment genomfördes i enlighet med RIKTLINJERNA24,25. Denna studie var en akut studie, och alla djur avlivades i slutet av protokollet.
OBS: Studien u...

SCI inducerad av ryggmärg ischemi är en stor komplikation av aorta reparation med enorm inverkan på patientens resultat1,2,3,4,10,11,12. Mikrocirkulationsriktade behandlingar för att förebygga och behandla SCI är mest lovande. Protokollet ger en reproducerbar metod för realtid ryggmä...

Ryggmärgsskada framkallad av ischemi/reperfusion (SCI) är en av de mest förödande komplikationerna av aortareparation i samband med minskat utfall1,2,3,4. Nuvarande förebyggande och behandlingsalternativ för SCI inkluderar optimering av makrohemodynamiska parametrar samt normalisering av cerebrospinalvätskans tryck (CSP) för att förbättra ryggmärgsperfusionstrycket2,5,6,7,8,9. Trots genomförandet av dessa manövrer varierar förekomsten av SCI fortfarande mellan 2% och 31% beroende på komplexiteten hos aortareparation10,11,12.
Nyligen har mikrocirkulation fått ökad uppmärksamhet13,14. Mikrocirkulation är området för cellulärt syreupptag och metaboliskt utbyte och spelar därför en kritisk roll i organfunktion och cellulär integritet13. Nedsatt mikrocirkulationsblodflöde är en viktig bestämningsfaktor för vävnads ischemi i samband med ökad dödlighet15,16,17,18,19. Försämring av ryggmärgsmikrocirkulationen är förknippad med minskad neurologisk funktion och utfall20,21,22,23. Därför är optimering av mikroperfusion för behandling av SCI ett mycket lovande tillvägagångssätt. Persistens av mikrocirkulationsstörningar, trots makrocirkulationsoptimering, har beskrivits26,27,28,29. Denna förlust av hemodynamisk koherens förekommer ofta under olika förhållanden, inklusive ischemi/reperfusion, vilket betonar behovet av direkt mikrocirkulationsutvärdering och mikrocirkulationsriktade terapier26,27,30.
Hittills har endast ett fåtal studier använt laser-Doppler-sonder för realtidsbedömning av ryggmärgens mikrocirkulationsbeteende20,31. I befintliga studier har man ofta använt mikrosfärinjektionstekniker, som begränsas av intermittent användning ochobduktionsanalys 32,33. Antalet olika mätningar med hjälp av mikrosfärinjektionsteknik begränsas av tillgången på mikrosfärer med olika våglängder. I motsats till Laser-Doppler-tekniker är det dessutom inte möjligt att i realtid bedöma mikroperfusion, eftersom det behövs vävnadsbehandling och analys efter döden för denna metod. Här presenterar vi ett experimentellt protokoll för realtidsbedömning av ryggmärgsmikrocirkulation i en svin stora djur modell av ischemi/reperfusion.
Denna studie var en del av ett stort djurprojekt som kombinerade en randomiserad studie som jämförde påverkan av kristalloider kontra kolloider på mikrocirkulation i ischemi/reperfusion samt en explorativ randomiserad studie om effekterna av vätskor kontra vasopressorer på ryggmärgsmikroperfusion. Flödessondens 2-punktskalibrering samt kateterkalibrering med tryckspetsar har tidigare beskrivitssom 34. Utöver det rapporterade protokollet användes fluorescerande mikrosfärer för mätning av ryggmärgsmikroperfusion, som tidigare beskrivits, med hjälp av 12 prover av ryggmärgsvävnad för varje djur, med prover 1-6 som representerar övre ryggmärgen och 7-12 som representerar nedre ryggmärgen35,36. Mikrosfärinjektion utfördes för varje mätsteg efter slutförandet av Laser-Doppler inspelningar och makrohemodynamisk utvärdering. Histopatologisk utvärdering utfördes med hjälp av Kleinman-Score som tidigare beskrivits37.

<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

Ryggmärgsskada är en förödande komplikation av aorta reparation. Trots utvecklingen för förebyggande och behandling av ryggmärgsskada är dess förekomst fortfarande betydligt hög och påverkar därför patientens resultat. Mikrocirkulation spelar en nyckelroll i vävnadsperfusion och syretillförsel och är ofta dissocierad från makrohemodynamik. Direkt utvärdering av ryggmärgsmikrocirkulation är därför avgörande för utvecklingen av mikrocirkulationsriktade terapier och utvärdering av befintliga metoder när det gäller ryggmärgsmikrocirkulation. De flesta av metoderna ger dock inte realtidsbedömning av ryggmärgsmikrocirkulation. Syftet med denna studie är att beskriva ett standardiserat protokoll för mikrocirkulatorisk utvärdering av ryggmärgen i realtid med hjälp av laserdoppler nålsonder direkt insatta i ryggmärgen. Vi använde en svin modell av ischemi/reperfusion att inducera försämring av ryggmärgen mikrocirkulation. Dessutom användes en fluorescerande mikrosfärinjektionsteknik. Ursprungligen bedövades djur och ventilerades mekaniskt. Därefter utfördes laser-Doppler nål sond insättningspunkten, följt av placeringen av ryggmärgsvätskan dränering. En median sternotomy utfördes för exponering av fallande aorta att utföra aorta cross-clamping. Ischemia/reperfusion framkallades av supra-celiac kolorektal cross-clamping för totalt 48 min, följt av reperfusion och hemodynamic stabilisering. Laser-Doppler Flux utfördes parallellt med makrohemodynamisk utvärdering. Dessutom användes automatiserad ryggmärgsvätskan dränering för att upprätthålla ett stabilt ryggmärgstryck. Efter slutförandet av protokollet offrades djur, och ryggmärgen skördades för histopatologiska och mikrosfär analys. Protokollet avslöjar genomförbarheten av ryggmärg microperfusion mätningar med laser-Doppler sonder och visar en markant minskning under ischemi samt återhämtning efter reperfusion. Resultaten visade jämförbart beteende med fluorescerande mikrosfär utvärdering. Sammanfattningsvis kan detta nya protokoll ge en användbar stor djurmodell för framtida studier med hjälp av realtids spinal cord microperfusion bedömning i ischemi/reperfusion villkor.

Alla sex djuren överlevde tills protokollet var klart. Djurvikten var 48,2 ± 2,9 kg; fem djur var män, och ett djur var hona. Ryggmärg nål sond insättning samt ryggmärg Flux mätning var genomförbart i alla djur.
Exempel på mikrokretsinspelningar i realtid av ryggmärgsmikrokrets i kombination med cerebral mikrocirkulation och makrohemodynamiska inspelningar under aorta-korsklämma för ischemisk induktion samt vid uncl...

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

Ryggmärgsmikrocirkulation spelar en central roll i ryggmärgsskada. De flesta metoder tillåter inte realtidsbedömning av ryggmärgsmikrocirkulation, vilket är viktigt för utvecklingen av mikrocirkulationsriktade behandlingar. Här föreslår vi ett protokoll med Laser-Doppler-Flow Needle sonder i en stor djurmodell av ischemi/reperfusion.

Realtidsbedömning av ryggmärgsmikroperfusion i en porcinmodell av Ischemia/Reperfusion

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

Normothermic hjärtstopp och hjärt-lungräddning: en musmodell av ischemi-reperfusion skada

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

Akut och kronisk Taktil Sensorisk Provning efter ryggmärgsskada hos råttor

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 bildbehandling av leukocyt-endotel interaktion i ischemi-reperfusionsskada (IRI) i råtta kremastermuskeln

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 svår ryggmärgsskada hos råttor

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

Reproducerbar Paraplegia från Thoracic Aorta ocklusion i en musmodell av ryggmärgs ischemi-reperfusion

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

Kontrollerad Kortikal Impact modell för traumatisk hjärnskada

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-telemetri system för att övervaka hjärtfunktionen hos råttor med ryggmärgstransection och embryonala Neural Stem Cell Transplantat

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

Kontrastförstärkt ultraljud Imaging för Bedömning av ryggmärgs blodflöde i experimentell Ryggmärgsskada

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

Induktion och Bedömning av ischemi-reperfusion skada i Langendorff-perfusion 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

En neonatal mus ryggmärgskompression skada Modell

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