Name: isolated lung perfusion system in the rabbit model
Uploaded: 2021-07-15T14:30:00
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Die Autoren danken Ph.D. Bettina Sommer Cervantes für ihre Unterstützung bei der Erstellung dieses Manuskripts und Kitzia Elena Lara Safont für ihre Unterstützung bei den Illustrationen.

Das isolierte Perfusionssystem im Kaninchenmodell wurde im Bronchial Hyperresponsiveness Laboratory am Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias weit verbreitet eingesetzt. Das Protokoll umfasst neuseeländische Kaninchen mit einem ungefähren Gewicht von 2,5-3 kg. Alle Tiere wurden unter Standard-Vivariumsbedingungen und Ad-libitum-Fütterung in Übereinstimmung mit den offiziellen mexikanischen Richtlinien für Labortiere (NOM 062-ZOO-1999) und unter dem Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labo...

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	<li>Dixon, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contributions+to+the+physiology+of+the+lungs:+Part+I.+The+bronchial+muscles,+their+innervation,+and+the+action+of+drugs+upon+them.">Contributions to the physiology of the lungs: Part I. The bronchial muscles, their innervation, and the action of drugs upon them.</a> The Journal of Physiology. 29 (2), 97-173 (1903).</li><li>Nelson, K., 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=Animal+models+of+ex+vivo+lung+perfusion+as+a+platform+for+transplantation+research.">Animal models of ex vivo lung perfusion as a platform for transplantation research.</a> World Journal of Experimental Medicine. 4 (2), 7-15 (2014).</li><li>Roman, M. A., Nair, S., Tsui, S., Dunning, J., Parmar, J. 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N., Cypel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ex+vivo+lung+perfusion.">Ex vivo lung perfusion.</a> Journal of Thoracic Disease. 6 (8), 1054-1062 (2014).</li><li>Steen, S., 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=First+human+transplantation+of+a+nonacceptable+donor+lung+after+reconditioning+ex+vivo.">First human transplantation of a nonacceptable donor lung after reconditioning ex vivo.</a> The Annals of Thoracic Surgery. 83 (6), 2191-2194 (2007).</li><li>Cypel, M., 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=Technique+for+prolonged+normothermic+ex+vivo+lung+perfusion.">Technique for prolonged normothermic ex vivo lung perfusion.</a> The Journal of Heart and Lung Transplantation: The Official Publication of the International Society for Heart and Lung Transplantation. 27 (12), 1319-1325 (2008).</li><li>Cypel, M., 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=Normothermic+ex+vivo+lung+perfusion+in+clinical+lung+transplantation.">Normothermic ex vivo lung perfusion in clinical lung transplantation.</a> New England Journal of Medicine. 364 (15), 1431-1440 (2011).</li><li>Kao, C. C., Parulekar, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Is+perfusate+exchange+during.">Is perfusate exchange during.</a> Annals of Translational Medicine. 8 (3), 43 (2020).</li><li>Alquicira-Mireles, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Participaci&#243;n de la serotonina en los cambios de permeabilidad vascular en la preservaci&#243;n pulmonar en conejo. , (2013).</li><li>Arreola-Ram&#237;rez, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Papel de la liberaci&#243;n de acetilcolina y sustancia P en el deterioro de la funci&#243;n pulmonar en un modelo experimental de preservaci&#243;n pulmonar en conejo. , (2009).</li><li>Isolated lung perfusion systems for small to large animal models. Harvard Apparatus. Hugo Sachs Elektronik (HSE) Available from: <a target="_blank" href="https://www.harvardapparatus.com/media/harvard/pdf/Isolated%20Lung%20Perfusion%20Systems%20Brochure.pdf">https://www.harvardapparatus.com/media/harvard/pdf/Isolated%20Lung%20Perfusion%20Systems%20Brochure.pdf</a> (2021)</li><li>Jiao, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolving+trend+of+EVLP:+Advancements+and+emerging+pathways.">Evolving trend of EVLP: Advancements and emerging pathways.</a> SN Comprehensive Clinical Medicine. 1 (4), 287-303 (2019).</li><li>Mordant, P., 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=Mesenchymal+stem+cell+treatment+is+associated+with+decreased+perfusate+concentration+of+interleukin-8+during+ex+vivo+perfusion+of+donor+lungs+after+18-hour+preservation.">Mesenchymal stem cell treatment is associated with decreased perfusate concentration of interleukin-8 during ex vivo perfusion of donor lungs after 18-hour preservation.</a> The Journal of Heart and Lung Transplantation: The Official Publication of the International Society for Heart and Lung Transplantation. 35 (10), 1245-1254 (2016).</li><li>Cowan, P. J., Hawthorne, W. J., Nottle, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Xenogeneic+transplantation+and+tolerance+in+the+era+of+CRISPR-Cas9.">Xenogeneic transplantation and tolerance in the era of CRISPR-Cas9.</a> Current Opinion in Organ Transplantation. 24 (1), 5-11 (2019).</li><li>Collaborators, G. C. R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prevalence+and+attributable+health+burden+of+chronic+respiratory+diseases,+1990-2017:+a+systematic+analysis+for+the+Global+Burden+of+Disease+Study+2017.">Prevalence and attributable health burden of chronic respiratory diseases, 1990-2017: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017.</a> The Lancet Respiratory Medicine. 8 (6), 585-596 (2020).</li><li>Bravo-Reyna, C. C., Torres-Villalobos, G., Aguilar-Blas, N., Fr&#237;as-Guill&#233;n, J., Guerra-Mora, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+study+of+capillary+filtration+coefficient+(Kfc)+determination+by+a+manual+and+automatic+perfusion+system.+Step+by+step+technique+review.">Comparative study of capillary filtration coefficient (Kfc) determination by a manual and automatic perfusion system. Step by step technique review.</a> Physiological Research. 68 (6), 901-908 (2019).</li><li>Pereira, M. 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=COVID-19+in+solid+organ+transplant+recipients:+Initial+report+from+the+US+epicenter.">COVID-19 in solid organ transplant recipients: Initial report from the US epicenter.</a> American Journal of Transplantation. 20 (7), 1800-1808 (2020).</li></ol>

Diese Arbeit zeigt einen allgemeinen Überblick über das isolierte Lungenperfusionssystem, eine wesentliche Technik in der lungenphysiologischen Forschung. Das isolierte Lungenperfusionssystem bietet ein hohes Maß an Vielseitigkeit in seiner Anwendung und ermöglicht die Bewertung mehrerer Parameter, die für die Prüfung einer Vielzahl von Hypothesen relevant sind15. Ein isoliertes Lungensystem ist ein weltweit präsentes Werkzeug, das in den letzten zehn Jahren seine Relevanz für organspezifi...

Brodie und Dixon beschrieben das ex-vivo-Lungenperfusionssystem erstmals 1903 1. Seitdem ist es zu einem Goldstandardwerkzeug für das Studium der Physiologie, Pharmakologie, Toxikologie und Biochemie der Lunge geworden2,3. Die Technik bietet eine konsistente und reproduzierbare Möglichkeit, die Lebensfähigkeit von Lungentransplantationen zu bewerten und die Wirkung von Entzündungsmediatoren wie Histamin, Arachidonsäure-Metaboliten und Substanz P sowie deren Wechselwirkungen bei Lungenphänomenen wie Bronchokonstriktion, Atelektase und Lungenödem zu bestimmen. Das isolierte Lungensystem war eine Schlüsseltechnik bei der Aufdeckung der wichtigen Rolle der Lunge bei der Eliminierung biogener Amine aus dem allgemeinen Kreislauf4,5. Darüber hinaus wurde das System verwendet, um die Biochemie von Lungentensid6 zu bewerten. In den letzten Jahrzehnten hat sich das ex-vivo-Lungenperfusionssystem zu einer idealen Plattform für die Lungentransplantationsforschung entwickelt7. Im Jahr 2001 beschrieb ein Team um Stig Steen die erste klinische Anwendung des ex-vivo-Lungenperfusionssystems, indem es die Lunge eines 19-jährigen Spenders rekonditionierte, der aufgrund seiner Verletzungen zunächst von Transplantationszentren abgelehnt wurde. Die linke Lunge wurde geerntet und für 65 min perfundiert; Danach wurde es erfolgreich in einen 70-jährigen Mann mit COPD8 transplantiert. Weitere Forschungen zur Lungenrekonditionierung unter Verwendung der ex-vivo-Perfusion führten zur Entwicklung der Toronto-Technik für eine verlängerte Lungenperfusion zur Beurteilung und Behandlung verletzter Spenderlungen9,10. Klinisch hat sich das ex-vivo-Lungenperfusionssystem als sichere Strategie zur Erhöhung der Spenderpools durch Behandlung und Rekonditionierung substandardisierter Spenderlungen erwiesen, wobei sich die Risiken oder Ergebnisse nicht signifikant von den Standardkriterien der Spender unterscheiden10.
Der Hauptvorteil des isolierten Lungenperfusionssystems besteht darin, dass die experimentellen Parameter in einem vollständigen Funktionsorgan ausgewertet werden können, das seine physiologische Funktion unter einem künstlichen Laboraufbau bewahrt. Darüber hinaus ermöglicht es die Messung und Manipulation der pulmonalen mechanischen Beatmung, um die Komponenten der Lungenphysiologie wie Atemwegswiderstand, gesamter Gefäßwiderstand, Gasaustausch und Ödembildung zu analysieren, die bisher nicht genau in vivo an Labortieren gemessen werden können2. Insbesondere kann die Zusammensetzung der Lösung, mit der die Lunge durchblutet wird, vollständig kontrolliert werden, was die Zugabe von Substanzen zur Bewertung ihrer Wirkung in Echtzeit und die Probenentnahme aus der Perfusion für weitere Studien ermöglicht11. Forscher, die mit dem isolierten Lungensystem arbeiten, sollten bedenken, dass die mechanische Beatmung den Zerfall des Lungengewebes verursacht und seine nützliche Zeit verkürzt. Dieser fortschreitende Abfall der mechanischen Parameter kann durch gelegentliche Hyperinflation der Lunge während der Zeit des Experiments signifikant verzögert werden4. Dennoch kann die Zubereitung in der Regel nicht länger als acht Stunden dauern. Eine weitere Überlegung für das ex-vivo-Lungenperfusionssystem ist das Fehlen einer zentralen Nervenregulation und Lymphdrainage. Die Auswirkungen ihres Fehlens sind noch nicht vollständig verstanden und könnten in bestimmten Experimenten möglicherweise eine Quelle der Verzerrung sein. 
Die isolierte Lungenperfusionssystemtechnik kann im Kaninchenmodell mit einem hohen Grad an Konsistenz und Reproduzierbarkeit durchgeführt werden. Diese Arbeit beschreibt die technischen und chirurgischen Verfahren für die Implementierung der ex-vivo isolierten Lungenperfusionstechnik, wie sie für das Kaninchenmodell am Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias in Mexiko-Stadt entwickelt wurde, um die Erkenntnisse zu teilen und einen klaren Leitfaden für Schlüsselschritte bei der Anwendung dieses experimentellen Modells zu geben.

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	<tbody>
		<tr>
			<td>2-Stop Tygon E-Lab Tubing, 3.17 mm ID, 12/pack, Black/White</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-1864</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adapter for Positive Pressure Ventilation on IPL-4</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-4312</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adapter for Positive Pressure Ventilation on IPL-4</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-4312</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alternative Pressure-Free Gas Supply for IPL-4: To supply the trachea with gas mixture different from room air during negative ventilation</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-4309</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Base Unit for the Rabbit to Fetal Pig Isolated Perfused Lung</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-4138</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine serum A2:D41albumin lyophilized powder</td>
			<td>sigma</td>
			<td>3912</td>
			<td>500 g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium chloride, CaCl2&#183;2H2O.</td>
			<td>JT Baker</td>
			<td>10035-04-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cryogenic vials</td>
			<td>Corning</td>
			<td>430659</td>
			<td>2 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-glucosa, C6H12O6.</td>
			<td>sigma</td>
			<td>G5767</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Differential Low Pressure Transducer DLP2.5, Range +- 2.5 cmH2O, HSE Connector</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-3882</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Differential Pressure Transducer MPX, Range +- 100 cmH2O, HSE Connector</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-0064</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf tubes</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol absolute HPLC grade</td>
			<td>Caledon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcon tubes</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>14 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Harvard Peristaltic Pump P-230 (Complete with Control Box and P-230 Motor Drive)</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>70-7001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heated Linear Pneumotachometer 0 to 10 L/min flow range</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>59-9349</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heater Controller for Single Pneumotachometer 230 VAC, 50 Hz</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>59-9703</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heparin</td>
			<td>PISA</td>
			<td></td>
			<td>5000 UI</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HPLC Column (C18 100A 5U)</td>
			<td>Alltech</td>
			<td>98121213</td>
			<td>150 mm x 4.6 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrophilic Syringe Filter</td>
			<td>Millex</td>
			<td>SLLGR04NL</td>
			<td>4 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IPL-4 Core System for Isolated Rabbit to Fetal Pig Lung, 230</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-4296</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IPL-4 Core System for Isolated Rabbit to Fetal Pig Lung, 230 V</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-4296</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Jacketed Glass Reservoir for Buffer Solution, with Frit and Tubing, 6.0 L</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-0322</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lauda Thermostatic Circulator, Type E-103, 230 V/50 Hz, 3 L Bath Volume, Temperature Range 20 to 150&#176;C</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-0125</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Left Atrium Cannula for Rabbit with Basket, OD 5.9 mm</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-4162</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low Range Blood Pressure Transducer P75 for PLUGSYS Module</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-0020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium sulfate heptahydrate, MgSO4&#183;7H2O</td>
			<td>JT Baker</td>
			<td>10034-99-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge Tube</td>
			<td>Corning</td>
			<td>430909</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Negative Pressure Ventilation Control Option with Pressure Regulator for IPL-4</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-4298</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>New Zeland rabbits</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PISABENTAL (Pentobarbital sodium)</td>
			<td>PISA</td>
			<td>Q-7833-215</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PLUGSYS Case, Type 603* 7</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-0045</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PLUGSYS TCM Time Counter Module</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-1750</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PLUGSYS Transducer Amplifier Module (TAM-A)</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-0065</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PLUGSYS Transducer Amplifier Module (TAM-D)</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-1793</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PLUGSYS VCM-4R Ventilation Control Module with Pressure Regulator</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-1755</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium chloride, KCl.</td>
			<td>JT Baker</td>
			<td>3040-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium dihydrogen phosphate, KH2PO4</td>
			<td>JT Baker</td>
			<td>7778-77-0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PROCIN (Xylacine clorhydrate)</td>
			<td>PISA</td>
			<td>Q-7833-099</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulmonary Artery Cannula for Rabbit with Basket, OD 4.6 mm</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-4161</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel knife</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Serotonin 5-HT</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Servo Controller for Perfusion (SCP</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-2806</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Snap Cap Microcentrifuge Tube</td>
			<td>Costar</td>
			<td>3620</td>
			<td>1.7 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium bicarbonate, NaHCO3</td>
			<td>sigma</td>
			<td>S6014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride, NaCl.</td>
			<td>sigma</td>
			<td>S9888</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical gloves No. 7 1/2</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical gloves No. 8</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Taygon tubes</td>
			<td>Masterflex</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tracheal Cannula for Rabbit, OD 5.0 mm</td>
			<td>Hugo Sachs Elektronik (HSE)</td>
			<td>73-4163</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

isolated lung perfusion system in the rabbit model

Das isolierte Lungenperfusionssystem wurde in der Lungenforschung weit verbreitet eingesetzt und trägt dazu bei, das Innenleben der Lunge sowohl mikro- als auch makroskopisch aufzuklären. Diese Technik ist nützlich bei der Charakterisierung der Lungenphysiologie und -pathologie durch Messung von Stoffwechselaktivitäten und Atmungsfunktionen, einschließlich Wechselwirkungen zwischen Kreislaufsubstanzen und den Wirkungen von eingeatmeten oder perfundierten Substanzen, wie bei Arzneimitteltests. Während In-vitro-Methoden das Schneiden und Kultivieren von Geweben beinhalten, ermöglicht das isolierte ex vivo Lungenperfusionssystem die Arbeit mit einem vollständigen funktionellen Organ, das die Untersuchung einer kontinuierlichen physiologischen Funktion ermöglicht und gleichzeitig Beatmung und Perfusion nachbildet. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Auswirkungen des Fehlens einer zentralen Innervation und Lymphdrainage noch vollständig bewertet werden müssen. Dieses Protokoll zielt darauf ab, den Aufbau des isolierten Lungenapparates zu beschreiben, gefolgt von der chirurgischen Extraktion und Kanülierung von Lunge und Herz aus experimentellen Labortieren, sowie die Perfusionstechnik und Signalverarbeitung von Daten darzustellen. Die durchschnittliche Lebensfähigkeit der isolierten Lunge liegt zwischen 5-8 h; Während dieser Zeit nimmt die pulmonale Kapillarpermeabilität zu, was zu Ödemen und Lungenverletzungen führt. Die Funktionalität des konservierten Lungengewebes wird durch den Kapillarfiltrationskoeffizienten (Kfc) gemessen, der verwendet wird, um das Ausmaß des Lungenödems im Laufe der Zeit zu bestimmen.

Das isolierte Lungenperfusionssystem ermöglicht die Organmanipulation für die Biopsie, die Probenentnahme aus der Perfusion und die Echtzeit-Datenerfassung physiologischer Parameter. Das isolierte System kann verwendet werden, um viele Hypothesen mit verschiedenen Funktionen und Lungenphänomenen zu testen, von der metabolischen und enzymatischen Aktivität bis hin zur Ödembildung und Konservierungszeiten für Lungentransplantationen.
Abbildung 1 zeigt ein Diag...

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Isolated Lung Perfusion System in the Rabbit Model

Das isolierte Kaninchenlungenpräparat ist ein Goldstandardwerkzeug in der Lungenforschung. Diese Publikation zielt darauf ab, die Technik zu beschreiben, die für die Untersuchung physiologischer und pathologischer Mechanismen entwickelt wurde, die an der Reaktivität der Atemwege, der Lungenerhaltung und der präklinischen Forschung bei Lungentransplantationen und Lungenödemen beteiligt sind.

Isoliertes Lungenperfusionssystem im Kaninchenmodell

The isolated lung perfusion system has been widely used in pulmonary research, contributing to elucidate the lungs&#39; inner workings, both micro and ...

Diese Technik ist nützlich bei der Charakterisierung der Lungenphysiologie und -pathologie durch Messung der Stoffwechselaktivitäten und der Atmungsfunktion. Das isolierte Lungenperfusionssystem ermöglicht die Arbeit mit einem vollständigen funktionellen Organ, das die Untersuchung einer kontinuierlichen physiologischen Funktion ermöglicht und gleichzeitig die Beatmung und Perfusion nachbildet. Diese Methode könnte einen Einblick in die Charakterisierung der nicht-respiratorischen Fähigkeiten des Lungengewebes geben, wie z.B. die Stoffwechselaktivität und die Aktivitäten verschiedener Komponenten wie Alveolarmakrophagen und Endothelgewebe.Stellen Sie zunächst die Arbeitsvorrichtung zusammen und stellen Sie sicher, dass sie die Hauptstahlsäule enthält, die auf einer Grundplatte montiert ist, die den künstlichen Thorax hält, wobei sich der Pneumotachometer und der Gewichtsaufnehmer über der Säule und hinter der Vorwärmspule mit einer Blasenfalle befinden. Schließen Sie alle Aufnehmer an die zentrale Elektronikeinheit an und bereiten Sie das Lüftungssystem neben dem Gerät vor. Nachdem Sie die Operationsstelle des anästhesierten Kaninchens rasiert haben, machen Sie einen ventralen Medianlinienschnitt von drei bis fünf Zentimetern vom Brustbein-Manubrium bis zum Hals.Verwenden Sie die Operationsschere, um die vorderen 2/3 der Luftröhre zwischen den Knorpelringen zu schneiden. Führen Sie eine fünf Millimeter lange Trachealkanüle durch die Trachealfasermembran ein und fixieren Sie die Kanüle vorsichtig mit einer 4-0 Seidennaht. Legen Sie die Pinzette oder Pinzette unter die Luftröhre, um sicherzustellen, dass sich die Kanüle nicht gegen die Luftröhre biegt.Schließen Sie die Beatmungspumpe an die Trachealkanüle an, stellen Sie das Tidalvolumen auf 10 Milliliter pro Kilogramm ein und starten Sie die Beatmung schnell nach der Tracheotomie und vor dem Öffnen des Brustkorbs, um den Überdruck in der Lunge aufrechtzuerhalten und einen Lungenkollaps während der Operation zu verhindern. Um an die Brusthöhle zu gelangen, öffnen Sie mit einem Skalpell oder einer Schere die Thoraxwand und führen Sie eine mediale Sternotomie bis zum oberen Drittel des Thorax durch. Halten Sie die Thoraxhälften mit zwei Retraktoren offen.Lokalisieren Sie die obere und untere Hohlvene und markieren Sie sie mit Fäden. Identifizieren Sie vor der Exsanguination des Tieres den rechten Ventrikel und injizieren Sie 1.000 internationale Einheiten pro Kilogramm Heparin. Unmittelbar nach der Injektion ligatieren Sie die obere und untere Hohlvene mit dem vorgeschlungenen Faden.Schneiden Sie durch das Manubrium sterni, um die mediale Sternotomie in Richtung der Trachealkanüle zu verlängern und die Luftröhre auf beiden Seiten aus dem Bindegewebe freizusetzen. Resezieren Sie nun die Luftröhre über der Trachealkanüle und ziehen Sie die Kanüle vorsichtig in einer Kranial-/Schwanzachse nach oben. Nach der Exsanguination zur Entnahme des Herz-Lungen-Blocks verwenden Sie eine direkte digitale Dissektion oder eine Federschere, um das Bindegewebe zu trennen und die Lunge vom Thorax zu entfernen.Als nächstes sezieren Sie das Gefäßsystem und die Speiseröhre. Heben Sie die isolierten Lungen aus dem Brustkorb und legen Sie die Lunge vorsichtig über eine sterile Gaze auf eine Petrischale. Um eine Atelektase zu verhindern, belüften Sie die Lunge mit einer Überdruckbeatmung mit einem exspiratorischen Druck am positiven Ende, der auf zwei Zentimeter Wassersäule eingestellt ist.Schneiden Sie die Ventrikel auf Höhe der atrioventrikulären Rille vom Herzen ab. Nach dem Öffnen der beiden Ventrikel führen Sie die Pulmonalarterienkanüle durch die rechte Lungenarterie und die linke Vorhofkanüle durch die Mitralklappe in den linken Vorhof ein. Fixieren Sie die Kanülen mit einer 4-0 Seidennaht einschließlich der umgebenden Gewebe in den Ligaturen der Lungenarterie und des linken Vorhofs, um strukturelle Dehnungen zu vermeiden.Injizieren Sie 250 Milliliter salzhaltige isotonische Lösung durch die arterielle Kanüle, um das verbleibende Blut aus dem Gefäßbett zu spülen. Für den Perfusionsaufbau legen Sie die isolierten Lungen vorsichtig in die Lungenkammer. Befestigen Sie die Luftröhre am Transduktor auf der Kammerabdeckung und verbinden Sie die kanülierten Gefäße mit dem Perfusionssystem, dann schließen und sichern Sie die Kammer mit dem Drehverschluss.Als nächstes befestigen Sie den Kammerdeckel und schalten Sie den Absperrhahn um, um von der Über- zur Unterdruckbelüftung zu wechseln. Perfuse die Lunge mit 200 Millilitern künstlichem blutfreiem Perfusat, beginnend mit dem Fluss bei drei Millilitern pro Minute pro Kilogramm, dann langsam den Fluss über fünf Minuten auf fünf Milliliter pro Minute pro Kilogramm erhöhen. Lassen Sie den Fluss für die nächsten fünf Minuten acht Milliliter pro Minute und Kilogramm erreichen, gefolgt von einem maximalen Fluss von 10 Millilitern pro Minute pro Kilogramm für fünf Minuten.Lüften Sie die Lunge mit befeuchteter Luft mit einer Frequenz von 30 Schlägen pro Minute, einem Tidalvolumen von 10 Millilitern pro Kilogramm und einem Spätausspirationsdruck von zwei Zentimetern Wassersäule. Um die Bedingungen der Zone drei zu erreichen, warten Sie 10 bis 15 Minuten, um ein Gleichgewicht zu erhalten, das durch einen ISO-gravimetrischen Zustand gekennzeichnet ist und sicherstellt, dass der Venendruck im gesamten Register stabil ist. Stellen Sie sicher, dass das Gewicht der Lunge konstant bleibt und der arterielle und linke Vorhofdruck stabil ist, um zonenweise drei Bedingungen zu erreichen, um eine maximale Anzahl von Lungengefäßen zu öffnen und den mikrovaskulären Bettinhalt während des Experiments aufrechtzuerhalten.Stellen Sie für die elektronische Steuerung und Signalverarbeitung sicher, dass unter anderem der Atemfluss, Gewichtsänderungen, mikrovaskulärer Druck, Tidalvolumen, Gefäßwiderstand auf einer mehrfachzentralen Elektronikeinheit registriert werden, die Signale der Aufnehmer integriert und auf dem Auswertesystem anzeigt. Die Konzentration von 5-HT und Monoaminoxidase, die am Lungenstoffwechsel und an der Gefäßpermeabilität beteiligt ist, wurde bewertet. Die Konzentration von 5-HT und Monoaminoxidase erreichte nach 15 Minuten Konservierung ihren Höhepunkt und nahm dann während der nächsten sechs Stunden ab.Danach zeigten die Perfusionswerte einen nicht statistisch signifikanten Anstieg bis zu 24 Stunden. Die Freisetzungsraten von 5-HT und Monoaminoxidase zeigten, dass in der ersten Stunde der Konservierung die 5-HT-Spiegel höher stiegen als die Monoaminoxidase und innerhalb von sechs Stunden nach der Rückeroberung durch Endothelzellen und Blutplättchen sowie monoaminoxidasevermitteltem Katabolismus abnahmen. Die neutrale Endopeptidase-Aktivität nahm nach neun Stunden zu und nahm dann ab und blieb während 12 bis 24 Stunden stabil.Die Aktivität des Angiotensin-Converting-Enzyms nahm nach vier Stunden ab, nahm dann zu und blieb bis 24 Stunden stabil. Die Wirkung der Lungenkonservierung auf die Kapillarpermeabilität wurde 24 Stunden lang untersucht, was darauf hindeutet, dass die perfundierte Lunge einen progressiven Anstieg des Kapillarfiltrationskoeffizienten erlitt. Die Wirkung verschiedener Additive auf die Kapillarpermeabilität des isolierten Lungenperfusionssystems unter verschiedenen Bedingungen wurde überprüft und eine maximale Erhöhung der Permeabilität mit Atropin beobachtet.Das wichtigste Manöver besteht darin, die Lunge richtig in eine Lungenkammer zu legen und die kanülierten Gefäße mit dem Perfusionssystem zu verbinden. Die Implikationen dieser Technik erstrecken sich auf Wechselwirkungen zwischen Kreislaufsubstanzen und den Wirkungen von eingeatmeten oder perfundierten Substanzen wie bei Drogentests und verschiedenen Lungenpathologien.

Research

JoVE Journal

Medicine

Microsurgical Venous Pouch Arterial-Bifurcation Aneurysms in the Rabbit Model: Technical Aspects

Mikrochirurgische venöse Pouch Arterial-Bifurcation Aneurysmen in the Rabbit Modell: Technische Aspekte

For ruptured human cerebral aneurysms endovascular embolization has become an equivalent alternative to aneurysm clipping.1 However, large clinical trials ...

Forschung

Medizin

NADH Fluorescence Imaging of Isolated Biventricular Working Rabbit Hearts

NADH Fluoreszenz-Imaging von isolierten biventrikulären Arbeiten Kaninchenherzen

Since its inception by Langendorff1, the isolated perfused heart remains a prominent tool for studying cardiac physiology2. However, it is not well-suited ...

Optimized System for Cerebral Perfusion Monitoring in the Rat Stroke Model of Intraluminal Middle Cerebral Artery Occlusion

Optimierte System for Cerebral Perfusion Überwachung im Rat Stroke Modell Intraluminal Middle Cerebral Artery Occlusion

The translational potential of pre-clinical stroke research depends on the accuracy of experimental modeling. Cerebral perfusion monitoring in animal ...

The Rabbit Blood-shunt Model for the Study of Acute and Late Sequelae of Subarachnoid Hemorrhage: Technical Aspects

Das Kaninchen Blut-Shunt-Modell für die Untersuchung von akuten und Spätfolgen Subarachnoidalblutung: Technische Aspekte

Early brain injury and delayed cerebral vasospasm both contribute to unfavorable outcomes after subarachnoid hemorrhage (SAH). Reproducible and ...

Method of Isolated Ex Vivo Lung Perfusion in a Rat Model: Lessons Learned from Developing a Rat EVLP Program

Method of Isolated Ex Vivo Lung Perfusion in a Rat Model: Lessons Learned from Developing a Rat EVLP Program

Methode Isolated<em&gt; Ex vivo</em&gt; Lung Perfusion in einem Rattenmodell: Lehren aus Entwicklung einer Ratte EVLP Programm gelernt

The number of acceptable donor lungs available for lung transplantation is severely limited due to poor quality. Ex-Vivo Lung Perfusion (EVLP) has allowed ...

Isolated Hepatic Perfusion as a Treatment for Liver Metastases of Uveal Melanoma

Isolierte Leberperfusion als Behandlung für Lebermetastasen von Aderhautmelanom

Isolated hepatic perfusion (IHP) is a procedure where the liver is surgically isolated and perfused with a high concentration of the chemotherapeutic ...

Open Tracheostomy Gastric Acid Aspiration Murine Model of Acute Lung Injury Results in Maximal Acute Nonlethal Lung Injury

Offene Tracheotomie Magensäure Aspiration Mausmodell der akuten Lungenschädigung Ergebnisse in Maximal Akute nonlethal Lung Injury

Acid pneumonitis is a major cause of sterile acute lung injury (ALI) in humans. Acid pneumonitis spans the clinical spectrum from asymptomatic to acute ...

Method of Direct Segmental Intra-hepatic Delivery Using a Rat Liver Hilar Clamp Model

Methode der direkten segmentale Intra-Leber-Lieferung Mit einer Rattenleber Hilar Clamp Modell

Major hepatic surgery with inflow occlusion, and liver transplantation, necessitate a period of warm ischemia, and a period of reperfusion leading to ...

Isometric Contractility Measurement of the Mouse Mesenteric Artery Using Wire Myography

Messung der isometrischen Kontraktilität der Maus mesenterialen Arterie mit Draht Myographie

The wire myograph technique is used to assess the contractility of vascular smooth muscles in response to depolarization, GPCR agonists/inhibitors and ...

Transthoracic Echocardiographic Examination in the Rabbit Model

Transthorakale Echokardiographische Untersuchung im Kaninchenmodell

Large animal models such as the rabbit are valuable for translational preclinical research. Rabbits have a similar cardiac electrophysiology compared to ...