Name: a mouse model of orotracheal intubation and ventilated lung ischemia reperfusion surgery
Uploaded: 2022-09-09T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Mouse Model of Orotracheal Intubation and Ventilated Lung Ischemia Reperfusion Surgery at JoVE.com

Diese Arbeit wurde durch die Unterstützung der Abteilung für Anästhesie und perioperative Versorgung, der University of California San Francisco und des San Francisco General Hospital sowie durch einen NIH R01-Preis (an AP): 1R01HL146753 finanziert.

Alle unten beschriebenen Verfahren und Schritte wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) an der University of California San Francisco genehmigt. Jeder Mausstamm kann verwendet werden, obwohl einige Stämme im Vergleich zu anderen eine robustere Lungen-IR-Entzündungsreaktion haben12. Mäuse, die etwa 12-15 Wochen alt sind (30-40 g) oder älter, vertragen und überleben die Lungen-IR-Operation besser als jüngere Mäuse. Sowohl männliche als auch weibliche Mäuse können fü...

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	<li>Shen, H., Kreisel, D., Goldstein, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Processes+of+sterile+inflammation.">Processes of sterile inflammation.</a> Journal of Immunology. 191 (6), 2857-2863 (2013).</li><li>Fiser, S. 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=Lung+transplant+reperfusion+injury+involves+pulmonary+macrophages+and+circulating+leukocytes+in+a+biphasic+response.">Lung transplant reperfusion injury involves pulmonary macrophages and circulating leukocytes in a biphasic response.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 121 (6), 1069-1075 (2001).</li><li>Lama, V. N., 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=Models+of+lung+transplant+research:+A+consensus+statement+from+the+National+Heart,+Lung,+and+Blood+Institute+workshop.">Models of lung transplant research: A consensus statement from the National Heart, Lung, and Blood Institute workshop.</a> JCI Insight. 2 (9), 93121 (2017).</li><li>Miao, R., Liu, J., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overview+of+mouse+pulmonary+embolism+models.">Overview of mouse pulmonary embolism models.</a> Drug Discovery Today: Disease Models. 7 (3-4), 77-82 (2010).</li><li>Mira, J. 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=Mouse+injury+model+of+polytrauma+and+shock.">Mouse injury model of polytrauma and shock.</a> Methods in Molecular Biology. 1717, 1-15 (2018).</li><li>Krupnick, A. 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=Orthotopic+mouse+lung+transplantation+as+experimental+methodology+to+study+transplant+and+tumor+biology.">Orthotopic mouse lung transplantation as experimental methodology to study transplant and tumor biology.</a> Nature Protocols. 4 (1), 86-93 (2009).</li><li>Gielis, J. F., 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=A+murine+model+of+lung+ischemia+and+reperfusion+injury:+Tricks+of+the+trade.">A murine model of lung ischemia and reperfusion injury: Tricks of the trade.</a> The Journal of Surgical Research. 194 (2), 659-666 (2015).</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>Dodd-o, J. M., Hristopoulos, M. L., Faraday, N., Pearse, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+ischemia+and+reperfusion+without+airway+occlusion+on+vascular+barrier+function+in+the+in+vivo+mouse+lung.">Effect of ischemia and reperfusion without airway occlusion on vascular barrier function in the in vivo mouse lung.</a> Journal of Applied Physiology. 95 (5), 1971-1978 (2003).</li><li>Lawrenz, M. B., Fodah, R. A., Gutierrez, M. G., Warawa, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intubation-mediated+intratracheal+(IMIT)+instillation:+a+noninvasive,+lung-specific+delivery+system.">Intubation-mediated intratracheal (IMIT) instillation: a noninvasive, lung-specific delivery system.</a> Journal of Visualized Experiments. (93), e52261 (2014).</li><li>Rayamajhi, 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=Non-surgical+intratracheal+instillation+of+mice+with+analysis+of+lungs+and+lung+draining+lymph+nodes+by+flow+cytometry.">Non-surgical intratracheal instillation of mice with analysis of lungs and lung draining lymph nodes by flow cytometry.</a> Journal of Visualized Experiments. (51), e2702 (2011).</li><li>Dodd-o, J. M., Hristopoulos, M. L., Welsh-Servinsky, L. E., Tankersley, C. G., Pearse, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain-specific+differences+in+sensitivity+to+ischemia-reperfusion+lung+injury+in+mice.">Strain-specific differences in sensitivity to ischemia-reperfusion lung injury in mice.</a> Journal of Applied Physiology. 100 (5), 1590-1595 (2006).</li><li>Prakash, 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=Lung+ischemia+reperfusion+(IR)+is+a+sterile+inflammatory+process+influenced+by+commensal+microbiota+in+mice.">Lung ischemia reperfusion (IR) is a sterile inflammatory process influenced by commensal microbiota in mice.</a> Shock. 44 (3), 272-279 (2015).</li><li>Prakash, 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=Alveolar+macrophages+and+toll-like+receptor+4+mediate+ventilated+lung+ischemia+reperfusion+injury+in+mice.">Alveolar macrophages and toll-like receptor 4 mediate ventilated lung ischemia reperfusion injury in mice.</a> Anesthesiology. 117 (4), 822-835 (2012).</li><li>Dodd-o, J. 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=The+role+of+natriuretic+peptide+receptor-A+signaling+in+unilateral+lung+ischemia-reperfusion+injury+in+the+intact+mouse.">The role of natriuretic peptide receptor-A signaling in unilateral lung ischemia-reperfusion injury in the intact mouse.</a> American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 294 (4), 714-723 (2008).</li><li>Prakash, A., Kianian, F., Tian, X., Maruyama, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ferroptosis+mediates+inflammation+in+lung+ischemia-reperfusion+(IR)+sterile+injury+in+mice.">Ferroptosis mediates inflammation in lung ischemia-reperfusion (IR) sterile injury in mice.</a> American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 201, (2020).</li><li>Tian, X., 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=NLRP3+inflammasome+mediates+dormant+neutrophil+recruitment+following+sterile+lung+injury+and+protects+against+subsequent+bacterial+pneumonia+in+mice.">NLRP3 inflammasome mediates dormant neutrophil recruitment following sterile lung injury and protects against subsequent bacterial pneumonia in mice.</a> Frontiers in Immunology. 8, 1337 (2017).</li><li>Tian, X., Hellman, J., Prakash, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elevated+gut+microbiome-derived+propionate+levels+are+associated+with+reduced+sterile+lung+inflammation+and+bacterial+immunity+in+mice.">Elevated gut microbiome-derived propionate levels are associated with reduced sterile lung inflammation and bacterial immunity in mice.</a> Frontiers in Microbiology. 10, 159 (2019).</li><li>Liu, Q., Tian, X., Maruyama, D., Arjomandi, M., Prakash, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lung+immune+tone+via+gut-lung+axis:+Gut-derived+LPS+and+short-chain+fatty+acids'+immunometabolic+regulation+of+lung+IL-1&#946;,+FFAR2,+and+FFAR3+expression.">Lung immune tone via gut-lung axis: Gut-derived LPS and short-chain fatty acids' immunometabolic regulation of lung IL-1&#946;, FFAR2, and FFAR3 expression.</a> American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 321 (1), 65-78 (2021).</li><li>Dodd-o, J. 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=Interactive+effects+of+mechanical+ventilation+and+kidney+health+on+lung+function+in+an+in+vivo+mouse+model.">Interactive effects of mechanical ventilation and kidney health on lung function in an in vivo mouse model.</a> American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 296 (1), 3-11 (2009).</li></ol>

Dieses Manuskript beschreibt die Schritte zur Durchführung des von Dodd-o et al.9 entwickelten belüfteten Lungen-IR-Modells. Dieses Modell hat dazu beigetragen, molekulare Signalwege zu identifizieren, die an der Entstehung und Auflösung von Entzündungen aus Lungen-IR in Isolation 14,15,16,17, Lungen-IR in Kombination mit kobestehender Infektion 18 und Lungen-IR in Bezug auf die Darm-Lungen-Achse und den Beitrag des Darmmikrobioms beteiligt sind13,18,19<sup c...

Ischämie-Reperfusion (IR) -Verletzung kann auftreten, wenn der Blutfluss zu einem Organ- oder Gewebebett nach einer gewissen Zeit der Unterbrechung wiederhergestellt wird. In der Lunge kann IR isoliert oder in Verbindung mit anderen schädlichen Prozessen wie Infektion, Hypoxie, Atelektase, Volutrauma (durch hohe Tidalvolumina während der mechanischen Beatmung), Barotrauma (hoher Spitzendruck oder anhaltender Druck während der mechanischen Beatmung) oder stumpfe (nicht penetrierende) Lungenprellung auftreten 1,2,3 . Es gibt noch einige Lücken in unserem Wissen über die Mechanismen von LIRI und die Auswirkungen gleichzeitiger Prozesse (z. B. Infektion) auf LIRI-Ergebnisse, und auch die Behandlungsmöglichkeiten für LIRI sind begrenzt. Ein In-vivo-Modell der reinen LIRI ist erforderlich, um die Pathophysiologie der Lungen-IR-Verletzung isoliert zu identifizieren und ihren Beitrag zu jedem Multi-Hit-Prozess zu untersuchen, bei dem eine Lungenverletzung eine Komponente ist.
Murine Lungen-IR-Modelle können verwendet werden, um die lungenspezifische Pathophysiologie mehrerer Prozesse zu untersuchen, einschließlich Lungentransplantation3, Lungenembolie4 und Lungenverletzung nach hämorrhagischem Trauma mit Reanimation5. Zu den derzeit verwendeten Modellen gehören chirurgische Lungentransplantation6, Hilarklemmung7, Ex-vivo-Lungenperfusion 8 und beatmete Lunge IR9. Hier stellen wir ein detailliertes Protokoll für ein murinventiliertes Lungen-IR-Modell einer sterilen Lungenverletzung zur Verfügung. Es gibt mehrere Vorteile dieses Ansatzes (Abbildung 2), einschließlich der Tatsache, dass er minimale Hypoxie und minimale Atelektase induziert, und es ist ein Überlebenschirurgiemodell, das Langzeitstudien ermöglicht.
Gründe, dieses Modell von LIRI gegenüber anderen Modellen wie dem Hilar-Klemm- und Ex-vivo-Perfusionsmodell zu wählen, sind die folgenden: Dieses Modell minimiert die entzündlichen Beiträge von Atelektase, mechanischer Beatmung und Hypoxie; es bewahrt die zyklische Belüftung; es erhält ein intaktes in vivo zirkulatorisches Immunsystem, das auf die IR-Verletzung reagieren kann; Und schließlich erlaubt es als Überlebensverfahren die längerfristige Analyse der Mechanismen der sekundären Verletzungsentstehung (2-Treffer-Modelle) und der Verletzungsauflösung. Insgesamt glauben wir, dass dieses beatmete Lungen-IR-Modell die "reinste" Form der IR-Verletzung bietet, die experimentell untersucht werden kann.
Andere Publikationen haben die Verwendung der orotrachealen Intubation von Mäusen zur Durchführung von IT-Injektionen oder -Installationenbeschrieben 10,11, aber nicht als Ausgangspunkt für eine Überlebensoperation wie in diesem Modell. Die Platzierung eines Orotrachealtubus ermöglicht die Durchführung einer Lungenoperation, indem der Kollaps der operativen Lunge ermöglicht wird. Es ermöglicht auch die erneute Inflation der Lunge am Ende des Eingriffs, was für den Pneumothorax und für die Fähigkeit der Maus, am Ende der Eingriffe zur Selbstbeatmung zurückzukehren, entscheidend ist. Schließlich ist die Entfernung des gesicherten Orotrachealtubus ein einfaches Verfahren, das im Gegensatz zu einer invasiven Tracheotomie mit einer Überlebensoperation kompatibel ist. Dies ermöglicht längerfristige Forschungsstudien, die sich auf das Verständnis des Verlaufs und der Auflösung von LIRI und damit verbundenen Erkrankungen sowie auf die Erstellung von Modellen für chronische Verletzungen konzentrieren.

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	<tbody>
		<tr>
			<td>Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiber Optic Light Pipe</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>UX-41720-65</td>
			<td>Fiberoptic light pipe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiber Optic Light Source</td>
			<td>AmScope</td>
			<td>SKU: CL-HL250-B</td>
			<td>Light source for fiberoptic lights</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Germinator 500</td>
			<td>Cell Point Scientific, Inc.</td>
			<td>No.5-1450</td>
			<td>Bead Sterilizer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating Pad</td>
			<td>AIMS</td>
			<td>14-370-223</td>
			<td>Alternative option</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium.Ion Grooming Kits(hair clipper)</td>
			<td>WAHL home products</td>
			<td>SKU 09854-600B</td>
			<td>To remove mouse hair on surgical site</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>SMZ-10</td>
			<td>Other newer options available at the company website</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MiniVent Ventilator</td>
			<td>Havard Apparatus</td>
			<td>Model 845</td>
			<td>Mouse ventilator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic Cleaner</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>UX-08895-05</td>
			<td>Clean tools that been used in operation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Warming Pad</td>
			<td>Kent Scientific</td>
			<td>RT-0501</td>
			<td>To keep mouse warm while recovering from surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weighing Scale</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>UX-11003-41</td>
			<td>Weighing scale</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgery Tools</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-0 Silk Suture</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>683G</td>
			<td>For closing muscle layer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>7-0 Prolene Suture</td>
			<td>Ethicon Industry</td>
			<td>EP8734H</td>
			<td>Using for making a slip knot of left pulmonary artery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bard-Parker (11) Scalpel (Rib-Back Carbon Steel Surgical Blade, sterile, single use)</td>
			<td>Aspen Surgical</td>
			<td>372611</td>
			<td>For entering thoracic cavity (option 1)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bard-Parker (12) Scalpel</td>
			<td>Aspen Surgical</td>
			<td>372612</td>
			<td>For entering thoracic cavity (option 2)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Extra Fine Graefe Forceps</td>
			<td>FST</td>
			<td>11150-10</td>
			<td>Muscle/rib holding forceps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic Fixator Retraction System</td>
			<td>FST</td>
			<td>1. Base Plate (Nos. 18200-03) 
			2. Fixators (Nos. 18200-01) 
			3. Retractors (Nos. 18200-05 through 18200-12) 
			4. Elastomer (Nos.18200-07) 5. Retractor(No.18200-08)</td>
			<td>Small Animal Retraction System</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Monoject Standard Hypodermic Needle</td>
			<td>COVIDIEN</td>
			<td>05-561-20</td>
			<td>For medication delivery IP</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Narrow Pattern Forceps</td>
			<td>FST</td>
			<td>11002-12</td>
			<td>Skin level forceps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle holder/Needle driver</td>
			<td>FST</td>
			<td>12565-14</td>
			<td>for holding needles</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needles</td>
			<td>BD</td>
			<td>305110</td>
			<td>26 gauge needle for externalizing slipknot (24 or 26 gauge needle okay too)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PA/Vessel Dilating forceps</td>
			<td>FST</td>
			<td>00125-11</td>
			<td>To hold PA; non-damaging gripper</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td>FST</td>
			<td>14060-09</td>
			<td>Used for incision and cutting into the muscular layer durging surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultra Fine Dumont micro forceps</td>
			<td>FST</td>
			<td>11295-10 (Dumont #5 forceps, Biology tip, tip dimension:0.05*0.02mm,11cm)</td>
			<td>For passing through the space between the left pulmonary artery and bronchus</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reagents</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.25% Bupivacaine</td>
			<td>Hospira, Inc.</td>
			<td>0409-1159-02</td>
			<td>Topical analgesic used during surgical wound closure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Avertin (2,2,2-Tribromoethanol)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T48402-25G</td>
			<td>Anesthetic, using for anesthetize the mouse for IR surgery, the concentration used in IR surgery is 250-400 mg/kg.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buprenorphine</td>
			<td>Covetrus North America</td>
			<td>59122</td>
			<td>Analgesic: concentration used for surgery is 0.05-0.1 mg/kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eye Lubricant</td>
			<td>BAUSCH+LOMB</td>
			<td>Soothe Lubricant Eye Ointment</td>
			<td>Relieves dryness of the eye</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Povidone-Iodine 10% Solution</td>
			<td>MEDLINE INDUSTRIES INC</td>
			<td>SKU MDS093944H (2 FL OZ, topical antiseptic)</td>
			<td>Topical liquid applied for an effective first aid antiseptic at beginning of surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Materials</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alcohol Swab</td>
			<td>BD brand</td>
			<td>&#160;BD 326895</td>
			<td>for sterilzing area of injection and surgery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic film</td>
			<td>KIRKLAND</td>
			<td>Stretch-Tite premium</td>
			<td>Alternative for covering the sterilized surgical field (more cost effective)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rodent Surgical Drapes</td>
			<td>Stoelting</td>
			<td>50981</td>
			<td>Sterile field or drape for surgical field</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile Cotton Tipped Application</td>
			<td>Pwi-Wnaps</td>
			<td>703033</td>
			<td>used for applying eye lubricant</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Top Sponges</td>
			<td>Dukal Corporaton</td>
			<td>Reorder # 5360</td>
			<td>Stopping bleeding from skin/muscle</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a mouse model of orotracheal intubation and ventilated lung ischemia reperfusion surgery

Ischämie-Reperfusion (IR) -Verletzung resultiert häufig aus Prozessen, die eine vorübergehende Periode unterbrochenen Blutflusses beinhalten. In der Lunge ermöglicht die isolierte IR die experimentelle Untersuchung dieses spezifischen Prozesses mit fortgesetzter alveolärer Beatmung, wodurch die sich verstärkenden schädigenden Prozesse von Hypoxie und Atelektase vermieden werden. Im klinischen Kontext wird die Lungenischämie-Reperfusionsverletzung (auch bekannt als Lungen-IRI oder LIRI) durch zahlreiche Prozesse verursacht, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Lungenembolie, wiederbelebtes hämorrhagisches Trauma und Lungentransplantation. Derzeit gibt es nur begrenzte wirksame Behandlungsmöglichkeiten für LIRI. Hier präsentieren wir ein reversibles chirurgisches Modell der Lungen-IR mit erster orotrachealer Intubation, gefolgt von einseitiger linker Lungenischämie und Reperfusion mit konservierter Alveolarventilation oder Gasaustausch. Mäuse durchlaufen eine linke Thorakotomie, durch die die linke Lungenarterie freigelegt, visualisiert, isoliert und mit einem reversiblen Slipknot komprimiert wird. Der chirurgische Schnitt wird dann während der ischämischen Periode geschlossen und das Tier wird geweckt und extubiert. Wenn die Maus spontan atmet, wird die Reperfusion hergestellt, indem der Slipknot um die Lungenarterie gelöst wird. Dieses klinisch relevante Überlebensmodell erlaubt die Bewertung von Lungen-IR-Verletzungen, der Auflösungsphase, nachgeschalteten Effekten auf die Lungenfunktion sowie Zwei-Treffer-Modellen mit experimenteller Pneumonie. Obwohl dieses Modell technisch anspruchsvoll ist, kann es im Laufe von einigen Wochen bis Monaten mit einer Überlebens- oder Erfolgsrate von 80% -90% gemeistert werden.

Entzündung, die durch einseitig beatmete sterile Lungenischämie-Reperfusionsverletzung (IR) verursacht wurde: Nach 1 h Ischämie beobachteten wir erhöhte Zytokinspiegel im Serum und im Lungengewebe sowohl durch ELISA als auch durch qRT-PCR, die nach 1 h nach der Reperfusion ihren Höhepunkt erreichten und innerhalb von 12-24 h nach der Reperfusion schnell zum Ausgangswert zurückkehrten13. Für Proben, die 3 h nach der Reperfusion entnommen wurden, beobachteten wir eine intensive neutrophile In...

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A Mouse Model of Orotracheal Intubation and Ventilated Lung Ischemia Reperfusion Surgery

Ein chirurgisches Mausmodell zur Erzeugung einer Reperfusionsverletzung der linken Lunge (IR) bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Beatmung und Vermeidung von Hypoxie.

Ein Mausmodell der orotrachealen Intubation und der beatmeten Lungenischämie-Reperfusionschirurgie

Ischemia reperfusion (IR) injury frequently results from processes that involve a transient period of interrupted blood flow. In the lung, isolated IR ...

Die beatmete Lungenischämie-Reperfusionschirurgie kann verwendet werden, um die lungenspezifische Pathophysiologie mehrerer Prozesse zu untersuchen, einschließlich Lungentransplantation, Lungenembolie und Lungenverletzung nach hämorrhagischem Trauma mit Reanimation. Dieses Modell minimiert die entzündlichen Beiträge von Atelektase, mechanischer Beatmung und Hypoxie. Es erhält ein intaktes in vivo Kreislaufimmunsystem und erlaubt die längerfristigen Studien.Dieses Modell könnte Aufschluss darüber geben, wie sterile Entzündungen in der Lunge kontrolliert und reguliert werden. Die mikrochirurgische Technik erfordert zunächst stundenlanges Üben. Eine sorgfältige Organisation und Planung sind wichtig, bevor Sie beginnen.Es kann auch anfänglich von der eingeschläferten Maus ohne die Ablenkung der Herzaktivität und der Bewegung, die sie verursacht, praktiziert werden. Die Blutstauung in der linken PA ermöglicht es, sie leichter sichtbar zu machen und zu manipulieren. Platzieren Sie zunächst vorsichtig das faseroptische flexible Licht auf der Luftröhre einer betäubten Maus, etwas unterhalb der Stimmbänder.Stellen Sie die Beleuchtungsstärke so ein, dass beim Blick in den Mundrachen der Maus nur ein dunkles Feld sichtbar ist, mit Ausnahme von rotem Licht, das von unterhalb der Stimmbänder ausgeht. Zur Intubation halten Sie die Pinzette mit der dominanten Hand und verwenden Sie sie, um die Zunge sanft zu greifen und aus der Mundhöhle zu ziehen. Öffnen Sie den Unterkiefer mit einer Pinzette, die von der nicht dominanten Hand gehalten wird, und drücken Sie die Pinzette in den Kehlkopf, um die Epiglottis anzuheben.Lassen Sie an dieser Stelle die Zunge von der Pinzette los. Beobachte die Stimmbänder. Sie sollten sich entsprechend jedem Atemzug öffnen und schließen.Halten Sie die Kanüle mit vorgespanntem Führungsdraht und führen Sie die Spitze des Drahtes durch die Stimmbänder ein. Als nächstes, achten Sie sehr darauf, den Draht nicht zu bewegen, indem Sie einen Teil davon halten, der sich außerhalb der Kanüle, aber knapp über den Stimmbändern befindet, ziehen Sie die Kanüle zurück und lassen Sie nur den Draht mit seinem distalen Ende in der Luftröhre. Führen Sie an dieser Stelle eine zweite Visualisierung der Stimmbänder durch, um zu bestätigen, dass die distale Spitze des Drahtes durch die beleuchteten Stimmbänder und in die Luftröhre geführt wird und sich nicht in der unbeleuchteten Speiseröhre befindet.Als nächstes halten Sie den Draht außerhalb des Mundes mit der gebogenen Pinzette in der linken Hand, die gegen eine harte Oberfläche stabilisiert ist, und schieben Sie den 20-Gauge-Katheter vorsichtig mit Bandflügeln über den Draht. Sobald das distale Ende des Drahtes aus dem hinteren Ende des Katheters oder des Endotrachealtubus austritt, halten Sie dieses Ende mit der gekrümmten Pinzette und schieben Sie den Katheter sanft in die Luftröhre. Als nächstes entfernen Sie den Draht vorsichtig vom distalen Ende des Katheters mit der gekrümmten Pinzette, ohne die Platzierung des Katheters zu verschieben.Als nächstes verbinden Sie den Katheter kurz mit dem Beatmungsgerät, bevor Sie ihn sichern, um die ordnungsgemäße Platzierung in der Luftröhre und nicht in der Speiseröhre zu bestätigen. Bestätigen Sie die Trachealplatzierung durch Beobachtung von mechanisch beatmungsabhängigen bilateralen Brustwandbewegungen und dem Fehlen einer Inflation des Magens. Verbinden Sie den Katheter nach der Intubation mit dem Beatmungsgerät mit einem Titelvolumen von 0,2 bis 0,225 Milliliter und einer Atemfrequenz von 120 bis 150 Atemzügen pro Minute, um die korrekte Trachealplatzierung des Orotrachealtubus zu bestätigen.Trennen Sie dann die Verbindung mit der Maus, die spontan durch den Orotrachealtubus atmet. Rasieren Sie das Maushaar über den linken Thoraxbereich bis zum linken Schulterblatt. Entfernen Sie überschüssiges rasiertes Haar mit Alkoholtupfern und desinfizieren Sie den Operationsbereich.Legen Sie dann die Maus auf ein Wärmekissen in einer linken seitlichen oder drei Viertel gedrehten Position. Verbinden Sie den Trachealtubus mit dem Beatmungsgerät. Nach dem Hautschnitt drei sterilisierte Retraktoren unter die Muskelschicht einführen.Als nächstes identifizieren Sie den zweiten Interkostalraum und halten Sie die zweite Rippe mit der extra feinen Pinzette. Ziehen Sie dann die Rippe nach oben und verwenden Sie eine sterile gebogene Skalpellklinge der Nummer 12, um den Pluralraum zu betreten, indem Sie die Interkostalmuskeln des zweiten bis dritten Raums trennen und durchschneiden. Erwägen Sie, die Beatmung zu unterbrechen, um Verletzungen an der linken Lungenspitze zu reduzieren.Verwenden Sie den kleinsten, schmalsten Retraktorkopf entlang der Ausrichtung der Rippen und den mittelgroßen Retraktor links entlang der dritten Rippe und den größten Retraktor rechts entlang der Oberfläche der zweiten Rippe. Öffnen Sie die Brust mit langsamem und fortschreitendem Retrakt mit den elastischen Retraktorschnüren. Belichten und identifizieren Sie die linke Lungenarterie oder PA, indem Sie die linke Lungenspitze mit einem sterilen Wattestäbchen oder einem chirurgischen Schwamm wegbewegen.Verwenden Sie die ultrafeine Pinzette der Mikrozange in der rechten Hand und die PA- oder Gefäßerweiterungszange in der linken Hand, um das Feld, in dem die linke PA und der Bronchus sichtbar sind, sanft freizulegen und zu erzeugen. Nehmen Sie mit der PA-Pinzette die linke PA auf und ziehen Sie sanft, aber fest nach oben und den Kopfschmerz, um den transparenten Bronchus darunter zu visualisieren. Erhöhen Sie die Vergrößerung am Dissektionsmikroskop auf vier X.Während Sie die PA vom Bronchus wegziehen, führen Sie die geschlossene ultrafeine Pinzette vorsichtig durch den Raum zwischen der linken PA und dem Bronchus.Verwenden Sie dann diese Pinzette, um ein 7-0 oder 8-0 zu halten und zu ziehen Prolene Naht durch den Raum zwischen der linken Lungenarterie oben und dem Bronchus unten. Als nächstes umkreisen Sie die linke PA, indem Sie einen Schlupfknoten binden, um eine Okklusion in der PA zu erzeugen. Die Unterbrechung des Blutflusses ist an dieser Stelle leicht sichtbar und markiert den Beginn der ischämischen Periode. Externalisieren Sie das freie Ende des Knotens durch einen anderen Eintrittspunkt im vorderen linken Thorax mit einer Nadel von 24 bis 28 Gauge und sichern Sie das Ende der Naht mit einem kleinen Stück Klebeband zur späteren leichteren Identifizierung.Als nächstes blasen Sie die Lunge mit einem positiven und exspiratorischen Druckventil oder Schläuchen am Nagetierbeatmungsgerät wieder auf, um so viel Luft wie möglich aus der Brusthöhle auszustoßen. Dann schließen Sie den Brustkorb mit zwei unterbrochenen 4-0-Nylonnähten, gefolgt von Schließen der Muskel- und Hautschicht und Lokalanästhesie. Trennen Sie die Maus vom Beatmungsgerät und legen Sie sie vorsichtig auf das Wärmekissen für die postoperative Pflege, um die Körpertemperatur während der Genesung aufrechtzuerhalten.Stellen Sie sicher, dass der externalisierte Schlupfknoten während der Mausbewegung kontrolliert und deutlich sichtbar gemacht wird. Ziehen Sie den externalisierten Schlupfknoten am Ende der ischämischen Periode vorsichtig. Die Histologie von Lungenschnitten in Wildtyp-Mäusen der Stämme C3H und C57 black six wird hier gezeigt.Nach einer Stunde Ischämie und dreistündiger Reperfusion wurde bei beiden Stämmen eine intensive neutrophile Infiltration innerhalb des linken Lungengewebes beobachtet. Der C3H-Stamm zeigte jedoch deutlich höhere Entzündungswerte im Vergleich zu C57 Black Six. Fehler während der Passage des Monofilaments zwischen dem linken PA und dem linken Bronchus können zu einer nicht geretteten Operation mit katastrophalen Blutungen der linken PA oder einer irreversiblen Verletzung des linken Bronchus führen.Dies ist der Schritt, der technisch am anspruchsvollsten ist und wiederholtes Üben erfordert, wenn Sie dieses Verfahren zum ersten Mal erlernen. Nach der Erholung der Maus von einer Lungenischämie-Reperfusionsoperation etwa eine Stunde oder weniger nach der Reperfusion kann eine intratracheale Instillation lebender Bakterien drei Stunden oder 24 bis 48 Stunden später verabreicht werden, um eine Infektion zu simulieren, die auf eine sterile Lungenverletzung durch Ischämie-Reperfusion folgt. Die intratracheale Installation anderer Mittel, die die sterile Entzündung modulieren können, kann auch nach Ischämie-Reperfusion auf ähnliche Weise erfolgen.Diese Technik half dabei, den schrittweisen Transport und die Aktivierung von Neutrophilen als Reaktion auf sterile Verletzungen und Infektionen in der Lunge zu entdecken und zu bestätigen.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Isolation of Mouse Lung Dendritic Cells

Isolierung von Maus Lung Dendritischen Zellen

Lung dendritic cells (DC) play a fundamental role in sensing invading pathogens 1,2 as well as in the control of tolerogenic responses 3 in the ...

Forschung

Immunologie und Infektion

Induction of Graft-versus-host Disease and In Vivo T Cell Monitoring Using an MHC-matched Murine Model

Induction of Graft-versus-host Disease and In Vivo T Cell Monitoring Using an MHC-matched Murine Model

Induktion der Graft-versus-Host-Krankheit und<em&gt; In Vivo</em&gt; T-Zell-Überwachung mit einem MHC-matched Mausmodell

Graft-versus-host disease (GVHD) is the limiting barrier to the broad use of bone marrow transplant as a curative therapy for a variety of hematological ...

Pseudomonas aeruginosa Induced Lung Injury Model

Pseudomonas aeruginosa Induced Lung Injury Model

Pseudomonas aeruginosa induzierte Lungenschädigung-Modell

In order to study human acute lung injury and pneumonia, it is important to develop animal models to mimic various pathological features of this disease. ...

Complete Thymectomy in Adult Rats with Non-invasive Endotracheal Intubation

Komplette Thymektomie bei erwachsenen Ratten mit Nicht-invasive Intubation

Thymectomy in neonatal rodents is an established and reliable procedure for immunological studies. However, in adult rats, complications of hemorrhage and ...

A 3D Human Lung Tissue Model for Functional Studies on Mycobacterium tuberculosis Infection

A 3D Human Lung Tissue Model for Functional Studies on Mycobacterium tuberculosis Infection

Ein 3D-humanem Lungengewebe Modell für funktionelle Studien auf<em&gt; Mycobacterium tuberculosis</em&gt; Infektions

Tuberculosis (TB) still holds a major threat to the health of people worldwide, and there is a need for cost-efficient but reliable models to help us ...

Isolation and Flow Cytometric Analysis of Immune Cells from the Ischemic Mouse Brain

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Influenza A Virus Studies in a Mouse Model of Infection

Influenza-A-Virus-Studien in einem Mausmodell der Infektion

Influenza viruses cause over 500,000 deaths worldwide1 and are associated with an annual cost of 12 - 14 billion USD in the United States alone ...

Assessment of the Cytotoxic and Immunomodulatory Effects of Substances in Human Precision-cut Lung Slices

Bewertung der zytotoxischen und immunmodulatorische Wirkung von Substanzen im menschlichen Precision-Cut Lung Slices

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Oral Intubation of Adult Zebrafish: A Model for Evaluating Intestinal Uptake of Bioactive Compounds

Orale Intubation Erwachsenen Zebrafisch: ein Modell für die Bewertung der intestinalen Aufnahme von bioaktiven Substanzen

Most pathogens invade organisms through their mucosa. This is particularly true in fish as they are continuously exposed to a microbial-rich water ...

Induction of Mouse Lung Injury by Endotracheal Injection of Bleomycin

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Pulmonary fibrosis is a hallmark of several human lung diseases with a different etiology. Since current therapies are rather limited, mouse models ...