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

Detta arbete finansierades av avdelningsstöd från Department of Anesthesia and Perioperative Care, University of California San Francisco och San Francisco General Hospital, samt av en NIH R01-utmärkelse (till AP): 1R01HL146753.

Alla procedurer och steg som beskrivs nedan godkändes av den institutionella djurvårds- och användningskommittén (IACUC) vid University of California San Francisco. Vilken musstam som helst kan användas, även om vissa stammar har ett mer robust inflammatoriskt svar i lungan jämfört med andra12. Möss som är ungefär 12-15 veckors ålder (30-40 g) eller äldre tolererar och överlever lung-IR-operationen bättre än yngre möss. Både manliga och kvinnliga möss kan användas för dessa op...

<ol>
	<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>

Detta manuskript beskriver stegen för att utföra den ventilerade lung-IR-modellen som utvecklats av Dodd-o et al.9. Denna modell har hjälpt till att identifiera molekylära vägar som är involverade i generering och upplösning av inflammation från lung-IR isolerat 14,15,16,17, lung-IR i kombination med samtidig infektion 18 och lung-IR i förhållande till tarm-lungaxeln och bidraget från tarmmikrobiomet13,18,19</s...

Ischemireperfusionsskada (IR) kan uppstå när blodflödet återställs till en organ- eller vävnadsbädd efter en viss tids avbrott. I lungan kan IR förekomma isolerat eller i samband med andra skadliga processer såsom infektion, hypoxi, atelektas, volutrauma (från höga tidvattenvolymer under mekanisk ventilation), barotrauma (hög topp eller ihållande tryck under mekanisk ventilation) eller trubbig (icke-penetrerande) lungkontusionsskada 1,2,3 . Det finns fortfarande flera luckor i vår kunskap om mekanismerna för LIRI och effekterna av samtidiga processer (t.ex. infektion) på LIRI-resultat, och även behandlingsalternativen för LIRI är begränsade. En in vivo-modell av ren LIRI krävs för att identifiera patofysiologin för lung-IR-skada isolerat och för att studera dess bidrag till alla multi-hit-processer där lungskada är en komponent.
Murin lung-IR-modeller kan användas för att studera den lungspecifika patofysiologin för flera processer, inklusive lungtransplantation3, lungemboli4 och lungskada efter hemorragiskt trauma med återupplivning5. För närvarande används modeller inkluderar kirurgisk lungtransplantation6, hilar clamping7, ex vivo lungperfusion8 och ventilerad lunga IR9. Här tillhandahåller vi ett detaljerat protokoll för en murin ventilerad lung-IR-modell av steril lungskada. Det finns flera fördelar med detta tillvägagångssätt (figur 2), inklusive att det inducerar minimal hypoxi och minimal atelektas, och det är en överlevnadskirurgimodell som möjliggör långtidsstudier.
Skäl att välja denna modell av LIRI framför andra modeller som hilar clamping och ex vivo perfusionsmodeller är följande: denna modell minimerar de inflammatoriska bidragen från atelektas, mekanisk ventilation och hypoxi; det bevarar cyklisk ventilation; det upprätthåller ett intakt in vivo cirkulationsimmunsystem som kan svara på IR-skadan; och slutligen, som ett överlevnadsförfarande, tillåter det en mer långsiktig analys av mekanismerna för sekundär skadegenerering (2-träffmodeller) och skadeupplösning. Sammantaget tror vi att denna ventilerade lung-IR-modell ger den "renaste" formen av IR-skada som kan studeras experimentellt.
Andra publikationer har beskrivit användningen av orotrakeal intubation av möss för att utföra IT-injektioner eller installationer10,11, men inte som utgångspunkt för en överlevnadsoperation som det är i denna modell. Placeringen av ett orotrakealt rör möjliggör utförandet av lungkirurgi genom att tillåta kollaps av den operativa lungan. Det möjliggör också återinflation av lungan i slutet av proceduren, vilket är avgörande för pneumotoraxen och för musens förmåga att återgå till spontan ventilation vid slutet av procedurerna. Slutligen är avlägsnandet av det säkrade orotrakealröret ett enkelt förfarande som, till skillnad från en invasiv trakeotomi, är kompatibelt med en överlevnadsoperation. Detta möjliggör långsiktiga forskningsstudier med fokus på att förstå progressionen och upplösningen av LIRI och associerade störningar, samt skapandet av kroniska skademodeller.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<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

Ischemireperfusionsskada (IR) beror ofta på processer som involverar en övergående period av avbrutet blodflöde. I lungan tillåter isolerad IR experimentell studie av denna specifika process med fortsatt alveolär ventilation, vilket undviker de sammansatta skadliga processerna av hypoxi och atelektas. I det kliniska sammanhanget orsakas lungischemireperfusionsskada (även känd som lung-IRI eller LIRI) av många processer, inklusive men inte begränsat till lungemboli, återupplivat hemorragiskt trauma och lungtransplantation. Det finns för närvarande begränsade effektiva behandlingsalternativ för LIRI. Här presenterar vi en reversibel kirurgisk modell av lung-IR som involverar första orotrakeal intubation följt av ensidig vänster lungischemi och reperfusion med bevarad alveolär ventilation eller gasutbyte. Möss genomgår en vänster torakotomi, genom vilken den vänstra lungartären exponeras, visualiseras, isoleras och komprimeras med hjälp av en reversibel slipknot. Det kirurgiska snittet stängs sedan under den ischemiska perioden, och djuret väcks och extuberas. När musen spontant andas etableras reperfusion genom att släppa slipknoten runt lungartären. Denna kliniskt relevanta överlevnadsmodell möjliggör utvärdering av lung-IR-skada, upplösningsfasen, nedströms effekter på lungfunktionen samt två-hit-modeller som involverar experimentell lunginflammation. Även om det är tekniskt utmanande kan denna modell behärskas under några veckor till månader med en eventuell överlevnads- eller framgångsgrad på 80% -90%.

Inflammation genererad av ensidig ventilerad steril lungischemireperfusion (IR) -skada: Efter 1 h ischemi observerade vi ökade nivåer av cytokiner i serumet och i lungvävnaden av både ELISA och qRT-PCR som nådde en topp på 1 h efter reperfusion och snabbt återvände till baslinjen inom 12-24 timmar efter reperfusion13. För prover som samlades in vid 3 timmar efter reperfusion observerade vi intensiv neutrofil infiltration i den vänstra lungvävnaden och noterade att inflammationens intens...

Watch this Scientific Journal Video about A Mouse Model of Orotracheal Intubation and Ventilated Lung Ischemia Reperfusion Surgery at JoVE.com

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

En muskirurgisk modell för att skapa skada på vänster lungischemireperfusion (IR) samtidigt som ventilationen bibehålls och hypoxi undviks.

En musmodell av orotrakeal intubation och ventilerad lungischemi reperfusionskirurgi

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

Ventilerad lungischemi-reperfusionskirurgi kan användas för att studera den lungspecifika patofysiologin för flera processer, inklusive lungtransplantation, lungemboli och lungskada efter hemorragiskt trauma med återupplivning. Denna modell minimerar de inflammatoriska bidragen från atelektas, mekanisk ventilation och hypoxi. Det upprätthåller ett intakt in vivo cirkulationsimmunsystem och tillåter långtidsstudier.Denna modell skulle kunna ge insikt i hur steril inflammation kontrolleras och regleras i lungan. Den mikrokirurgiska tekniken kräver först timmar av övning. Noggrann organisation och planering är viktigt innan du börjar.Det kan också initialt utövas av den avlivade musen utan distraktion av hjärtaktivitet och den rörelse den orsakar. Blodstasisen i vänster PA gör att den lättare kan visualiseras och manipuleras. För att börja, placera försiktigt det fiberoptiska flexibla ljuset på luftstrupen hos en bedövad mus, något under stämbanden.Justera belysningsnivåerna så att endast ett mörkt fält syns när du tittar in i musens munsvalg, förutom rött ljus som kommer underifrån stämbanden. För intubation, håll pincetten med den dominerande handen och använd dem för att försiktigt greppa och dra tungan ut ur munhålan. Öppna underkäken med pincett som hålls av den icke-dominerande handen och tryck tången i struphuvudet för att lyfta epiglottis.Släpp nu tungan från pincetten. Observera stämbanden. De ska öppna och stänga enligt varje andetag.Håll kanylen med styrkabeln förinstallerad, sätt in trådens spets genom stämbanden. Därefter är du mycket försiktig så att du inte flyttar tråden genom att hålla en del av den som ligger utanför kanylen men strax ovanför stämbanden, dra tillbaka kanylen och lämna bara tråden på plats med sin distala ände i luftstrupen. Vid denna tidpunkt, utför en andra visualisering av stämbanden för att bekräfta att trådens distala spets förblir passerad genom de upplysta stämbanden och in i luftstrupen och inte finns i den obelysta matstrupen.Håll sedan tråden utanför munnen med de böjda tångarna i vänster hand stabiliserade mot en hård yta och avancera försiktigt 20 gaugekatetern med tejpvingar över tråden. När den distala änden av tråden kommer ut från baksidan av katetern eller endotrakealröret, håll den änden med de böjda tångarna och för smidigt katetern in i luftstrupen. Ta sedan försiktigt bort tråden från kateterns distala ände med de krökta pincettarna utan att lossa placeringen av katetern.Anslut sedan katetern kort till ventilatorn innan du säkrar den för att bekräfta korrekt placering i luftstrupen och inte matstrupen. Bekräfta trakealplacering genom observation av mekanisk ventilationsberoende bilaterala bröstväggsrörelser och frånvaron av inflation i magen. Efter intubation, anslut katetern till ventilatorn inställd på titelvolymen 0,2 till 0,225 ml och andningsfrekvensen på 120 till 150 andetag per minut för att bekräfta korrekt trakealplacering av orotrakealröret.Koppla sedan bort musen som andas spontant genom orotrakealröret. Raka mushåret över vänster bröstkorg upp till vänster skulderblad. Ta bort överflödigt rakat hår med alkoholpinnar och desinficera det kirurgiska området.Placera sedan musen på en värmedyna i vänster sidled eller tre fjärdedelar vriden position. Anslut trakealröret till ventilatorn. Efter att ha gjort hudsnittet sätt in tre steriliserade retraktorer under muskelskiktet.Identifiera sedan det andra interkostala utrymmet och håll den andra ribben med de extra fina pincettarna. Dra sedan revbenet uppåt, använd ett sterilt nummer 12 krökt skalpellblad för att komma in i pluralutrymmet genom att separera och skära över det andra till tredje utrymmet interkostala muskler. Överväg att pausa ventilationen för att minska skador på vänster lungtopp.Använd den minsta, smalaste retractor cephalad längs revbenens orientering och medelstora retraktor till vänster längs den tredje ribben och den största retraktorn till höger längs ytan på den andra ribben. Öppna bröstet med långsam och progressiv indragning med hjälp av de elastiska retraktorsnören. Exponera och identifiera den vänstra lungartären eller PA genom att flytta den vänstra lungtoppen bort med en steril bomullspinne eller en kirurgisk svamp.Använd mikrotångarna ultrafina tångar i höger hand och PA eller kärlutvidgning tång i vänster hand för att försiktigt exponera och skapa fältet där vänster PA och bronchus båda är synliga. Använd PA-tången, plocka upp vänster PA och dra försiktigt men bestämt uppåt och cephalad för att visualisera den transparenta bronchusen nedan. Öka förstoringen på dissektionsmikroskopet till fyra X.Medan du drar tillbaka PA bort från bronkusen, passera försiktigt de stängda ultrafina tångarna genom utrymmet mellan vänster PA och bronchus.Använd sedan dessa pincett för att hålla och dra en 7-0 eller 8-0 prolene sutur genom utrymmet mellan den vänstra lungartären ovanför och bronkus nedan. Omsluta sedan den vänstra PA genom att knyta en glidknut för att skapa en ocklusion i PA. Blodflödesavbrott visualiseras lätt vid denna tidpunkt, vilket markerar den ischemiska periodens initiering. Externisera den fria änden av knuten genom en annan ingångspunkt i den främre vänstra bröstkorgen med en 24 till 28 gauge nål och säkra slutet av suturen med en liten bit tejp för enklare identifiering senare.Använd sedan en positiv och expiratorisk tryckventil eller slang på gnagarventilatorn för att blåsa upp lungan igen för att driva ut så mycket luft ur bröstkaviteten som möjligt. Stäng sedan bröstkorgen med två avbrutna 4-0 nylonsuturer, följt av att stänga muskel- och hudskiktet och applicera lokalbedövning. Koppla bort musen från ventilatorn och placera den försiktigt på värmedynan för postoperativ vård för att bibehålla kroppstemperaturen under återhämtningen.Se till att den externaliserade glidknuten styrs och visualiseras tydligt under musens rörelse. Dra den externaliserade glidknuten försiktigt i slutet av den ischemiska perioden. Histologin hos lungsektioner hos möss av vild typ av stammar C3H och C57 svart sex visas här.Efter en timmes ischemi och tre timmars reperfusion observerades intensiv neutrofil infiltration i lungens vänstra vävnad i båda stammarna. C3H-stammen visade dock markant högre inflammationsnivåer jämfört med C57 svart sex. Misstag under passagen av monofilamentet mellan vänster PA och vänster bronchus kan leda till oräddad operation med katastrofal blödning av vänster PA eller irreversibel skada på vänster bronchus.Detta är det steg som är mest tekniskt utmanande och kräver upprepad övning när du först lär dig denna procedur. Efter musåterhämtning från lungischemi-reperfusionskirurgi ungefär en timme eller mindre efter reperfusion kan en intratrakeal instillation av levande bakterier administreras vid tre timmar eller 24 till 48 timmar senare för att simulera en infektion som följer steril lungskada orsakad av ischemi-reperfusion. Intratrakeal installation av andra medel som kan modulera den sterila inflammationen kan också göras efter ischemi-reperfusion på liknande sätt.Denna teknik hjälpte till att upptäcka och bekräfta stegvis handel och aktivering av neutrofiler som svar på steril skada och infektion i lungan.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Isolation of Mouse Lung Dendritic Cells

Isolering av Dendritiska Mouse lungceller

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 ...

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 av transplantat-mot-värd-sjukdom och<em&gt; In Vivo</em&gt; T cell övervakning med en MHC-matchade musmodell

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

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

Komplett tymektomi hos vuxna råttor med icke-invasiv endotrakeal 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

En 3D Human Lung Tissue Modell för funktionella studier på<em&gt; Mycobacterium tuberculosis</em&gt; Infektion

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

Isolering och flödescytometrisk analys av immunceller från ischemisk Mouse Brain

Ischemic stroke initiates a robust inflammatory response that starts in the intravascular compartment and involves rapid activation of brain resident ...

Influenza A Virus Studies in a Mouse Model of Infection

Influensa A Virus studier på en musmodell av 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

Bedömning av den cytotoxiska och immunmodulerande effekter av ämnen i Human Precision-cut Lung skivor

Respiratory diseases in their broad diversity need appropriate model systems to understand the underlying mechanisms and enable development of new ...

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

Muntliga Intubation av vuxen zebrafiskar: en modell för utvärdering av tarmens upptag av bioaktiva föreningar

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

Induktion av mus lung skada genom endotrakeal injektion av bleomycin

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