Name: dynamic continuous blood extraction from rat heart via noninvasive microdialysis technique
Uploaded: 2022-09-13T15:00:00
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Questo lavoro è stato sostenuto dalla National Natural Science Foundation of China (82104533), dalla China Postdoctoral Science Foundation (2020M683273), dal Dipartimento di Scienza e Tecnologia della provincia del Sichuan (2021YJ0175) e dal progetto chiave di ricerca e sviluppo del Piano provinciale di scienza e tecnologia del Sichuan (2022YFS0438). Nel frattempo, gli autori desiderano ringraziare Yuncheng Hong, ingegnere senior delle apparecchiature presso TRI-ANGELS D & H TRADING PTE. LTD. (Singapore city, Singapore), per la fornitura di servizi tecnici per le tecniche di microdialisi.

Il protocollo sugli animali è stato approvato dal Comitato amministrativo dell'Università di medicina tradizionale cinese di Chengdu (numero di registrazione: 2021-11). I ratti maschi specifici di Sprague Dawley (SD) privi di agenti patogeni (8-10 settimane, 260-300 g) sono stati allevati in gabbie di ventilazione indipendenti, mantenendo l'ambiente di laboratorio a 22 °C e al 65% di umidità relativa, e sono stati utilizzati per il presente studio. Gli animali sono stati ottenuti da una fonte commerciale (vedi <stron...

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	<li>van Rensburg, W. J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Post-mortem+evidence+of+a+diverse+distribution+pattern+of+atherosclerosis+in+the+South+African+population.">Post-mortem evidence of a diverse distribution pattern of atherosclerosis in the South African population.</a> Scientific Reports. 12 (1), 11366 (2022).</li><li>Katz, A. J., Chen, R. C., Usinger, D. S., Danus, S. M., Zullig, L. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiovascular+disease+prevention+and+management+of+pre-existent+cardiovascular+disease+in+a+cohort+of+prostate+cancer+survivors.">Cardiovascular disease prevention and management of pre-existent cardiovascular disease in a cohort of prostate cancer survivors.</a> Journal of Cancer Survivorship. , (2022).</li><li>R&#248;devand, L., Tesli, M., Andreassen, O. 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F., Kwasnicki, A., Lakka, S. S., Engelhard, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+microdialysis+as+a+tool+for+assessing+the+delivery+of+chemotherapy+in+brain+tumor+patients.">Cerebral microdialysis as a tool for assessing the delivery of chemotherapy in brain tumor patients.</a> World Neurosurgery. 145, 187-196 (2021).</li><li>S&#248;rensen, M., Jacobsen, S., Petersen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microdialysis+in+equine+research:+a+review+of+clinical+and+experimental+findings.">Microdialysis in equine research: a review of clinical and experimental findings.</a> Veterinary Journal. 197 (3), 553-559 (2013).</li><li>Dmitrieva, N., Rodr&#237;guez-Malaver, A. 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H., 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=School+racial+segregation+and+long-term+cardiovascular+health+among+Black+adults+in+the+US:+A+quasi-experimental+study.">School racial segregation and long-term cardiovascular health among Black adults in the US: A quasi-experimental study.</a> PLoS Medicine. 19 (6), 1004031 (2022).</li><li>Qin, Y. H., 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=Role+of+m6A+RNA+methylation+in+cardiovascular+disease+(Review).">Role of m6A RNA methylation in cardiovascular disease (Review).</a> International Journal of Molecular Medicine. 46 (6), 1958-1972 (2020).</li><li>Xu, C. M., Liu, C. J., Xiong, J. H., Yu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiovascular+aspects+of+the+(pro)renin+receptor:+Function+and+significance.">Cardiovascular aspects of the (pro)renin receptor: Function and significance.</a> FASEB Journal. 36 (4), 22237 (2022).</li><li>Guvenc-Bayram, G., Yalcin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+intermediary+role+of+the+central+cyclooxygenase+/+lipoxygenase+enzymes+in+intracerebroventricular+injected+nesfatin-1-evoked+cardiovascular+effects+in+rats.">The intermediary role of the central cyclooxygenase / lipoxygenase enzymes in intracerebroventricular injected nesfatin-1-evoked cardiovascular effects in rats.</a> Neuroscience Letters. 756, 135961 (2021).</li><li>Ahrens Kress, A. P., Zhang, Y. D., Kaiser-Vry, A. R., Sauer, 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=A+comparison+of+blood+collection+techniques+in+mice+and+their+effects+on+welfare.">A comparison of blood collection techniques in mice and their effects on welfare.</a> Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 61 (3), 287-295 (2022).</li><li>Joshi, A., Patel, H., Joshi, A., Stagni, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pharmacokinetic+applications+of+cutaneous+microdialysis:+Continuous+intermittent+vs+continuous-only+sampling.">Pharmacokinetic applications of cutaneous microdialysis: Continuous+intermittent vs continuous-only sampling.</a> Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 83, 16-20 (2017).</li><li>Reyes-Garc&#233;s, 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=In+vivo+brain+sampling+using+a+microextraction+probe+reveals+metabolic+changes+in+rodents+after+deep+brain+stimulation.">In vivo brain sampling using a microextraction probe reveals metabolic changes in rodents after deep brain stimulation.</a> Analytical Chemistry. 91 (15), 9875-9884 (2019).</li><li>Kho, C. M., Enche Ab Rahim, S. K., Ahmad, Z. A., Abdullah, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+microdialysis+calibration+methods:+the+theory+and+current+related+efforts.">A review on microdialysis calibration methods: the theory and current related efforts.</a> Molecular Neurobiology. 54 (5), 3506-3527 (2017).</li><li>Zhuang, L. 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=Theory+and+application+of+microdialysis+in+pharmacokinetic+studies.">Theory and application of microdialysis in pharmacokinetic studies.</a> Current Drug Metabolism. 16 (10), 919-931 (2015).</li><li>Zhang, Y. F., Huang, X. X., Zhu, L. 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Le CVD sono una malattia cronica comune nelle cliniche con incidenza gradualmente crescente in Cina, e l'età di esordio tende ad essere più giovane, causando la preoccupazione e il panico della maggior parte dei pazienti20,21. Essendo la principale causa di morte nel mondo, le malattie cardiovascolari possono indurre infarto cerebrale e altre malattie ad alta mortalità, minacciando seriamente la vita sana dei pazienti22. CVD, tra cui ca...

Con l'accelerazione del ritmo di vita e l'aumento della pressione psicologica, le malattie cardiovascolari (CVD) tendono a verificarsi nelle persone giovani, di mezza età e anziane 1,2. La morbilità e la mortalità delle CVD sono elevate, con le caratteristiche di insorgenza acuta, rapida progressione e un lungo decorso della malattia, che influiscono seriamente sulla sicurezza dei pazienti3. L'insorgenza di CVD può essere strettamente correlata ai cambiamenti in alcuni componenti del sangue, come colesterolo, lipidi sierici, glicemia, enzimi miocardici e protein chinasi K 4,5,6. La situazione rilevante del paziente può essere gestita più rapidamente analizzando gli elementi di esame del sangue di routine. Quindi, la qualità dei campioni di sangue determina l'accuratezza dei risultati del test. Tuttavia, i metodi convenzionali per la raccolta del sangue presentano alcuni inevitabili inconvenienti, che influiscono seriamente sui risultati sperimentali, come l'ampia area traumatizzata, il piccolo volume di raccolta del sangue, gli elevati requisiti per gli operatori, l'incapacità di riflettere i cambiamenti del farmaco in tempo reale, il pretrattamento ingombrante del campione di sangue, il grande consumo di animali da esperimento e il mancato rispetto dei requisiti etici degli animali 7,8,9 . Con i continui progressi della tecnologia medica, anche la qualità della raccolta del sangue ha avanzato requisiti più elevati. Pertanto, è urgente sviluppare una nuova tecnologia di prelievo del sangue per superare le carenze di cui sopra.
La microdialisi è una tecnica di campionamento in vivo basata sui principi della dialisi10. In condizioni di non equilibrio, i composti da misurare sono diffusi e perfusi dal tessuto lungo il gradiente di concentrazione nella sonda di microdialisi incorporata nel tessuto nel dializzato, che viene continuamente rimosso insieme al dializzato, raggiungendo lo scopo di campionamento dal tessuto vivente11,12. Rispetto ai metodi di campionamento tradizionali, la tecnica di microdialisi presenta splendidi vantaggi nei seguenti aspetti13,14,15: monitoraggio continuo in tempo reale delle variazioni dei vari composti nel sangue; il campionamento non richiede noiose operazioni preliminari e può rappresentare realmente la concentrazione del composto bersaglio nel sito di campionamento; le sonde possono essere impiantate in diverse parti del corpo per studiare l'assorbimento, la distribuzione, il metabolismo, l'escrezione e la tossicità dei composti bersaglio; il campione acquisito non contiene macromolecole biologiche (>20 kD). Pertanto, i campioni di sangue di qualità superiore garantiscono una migliore interpretazione delle CVD e del meccanismo trattato dalla medicina etnica.
I sistemi di campionamento per microdialisi sono generalmente costituiti da pompe di microiniezione, tubi di collegamento, vasche di movimentazione prive di animali, sonde di microdialisi e collettori di campioni16. Come parte più critica del dispositivo del sistema di microdialisi, le comuni sonde di microdialisi comprendono sonde concentriche, sonde flessibili, sonde lineari e sonda shunt17. Tra queste, le sonde flessibili sono sonde morbide e non metalliche, utilizzate principalmente per raccogliere campioni da vasi sanguigni e tessuti periferici come cuore, muscoli, pelle e grasso di animali svegli e liberamente in movimento o anestetizzati13. A contatto con vasi sanguigni o tessuti, la sonda può essere piegata in modo flessibile, evitando così danni irreversibili alla sonda o al sito di campionamento. Con il continuo sviluppo della tecnologia delle sonde, anche l'applicazione della tecnologia di microdialisi in vari campi si sta approfondendo. In questo articolo, il sangue del cuore di ratto è stato acquisito dinamicamente e continuamente dalla tecnologia di microdialisi non invasiva attraverso la sonda flessibile progettata per la raccolta del sangue.

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	<tbody>
		<tr>
			<td>Animal anesthesia system</td>
			<td>Rayward Life Technology Co., Ltd</td>
			<td>R500IE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Animal temperature maintainer</td>
			<td>Rayward Life Technology Co., Ltd</td>
			<td>69020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blood microdialysis probe</td>
			<td>&#160;CMA Microdialysis AB</td>
			<td>T55347</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Catheter</td>
			<td>&#160;CMA Microdialysis AB</td>
			<td>T55347</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Citrate</td>
			<td>Merck Chemical Technology (Shanghai) Co., Ltd</td>
			<td>251275</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electric shaver</td>
			<td>Rayward Life Technology Co., Ltd</td>
			<td>CP-5200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fep tubing</td>
			<td>&#160;CMA Microdialysis AB</td>
			<td>3409501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Free movement tank for animals</td>
			<td>&#160;CMA Microdialysis AB</td>
			<td>CMA120</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Merck Chemical Technology (Shanghai) Co., Ltd</td>
			<td>G8270</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemostatic forceps</td>
			<td>Rayward Life Technology Co., Ltd</td>
			<td>F21020-16</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isofluran</td>
			<td>Rayward Life Technology Co., Ltd</td>
			<td>R510-22</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro scissors</td>
			<td>Beyotime Biotechnology Co., Ltd</td>
			<td>FS221</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microdialysis collection tube</td>
			<td>&#160;CMA Microdialysis AB</td>
			<td>7431100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microdialysis collector</td>
			<td>&#160;CMA Microdialysis AB</td>
			<td>CMA4004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microdialysis in vitro stand</td>
			<td>&#160;CMA Microdialysis AB</td>
			<td>CMA130</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microdialysis microinjection pump</td>
			<td>&#160;CMA Microdialysis AB</td>
			<td>788130</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microdialysis syringe (1.0 mL)</td>
			<td>&#160;CMA Microdialysis AB</td>
			<td>8309020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microdialysis tubing adapter</td>
			<td>&#160;CMA Microdialysis AB</td>
			<td>3409500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microporous filter membrane</td>
			<td>Merck Millipore Ltd.</td>
			<td>R0DB36622</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Non-absorbable surgical sutures</td>
			<td>Shanghai Tianqing Biological Materials Co., Ltd</td>
			<td>S19004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Operating table</td>
			<td>Yuyan Scientific Instrument Co., Ltd</td>
			<td>30153</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ophthalmic forceps</td>
			<td>Rayward Life Technology Co., Ltd</td>
			<td>F12016-15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium citrate</td>
			<td>Merck Chemical Technology (Shanghai) Co., Ltd</td>
			<td>1613859</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sprague Dawley&#160; (SD) rats</td>
			<td>Chengdu Dossy Experimental Animals Co., Ltd</td>
			<td>SYXK(<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/64531/64531eq01.jpg" style="margin: auto;" />)2019-049</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical scissors</td>
			<td>Rayward Life Technology Co., Ltd</td>
			<td>S14014-15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical scissors</td>
			<td>Shanghai Bingyu Fluid technology Co., Ltd</td>
			<td>BY-103</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe needle</td>
			<td>&#160;CMA Microdialysis AB</td>
			<td>T55347</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic cleaner</td>
			<td>Guangdong Goote Ultrasonic Co., Ltd</td>
			<td>KMH1-240W8101</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

dynamic continuous blood extraction from rat heart via noninvasive microdialysis technique

L'analisi dinamica dei componenti del sangue è di grande importanza per comprendere le malattie cardiovascolari e le loro malattie correlate, come l'infarto miocardico, l'aritmia, l'aterosclerosi, l'edema polmonare cardiogeno, l'embolia polmonare e l'embolia cerebrale. Allo stesso tempo, è urgente superare la tecnica di campionamento continuo del sangue cardiaco nei ratti vivi per valutare l'efficacia della terapia di medicina etnica distintiva. In questo studio, una sonda di microdialisi del sangue è stata impiantata nella vena giugulare destra dei ratti in una procedura chirurgica precisa e non invasiva. I campioni di sangue cardiaco sono stati quindi raccolti a una velocità compresa tra 2,87 nL / min e 2,98 ml / min collegandosi a un sistema di raccolta di campioni di microdialisi online. Ancora più importante, i campioni di sangue acquisiti possono essere temporaneamente conservati in contenitori di microdialisi a 4 °C. Il programma di raccolta continua del sangue online basato sulla microdialisi dal cuore di ratto ha notevolmente garantito la qualità dei campioni di sangue, facendo progredire e rinvigorire la razionalità scientifica della ricerca sulle malattie cardiovascolari sistemiche e valutando la terapia etnomedica dal punto di vista dell'ematologia.

Il presente protocollo ha permesso di ottenere il sangue cardiaco da ratti coscienti secondo i parametri di campionamento impostati nell'apparecchiatura di microdialisi. I campioni di sangue normali devono essere rosso vivo, mentre gli animali con ipossia, potenziali coaguli di sangue o malattie anemiche possono avere viola scuro o rosso scuro. I campioni ottenuti attraverso la tecnica di microdialisi del sangue sono incolori, chiari e trasparenti, che possono essere utilizzati per analizzare i marcatori sierici di diver...

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Dynamic Continuous Blood Extraction from Rat Heart via Noninvasive Microdialysis Technique

Il presente protocollo descrive un metodo semplice ed efficace per la raccolta dinamica e in tempo reale del sangue del cuore di ratto utilizzando la tecnica della microdialisi.

Estrazione dinamica continua del sangue dal cuore di ratto tramite tecnica di microdialisi non invasiva

Dynamic analysis of blood components is of great importance in understanding cardiovascular diseases and their related diseases, such as myocardial ...

La nostra tecnica di raccolta dinamica continua del sangue da un cuore di ratto è molto importante per analizzare i componenti del sangue, contribuendo alla comprensione delle malattie cardiovascolari e delle loro malattie correlate. Rispetto ai metodi di campionamento tradizionali, questa tecnica presenta i vantaggi di essere in vivo, in tempo reale, dinamica e non invasiva, senza micromolecole biologiche e pre-processo di campionamento del titolo per un test esterno. Questa tecnica non è applicabile solo alle malattie cardiovascolari, ma dovrebbe anche funzionare per la diagnosi e il trattamento delle malattie rilevando biomarcatori del sangue combinati con cromatografia liquida ad alta fase e spettrometria di massa.Questo metodo può essere utilizzato per studiare malattie cardiovascolari come infarto miocardico, apnea e aterosclerosi. Inoltre, si applica anche all'edema polmonare cardiogeno e all'embolia polmonare e cerebrale. Dopo aver eseguito la preparazione sperimentale, collegare l'ingresso della sonda dell'unità di dialisi con l'ago della siringa, l'adattatore del tubo e il tubo FEP.Controllare la pervietà del sistema di tubazioni di microdialisi perfondendo la soluzione di destrosio citrato anticoagulante nel sistema di tubazioni. Fare un'incisione per esporre la vena giugulare destra mediante dissezione smussata dei tessuti molli e della fascia perivascolare. Utilizzando una sutura chirurgica 4-0, fare un nodo staccabile nella vena giugulare destra all'estremità distale del cuore per bloccare temporaneamente il flusso sanguigno.Quindi fare un'incisione nella vena giugulare destra vicino al cuore. Inserire uno stiletto catetere a forma di ago nella vena giugulare destra verso l'estremità prossimale del cuore di ratto. Inserire la sonda di microdialisi del sangue in un catetere e impiantare la sonda con pinza oftalmica lungo l'incisione obliqua dello stile del catetere.Rimuovere lo stiletto del catetere guidato e immergere completamente la membrana semipermeabile della sonda nella vena giugulare destra. Sbroglia il nodo staccabile all'estremità distale del cuore per ripristinare il flusso sanguigno nella vena giugulare destra. Quindi utilizzare suture chirurgiche 4-0 per legare la sonda con la vena giugulare destra.Posizionare il ratto sveglio in un serbatoio a movimento libero e collegare la sonda al sistema di microdialisi. Quindi irrigare la soluzione di destrosio citrato anticoagulante ad una velocità di due microlitri al minuto per un'ora per equilibrare la membrana di dialisi della sonda. Raccogliere campioni di sangue di microdialisi e conservarli temporaneamente in un contenitore frazionato di quattro gradi Celsius.Per riconfermare che la sonda è nella vena giugulare destra, sezionare il ratto. Rimuovere la sonda di microdialisi dalla vena giugulare destra e metterla in acqua ultrapura. Collegare la sonda alla tubazione e risciacquare durante la notte con acqua ultrapura per lavare accuratamente il sale residuo nel tubo e nella sonda.I campioni di sangue normali apparivano rosso vivo mentre potenziali coaguli di sangue sono stati osservati nei campioni ipossici. I campioni ottenuti attraverso la tecnica di microdialisi del sangue erano incolori, chiari e trasparenti. Per evitare la distruzione della membrana e la sonda di scivolamento o spostamento, dovremmo prestare attenzione quando stiamo posizionando e immergendo la sonda nella vena giugulare del ratto.I campioni di sangue ottenuti attraverso la tecnica della microdialisi possono essere utilizzati per analizzare i biomarcatori di diverse malattie e la distribuzione del sangue di farmaci e metaboliti rari.

Research

JoVE Journal

Medicine

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