全流量大鼠体外循环模型的建立.docx
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1、全流量大鼠体外循环模型的建立【摘要】 目的 建立可存活全流量的大鼠体外循环(cardiopulmonary bypass,CPB)模型。方法 8只雄性Sprague-Dawley 大鼠异氟烷吸入诱导麻醉后,经口气管内插管,接呼吸机行机械通气。进行尾动脉、腹壁尾侧浅动静脉和右侧颈外静脉血管穿刺置管等外科准备。经颈外静脉置入的多孔套管为静脉引流通道,以经尾动脉置入套管为CPB动脉灌注管道,血液经过特制膜氧合器进行氧合建立CPB并进行90 min CPB灌注。实验动物均进行血气和血流动力学等基本生理指标监测,并在CPB前、CPB后60 min以及CPB后1周测定细胞因子(IL-6和IL-10)以了解
2、CPB所致的大鼠全身炎症情况。结果 成功建立了不输血全流量大鼠CPB模型,所有实验动物全部存活至7天以上。受试动物IL-6和IL-10在CPB后显着升高,一周后回降到术前正常水平。结论 本实验成功建立了全流量大鼠CPB模型,CPB后大鼠出现明显的全身炎症反应,这为研究CPB并发症病理生理机制以及相应的应对策略提供可靠经济的动物模型。【关键词】 体外循环;大鼠;模型Abstract: OBJECTIVE To establish a recovery rat model of full-flow cardiopulmonary bypass (CPB). METHODS Eight male S
3、prague-Dawley rats were used. All subjects received isoflurane inhalation anesthesia, transoral tracheal intubation and mechanic ventilation. Surgical preparations primarily involved with cannulation of four vessels including tail arteries, superficial caudal epigastric arteries and veins, and right
4、 jugular veins. The multiorificed catheter cannulated in jugular vein was used for venous drainage; the 20 guage catheter cannulated in tail artery was used for the arterial inflow from the CPB circuit and blood was oxygenated with a customized mini-oxygenator. Ninety minutes cardiopulmonary bypass
5、was performed on the rats. Blood gas analysis and basic physiological measurements were monitored. Plasma cytokines (IL-6 and IL-10) were measured before CPB, 60 minutes after CPB and 1 week after CPB, in order to observe the CPB-induced systematic inflammation. RESULTS CPB was successfully establis
6、hed and all subjects were recovered from surgery and CPB and survived more than seven observation days. The plasma concentration of IL-6 and IL-10 was significantly increased after CPB but returned to the previous normal level in 7 days postoperatively. CONCLUSION A recovery rat model of full-flow c
7、ardiopulmonary bypass was successfully established. Systematic inflammation was expectedly induced by CPB, which therefore, presented a satisfactory non-transfusion, full-flow and recovery CPB model in rats for the research of pathophysiological mechanism and complication of CPB related injury.Key w
8、ords: Cardiopulmonary Bypass; Rats; Models体外循环(cardiopulmonary bypass,CPB)自从上世纪50年代引入临床,已经广泛应用于心脏外科手术中。目前大多数冠脉旁路移植术(约80%)和所有心内直视手术需要借助CPB进行1。尽管CPB材料不断更新,技术不断进步,但是其本身仍然是心脏手术术后并发症的主要原因。神经认知功能障碍是CPB后最为常见的神经系统并发症,在术后一个月时高达30%65%,在术后5个月时仍高达20%40%1。为了研究CPB相关并发症,一些实验室成功建立了大鼠CPB模型。但是大鼠正常心输出量水平为160180 ml/(kg
9、min),而此前的不输血CPB模型流量均在150 ml/(kgmin)以下4-7。本研究拟以大鼠为研究对象,建立不输血全流量的CPB模型,观察CPB所导致的炎症变化以评价建模是否成功。此外,本研究还观察实验大鼠是否能够长期(7天)存活。1 材料与方法外科准备 本动物实验经过杜克大学动物委员会批准,并符合美国卫生研究院关于使用实验室动物的相关规定(No. 86-23, revised 1996)。雄性Sprague-Dawley 大鼠(鼠龄14-16周,体重400450 g,购于Harlan, Indianapolis, IN, USA),禁食1216 h,自由饮水。于术日晨以5%异氟烷吸入诱导
10、麻醉后,经口气管内插管,接呼吸机行机械通气,吸入50%空-氧混合气,调整潮气量和呼吸频率,以确保呼气末二氧化碳(PETCO2)在3242 mmHg之间。在以下的外科准备期间,持续吸入2%异氟烷维持麻醉。将针型YSI 552体温计 (YSI Temperature, Dayton, OH, USA)置于大鼠头部皮下进行持续体温监测。其余手术操作遵循无菌操作原则,手术区域以1%利多卡因浸润。在显微镜下共进行四支血管的穿刺置管。以聚乙烯导管(PE-10)置入腹壁尾侧浅动脉行持续动脉压监测;以24号静脉留置套管针套管进行腹壁尾侧浅静脉穿刺置管,建立起输液给药静脉途径并予以肝素400 IU/kg;以20
11、号静脉留置套管针进行大鼠腹侧尾动脉穿刺置管,作为CPB动脉灌注管道;通过右侧颈外静脉置入 F多孔套管(改制于 French Desilets-Hoffman儿科引导管,Cook Inc., Bloomington, IN, USA),其尖端至右心房水平,作为CPB静脉流出通道。多孔导管位置通过超声定位(Sonos 7500, Phillips Medical Systems, Andover, MA, USA)。所有置管用丝线原位固定防止滑脱或进气。在外科准备完成后,测量动脉血气,并抽取血液标本,低温离心后-80冰箱保存,用以测量细胞因子白介素(IL)-6和IL-10。CPB管道 CPB管道包
12、括一个特制的容积为8 ml的静脉贮血器,蠕动泵(Masterflex, Cole-Parmer仪器公司, Vernon Hills, IL,US),流量探测器(2N806 流量探头和T208 流量计; Transonics Systems, Inc, Ithaca, NY,US),特制膜氧合器(Jostra AG, Hirrlingen, Germany),预充量4 ml,气体交换面积558 cm2。上述各部分以 mm内径无菌硅胶管连接。整个CPB管道预充9ml6%羟乙基淀粉胶体溶液,CPB流量维持在于大鼠正常心输出量水平:160180 ml/(kgmin)。CPB动脉灌注温度通过水浴系统维持
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