慢性植入仪器的非麻醉胎羊模型可用于研究健康和疾病状态下的人类胎儿发育，因为该模型允许手术植入和维护导管与电极、重复采血、注射物质、记录生物电活动以及进行体内成像。本文描述了建立该模型所需的操作步骤。
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本文内容
摘要
摘要
慢性置入仪器的妊娠绵羊已被用作研究人类胎儿发育以及对病理生理刺激（如内毒素、细菌、脐带阻塞、缺氧和各种药物治疗）反应的模型。针对有早产风险胎儿的糖皮质激素治疗以及治疗性低温等挽救生命的临床实践均是在该模型基础上发展而来。这得益于非麻醉状态下胎儿绵羊对手术植入和维持导管及电极的特殊适应性，从而可实现重复采血、物质注射、生物电活动记录、电刺激应用以及器官的体内成像。本文描述了建立稳定的慢性置入仪器且非麻醉胎儿绵羊模型所需施行的手术置入操作，并从术后血气、代谢及炎症等角度对术后恢复情况进行表征分析。
引言
存在多种动物模型可用于研究正常及异常妊娠，包括实验啮齿类动物、非人灵长类动物和家养反刍动物。1,2,3,4,5 慢性植入仪器的妊娠绵羊已被广泛用作人类胎儿发育及对病理生理刺激（如脂多糖（LPS））反应的研究模型，应用历史已达50年。6-10 LPS暴露后产生的病变与早产儿脑室周围白质软化症所见的病变完全相似，这是由于两种物种具有类似的成熟发育特征。11, 12
其他妊娠并发症也已得到深入研究，例如产前糖皮质激素可促进胎儿肺部发育13-15，以及宫内生长受限（IUGR）对胎儿的影响16,17。
胎羊模型被广泛使用，是因为非麻醉状态下的胎羊特别适合进行手术植入和维持导管及电极，从而可重复采集血液样本、记录生物电活动、施加电刺激以及进行体内脑成像。18 尽管遥测技术也可实现，但由于其建立系统更为复杂，且初期投入和维护成本较高，目前应用仍较少。19
此外，胎羊模型具有很高的多功能性，可根据研究需求选择多种不同的仪器配置。例如，可连续数天至数周实时记录多种变量信号，包括胎羊呼吸运动、脑电活动、心血管反应、心电图，以及利用血流探头或微球技术测量多个器官的局部血流量等。得益于这种多功能性，已开展的研究涵盖广泛领....
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方案
动物护理遵循加拿大动物护理委员会的指南，并获得蒙特利尔大学动物护理委员会的批准（方案编号 #10-Rech-1560）。表1中提供了所用材料与方法的详细信息。
1. 麻醉
- 将单腔导管插入颈静脉。
- 使用乙酰丙嗪（Atravet 10 mg/mL）2 mg 静脉注射，于操作前约30分钟对母羊进行镇静 在麻醉诱导前进行，以减少与操作相关的应激反应，从而降低皮质醇水平。
- 给予地西泮（Diazepam 5 mg/mL）20 mg，氯胺酮（Ketalar 100 mg/mL） 4-5 mg/kg 的丙泊酚（Propofol 10 mg/mL）静脉注射，剂量为 0.5 至 1 mg/kg，以诱导全身麻醉。
- 使用喉镜（威斯康星型刀片，超长350 mm左撇子刀片）插入气道交换导管至气管，以辅助插管。将硅胶气管导管（内径9至12 mm）沿气道交换导管滑入气管。该技术有助于简化插管过程。小心充盈气管导管的气囊，以避免压力引起的气管溃疡，并将导管固定于母羊头部。
- 将气管插管连接至麻醉机的呼吸回路，并立即开始机械通气。调整呼吸机参数以维持 PaCO2 在35至45 mmHg的正常范围内。
- 将导管插入耳动脉（22至20 G；1英寸［0.9 x 25 mm］至1.16英寸［1.1 x 30 mm］），并连接至非顺应性导管....
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结果
在妊娠128±2天（dGA，约妊娠0.88倍，足月为145 dGA）时，采用无菌技术在全身麻醉下（母羊和胎儿均麻醉）对38只妊娠期确定的母羊进行了手术置入动脉、静脉和羊膜导管以及心电图（ECG）电极。若为双胎妊娠，则根据触诊估计胎儿间颞径选择较大的胎儿； alternatively，也可随机选择胎儿进行置入操作，以避免潜在的偏倚，或对两个胎儿均进行置入。手术总持续时间为124±27分钟。胎儿上半身暴露于子宫外的时间为92±19分钟。大多数接受手术的母羊为F2代动物，其母本为F1代（边境 Leicester × 罗马诺夫），父本为汉普夏公羊；其杂交组合如下：汉普夏（50%）- 边境 Leicester（25%）- 罗马诺夫（25%）= HABLRV。
手术和仪器操作期间具有代表性的母体和胎儿生理特征如图1所示，均处于胎儿相应孕周的生理正常范围，且母体在麻醉期间的行为表现正常。
母体体重平均为 75±11 kg，38 例中有 21 例为双胎妊娠（即，速率为1.6±0.5。在剖检时.......
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讨论
本文介绍了建立用于研究胎儿生理学和病理生理学的动物模型——慢性置入仪器且非麻醉状态下的胎羊模型——所需的麻醉与手术操作。
该方案中有四个关键步骤需要特别强调。第一，将导管和电极穿过母体侧腹：此操作应一次性完成，以避免造成任何内脏器官损伤。第二，在将胎儿移出之前，需固定好子宫切口手术部位：这一点至关重要，可防止或尽量减少羊水流失，并在关闭子宫前对羊膜进行缝合。第三，动脉插管：胎羊动脉直径约为1-2 mm，对于经验丰富的外科医生而言插管并不困难；由两名外科医生组成的团队在此操作中配合最为高效快捷，有助于节省时间，从而缩短整个手术过程的持续时间。第四，在将胎儿放回羊膜腔并关闭子宫之前，需仔细固定并整理好羊膜腔内的所有导管和心电图电极：这有助于避免术后因母体或胎儿活动导致导管被意外牵拉或心电图电极撕裂。
除了本文所介绍的肱血管插管方法外，也可使用颈动脉或股动脉进行插管。具体选择取决于整体的仪器植入策略，而该策略本身又由研究设计决定。我们建议尽量减少胎儿在子宫外停留的时间，并尽量减少胎儿为完成仪器植入所需离开子宫的程度。这些考虑因素促使.......
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致谢
作者们衷心感谢Molly Towell围产期研究基金会、加拿大卫生研究院（CIHR）、魁北克健康研究基金会（FRQS）（资助对象：MGF）以及加拿大卫生研究院-魁北克围产期研究培训网络（QTNPR）（资助对象：LDD）提供的经费支持。
作者谨此感谢Esther Simard、Marco Bosa、Carl Bernard和Carmen Movila提供的技术支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| ACE 光源 | Schott-Fostec | A20500 | |
| 解剖剪刀 | 精细科学工具公司（Fine Science Tools） | 14060 - 11 | |
| 斜头解剖剪刀 | 精细科学工具公司（Fine Science Tools） | 15006 - 09 | |
| 手术刀柄 | 精细科学工具公司（Fine Science Tools） | 10003 - 12 | 交替使用的解剖工具 |
| 弧形手术刀片 #12 | 精细科学工具公司（Fine Science Tools） | 10012 - 00 | 交替使用的解剖工具 |
| 骨剪 | 精细科学工具公司（Fine Science Tools） | 16044 - 10 | |
| S & T 缝合打结镊 | 精细科学工具公司（Fine Science Tools） | 00272 - 13 | |
| Dumont SS 镊子 - 斜头型 | 精细科学工具公司（Fine Science Tools） | 11203 - 25 | |
| 6-0 规格编织丝线缝合线 | 泰利福医疗（Teleflex Medical） | 07 - 30 - 10 | |
| 医用胶带 | Transpore | 3M | |
| 盐酸氯胺酮 100 mg/ml | Hospira | NDC 0409 - 2051 - 05 | 最终剂量为 80 mg/kg |
| 镇静注射液（赛拉嗪 100 mg/ml） | Vecdo | NDC 50989 - 234 - 11 | 最终剂量为 10 mg/kg |
| 活性橙 14 | Sigma - Aldrich | R - 8254 | |
| 林格氏液成分 | 溶液经含 95% O₂ 和 5% CO₂ 的气体平衡，最终 pH 值为 7.4 | ||
| 氯化钠 | Sigma - Aldrich | S7653 | 最终浓度：118 mM |
| 氯化钾 | 费希尔科技公司（Fisher Scientific） | P217 - 3 | 最终浓度：4.7 mM |
| 二水合氯化钙 | 费希尔科技公司（Fisher Scientific） | C79 - 500 | 最终浓度：2.5 mM |
| 磷酸二氢钾 | 费希尔科技公司（Fisher Scientific） | P -285 | 最终浓度：1.2 mM |
| 硫酸镁 | J.T. Baker | Jan-00 | 最终浓度：0.57 mM |
| 4-(2-羟乙基)哌嗪-1-乙磺酸（HEPES） | 费希尔科技公司（Fisher Scientific） | BP 310 - 500 | 最终浓度：5.95 g/L |
| 葡萄糖 | Sigma - Aldrich | G8270 | 最终浓度：5.5 mM |
| LifeWindow | Digicare 生物医学技术公司 | ||
| CED 生物放大器和 ADC 单元 | 剑桥电子设计有限公司（Cambridge Electronic Design Limited, Unit 4, Science Park, Milton Road, Cambridge CB4 0FE ENGLAND） | 生物放大器：1902；ADC：micro1401；数据采集软件：Spike 2，V7.13 | |
| Neurolog 模拟信号生物放大器 | Digitimer 有限公司（Digitimer Ltd 37 Hydeway Welwyn Garden City Hertfordshire, AL7 3BE, England） | NL108A | |
| ABL800Flex | Radiometer Canada；200 Aberdeen Dr, London, ON N5V 4N2 | ||
| Eppendorf 5804R | Eppendorf Canada；2810 Argentia Road, #2 Mississauga, Ontario, L5N 8L2 | ||
| Arrow 颈静脉插管套件 | Arrow International, Inc.，2400 Bernville Road, Reading, PA 19605 USA | ||
| Atravet | 10 mg/ml | ||
| 地西泮 | 5 mg/ml | ||
| 氯胺酮 | Ketalar | 100 mg/ml | |
| 丙泊酚 | 10 mg/ml | ||
| SurgiVeT | 气管内导管；Smiths Medical ASD, Inc. St. Paul, MN 55112, USA | ||
| Cook 气道交换导管（带 RAPI-FIT 接头） | Cook Critical Care 750, Bloomington IN 47402-0489 USA | ||
| Dispomed 呼吸机 | Dispomed Ltd.，745 Nazaire-Laurin, Joliette, Quebec J6E 0L6 | ||
| BD Insyte-W | 贝克顿·迪金森公司（Becton Dickinson），输注治疗系统公司（Infusion Therapy Systems Inc.），9450 S State St, Sandy Utah 84070 USA | 22 至 20 G；1 英寸 [0.9 x 25 mm] 至 1.16 英寸 [1.1 x 30 mm] | |
| Edwards Lifesciences 型号：PX272 压力监测套件（含 TruWave 一次性压力传感器） | |||
| LifeWindow LW6000 | Digicare 生物医学技术公司，107 Commerce Road, Boynton Beach, FL 33426-9365 USA | ||
| Gaymar | |||
| Babcock | |||
| 聚乙烯导管 | SCI（Scientific Commodities Inc.） | 2 米 | |
| 2-0 Vicryl | |||
| Castroviejo 剪刀 | |||
| 心电图（ECG） | LIFYY, Metrofunk Kabel-Union, Berlin, Germany | 单鞘内四铜电极，2 米 | |
| 2-0 Vicryl | |||
| 3-0 Vicryl | |||
| PDS II USP | |||
| 复方磺胺甲噁唑（甲氧苄啶-磺胺多辛） | |||
| 氨苄西林 | |||
| 三通阀 | Argon Medical，货号 041220001A | 带阳式鲁尔锁的双四通三通阀 | |
| 针头 | Tyco Healthcare 8881202389 | Monject 铝制针座钝头针，22Gx，0.7mm x 38.1mm：用于胎儿动脉和静脉导管 | |
| 针头 | Tyco Healthcare 8881202322 | Monject 铝制针座钝头针，16Gx，1.6mm x 38.1mm：用于羊膜腔导管 |
参考文献
- Barry, J. S., Anthony, R. V. The pregnant sheep as a model for human pregnancy. Theriogenology. 69, 55-67 (2008).
- Morrison, J. L. Sheep models of intrauterine growth restriction: fetal adaptations and consequences. Clin Exp Pharmacol Physiol. 35<....
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