2013年10月16日
丧失翻正反射长期以来被用作实验室动物无意识状态(也称为催眠)的标准行为替代指标。通过精心控制的高通量评估系统,可以检测药理学干预引起的挥发性麻醉剂敏感性的改变,该系统也可适用于任何吸入性治疗药物的递送。
本实验的总体目标是评估药理学干预后麻醉敏感性的变化。首先需仔细检查暴露舱,确保气体流速和温度均匀一致;第二步是使动物适应暴露舱环境。
接下来,进行感兴趣的药理学干预。最后一步是通过评估动物在麻醉暴露下的写字反射来检测麻醉敏感性的变化。最终,写字反射检测用于显示由长效或短效药理学干预引起的麻醉敏感性差异。
尽管该系统可用于研究小鼠麻醉敏感性的变化,但它也可用于多种物种,以研究任何吸入性治疗药物的效果。测试装置由24个透明亚克力圆柱形腔室组成,每个腔室长10厘米,直径5厘米。此尺寸适用于典型的25克成年小鼠。
每个腔室两端均设有用于气体进出的端口。出口端采用橡胶垫圈密封,便于拆卸。插入动物时,将每个腔室安装在置于水浴中的支架上。
将支架放置好,使只有 chambers 的下部被浸没。chambers 后端的支撑结构可提供稳定性,并保持 chambers 处于水平状态,确保每个 chamber 与浴液均匀接触。将氧气瓶通过聚乙烯管连接至蒸发器和流量计后,将管路分成 25 根等长的小直径电阻管。
这可确保在连接时向每个腔室提供相等的气流。接下来,将位于各腔室与进气口相对另一端的真空管路连接。这些真空管路在歧管处汇合,连接至实验室内部的抽吸管线。
主真空管路上的泄压阀可确保每个腔室内的大气压条件。一切连接完毕后,向浴槽中加入足量的水,以完全浸没每个腔室的底部。开启水泵以循环水浴,并维持 37 摄氏度的恒定温度。
在进行测试之前,需检查腔室是否存在泄漏以及气流是否正常。首先,将氧气流速设定为每分钟5升。将每个腔室浸入水中,观察是否有气泡产生或水进入,这两种现象均表明存在泄漏。
在开始实验前,更换任何漏气的腔室。对于每个腔室,在腔室前的管路中连接一个500毫升/分钟的流量计,以确保各管路间的流速平衡。若某个腔室未达到预期流速,应检查其管路是否堵塞。
最后,在适应前一周,校准麻醉气体分析仪,确保当100%氧气流过时,异氟烷读数为0.0%。植入式应答器用于在测试期间监测体温。达到适当的麻醉深度后,使用聚维酮碘对背部颈部区域进行消毒。
接下来,使用无菌针头将温度应答器皮下注射至肩胛骨之间。每天监测注射部位是否有感染及应答器移位情况。在首次评估前四天,使所有试验动物适应检测舱环境,以减少因新环境带来的应激影响。
为此,将每只动物放入一个实验舱内,通入100%氧气,持续两小时。每天重复此暴露过程,直至开始测试。经过四天的饲养测试后,第一天开始给予感兴趣的药物干预。
这种干预可能是向特定脑区进行立体定位注射、静脉注射或腹腔注射,用于药理学干预。在作用时间较长的情况下,需逐步测定麻醉敏感性。开始测试时,将每只动物放入独立的舱室中,并通入100%氧气,待所有动物放置完毕后开始实验。
将异氟烷的氟浓度设置为0.4%,持续15分钟。在此期间的最后两分钟,通过轻轻滚动麻醉舱使小鼠呈仰卧位,评估每只动物的翻正反射。如果小鼠能够将全部四肢恢复至麻醉舱底部,则认为翻正反射完整。
在两分钟内,记录每只小鼠的翻正反射状态,并采集每只小鼠的体温数据。接着,将异氟烷浓度提高约0.05%,维持15分钟,然后按照之前的方法评估翻正反射。持续增加麻醉剂浓度,直至所有动物均丧失翻正反射。
可选择在逐渐降低麻醉浓度的同时,重复进行逐步的书写反射评估,以测量麻醉苏醒情况。实验结束时,关闭异氟烷,对于持续时间较短的干预,用100%氧气冲洗整个系统15分钟。随后进行苏醒时间测试。
将每只动物放入通有100%氧气的独立舱室后,将异氟烷浓度设定为1.2%。麻醉暴露数分钟后,轻轻翻转每个舱室,直至每只小鼠保持仰卧姿势。确认翻正反射消失后,维持异氟烷浓度在1.2%,持续30分钟至1小时,具体时间取决于预期的急性干预作用时长。关闭异氟烷气流后,继续通入100%氧气,并记录每只动物四肢全部接触地面所需的时间。
当动物能够连续三次将四肢全部放置在地面上时,认为其书写反射完整。此处,在将I型肉毒碱酸注射至腹外侧前视核后一周测试了书写反射。预计该脑区的损伤会降低麻醉敏感性。
然而,在诱导或苏醒阶段的逐步麻醉敏感性方面均未发现显著差异。在此示例中,苏醒时间测试是在双侧前脑内侧视前区(VLPO)注射肉毒碱酸微滴后立即进行的。当将药物注射到VLPO时,与注射至邻近的内侧隔核以及溶剂对照组相比,催眠状态持续时间明显延长。
观看本视频后,您应充分了解如何通过逐步诱导试验或苏醒时间试验来评估麻醉敏感性,同时确保每只动物暴露于相同的气体流量和温度条件下。
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本研究评估药理学干预后实验动物麻醉敏感性的变化。该方法通过评估翻正反射作为无意识状态的行为学指标,可适用于多种吸入性治疗药物的研究。
在临床前模型中评估挥发性麻醉药的敏感性,可通过量化对催眠状态的影响,实现对靶向中枢神经系统化合物的机制性风险降低。该高通量系统通过提供可重复、定量的行为读数,支持早期发现阶段的靶点验证和表型筛选。通过将药理学干预与麻醉反应中的功能变化相联系,该系统为决策提供依据,减少神经精神类药物研发后期的生物学风险。
该方法通过在药物干预后实现对麻醉敏感性的假设驱动型评估,将靶点调控与功能输出相联系,从而整合到发现生物学的工作流程中。