2015年3月6日
本文介绍一种在大鼠中对肠系膜淋巴管进行插管的技术,该技术可实现对经肠道给药后通过淋巴系统转运的脂质和药物进行定量分析。该技术可进一步用于评估肠系膜淋巴液中液体、免疫细胞、肽类、蛋白质以及亲脂性分子的浓度和/或转运情况。
本实验的总体目标是评估药物和脂质经肠道给药后进入肠淋巴系统的转运速率和程度。首先,通过分离并插管肠系膜淋巴管以收集淋巴液;第二步,插管十二指肠以实现向肠道内输注,同时插管颈动脉以采集血液样本。
在最后一步中,将实验处理物质递送至十二指肠,随后收集淋巴液和血液,用于定量系统中的脂质或药物水平。最终,该模型可用于评估经肠道递送后脂质和药物的总吸收量及肠道淋巴转运情况。该技术的主要优势在于,可直接对肠系膜淋巴管进行插管,并在整个实验期间连续收集淋巴液。
这可以估算流入和流经肠系膜淋巴的绝对大量物质。在活体条件下,该模型不仅能够实现对药物和脂质转运的活体评估,还可用于测量任何感兴趣因素的肠道淋巴转运,以及在不同刺激或疾病状态下这些因素淋巴转运的变化。
该方法的可视化演示至关重要,因为肠系膜淋巴管插管操作复杂且困难,其原因在于淋巴管本身细小、脆弱,尤其在禁食动物中更为明显。本次手术操作的演示将由我在莫纳什大学的同事兼教职人员 Natalie Cus 博士,以及课题组的高级博士后 LJ Hugh 博士共同完成。手术前一天,将导管剪裁至适当长度,并使用无菌手术刀片在每段导管末端切出斜面。接下来,为制备十二指肠内导管,需将导管末端回折形成环状结构,然后加热导管以在管壁上形成固定锚点。
手术当天,剃除麻醉成年大鼠右侧腹部、颈部以及左侧锁骨区域的毛发,然后使用聚维酮碘溶液和70%乙醇依次进行三次无菌擦拭,清洁手术区域,以暴露淋巴导管。将动物置于右侧朝上的体位,使用无菌手术刀片从剑突开始,沿直线向右侧腹侧做长约4厘米的切口,切口位置约位于肋缘下方2厘米处,切开腹壁最表层的肌肉。将小肠向左侧腹壁牵开,并用两到三块浸有生理盐水的无菌纱布覆盖,以保持其位置。
然后将大鼠横跨在一支水平放置于动物背部下方、与右肾位置平齐的10毫升塑料注射器上。为了便于观察肠系膜淋巴管,需找到直径约为0.5至1毫米的肠系膜上淋巴管,该淋巴管垂直于右肾,位于暗红色搏动的肠系膜动脉前方且与之平行。需要注意的是,在未禁食的大鼠中(如本图所示),肠系膜上淋巴管呈白色、不透明,比寄生虫感染的大鼠更容易观察。
接着,将一对直血管钳穿过右肾下缘的会阴脂肪层,平行于肠系膜上淋巴管,并穿过下腔静脉正下方的结缔组织层。然后利用血管钳的尖端,将淋巴导管从肾周脂肪层中穿过,使其一端紧邻肠系膜淋巴管,另一端从动物体外右肾水平处引出。随后,在手术显微镜下使用珠宝匠镊子,通过钝性分离法从末端开始,逐层分离覆盖在肠系膜淋巴管上方的结缔组织和脂肪组织,以暴露肠系膜淋巴管,操作过程中需注意避免损伤淋巴管。
用精细镊子的尖端在淋巴管上制造一个小孔。确保淋巴套管完全充满抗凝剂溶液且无气泡后,用一小把镊子将淋巴套管通过穿刺口插入肠系膜淋巴管内约2至4毫米。如果插管成功,可观察到肠淋巴液从套管游离收集端逐渐流出。
当发生此情况时,在导管插入淋巴管的入口处滴加少量氰基丙烯酸酯胶水以固定插管,注意避免胶水过量而堵塞血管。接下来进行十二指肠插管。首先,通过轻柔地向下牵拉,识别小肠中呈亮粉色的部分即为十二指肠,并显露胃部。然后使用无菌的23号针头在幽门处的十二指肠上穿刺一个小孔,位置大约位于胃与十二指肠连接处下方2厘米处。
接下来,将十二指肠导管的钩状末端插入穿刺孔,并用一滴Sano丙烯酸胶水固定导管位置。然后使用缝线关闭腹肌壁切口。颈动脉插管可在肠系膜淋巴导管插管之前或之后进行。我们通常优先在淋巴导管插管之前完成颈动脉插管,以减少移动动物时可能造成淋巴导管移位的风险。进行颈动脉插管时,首先在距斜面尖端2.5厘米处标记颈动脉导管,以确定需插入动脉的导管长度。
然后将套管的无斜面端连接至一个装有抗凝溶液的注射器上的25号针头,用溶液充满套管,确保无气泡存在。接下来,在气管左侧的皮肤层沿矢状面做一个1至1.5厘米的纵向切口,然后使用钝头镊子分离皮下结缔组织,暴露其下方成对的颈部肌肉。牵开颈部肌肉以显露搏动的左侧颈动脉,该动脉位于皮肤表面下方约1厘米处。
然后通过钝性分离清除动脉上方的结缔组织,并使用钝头组织镊分离出约一厘米长的动脉段。接着,用尖头镊子将两根丝线缝合线穿入颈动脉下方,分别置于分离出的动脉段两端。随后结扎远离大鼠心脏和锁骨端的缝线,并在颈动脉下方放置一对直型尖头镊子,以阻断动脉内的血流。
现在使用精细尖头虹膜剪,在离分离区域顶端约三分之一处的动脉上表面做一个小切口。用弯头镊子将套管的尖端插入动脉中。插入后,移除直头精细尖头镊子,阻断血流,并使用两对镊子将套管向前推进动脉内2.5厘米。
一个用于固定动脉内的插管以防止血液回流,另一个用于插入插管。然后使用小型动脉夹固定动脉内的插管。向插管内注入抗凝溶液,随后回抽少量血液以确认管路通畅。
然后用抗凝剂溶液冲洗套管,并用打火机火焰封闭其末端。最后,使用缝线将套管固定到位,并移除动脉夹。接着,在动脉和套管周围打第三道缝线,剪短动脉周围的缝线,并在恢复期后用更多缝线闭合颈部伤口,通过十二指肠套管向动物体内注入感兴趣的制剂。
如图所示,在给予模型脂溶性药物哈拉芬烯后,成功插管的大鼠平均淋巴流速为每小时 0.4 至 1.3 毫升。在部分动物中,插管后最初一至三小时内淋巴流速略低,随后升高,这是成功进行淋巴插管后常观察到的现象;而在插管失败的大鼠中,流速在整个采集期间始终显著低于成功实验中的水平。
同样,在这些代表性实验中,插管失败动物的甘油三酯和卤碱 RIN 的累积淋巴转运量显著较低。而在插管成功组中,卤碱的平均累积转运量为给药剂量的 15.1%,甘油三酯的累积转运量在 10 小时内为 61 毫克。在此项代表性脂质转运实验中,经淋巴转运的放射性标记外源性脂质剂量占给药总量的 54%。这些数值与先前观察到的结果无显著差异。
对于类似配方,甘油三酯和药物向淋巴系统的转运速率在脂质和药物给药后数小时内达到峰值,随后恢复至基线水平。这在典型的肠道淋巴脂质和药物转运实验中较为常见。在每个时间段内,药物在淋巴中的转运速率与甘油三酯的转运情况相似,因为药物会随脂质一同被转运进入淋巴系统。
与富含甘油三酯的脂蛋白相关。一旦掌握该技术,若无操作困难,插管可在30分钟内完成。通过本操作,可分离收集到的淋巴液中的组分,并用于进一步实验,例如将其回输至受体动物,以直接评估其功能、代谢、清除或分布模式。观看本视频后,您应能够充分理解分离和插管肠系膜淋巴管、颈动脉及十二指肠的技术方法。
利用这些技术,您应能够在活体中评估药物、脂质及其他因素通过肠道进入肠系膜淋巴的转运过程。
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本文介绍了一种在大鼠中进行肠系膜淋巴管插管的技术,用于定量评估经肠道给药后通过淋巴系统转运的脂质和药物。该方法可用于评估多种物质,包括免疫细胞和亲脂性分子。
肠系膜淋巴管插管模型可直接定量测定脂溶性药物和脂质的肠道淋巴转运,弥补了预测经脂质吸收途径化合物口服生物利用度的关键空白。该手术方法通过区分淋巴吸收与门静脉吸收,提供机制层面的风险评估依据,有助于指导制剂策略,并减少因意外药代动力学变异导致的后期研发失败。该模型通过生成与临床前疗效相关联的定量淋巴转运数据,支持靶点验证和先导化合物筛选,为早期发现阶段的“继续/终止”决策提供依据。
该方法可整合到从早期假设验证、先导物识别直至临床前研究的整个发现流程中,提供与标准门静脉血液药代动力学谱互补的淋巴转运数据。