使用研究临床相关性和机制的模型在大鼠中短时间体温过低诱导
2021年3月3日
本文描述了大鼠全身短时间体温过低诱导的两种方法。第一种快速感应方法，使用风扇和乙醇喷雾剂进行主动冷却，以快速降低温度。第二种方法是渐进冷却方法。这是通过异黄素麻醉和降低家庭热垫上的温度设置的组合实现的。这样，核心体温就会逐渐降低，而无需使用任何外部冷却设备。
逐渐冷却方案的冷却速度比目前的实验方法慢。此模型在临床上是相关的，因为瞄准温度的时间更接近人类范围。这些技术的主要优点是简单和廉价。
此外，这些型号不需要专业设备。从渐进模型获得的临床冷却率将允许更知情的临床前调查体温过低的好处，作为中风患者的治疗措施。首先，将麻醉大鼠放在手术热垫上，鼻子放在圆锥体中。
用手术带固定鼻子。从右下腹部剃掉毛皮，皮下注射200微升0.05%的布皮瓦卡因作为局部麻醉剂。将防腐剂溶液应用于刚剃光的区域。
沿着右腹部区域近处向右大腿进行两厘米的纵向切口，使其足够深，足以暴露腹腔大腿折痕处的空间，并使用造热器和钳子在皮肤下创建一个口袋，足够大，足以容纳数据记录器设备。将温度监测数据记录器设备插入口袋，并使用 5-0 缝合线关闭肌肉和皮肤，确保数据记录器不会靠在加热垫上。为了诱导活性体温过低，首先放置一个反驳站，从鼠头夹住20厘米，从下腹部夹住120厘米，并附加一个60毫米12伏风扇，每分钟至少旋转4000次，每个支架上都有瞄准老鼠下背部的风扇。
调整热垫到所需的目标温度，以启动体温过低，并打开两个风扇。在易感位置，每五分钟向大鼠下背部喷洒三到四次70%乙醇，同时擦毛皮以加快冷却感应，同时密切监测直肠温度。当直肠温度在目标温度的一度以内时，停止使用乙醇。
当温度在目标的 0.5 度以内时，关闭风扇，使温度缓慢下降至目标，而不会过度冷却。在过度冷却的情况下，用动物热灯更换一个风扇，并使用热灯将动物温和加热到目标温度。一旦达到目标温度并稳定下来，监测剩余体温过低期的温度。
在体温过低期结束时，将热垫设置为 37 摄氏度，并允许动物在 30 分钟内进行热调节。为了诱导临床上可以实现的逐渐性体温过低，将核心温度调节的家用热垫的温度以小增量降低，以便在特定预定时间段内达到体温过低。达到目标温度后，在没有任何外部冷却的情况下，保持所需间隔的目标温度。
要在体温过低期结束时重新加热动物，请调整热垫，让大鼠在所需的时间间隔内重新加热到 37 摄氏度。在完成这两种类型的体温过低实验后，移除数据记录器，以便分析记录的体温。在这项分析中，通过在15分钟内快速冷却到32.5摄氏度的目标温度，实现了体温过低。
由于未能阻止冷却，可以观察到比目标温度高出约 0.5 摄氏度的轻微温度超标。目标温度维持30分钟，1.5小时开始回暖。在这项实验中，采用逐渐体温过低的诱导方法，使目标温度在两个小时内达到33摄氏度。
目标温度维持30分钟，然后在2.5小时重新升温。逐渐冷却技术导致我们研究一个更临床相关的冷却率是否将防止颅内压力升高后缺血性中风大鼠。
概述
本文描述了两种在大鼠中进行短时全身低温诱导的方法：使用风扇和乙醇喷雾的快速冷却方法，以及使用异氟烷麻醉和热垫的渐进冷却方法。这些技术旨在为临床前研究提供具有临床相关性的冷却速率。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 生理学
- 临床前研究
背景
- 低温是中风患者的潜在治疗方法。
- 当前诱导低温的方法可能不具有临床相关性。
- 该研究旨在改进诱导方法以提高其在人类情景中的适用性。
- 寻求简单且廉价的技术以促进研究。
研究目的
- 评估在大鼠中诱导低温的两种方法。
- 评估所达到的冷却速率的临床相关性。
- 研究低温对缺血性中风后颅内压的影响。
使用的方法
- 使用风扇和乙醇喷雾进行快速诱导的主动冷却。
- 使用异氟烷麻醉和热垫进行渐进冷却。
- 在冷却过程中使用数据记录器监测温度。
- 分析低温期间和低温后的体温变化。
主要结果
- 快速冷却在15分钟内达到32.5°C的目标温度。
- 渐进冷却在两小时内达到33°C的目标温度。
- 两种方法均能有效维持目标温度30分钟。
- 渐进冷却可能防止中风后颅内压升高。
结论
- 两种低温诱导方法都简单且经济实用。
- 渐进冷却对中风研究更具临床相关性。
- 需要进一步研究探索冷却速率对中风结果的影响。
常见问题
Executive Industry Relevance
Translational gaps in therapeutic hypothermia research challenge the predictive confidence of preclinical neuroprotection studies. This article's rat models enable direct comparison of rapid and clinically relevant cooling rates, supporting mechanistic de-risking and target validation for neuroprotective interventions. These protocols position R&D teams to better align preclinical findings with clinical trial design and portfolio advancement decisions.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of neuroprotective hypotheses under clinically relevant cooling conditions.
- Supports functional target validation by isolating cooling rate as an independent variable.
- Facilitates mechanistic de-risking by distinguishing physiological effects of rapid versus gradual hypothermia.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, reproducible hypothermia induction protocols for downstream neuroprotection assays.
- Delivers quantitative temperature monitoring outputs for robust assay development.
- Enables reliable evaluation of candidate interventions in controlled thermal environments.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical cooling rates with clinical feasibility, enhancing translational continuity.
- Supports risk-adjusted advancement of neuroprotective strategies for stroke and related indications.
- Improves predictive value of preclinical models for clinical trial design.
Pipeline & Workflow Integration
These hypothermia induction models bridge early discovery and preclinical validation, informing lead identification and translational research in neuroprotection.
- Discovery Biology: Enables hypothesis testing on cooling rate-dependent neuroprotection and physiological mechanisms.
- Screening: Standardizes temperature control for reproducible compound screening in neurological models.
- Analytics: Provides continuous quantitative temperature data for comparative analysis across experimental arms.
- Translational Research: Facilitates alignment of preclinical protocols with clinical cooling parameters for improved trial design.
- Enterprise Reuse: Offers accessible, scalable protocols adaptable across neuroprotection research portfolios.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in neuroprotection studies.
- Operational Value: Delivers reproducible, standardized, and cost-effective hypothermia induction methods.
- Strategic Value: Supports informed go/no-go decisions and capital-efficient portfolio progression.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of neuroprotective candidates for clinical advancement.
Implementation Considerations
- Requires expertise in small animal surgery and temperature monitoring.
- Needs access to basic surgical and temperature regulation equipment.
- Demands cross-team standardization of cooling protocols and data analysis.
- Adaptable to various neurological disease models with protocol adjustments.
- Cooling rates and physiological responses may differ from human patients, requiring careful translational interpretation.
