Name: 小鼠劳力性中暑的临床前模型 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-07-01T14:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 22 s
Description: 了解小鼠劳力性中暑的标准化临床前模型，该模型模拟人类病理生理学特征，用于研究降温速率对恢复的影响及药物相关并发症。此方法为热射病机制研究、预防和治疗策略开发提供了可重复实验平台。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

本研究由美国国防部 W81XWH-15-2-0038（TLC）和 BA180078（TLC）以及 BK 和 Betty Stevens 基金会（TLC）资助。JMA 获得了沙特阿拉伯王国的财政援助支持。Michelle King 在开展本研究时隶属于佛罗里达大学，目前就职于佳得乐运动科学研究所（Gatorade Sports Science Institute），该机构为百事公司研发部门（PepsiCo R&amp;#38;D）的下属单位。

所有实验程序均已通过佛罗里达大学动物护理与使用委员会（IACUC）的审查和批准。本研究使用约4个月龄的C57BL/6J雄性或雌性小鼠，其体重范围分别为27-34 g和20-25 g。
1. 遥测体温监测系统的手术植入
<ol>
	<li>从供应商处接收动物后，应在进行手术前让其在动物房内适应至少1周，以尽量减少运输带来的应激。</li>
	<li>将小鼠分组饲养（根据当地IACUC指南，每笼最多5只），直至体温遥测装置植入手术当天。饲养于标准7.25&#34; （W）× 11.75&#34; (L) × 5&#34; （H）笼具内含玉米芯垫料。维持12小时光照/12小时黑暗循环（开启：上午7点；关闭：下午7点）。饲养环境温度保持在20–22 °C，相对湿度（RH）保持在30%–60%。提供标准啮齿类动物饲料和饮水 随意摄取 直至EHS方案。 
	注意：单独饲养的目的是避免雄性C57BL/6J小鼠频繁发生打斗受伤，并为每只小鼠提供充足的自发转轮跑动机会。</li>
	<li>为植入遥测设备，使用异氟烷（4%，氧气流速0.4–0.6 L/min）对小鼠进行麻醉2 在诱导室中进行麻醉诱导（1.5%，0.6 L/min 气流）。随后，通过鼻罩将小鼠置于持续麻醉状态（1.5%，0.6 L/min）。</li>
	<li>使用眼用润滑剂（如兽用软膏）保护动物在手术期间的眼睛，防止损伤。</li>
	<li>准备手术区域时，使用小型动物专用毛发剪刀剃除下腹部毛发，或使用市售的脱毛剂。在此期间，皮下注射首剂布托啡诺（0.1 mg/kg）。</li>
	<li>用聚维酮碘（或类似的杀菌消毒剂）擦洗该区域三次，随后用70%异丙醇冲洗（或根据当地兽医要求使用无菌生理盐水）。然后，将小鼠转移至手术区域。</li>
	<li>使用粘性手术巾隔离小鼠手术区域。采用无菌器械和无菌技术，在腹白线中线处沿肋缘约0.5 cm位置做一条约1 cm长的切口。随后，将皮肤与肌层分离，并在腹白线上做一稍小的切口，注意避免损伤肠道或内脏器官。</li>
	<li>肌肉层打开后，将无菌遥测仪（微型可重复使用无电池遥测装置；16.5 × 6.5 mm）置于尾动脉和尾静脉前方、消化器官背侧的腹膜腔内，使其可自由漂浮。 
	注意：所有遥测仪在使用后均需用肥皂和水清洗，彻底冲洗，并在两次使用之间采用环氧乙烷气体灭菌。&#160;若无法进行气体灭菌，可采用浸泡于灭菌溶液中（按照生产商推荐的稀释比例和浸泡时间）的方式&#160; 对遥测仪进行消毒和灭菌。</li>
	<li>使用无菌的5-0可吸收缝线关闭腹腔切口，然后使用5-0普理灵缝线以单纯间断缝合法缝合皮肤。 
	注意：作者推荐采用让遥测仪在腹腔内自由漂浮而不将其固定于腹壁的方法（制造商亦建议此法），该方法已被证实可行且更优，可消除愈合过程中腹壁的额外张力。此外，该方法不会影响接收器从发射器获取信号的能力。</li>
	<li>将小鼠放入其清洁的笼子中，笼子下方放置便携式加热垫。在麻醉恢复的前1小时内，每15分钟监测一次小鼠状态，之后送回动物饲养设施。</li>
	<li>术后恢复期间，每12小时为小鼠皮下注射一次丁丙诺啡，持续48小时，并持续监测其痛苦迹象。如有条件，可每24小时皮下给予一次缓释丁丙诺啡（1 mg/kg），持续48小时。手术后让小鼠恢复约2周，再引入自主转轮跑动实验。</li>
</ol>
2. 适应性训练：自主与强制跑轮运动
<ol>
	<li>手术恢复后，将自愿跑轮放入笼中，使小鼠可自由接触跑轮。其他类型的跑轮也可能同样有效，但需确保其尺寸适合可用的有限笼具空间。 
	注意：跑轮的尺寸需略微缩小，以适应标准笼具。</li>
	<li>让小鼠在笼中适应自愿跑轮环境，持续 2 周。适应完成后，小鼠即可开始进行强制跑轮的训练和熟悉程序。</li>
	<li>在环境控制舱内进行四次训练（每天一次），室温条件约为 25 °C，相对湿度 30%。 
	注意：尽管这是理想条件，但小鼠在舱外相同的强制跑轮中也成功完成了训练。因此可同时训练多只小鼠，而不影响环境舱的使用。</li>
	<li>开始第一次训练时，通过移除或松开电机驱动带，使小鼠可在改装后的跑轮中自由转动 15 分钟，由小鼠自主决定跑轮速度，以非应激方式适应设备。 
	注意：可使用跑轮制造商提供的软件和硬件运行实验程序，也可替换为直接连接至跑轮电机的外部可编程电源，从而实现递增式运动方案的自动化控制。</li>
	<li>对每个跑轮系统进行校准，以确定电源电压与跑轮速度（米/分钟，m/min）之间的对应关系。 
	注意：强制跑轮还经过改装，将电机抬高 15 cm，反转并下移驱动跑轮的皮带轮，使其位于遥测接收平台上方 5 cm 处。此举确保在跑步过程中，接收平台能够准确获取遥测数据，不受电机干扰。</li>
	<li>短暂休息后（&#60;5 分钟），启动强制跑轮程序。起始速度设为 2.5 m/min，每 10 分钟增加 0.3 m/min，总时长 1 小时，以模拟实际热射病（EHS）试验的前 1 小时过程，但实验在室温下进行。结束后将小鼠放回其原笼，静息恢复 24 小时。随后三天以相同方式连续进行三次强制跑轮训练。从第 1 天之后，无需再进行自由跑轮适应阶段。</li>
	<li>让小鼠经历 2–3 天的洗脱期或恢复期，以消除强制跑轮训练带来的应激影响，但在此期间仍允许小鼠自由使用笼内自愿跑轮。此时小鼠已准备好接受 EHS 实验方案。</li>
</ol>
3. EHS 协议
<ol>
	<li>在EHS实验方案前一晚，将小鼠置于环境舱内，室温（约25 °C，相对湿度≈30%）下适应舱内环境。</li>
	<li>使用数据采集系统连续记录直肠温度（Tc），每30秒取一次平均值，整夜持续记录。</li>
	<li>在EHS实验方案当天早晨，确保小鼠的核心温度处于正常昼夜节律范围之内或以下（即36–37.5 °C），再开始升高舱内温度。这可确保小鼠无发热，并&#160;在此期间未经历过度应激。</li>
	<li>当小鼠核心温度稳定在正常静息范围内后，移除食物和饮水，并称量动物体重。关闭舱门，将环境舱温度升至目标值37.5 °C、相对湿度40%–50%，或设定为所需的环境温湿度19。使用经校准的温湿度监测仪验证舱内温湿度。</li>
	<li>用遮光帘围绕环境舱，以最大限度减少实验过程中的光照和干扰。通过远程红外照明摄像头持续监测小鼠状态。将第二个摄像头对准放置在跑轮附近的温湿度监测仪。根据需要调整环境舱控制器的设定点，以确保动物附近区域的温湿度读数准确。</li>
	<li>当第二个摄像头显示环境舱已达到目标温度（此过程可能需要约30分钟）时，迅速打开舱门，将小鼠放入强制跑轮中。</li>
	<li>启动强制跑轮程序，初始速度为2.5 m/min，之后每10分钟增加0.3 m/min，直至小鼠核心温度达到41 °C。当小鼠达到该核心温度后，保持跑轮速度恒定，直至出现症状限制终点，表现为明显意识丧失、向后跌倒或晕厥，以及无法继续奔跑或抓握跑轮。当小鼠在跑轮上连续发生三次无反应性向后翻转时，确认该时间点。或者，依据当地IACUC规定确定人道终点（例如当Tc≈43 °C时）以决定何时终止实验。该终点在几乎所有小鼠中略高于症状限制点。</li>
	<li>若执行快速冷却方案（R），一旦小鼠达到症状限制终点，立即停止跑轮并迅速将其从小鼠强制跑轮中取出。称量小鼠体重后，将其放回普通室温下的饲养笼中恢复。在此期间，保持舱门开启&#160;，并将培养箱设定点恢复至室温，使舱体快速降温。此操作可实现长期存活率超过&#62;99%。</li>
	<li>若进行更严重的（S）EHS暴露，应在EHS实验期间将小鼠的饲养笼保留在37.5 °C的环境舱内。当动物达到症状限制终点后，允许其继续留在跑轮中，直至通过远程摄像头观察到恢复意识（约5–9分钟）。</li>
	<li>随后迅速将小鼠从跑轮中取出，并直接放回预加热的饲养笼中，以实现更缓慢的降温过程（图1A，红色虚线），基本消除EHS后的低体温阶段。在此期间移除笼盖滤膜，以促进与舱内环境的充分平衡。</li>
	<li>使用预先冷却至室温的恢复笼，可执行一种较温和的替代方案，从而抑制低体温相，同时实现100%存活率20。</li>
	<li>对于S方案，在恢复期间需密切监测小鼠&#160;状态，并持续评估人道终点。尽管远程判断常用的人道终点指标（如翻正反射）较为困难，但仍应通过远程观察小鼠恢复期间的正常行为，如理毛、正常呼吸、舔舐等。同时持续监测Tc。</li>
	<li>若小鼠在恢复阶段核心温度出现反向上升，并最终超过40 °C，则极难恢复；此时应终止实验，并根据标准人道终点对小鼠进行评估。</li>
</ol>

<ol><li>Leon, L. R., Bouchama, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heat+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Comprehensive+Physiology%22%5BJournal%5D)">Heat stroke.</a> Comprehensive Physiology. 5 (2), 611-647 (2015).</li>
<li>Laitano, O., Leon, L. R., Roberts, W. O., Sawka, M. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controversies+in+exertional+heat+stroke+diagnosis%2C+prevention%2C+and+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Controversies in exertional heat stroke diagnosis, prevention, and treatment.</a> Journal of Applied Physiology. 127 (5), 1338-1348 (2019).</li>
<li>King, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+prior+illness+on+exertional+heat+stroke+presentation+and+outcome%5BTitle%5D)+AND+%22PLOS+One%22%5BJournal%5D)">Influence of prior illness on exertional heat stroke presentation and outcome.</a> PLOS One. 14 (8), 0221329(2019).</li>
<li>Carter, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epidemiology+of+hospitalizations+and+deaths+from+heat+illness+in+soldiers%5BTitle%5D)+AND+%22Medicine+and+Science+in+Sports+and+Exercise%22%5BJournal%5D)">Epidemiology of hospitalizations and deaths from heat illness in soldiers.</a> Medicine and Science in Sports and Exercise. 37 (8), 1338-1344 (2005).</li>
<li>Howe, A. S., Boden, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heat-related+illness+in+athletes%5BTitle%5D)+AND+%22The+American+Journal+of+Sports+Medicine%22%5BJournal%5D)">Heat-related illness in athletes.</a> The American Journal of Sports Medicine. 35 (8), 1384-1395 (2007).</li>
<li>Wallace, R. F., Kriebel, D., Punnett, L., Wegman, D. H., Amoroso, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prior+heat+illness+hospitalization+and+risk+of+early+death%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Research%22%5BJournal%5D)">Prior heat illness hospitalization and risk of early death.</a> Environmental Research. 104 (2), 290-295 (2007).</li>
<li>Wang, J. -C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+association+between+heat+stroke+and+subsequent+cardiovascular+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22PLOS+One%22%5BJournal%5D)">The association between heat stroke and subsequent cardiovascular diseases.</a> PLOS One. 14 (2), 0211386(2019).</li>
<li>Leon, L. R., Blaha, M. D., DuBose, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time+course+of+cytokine%2C+corticosterone%2C+and+tissue+injury+responses+in+mice+during+heat+strain+recovery%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Time course of cytokine, corticosterone, and tissue injury responses in mice during heat strain recovery.</a> Journal of Applied Physiology. 100 (4), 1400-1409 (2006).</li>
<li>Leon, L. R., DuBose, D. A., Mason, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heat+stress+induces+a+biphasic+thermoregulatory+response+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology.+Regulatory%2C+Integrative+and+Comparative+Physiology%22%5BJournal%5D)">Heat stress induces a biphasic thermoregulatory response in mice.</a> American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 288 (1), 197-204 (2005).</li>
<li>Leon, L. R., Gordon, C. J., Helwig, B. G., Rufolo, D. M., Blaha, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermoregulatory%2C+behavioral%2C+and+metabolic+responses+to+heatstroke+in+a+conscious+mouse+model%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology.+Regulatory%2C+Integrative+and+Comparative+Physiology%22%5BJournal%5D)">Thermoregulatory, behavioral, and metabolic responses to heatstroke in a conscious mouse model.</a> American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 299 (1), 241-248 (2010).</li>
<li>King, M. A., Leon, L. R., Morse, D. A., Clanton, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unique+cytokine+and+chemokine+responses+to+exertional+heat+stroke+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Unique cytokine and chemokine responses to exertional heat stroke in mice.</a> Journal of Applied Physiology. 122 (2), 296-306 (2016).</li>
<li>Costa, K. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((l-Arginine+supplementation+prevents+increases+in+intestinal+permeability+and+bacterial+translocation+in+Male+Swiss+mice+subjected+to+physical+exercise+under+environmental+heat+stress%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Nutrition%22%5BJournal%5D)">l-Arginine supplementation prevents increases in intestinal permeability and bacterial translocation in Male Swiss mice subjected to physical exercise under environmental heat stress.</a> The Journal of Nutrition. 144 (2), 218-223 (2014).</li>
<li>Hubbard, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+exercise+in+the+heat+on+predisposition+to+heatstroke%5BTitle%5D)+AND+%22Medicine+and+Science+in+Sports%22%5BJournal%5D)">Effects of exercise in the heat on predisposition to heatstroke.</a> Medicine and Science in Sports. 11 (1), 66-71 (1979).</li>
<li>Hubbard, R. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rat+model+of+acute+heatstroke+mortality%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%3A+Respiratory%2C+Environmental+and+Exercise+Physiology%22%5BJournal%5D)">Rat model of acute heatstroke mortality.</a> Journal of Applied Physiology: Respiratory, Environmental and Exercise Physiology. 42 (6), 809-816 (1977).</li>
<li>Hubbard, R. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diagnostic+significance+of+selected+serum+enzymes+in+a+rat+heatstroke+model%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%3A+Respiratory%2C+Environmental+and+Exercise+Physiology%22%5BJournal%5D)">Diagnostic significance of selected serum enzymes in a rat heatstroke model.</a> Journal of Applied Physiology: Respiratory, Environmental and Exercise Physiology. 46 (2), 334-339 (1979).</li>
<li>Hubbard, R. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+physical+effort+in+the+etiology+of+rat+heatstroke+injury+and+mortality%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%3A+Respiratory%2C+Environmental+and+Exercise+Physiology%22%5BJournal%5D)">Role of physical effort in the etiology of rat heatstroke injury and mortality.</a> Journal of Applied Physiology: Respiratory, Environmental and Exercise Physiology. 45 (3), 463-468 (1978).</li>
<li>Garcia, C. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sex-dependent+responses+to+exertional+heat+stroke+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Sex-dependent responses to exertional heat stroke in mice.</a> Journal of Applied Physiology. 125 (3), Bethesda, Md. 841-849 (2018).</li>
<li>Garcia, C. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+Ibuprofen+during+Exertional+Heat+Stroke+in+Mice%5BTitle%5D)+AND+%22Medicine+and+Science+in+Sports+and+Exercise%22%5BJournal%5D)">Effects of Ibuprofen during Exertional Heat Stroke in Mice.</a> Medicine and Science in Sports and Exercise. 52 (9), 1870-1878 (2020).</li>
<li>King, M. A., Leon, L. R., Mustico, D. L., Haines, J. M., Clanton, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomarkers+of+multi-organ+injury+in+a+pre-clinical+model+of+exertional+heat+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Biomarkers of multi-organ injury in a pre-clinical model of exertional heat stroke.</a> Journal of Applied Physiology. 118 (10), Bethesda, Md. (2015).</li>
<li>Murray, K. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exertional+heat+stroke+leads+to+concurrent+long-term+epigenetic+memory%2C+immunosuppression+and+altered+heat+shock+response+in+female+mice%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Exertional heat stroke leads to concurrent long-term epigenetic memory, immunosuppression and altered heat shock response in female mice.</a> The Journal of Physiology. 599 (1), 119-141 (2021).</li>
<li>Leon, L. R., DuBose, D. A., Mason, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heat+stress+induces+a+biphasic+thermoregulatory+response+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology-Regulatory%2C+Integrative+and+Comparative+Physiology%22%5BJournal%5D)">Heat stress induces a biphasic thermoregulatory response in mice.</a> American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 288, 197-204 (2005).</li>
<li>Laitano, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Delayed+metabolic+dysfunction+in+myocardium+following+exertional+heat+stroke+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Delayed metabolic dysfunction in myocardium following exertional heat stroke in mice.</a> The Journal of Physiology. 598 (5), 967-985 (2020).</li>
<li>Iwaniec, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acute+phase+response+to+exertional+heat+stroke+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Physiology%22%5BJournal%5D)">Acute phase response to exertional heat stroke in mice.</a> Experimental Physiology. 106 (1), 222-232 (2020).</li>
<li>He, S. -X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+a+rhabdomyolysis+model+in+mice+with+exertional+heat+stroke+mouse+model+of+EHS-rhabdomyolysis%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Physiology%22%5BJournal%5D)">Optimization of a rhabdomyolysis model in mice with exertional heat stroke mouse model of EHS-rhabdomyolysis.</a> Frontiers in Physiology. 11, (2020).</li>
<li>Lopez, J. R., Kaura, V., Diggle, C. P., Hopkins, P. M., Allen, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Malignant+hyperthermia%2C+environmental+heat+stress%2C+and+intracellular+calcium+dysregulation+in+a+mouse+model+expressing+the+p.G2435R+variant+of+RYR1%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Anaesthesia%22%5BJournal%5D)">Malignant hyperthermia, environmental heat stress, and intracellular calcium dysregulation in a mouse model expressing the p.G2435R variant of RYR1.</a> British Journal of Anaesthesia. 121 (4), 953-961 (2018).</li>
<li>Laitano, O., Murray, K. O., Leon, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Overlapping+mechanisms+of+exertional+heat+stroke+and+malignant+hyperthermia%3A+evidence+vs.+conjecture%5BTitle%5D)+AND+%22Sports+Medicine%22%5BJournal%5D)">Overlapping mechanisms of exertional heat stroke and malignant hyperthermia: evidence vs. conjecture.</a> Sports Medicine. 50 (9), Auckland, N.Z. 115-123 (2020).</li>
<li>Casa, D. J., Armstrong, L. E., Kenny, G. P., O'Connor, F. G., Huggins, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exertional+heat+stroke%3A+new+concepts+regarding+cause+and+care%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Sports+Medicine+Reports%22%5BJournal%5D)">Exertional heat stroke: new concepts regarding cause and care.</a> Current Sports Medicine Reports. 11 (3), 115-123 (2012).</li>
</ol>

作者声明无利益冲突。本项目所完成的所有工作及支持均来自佛罗里达大学。

本技术综述旨在为在小鼠中建立热射病（EHS）的临床前模型提供操作指南。文中提供了实现可重复、不同严重程度EHS发作所需的详细步骤和材料。重要的是，该模型在很大程度上模拟了人类EHS患者所表现出的体征、症状及多器官功能障碍11,19。此外，该模型可用于研究EHS短期与长期恢复的潜在机制19,20,22,23，以及干预措施对体温调节、高温环境下的表现指标、中暑后体温下降速率、多器官功能障碍指标和恢复功能测试的影响。该模型还允许研究者将本模型与其他相关模型进行比较，例如用于描述恶性高热或横纹肌溶解症的模型24,25,<sup class...

热射病的特征是高热个体出现中枢神经系统功能障碍，继而导致器官损伤1。热射病有两种表现形式：经典型热射病（CHS）主要影响热浪期间的老年人群，或在炎热夏季被留在阳光直射车辆中的儿童1；劳力型热射病（EHS）则发生在体力活动过程中体温调节能力不足时，通常（但并非总是）在高温环境下发生，表现为神经系统症状、高热以及随后的多器官功能障碍和损伤2。EHS可发生于业余和专业运动员、军事人员以及体力劳动者中，无论是否同时存在脱水3,4。事实上，EHS是运动过程中运动员死亡的第三大原因5。由于EHS发作可能致死或导致长期不良健康后果，因此在人类中研究EHS极具挑战性6,7。因此，一种可靠的EHS临床前模型可作为克服人类EHS患者回顾性与关联性临床观察局限性的重要工具。目前，啮齿类动物和猪的经典型热射病（CHS）临床前模型已有充分表征8,9,10。然而，由于体力运动对体温调节特征和先天免疫反应具有独特影响，CHS的临床前模型无法直接外推至EHS的病理生理过程11。此外，以往建立啮齿类动物EHS临床前模型的尝试存在显著限制，包括由电击、直肠探针插入以及预设的最高核心体温所引发的叠加应激刺激，且死亡率较高12,13,14,15,16，这些条件与当前流行病学数据不符。这些局限性显著影响了数据解读的准确性，并可能导致生物标志物指标不可靠。因此，本方案旨在建立并描述一种标准化、高度可重复且具有转化价值的小鼠EHS临床前模型，该模型基本克服了上述限制。文中还介绍了可调节模型参数以产生从轻度到致死性热射病不同梯度生理反应的方法。据作者所知，这是目前唯一具备此类特性的EHS临床前模型，使得以假设驱动的方式开展相关EHS研究成为可能11,17,18。

<table><tbody><tr><td>&amp;nbsp;1080P 高清 4 路安防摄像头 4 通道家用视频监控系统，带 1TB 硬盘，200 万像素夜视摄像头，闭路电视监控套件</td><td>LaView</td><td></td><td></td></tr><tr><td>5-0 涂层薇乔紫线编织线</td><td>Ethicon</td><td></td><td></td></tr><tr><td>5-0 乙醇尼龙缝线 黑色单丝</td><td>Ethicon</td><td></td><td></td></tr><tr><td>含聚维酮碘的粘性手术巾 12x18</td><td>Jorgensen Labset al.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>BK Precision 多量程可编程直流电源 9201 型</td><td>BK Precision</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DR Instruments&amp;nbsp;医学生综合解剖解剖套件</td><td>&amp;nbsp;DR Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>劲量电源</td><td>Starr Life Sciences</td><td></td><td></td></tr><tr><td>G2 发射器et al.</td><td>Starr Life Sciences</td><td></td><td></td></tr><tr><td>莱法叶电动转轮 型号 #80840B</td><td>Layfayette</td><td></td><td></td></tr><tr><td>帕特森兽用异氟烷</td><td>帕特森兽医</td><td></td><td></td></tr><tr><td>平台接收器et al.</td><td>Starr Life Sciences</td><td></td><td></td></tr><tr><td>科学环境舱 3911 型</td><td>ThermoForma</td><td></td><td></td></tr><tr><td>训练轮</td><td>&amp;nbsp;Columbus Inst.</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

小鼠运动性热射病的临床前模型

A Preclinical Model of Exertional Heat Stroke in Mice

热射病是热相关疾病中最严重的临床表现。经典型热射病（CHS），也称为被动性热射病，发生于静息状态；而劳力型热射病（EHS）则发生于体力活动过程中。EHS在病因、临床表现以及多器官功能障碍的后遗症方面均不同于CHS。直到最近，仅有CHS的动物模型得到了充分建立。本实验方案旨在提供一种优化的EHS小鼠临床前模型的操作指南，该模型避免了麻醉、束缚、直肠探头测温或电击等主要限制因素。本模型采用植入核心体温（Tc）遥测探头的雄性和雌性C57Bl/6小鼠。为使小鼠适应跑步模式，需进行为期3周的训练，包括自主跑轮和强制跑轮两种模式。随后，小鼠在设定为37.5 °C、相对湿度（RH）40%–50%的气候舱内于强制跑轮上运动，直至核心体温达到42.1–42.5 °C时出现症状限制（如意识丧失）；尽管在舱内温度34.5–39.5 °C、湿度30%–90%的条件下也可获得理想结果。根据所需疾病严重程度，小鼠可在出现症状后立即移出舱外，在室温下恢复，或继续留在加热舱内更长时间，以诱导更严重的热暴露并提高死亡率。实验结果将与假手术匹配的运动对照组（EXC）和/或未处理对照组（NC）进行比较。该模型再现了人类EHS中观察到的多种病理生理结局，包括意识丧失、严重高热、多器官损伤，以及炎症性细胞因子释放和免疫系统的急性期反应。该模型非常适合开展基于假设的研究，用于评估可能延缓EHS发生或减轻其特征性多器官损伤的预防和治疗策略。

小鼠在整个EHS实验方案期间及早期恢复阶段的典型体温调节特征如图所示 图1A该特征曲线包含四个不同阶段，可定义为腔室加热阶段、递增运动阶段、稳态运动阶段，以及通过快速冷却（R）或剧烈（S）方法进行的恢复阶段。17主要的体温调节结果包括达到的最高核心体温（Tc,max）以及达到Tc,max所需的时间。升高的热暴露面积可用于确定对温度的有效暴露程度。 &gt;39.5 °C21 以及低体温深度（Tc,min）。下表汇总了多项研究中这些变量的典型值 表1其他常规测量的结局变量包括跑步总距离、达到的最大速度以及EHS方案期间的体重下降百分比（作为脱水的替代指标）。典型的数值可参见 表1在该模型中，雌性小鼠对热射病的抵抗力更强，跑步距离比雄性小鼠长约2倍17，如示意图所示 图1B 并在数值上进行总结 表1...

本方案描述了一种标准化、可重复的小鼠劳力性中暑（EHS）临床前模型的建立方法，该模型无需使用电击等有害外部刺激。该模型为开展机制性、预防性和治疗性研究提供了平台。

热射病是热相关疾病中最严重的临床表现。经典型热射病（CHS），也称为被动性热射病，发生于静息状态下，……

此前，仅有被动型热射病模型得到了充分建立。这种劳力型热射病模型不存在主要局限性，且更接近人体的病理生理过程。由于热射病是一种危及生命的状况，因此无法在人体上进行有效研究。该临床前模型保留了人类劳力型热射病的临床特征。该技术有助于测试降温速率对劳力型热射病恢复的影响、药物摄入引起的合并症，以及热射病暴露的长期后果。演示该实验操作的是来自克拉顿博士实验室的高年级博士生Jamal Alzahrani。麻醉小鼠后，使用眼用润滑剂（如 Vet Ointment）保护动物的眼睛，防止在手术过程中受到损伤。为准备手术区域，使用小型动物专用电推剪或市售脱毛剂去除下腹部的毛发。皮下注射首剂 0.1 毫克/千克的丁丙诺啡。用聚维酮碘或氯己定溶液擦洗该区域，共清洗三次，随后用70%异丙醇冲洗，然后将小鼠转移至手术区域，使用粘性手术巾隔离小鼠的手术部位。采用无菌器械并在无菌操作条件下，沿腹白线在距肋缘约0.5厘米处做一条长约1厘米的正中切口，随后分离皮肤与肌层，并在腹白线上做稍小的切口，注意避免损伤肠道或内脏器官。肌层打开后，将无菌遥测仪置于尾动脉和尾静脉前方、消化器官背侧的腹膜腔内，使其可自由漂浮。使用无菌的5-0可吸收缝线关闭腹腔切口，并用5-0普理灵缝线采用间断单纯缝合法缝合皮肤。将小鼠置于洁净的笼子中，笼下放置微波加热的保暖垫。在麻醉恢复的前1小时内每15分钟监测一次小鼠状态，之后送回动物饲养设施。在进行劳力性中暑实验方案的前一晚，将小鼠置于环境舱内，于室温条件下适应舱内环境。使用数据采集系统持续记录核心温度或每30秒平均一次的TC值，整夜监测。在劳力性中暑实验方案当天早晨，确保小鼠的核心温度处于或低于昼夜正常温度范围（36至37.5摄氏度），然后再升高环境舱温度，以确保小鼠在此期间无发热或未经历过度应激。当小鼠状态稳定且核心温度处于正常静息范围时，移除食物和水，并称量动物体重。关闭舱门，将舱内温度升至目标值37.5摄氏度、相对湿度40%至50%，或设定为所需的环境温湿度。使用经过校准的温湿度监测仪确认舱内温度和湿度。使用遮光帘将实验舱包围，以在实验过程中尽量减少光线和干扰。通过远程红外照明摄像头在整个实验过程中持续监测小鼠。将第二个摄像头对准放置在跑轮附近的温湿度监测仪。调整环境舱控制器的设定点，以确保靠近动物位置的温度读数准确。当温度监测仪上的第二台相机测得环境舱达到目标温度后，迅速打开舱门，将小鼠放入强制跑轮中。启动强制跑轮程序，初始速度为 2.5 米/分钟，之后每 10 分钟增加 0.3 米/分钟，直至小鼠核心温度达到 41 摄氏度。达到核心温度后，保持转速恒定，直至出现症状性限制，表现为明显意识丧失、向后跌倒或晕厥，以及无法继续奔跑或抓握转轮。当小鼠在转轮上连续向后旋转三次且无身体反应迹象时，确认该时间点。或者，根据当地IACUC规定确定人道终点，以判断何时终止实

a-preclinical-model-of-exertional-heat-stroke-in-mice

Research

科研

JoVE Journal

Medicine

医学

小鼠劳力性中暑的临床前模型

本文介绍了一种用于围手术期和重症监护相关急性肾损伤的有力模型。通过心脏骤停诱导的全身低灌注，几乎可以复制临床急性肾损伤的组织学和功能变化。...

常温下心脏骤停与心肺复苏：小鼠缺血-再灌注损伤模型

本文描述了一种在小鼠中诱导全身性热疗的方案，可模拟发热状态，持续时间可达12-24小时。...

小鼠长时间全身热疗实验方案

在本视频中，我们介绍了一种在小鼠模型中植入温度遥测装置 的手术操作，以持续测量其核心体温。...

小鼠体温遥测监测系统的外科植入：一种用于植入体温遥测装置以测量小鼠核心体温的外科手术操作

关键词：小鼠模型，体温遥测，核心体温，外科植入，遥测装置，体温监测

在本视频中，我们描述了一种在小鼠模型中研究劳力性热射病（EHS）的逐步实验方案。...

劳力性热射病小鼠模型：研究劳力性热射病潜在机制的实验方案

本视频展示了通过在受控环境中逐步升高体温，以在携带癫痫相关基因突变的转基因小鼠中诱导热诱导性癫痫发作的操作步骤。该方案用于研究癫痫的发作机制及潜在治疗方法。...

在转基因小鼠模型中诱导与监测热诱导性癫痫发作

介绍了一种在不使用电击网格的情况下评估实验小鼠运动耐力的方法。该方法是一种人道的改进措施，可减少应激对实验参数的混杂影响。...

无需使用电击网格的小鼠运动耐力评估：一种替代强制运动的方法

在缺氧条件下进行高强度训练是一种已被证实可诱导血管适应的方案，这种适应可能对某些患者有益，并能提高运动员的重复冲刺能力。在此，我们测试了在小鼠中采用该方案进行训练的可行性，并通过离体血管功能评估来鉴定这些血管适应性变化。...

小鼠超最大强度低氧运动与血管功能评估

该方法的目的是在小鼠模型中筛查高热或热诱导的癫痫发作。本方案描述了使用定制构建的实验舱，并通过持续监测体温，以确定体温升高是否会导致癫痫发作。...

癫痫小鼠模型中热诱导惊厥的行为学筛选

该小鼠模型结合了脓毒症损伤与后肢肌肉失用，以模拟典型脓毒症患者长期卧床的特征。此模型显著区别于以往研究脓毒症中肌肉功能障碍的模型，是一种可重复用于探索治疗策略以应对该病症的方法。...

小鼠脓毒症诱导性失用性肌病的临床前模型

大脑中动脉线栓法阻塞是研究小鼠缺血性脑卒中的常用模型。...

小鼠卒中模型——线栓法大脑中动脉阻塞

了解小鼠劳力性中暑的标准化临床前模型，该模型模拟人类病理生理学特征，用于研究降温速率对恢复的影响及药物相关并发症。此方法为热射病机制研究、预防和治疗策略开发提供了可重复实验平台。

小鼠运动性热射病的临床前模型

探索更多视频