Den Dünndarm der Ratte ins Visier nehmen: Langzeitinfusion in die Arteria mesenterica superior
8. April 2021
Der Zugang zur Langzeitinfusion in der oberen Mesenterialarterie (SMA) von Ratten ist ein chirurgischer Eingriff, der aus der Kanülierung eines proximalen Astes der SMA besteht. Die Kanüle tritt aus der Bauchwunde aus und wird durch den subkutanen Raum zurück zur interskapulären Falte getunnelt.
Die Kanülierung der oberen Mesenterialarterie bei der Ratte ist schwierig und wird nicht oft als experimentelles Modell verwendet. Diese Technik ermöglicht es, eine funktionelle Kanülierung durchzuführen und eröffnet ein Experimentierfeld mit First-Passage-Effekten von intraarteriellen Medikamenten. Diese Methode vermeidet Blutungen und Thrombosen, während sie der Kanülierung der oberen Mesenterialarterie zustimmt.
Und ermöglicht eine langfristige Infusion von Medikamenten in einem relativ freien Tier, das essen und sich bewegen kann. Pharmakologische Forschung über Medikamente, die im Darm aktiv sind, kann von dieser Technik stark profitieren. Es gibt keine Alternative, um die Wirkung einer direkten einzelnen Passage des Arzneimittels zu untersuchen.
Beginnen Sie mit dem Schneiden der größeren Kanüle. Schneiden Sie dann die kleinere Kanüle ab und führen Sie sie einen Zentimeter in die größere Kanüle ein. Fixieren Sie die beiden Kanülen zusammen mit Cyanacrylatkleber, um einen Verschluss des Lumens zu vermeiden.
Anschließend verbinden Sie das freie Ende der größeren Kanüle mit einem Luer-Stummeladapter, der auf einer mit Kochsalzlösung gefüllten Ein-Milliliter-Spritze montiert ist. Schärfen Sie die freie Spitze der kleineren Kanüle mit einer Schere, um das Einführen des Katheters in den Ast der Arteria mesentericus superior zu erleichtern. Überprüfen Sie die Durchgängigkeit der Kanüle, indem Sie sie mit Kochsalzlösung spülen.
Rasieren Sie das Fell aus den chirurgischen Regionen der betäubten Ratte, einschließlich des Abdomens für den Ast der oberen Mesenterialarterie oder SMA-Kanüle und den Nacken für den Kanülenausgang. Reinigen Sie die Operationsbereiche aseptisch. Und legen Sie das Tier in eine Rückenlage, die die vier Gliedmaßen immobilisiert.
Verwenden Sie eine Skalpellklinge, um die Bauchdecke mit einem geraden drei Zentimeter langen Schnitt an der Mittellinie der Meso-Magenregion durch alle Bauchebenen in das Peritoneum zu öffnen. Legen Sie mit Kochsalzlösung getränkte Gazen um den Laparotomieschnitt und verwenden Sie Nähte, um den chirurgischen Schnitt offen zu halten. Verwenden Sie Wattestäbchen, um den Dünndarm zu identifizieren und freizulegen, und extrahieren Sie das Mesenterium aus dem Laparotomieschnitt und legen Sie es nach unten auf die Gaze.
Identifizieren Sie den SMA, indem Sie Pulsation fühlen. Trennen Sie mit Wattestäbchen das Mesenterialfett und decken Sie den SMA und zwei bis drei seiner proximalen Zweige auf. Wählen Sie einen proximalen Zweig der SMA, der groß genug ist, um die chirurgischen Manöver der Kanülierung zu ermöglichen.
Binden Sie diesen Zweig drei bis vier Zentimeter stromabwärts von seinem Ursprung, um seine Ausdehnung zu ermöglichen, indem Sie die Nahtenden lang genug halten, um später manipuliert zu werden. Legen Sie eine starre Stütze unter den Ast der SMA und halten Sie die Extremität der kleineren Kanüle mit einer Pinzette fest und ziehen Sie dann mit der anderen Hand an den Nahtenden, um das Gefäß zu belasten und den Eintritt in den Katheter zu erleichtern. Halten Sie die Spitze der Kanüle in einem Winkel von 20 Grad von der Ebene des Gefäßes in die dem Blutfluss entgegengesetzte Richtung.
Drücken Sie dann leicht auf die Spitze, um die Arterienwand zu durchdringen und die Kanüle einzuführen. Setzen Sie das Einführen der Kanüle für einen Zentimeter in den arteriellen Ast in der Nähe des Ursprungs aus der SMA fort. Befestigen Sie die Kanüle mit einem chirurgischen Knoten an der Arterie und überprüfen Sie ihre korrekte Funktion, indem Sie einen Milliliter sterile Kochsalzlösung spülen oder blutproben.
Machen Sie einen ein Zentimeter langen Schnitt im hinteren Bereich des Halses und nehmen Sie eine kugelförmige Klappe auf. Führen Sie dann die Kanüle vom Laparotomiezugang zu der im Nacken platzierten Klappe durch das Unterhautgewebe und schließen Sie die distale Extremität der Kanüle mit einem Katheterstopfen, um einen Luftzustrom zu vermeiden. Ersetzen Sie das kleine Ventil in der Bauchhöhle und schließen Sie die Bauchdecke.
Befestigen Sie dann das Ventil mit Stichen an der nächsten Haut. Kleiden Sie die Ratte mit einer Jacke an, um das Knopfventil zu schützen. Schützen Sie den freiliegenden Teil der Kanüle während der Infusion mit einem Stahlstab und befestigen Sie ihn am Ventil.
Verbinden Sie die distale Extremität der Kanüle mit einer Elastomerpumpe, die mit 50 Millilitern steriler Kochsalzlösung gefüllt ist, und fahren Sie mit der Infusion für 24 Stunden fort. Nach der Infusion zerlegen Sie das äußere Infusionssystem des Tieres, indem Sie die Pumpe, den Mantel, den Stahlstab und das Ventil von der Ratte entfernen. Schließen und schneiden Sie die Kanüle aus dem Hals und lassen Sie die Extremität nach der Wundnaht unter der Haut des Halses.
In dieser Studie wurden 15 Ratten diesem Verfahren unterzogen und die durchschnittliche tägliche Nahrungs- und Wasseraufnahme stieg nach drei Tagen progressiv bis zur Normalität an. Die Gewichtszunahme war ebenfalls regelmäßig und nahm bis zum Ende des Beobachtungszeitraums allmählich zu. Nach 24 Stunden gab es Salzrückstände in nur zwei Ballonpumpen, während die anderen 13 völlig leer waren.
Darüber hinaus waren nach der Infusionsphase noch 12 Kanülen sowohl für die Blutentnahme als auch für die Salzinfusion funktionsfähig, während drei Kanülen nicht mehr patentiert waren. Bei der Nekropsie befanden sich 100% der Kanülen im SMA-Zweig. Und keine Ratten hatten Anzeichen von Darmischämie oder intraabdominalen Blutungen.
Eine Angiographie wurde bei fünf Ratten durch Injektion von jodoniertem Kontrastmittel in die Mesenterialkanüle erhalten. Der mesenteriale arterielle Kreis, insbesondere die SMA und ihre Hauptäste, wurden beobachtet, ohne dass sich das Kontrastmittel im Abdomen ausbreitete, was bestätigte, dass die Kanüle gut platziert und am Ast der SMA befestigt war. Patent, eine sorgfältige Desolierung des Zweiges zur Kanülierung der Ligatur des Gefäßes stromabwärts, die die Naht unter dem Gefäß passiert und die Wahl der am besten geeigneten Position zum Punktieren und Einsetzen der Kanüle sind die wichtigsten Aspekte dieses Protokolls.
Fehler sind nicht korrigierbar.
Überblick
Dieser Artikel beschreibt ein chirurgisches Verfahren für die Langzeitinfusion in die Arteria mesenterica superior (SMA) von Ratten. Die Technik ermöglicht eine funktionale Kanülierung und erleichtert die pharmakologische Forschung zu Darmarzneimitteln.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Neurowissenschaften
- Pharmakologie
- Chirurgische Techniken
Hintergrund
- Die SMA-Kanülierungstechnik wird selten in experimentellen Modellen verwendet.
- Sie ermöglicht die Untersuchung intraarterieller Arzneimittelwirkungen ohne Blutungen oder Thrombosen.
- Ermöglicht die Mobilität und normale Fütterung des Tieres während der Infusion.
- Unerlässlich für die Untersuchung direkter Arzneimittelpassage-Effekte.
Zweck der Studie
- Eine zuverlässige Methode für die SMA-Kanülierung bei Ratten zu etablieren.
- Die Machbarkeit einer Langzeitarzneimittelinfusion zu beurteilen.
- Die Auswirkungen dieser Technik auf die Gesundheit der Tiere und die experimentellen Ergebnisse zu bewerten.
Verwendete Methoden
- Vorbereitung von Kanülen und chirurgischen Instrumenten.
- Schritt-für-Schritt-chirurgisches Verfahren zur Kanülierung der SMA.
- Überwachung der Nahrungs- und Wasseraufnahme nach der Operation.
- Bewertung der Kanülenfunktionalität und der Genesung der Tiere.
Hauptergebnisse
- 15 Ratten unterzogen sich dem Eingriff mit fortschreitender Genesung.
- 12 von 15 Kanülen blieben nach 24 Stunden funktionsfähig.
- Keine Anzeichen von Darmischämie oder Blutungen wurden beobachtet.
- Erfolgreiche Angiographie bestätigte die korrekte Kanülenplatzierung.
Schlussfolgerungen
- Die SMA-Kanülierungstechnik ist effektiv für Langzeit-Arzneimittelstudien.
- Richtige chirurgische Techniken sind entscheidend für den Erfolg.
- Diese Methode eröffnet neue Möglichkeiten für die pharmakologische Forschung.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
Establishing reliable vascular access for long-term intra-arterial drug delivery in preclinical models supports mechanistic de-risking of gastrointestinal-targeted therapeutics. This technique enables first-pass effect studies in unrestricted animals, improving predictive confidence in intestinal drug absorption and metabolism. Successful cannulation with sustained patency reduces biological variability and enhances reproducibility in early discovery workflows.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by delivering drugs directly to the superior mesenteric artery vascular bed.
- Operational Value: Supports functional target validation through sustained drug exposure in a physiologically relevant intestinal circulation model.
- Predictive Value: Facilitates assessment of first-pass drug effects, critical for de-risking oral bioavailability predictions.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides a standardized vascular access route for consistent compound delivery to the intestinal vasculature.
- Operational Value: Enables reproducible infusion protocols with measurable outcomes via blood sampling or saline flush verification.
- Assay Readiness: Creates a platform for evaluating compound effects on intestinal drug transport and metabolism under controlled hemodynamic conditions.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Maintains disease relevance by permitting drug delivery to the rat small bowel vascular bed, mirroring human intestinal exposure.
- Operational Value: Supports longitudinal studies with unrestricted animal movement, feeding, and hydration, reducing stress-induced confounders.
- Translational Continuity: Bridges discovery and preclinical validation by enabling pharmacokinetic profiling of intestinally active compounds.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into early discovery workflows where vascular access and compound delivery precision are required for mechanistic studies of intestinal drug action.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by enabling localized drug delivery to the superior mesenteric artery branch, clarifying tissue-specific pharmacological effects.
- Screening: Enhances assay standardization through reliable cannulation technique and post-surgical patency verification, ensuring consistent compound exposure.
- Analytics: Generates quantitative dependent variable measurements via blood sampling and infusion output tracking, enabling comparative condition analysis.
- Translational Research: Connects to preclinical work by maintaining intestinal drug exposure relevance without surgical complications that alter physiology.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable surgical capability for multiple compound testing cycles, reducing per-study setup variability.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in intestinal drug targeting by enabling direct vascular delivery and first-pass effect measurement.
- Operational Value: Delivers standardization and reproducibility through documented surgical steps and functional cannula endpoints (e.g., saline flush, blood sampling).
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by providing early mechanistic data on intestinal drug processing, reducing late-stage attrition risk.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of gastrointestinal-targeted candidates based on validated vascular delivery performance.
Implementation Considerations
- Requires microsurgical expertise in vessel isolation, cannulation, and suturing techniques specific to rodent vasculature.
- Depends on specialized instrumentation including forceps, microcannulas, subcutaneous valves, and elastomeric infusion pumps.
- Necessitates cross-team standardization between surgical, pharmacological, and analytical teams to ensure consistent cannula placement and function verification.
- Involves adaptation considerations when applying the technique across different rodent strains or disease models with altered vascular anatomy.
- Includes practical limitations such as the need for postoperative monitoring to confirm cannula patency and absence of complications like thrombosis or bleeding.
