In vivo Telemetrie zur Aufzeichnung langfristiger kardiovaskulärer Parameter, Temperatur und Aktivität in Rückenmarksverletzungsrattenmodellen
2. Januar 2026
Dieser Artikel stellt ein Schritt-für-Schritt-Protokoll zur Platzierung eines in vivo telemetrischen Implantats in der absteigenden Aorta von Ratten vor, das eine kontinuierliche und langfristige Überwachung der kardiovaskulären Parameter, der Körperkerntemperatur und der Tieraktivität vor und nach schwerer hochthorakaler Rückenmarksverletzung ermöglicht.
Der Umfang meiner Forschung ist die Optimierung der telemetrischen Implantatchirurgie für die Langzeiterfassung physiologischer Parameter bei spinalen Ratten. Die jüngste Entwicklung in unserem Fachgebiet umfasst die Charakterisierung akuter, chronischer, progressiver, kardiovaskulärer Temperatur-Aktivitätsänderungen nach einer Rückenmarksverletzung. Zunächst füllt man mit einer Spritze die Druckkatheterspitze eines telemetrischen Implantats mit biokompatiblem Gel.
Nach der Sterilisation der Implantate, indem sie jeweils 24 Stunden nacheinander in Waschmittel, kaltes Sterilisationsmittel und 0,9 % Natriumchlorid eingetaucht sind, lassen Sie sie in 0,9 % Natriumchlorid untertauchen. Bedecken Sie ein Heizkissen mit chirurgischen Unterpolstern und anschließend sterile Gardinenhandtücher, um ein steriles Feld zu erhalten. Stelle das Heizkissen auf 37 bis 38 Grad Celsius ein.
Einer anästhesierten Ratte subkutane Buprenorphin, Meloxicam und fünf Milliliter 0,9 % normaler Kochsalzlösung verabreichen und anschließend Gleitgel auf die Augen auftragen. Rasieren Sie den Bauchbereich von einem Zentimeter oberhalb der Harnröhrenöffnung bis zur Mitte des Bauches mit einem elektrischen Rasierer. Desinfizieren Sie die freiliegende Haut.
Dann setzen Sie eine Press-and-Seal-Barriere und schneiden Sie eine Öffnung, um die Operationsstelle freizulegen. Nach Bestätigung der Narkosentiefe durch Zehenkneifen wird ein 4,5 bis fünf Zentimeter großer Hautschnitt in der Mitte von oberhalb der Harnröhrenöffnung gemacht und ein Bauchschnitt durchgeführt. Sichern Sie die viszeralen Organe mit salzhaltigen, 16-lagigen Gazeschwämmen und Metallretraktoren.
Mit zwei feinen Zangen trennen Sie die Fettkörper sanft, um die absteigende Aorta und Vena cava freizulegen. Halte die Fettkörper mit einer Pinzette und benutze die andere zum Zerschneiden. Führen Sie eine stumpfe Dissektion etwa 0,5 Zentimeter unterhalb der Nierenarterie durch, um die absteigende Aorta von der Vena cava zu trennen.
Weiter trennt die Aorta vom darunterliegenden Fett, um Platz für das Einführen der schrägen Pinzette zu schaffen. Führe eine schräge Zange unter die absteigende Aorta durch den dissektionierten Raum. Reißen Sie das Bindegewebe zwischen Aorta und Vena cava mit einer Pinzette auf.
Führen Sie dann einen sterilen 4-0-Seidenfaden unter die absteigende Aorta und sichern Sie beide Enden mit einem Hämostat. Vorübergehend wird die absteigende Aorta proximal zum Katheter-Einführungspunkt mono-verstopft. Entfernen Sie das Implantat aus dem Natriumchlorid und untersuchen Sie die Druckkatheterspitze auf Luftblasen oder Lücken.
Nachdem Sie das Implantat mit Magnet und Radio eingeschaltet haben, fügen Sie bei Bedarf vor dem Einsetzen Gel hinzu. Lassen Sie einen anderen Experimentator den Hämostat etwa in einem 45-Grad-Winkel halten und Anpassungen vornehmen, um den Blutfluss zu minimieren oder zu eliminieren. Durchbohren Sie die Oberwand der absteigenden Aorta mit einer verdrehten 21-Gauge-Nadel und führen Sie die Druckkatheterspitze 1,5 bis zwei Zentimeter in die absteigende Aorta ein.
Verwenden Sie bei Bedarf einen Venenpickel, um den Katheter zu führen, und lockern Sie den Okklusionsfaden, um den Katheter vorzuschieben. Reinigen Sie das umliegende Blut und tragen Sie Gewebekleber auf, um das Implantat zu sichern. Lassen Sie den Klebstoff 30 bis 45 Sekunden trocknen und prüfen Sie dann auf Blutverlust.
Schneiden und entfernen Sie den Okklusionsfaden mit feinen Scheren und Pinzetten. Bestätigen Sie den Implantatstatus per Funktelemetrie. Dann entfernen Sie den Retraktor und die Mullbinde und verankern das Implantat am Körper, während intraperitoneal mit nicht absorbierbaren Nähten verwendet werden.
Schließen Sie anschließend die Bauchwand mit absorbierbaren Nähten in einem unterbrochenen Muster und schließen die Haut mit einer intradermalen kontinuierlichen Technik. Reinigen Sie den Schnitt mit Wasserstoffperoxid, gefolgt von Povidoniod. Tragen Sie eine dreifache Antibiotikacreme auf die Schnittstelle auf und folgen Sie der postoperativen Behandlung.
Führen Sie zwei Wochen später eine Rückenmarksverletzung mit dem IH-Impaktor-Gerät durch. Dann werden die verletzten Ratten auf telemetrische Platten in einem Käfig übertragen, um Daten zu erfassen. Um mit der Datenerfassung zu beginnen, starte die Ponemah-Software.
Klicken Sie unter dem Reiter Experiment auf Erstellen und beschriften Sie das Experiment. Klicken Sie unter dem Reiter Hardware auf APR Edit Configuration. Wählen Sie dann den effektiven Jahreszins aus und klicken Sie auf Hinzufügen, um in den verfügbaren Bereich zu wechseln.
Drücken Sie nun im Hardware-Tab auf PhysioTel HD MX2 Konfiguration bearbeiten, um MX2 auszuwählen, klicken Sie dann auf Hinzufügen und bestätigen, dass es im linken Panel erscheint. Füge Implantate, die verschiedenen Tieren aus dem Implantatbestand auf der rechten Seite zugewiesen wurden, auf die mittleren und linken Panels hinzu. Klicken Sie auf jedes Implantat und verbinden Sie es mit einer anderen Empfängerplatte, speichern Sie es und beenden Sie, sobald alle Verbindungen hergestellt sind.
Jetzt gehe zum Reiter Einrichten, drücke dann auf Experimentelle Einrichtung und klicke auf Seite aktivieren. Wähle den schwarzen Hintergrund, dann das Motiv, bevor du den Druck auf das Etikett hinzufügst und die Einheit auf Millimeter Quecksilber änderst. Stellen Sie die niedrigen und hohen Werte ein und wählen Sie eine Farbe zur Darstellung von Blutdruckspuren.
Gehe erneut zum Reiter Einrichten und wähle Subject Setup. Klicken Sie auf die Tiernummer, wählen Sie das Geschlecht und die Art aus und klicken Sie auf Druck, um Parameter zu aktivieren. Wenn die Herzfrequenz angezeigt werden muss, klicken Sie auf Herzfrequenz.
Klicken Sie auf "Kanaleinstellungen auf ähnliche Kanäle anwenden, wenn Sie mehr als ein Implantat verbinden", und klicken Sie dann auf OK. Klicken Sie als Nächstes oben auf "Start All Continu", um Blutdruckmessungen zu visualisieren. Für den Datenexport gehe zum Reiter Experiment. Klicken Sie auf Öffnen und wählen Sie die Daten aus dem vorgesehenen Ordner aus.
Navigiere zum Reiter Aktion. Klicken Sie auf Start Review und wählen Sie die Betreffnummer, gewünschte Signaltypen und Zeitintervalle aus. Stellen Sie die Protokollierungsrate ein, um zu bestimmen, wie die Daten in Sekunden, Minuten oder Stunden segmentiert werden.
Sobald die Auswahl abgeschlossen ist, gehen Sie zum Reiter Experiment und wählen Sie Markierte Abschnitte speichern, gefolgt von Daten speichern. Gehen Sie schließlich zum Reiter Aktionen und klicken Sie auf Sitzung schließen, um den Datenexport zu beenden. Acht Wochen nach der Rückenmarksverletzung führte die kolorektale Dehnung zu einem Mindestanstieg von 20 Millimetern Quecksilber beim systolischen Blutdruck während einer einminütigen Stimulation im Vergleich zum Ausgangswert, was auf die Entwicklung einer autonomen Dysreflexie hindeutete.
Der systolische Blutdruck, der diastolische Blutdruck und der mittlere arterielle Druck waren ein bis zwei Tage nach der Rückenmarksverletzung im Vergleich zu den Vor-Verletzungs-Messungen erhöht. Die Herzfrequenz zeigte nach einer Rückenmarksverletzung erhöhte Schwankungen im Vergleich zu Vorverletzungsmessungen. Die Regulation der Körperkerntemperatur wurde in den ersten zwei Tagen nach der Rückenmarksverletzung gestört, und die Tieraktivität nahm nach der Rückenmarksverletzung im Vergleich zur Vorverletzung deutlich ab.
Der Vorteil unseres Protokolls besteht darin, die prozeduralen Herausforderungen zu minimieren, das Überleben zu verbessern und eine kontinuierliche Aufzeichnung bei frei bewegenden, wachen Tieren zu ermöglichen. Unsere Ergebnisse werden die Forschung voranbringen, indem sie ein tiefgehendes Verständnis autonomer Veränderungen während der akuten und chronischen Phase der Rückenmarksverletzung bieten. Unsere Ergebnisse ebnen den Weg für neue Fragen, indem sie zentrale Lücken adressieren und eine Grundlage für tiefere Einblicke in autonome Dysfunktion nach einer Rückenmarksverletzung bieten.
Übersicht
Dieser Artikel stellt eine detaillierte Methodik zur chirurgischen Implantation von telemetrischen Geräten in die Aorta descendens von Ratten vor, um eine Langzeit-Aufzeichnung kardiovaskulärer, Temperatur- und Aktivitätsparameter nach schwerer hochthorakaler (T3) Rückenmarkverletzung (SCI) zu ermöglichen. Das Protokoll ist darauf optimiert, die prozeduralen Herausforderungen zu minimieren, das Überleben der Tiere zu verbessern und eine robuste Datenerfassung bei frei beweglichen, wachen Tieren zu ermöglichen, wodurch wichtige Erkenntnisse über die autonome Dysfunktion nach einer SCI gewonnen werden.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Kardiovaskuläre Physiologie
- Tierchirurgie und Telemetrie
Hintergrund
- Ein Querschnittsyndrom oberhalb des thorakalen Niveaus 6 stört die autonome Funktion und führt zu sekundären Komplikationen wie Schwankungen des Blutdrucks, der Herzfrequenz und der Körpertemperatur.
- Die kontinuierliche Überwachung physiologischer Parameter ist entscheidend, um akute und chronische Veränderungen nach einem Querschnittsyndrom zu verstehen.
- Telemetrische Implantate ermöglichen die Echtzeit-Erfassung von Langzeitdaten in Tiermodellen.
- Bestehende Protokolle können technische Herausforderungen mit sich bringen und das Wohlergehen der Tiere beeinträchtigen.
Zweck der Studie
- Eine schrittweise Anleitung für die Platzierung eines Telemetrieimplantats in der Aorta descendens von Ratten bereitzustellen.
- Die kontinuierliche, langfristige Erfassung kardiovaskulärer, Temperatur- und Aktivitätsparameter vor und nach einer Rückenmarksverletzung (SCI) zu ermöglichen.
- Häufige prozedurale Herausforderungen zu adressieren und Anleitungen zur Fehlerbehebung anzubieten.
Verwendete Methoden
- Sterilisation und Vorbereitung von telemetrischen Implantaten mit biokompatiblem Gel.
- Chirurgische Implantation des Druckkatheters in die Aorta descendens mittels Mono-Okklusionstechnik.
- Postoperative Versorgung und Erholung vor der Induktion einer Rückenmarksverletzung.
- Induktion einer schweren T3-Rückenmarksverletzung mittels des IH-Impactor-Geräts.
- Kontinuierliche Datenaufnahme mit Ponemah-Software, einschließlich Einrichtung, Kalibrierung und Export physiologischer Daten.
Hauptergebnisse
- Bei Ratten mit Rückenmarkverletzung zeigten sich 1–2 Tage nach der Verletzung im Vergleich zum Ausgangswert erhöhte systolische, diastolische und mittlere arterielle Druckwerte.
- Die Herzfrequenz wies nach der Rückenmarkverletzung stärkere Schwankungen auf.
- Die Regulation der Kerntemperatur war in der akuten Phase nach der Verletzung gestört.
- Die Aktivität der Tiere war nach der Rückenmarkverletzung deutlich vermindert.
- Die Rektumkolondilatation 8 Wochen nach der Rückenmarkverletzung führte zu signifikanten Anstiegen des systolischen Blutdrucks, was auf eine autonome Dysreflexie hinweist.
Schlussfolgerungen
- Das beschriebene Protokoll ermöglicht eine zuverlässige, langfristige physiologische Überwachung bei Rattenmodellen für Rückenmarksverletzungen.
- Die kontinuierliche Telemetrie liefert wertvolle Daten zur autonomen Dysfunktion sowohl in der akuten als auch in der chronischen Phase einer Rückenmarksverletzung.
- Diese Methodik unterstützt zukünftige Forschungsarbeiten zu den Mechanismen und Behandlungen autonomen Komplikationen, die durch eine Rückenmarksverletzung verursacht werden.
Häufig gestellte Fragen
Ausführliche Bedeutung für die Industrie
Die kontinuierliche In-vivo-Telemetrie in Rattenmodellen der Querschnittlähmung (SCI) ermöglicht eine hochauflösende, longitudinale Quantifizierung von kardiovaskulären Störungen, Temperaturveränderungen und Aktivitätsveränderungen nach schwerer thorakaler Verletzung. Dieser Ansatz liefert eine vorhersagekräftige Sicherheit hinsichtlich der Mechanismen autonomen Funktionsstörungen und unterstützt die translationale Kontinuität von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung. Die Methodik ist geeignet, die Zielvalidierung zu entlasten und Portfoliodezisionen für Therapien, die autonome Komplikationen nach Querschnittlähmung adressieren, zu informieren.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht eine gründliche Untersuchung der Störung autonomen Bahnen nach Rückenmarkverletzung anhand quantitativer physiologischer Messgrößen.
- Unterstützt die biologische Risikominimierung, indem akute von chronischen kardiovaskulären und thermoregulatorischen Veränderungen unterschieden werden.
- Erleichtert die funktionelle Zielstrukturvalidierung durch Korrelation verletzungsbedingter Parameter mit Interventionsergebnissen.
Screening und Assay-Entwicklung
- Liefert validierte, reproduzierbare physiologische Endpunkte für die nachgeschaltete Wirkstoffprüfung in Modellen der Rückenmarksverletzung (SCI).
- Standardisiert die Datenerfassung und -analyse mittels Ponemah-Software, um die Vergleichbarkeit zwischen Studien zu gewährleisten.
- Ermöglicht eine skalierbare, kontinuierliche Überwachung bei frei beweglichen Tieren und unterstützt so die Entwicklung robuster Assays.
Translationale und präklinische Forschung
- Stellt präklinische Endpunkte auf krankheitsrelevante autonome Biomarker ab, die bei Rückenmarksverletzungen (SCI) beobachtet werden.
- Gewährleistet Kontinuität von der Ausgangssituation über die posttraumatische Phase bis hin zu interventionsbezogenen Phasen für eine risikoadjustierte Weiterentwicklung.
- Ermöglicht eine prädiktive Risikominimierung, indem sowohl akute als auch chronische physiologische Störungen erfasst werden, die für die Pathologie der menschlichen Rückenmarksverletzung (SCI) relevant sind.
Pipeline- und Workflow-Integration
Dieses Telemetrieprotokoll integriert die frühe Entdeckungsforschung bis hin zur präklinischen Forschung und ermöglicht die Hypothesenprüfung, die Aufklärung von Signalwegen sowie die translationale Abstimmung von Biomarkern in Modellen für Rückenmarkschädigungen (SCI).
- Entdeckungsbiologie: Quantifiziert verletzungsbedingte Veränderungen von Blutdruck, Herzfrequenz, Körpertemperatur und Aktivität, um autonome Mechanismen aufzuklären.
- Screening: Liefert reproduzierbare, quantitative Ergebnisse zur Bewertung potenzieller Therapieansätze in validierten Querschnittslähmungs-Modellen.
- Analytik: Stellt kontinuierliche, hochfrequente Datensätze bereit, um robuste statistische Vergleiche zwischen Zuständen vor und nach der Verletzung durchzuführen.
- Translationale Forschung: Verbindet explorative und präklinische Forschung, indem tierexperimentelle Ergebnisse mit klinischen Endpunkten autonomen Funktionsstörungen abgeglichen werden.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Plattform für die langfristige physiologische Überwachung in Studien zur Querschnittslähmung und verwandten neurokardiovaskulären Erkrankungen.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen in der Forschung zu autonomen Funktionen nach Rückenmarkverletzung.
- Operativer Wert: Standardisiert Telemetrie-Arbeitsabläufe und verbessert die Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit über verschiedene Studien hinweg.
- Strategischer Wert: Unterstützt Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch und reduziert biologische Risiken in fortgeschrittenen Entwicklungsstadien bei auf Rückenmarkverletzungen zielenden Portfoliovorhaben.
- Portfolio-Implikation: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung therapeutischer Kandidaten zur Behandlung autonomen Komplikationen nach Rückenmarkverletzung.
Durchführungsaspekte
- Erfordert chirurgische Fachkenntnisse bei der Platzierung von Telemetrieimplantaten und der postoperativen Tierpflege.
- Setzt Zugang zu Ponemah-Software und kompatibler Telemetriehardware für die Datenaufnahme und -analyse voraus.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise bei Datenerfassungsprotokollen und Analyseparametern über mehrere Arbeitsgruppen hinweg.
- Möglicherweise ist eine Anpassung für unterschiedliche Querschnittsläsionen oder alternative Tiermodelle notwendig.
- Zu den potenziellen Einschränkungen gehören die chirurgische Komplexität sowie die Notwendigkeit, Probleme im Zusammenhang mit Implantaten und der Datenaufnahme zu beheben.
