Summary
Die chronisch instrumentierten nicht-narkotisierten fetaler Schafsmodell wird verwendet, um die menschliche Entwicklung des Fötus in Gesundheit und Krankheit zu studieren, weil es chirurgische Platzierung und Wartung von Katheter und Elektroden, repetitive Blutentnahme, Substanz Injektion, Aufnahme der bioelektrischen Aktivität und in vivo-Bildgebung ermöglicht. Wir beschreiben die erforderlich ist, um dieses Modell zu etablieren Verfahren.
Introduction
Eine Vielzahl von Tiermodellen gibt es für die Untersuchung der normalen und kompromittiert Schwangerschaften, einschließlich Labornagern, nicht-menschlichen Primaten und Hauswiederkäuer. 1.2.3.4.5 Die chronisch instrumentierten trächtigen Schafen wurde ausgiebig seit 50 Jahren als verwendet ein Modell der menschlichen fötalen Entwicklung und antwortet pathophysiologische Stimuli, wie Lipopolysaccharid (LPS). 6-10 Die Läsionen nach der LPS-Exposition zu imitieren, was genau in Frühgeborenen mit Periventrikuläre Leukomalazie, was auf eine ähnliche Reifungsprofil beider Arten gesehen. 11, 12
Andere Komplikationen während der Schwangerschaft auch im Detail, wie die Entdeckung, dass vorgeburtliche Glukokortikoide fördern Lungenentwicklung 13-15 und das Verständnis der Auswirkungen der intrauterinen Wachstumsretardierung (IUGR) auf den Fötus 16,17 sucht.
Die umfangreiche Verwendung von fetalen Schafmodell aufgrund der uniq istue amenability des nicht-narkotisierten fetalen Schaf zur chirurgischen Anordnung und Wartung von Katheter und Elektroden, so dass sich wiederholende Blutentnahme Aufzeichnung bioelektrische Aktivität, Anlegen elektrischer Stimulation und in vivo bildgebenden Verfahren. 18 Telemetrie ist auch möglich, wenn auch weniger häufig verwendete doch aufgrund der höheren Komplexität als auch die Einrichtung als Anfangs und Wartungskosten. 19
Darüber hinaus ist das fetale Schafmodell sehr vielseitig, da viele Variationen der Instrumentierung möglich, je nach den Maßnahmen von Interesse. Beispielsweise ist es möglich, über mehrere Tage bis Wochen aufzuzeichnen multivariate Signale in Echtzeit wie fötalem Atembewegungen, elektrische Gehirnaktivität, Herzkreislaufreaktionen, Elektrokardiogramm, regionalen Blutfluss in einem Bereich von Organen mit Strömungssonden oder Mikrokügelchen, usw. Dank Diese Vielseitigkeit, eine breite Palette von Studien durchgeführt worden, einschließlich der Entwicklung der cardiovascular System 20,21, Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren (HPA) Achse 22, die Entwicklung des Gehirns 23 und Schlafzustände Entwicklung insbesondere 24, Auswirkungen von Hypoxie / Asphyxie 25, therapeutischen Hypothermie 26, Entzündung 6-11, Kombination von 27, Glucocorticoide 28,29, Anti-Depressiva 30, bronchopulmonalen Dysplasie (BPD) 31,32, fötale Programmierung 33,34,35,36,37,38,39 oder Entwicklung neuartiger fetale Überwachung Modalitäten vor und während der Geburt zu aber Namen ein einige Bereiche der Untersuchung. 40,41,42,43
Das übergeordnete Ziel des vorgestellten Verfahrens ist es, grundlegende Implementierung dieser vielseitigen Modells zeigen. Es ermöglicht die Einrichtung einer Vielzahl von akuten und chronischen experimentelle Protokolle studieren fetalen Physiologie und Pathophysiologie an der integrativen, Orgel, zellulärer und molekularer Ebene.
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Protocol
Tierpflege folgte den Richtlinien des Canadian Council on Animal Care und der Genehmigung durch die Université de Montréal Council on Animal Care (Protokoll # 10-Rech-1560). Detaillierte Informationen über Materialien und Methoden ist in der Tabelle 1 angegeben.
1. Anästhesie
- Legen Sie eine Single-Lumen-Katheter in eine Halsschlagader.
- Sedieren das Mutterschaf mit Acepromazin (Atravet 10 mg / ml) 2 mg intravenös etwa 30 min vor der Einleitung der Narkose, um Spannungen mit der Prozedur, die wiederum reduziert Cortisolspiegel zu reduzieren.
- Verabreichen Diazepam (Diazepam 5 mg / ml) 20 mg Ketamin (Ketalar 100 mg / ml), 4-5 mg / kg und Propofol (Propofol 10 mg / ml) 0,5 bis 1 mg / kg intravenös an allgemeine Betäubung.
- Legen Sie eine Atemwegsaustauschkatheter in die Luftröhre mit Hilfe eines Laryngoskops mit einer Wisconsin-Typ Klinge (Extralange 350 mm Linkshänder Blade), um mit der Intubation zu unterstützen. Schieben des Silizium Endotrachealtubus (9 bis 12 mm Innendurchmesser) von dem Atemweg Austauschkatheter in die Luftröhre. Diese Technik ermöglicht die Intubation Prozess. Pumpen Sie die Manschette des Endotrachealtubus sorgfältig, um den Druck-induzierten Ulzera der Luftröhre zu vermeiden und fixieren das Rohr auf den Kopf des Mutterschaf.
- Verbinden Sie den Tubus auf die Atemkreis des Narkosegerät und beginnt sofort mit der mechanischen Beatmung. Ventilatoreinstellungen anzupassen, um eine P a CO 2 innerhalb der normalen Grenzen von 35 bis 45 mmHg zu erhalten.
- Setzen Sie einen Katheter in die A. auricularis (22 bis 20 g; 1 in [0,9 x 25 mm], um 1.16 in [1.1 x 30 mm]) und eine Verbindung zu nicht konformen Schlauch an direkten arteriellen Blutdruck zu überwachen.
- Verwenden Sie ein Multiparameter-physiologischen Monitor an das Elektrokardiogramm, direkte arterielle Blutdruck, Sauerstoffsättigung (SpO 2), Kapnographie aufnehmen (P ET CO 2), und die Temperatur alle 5 min. Übertragen Sie alle physiologic Daten über ein serielles Kabel an eine zentrale physiologische Daten Sammelcomputer. Aufrechterhaltung der normalen Körpertemperatur mit Hilfe eines Umlaufwasserdecke.
- Verwalten eines ausgewogenen polyionische Lösung bei 10 ml / kg für die erste Stunde der Narkose und dann auf 5 ml / kg / h zu verringern.
- Verwalten Trimethoprim-Sulfadoxin 5 mg / kg IV des Mutterschaf gerade vor dem Hautschnitt als Antibiotikaprophylaxe.
- Verwenden Sie Standard-aseptischer Techniken bei allen chirurgischen Manipulationen des Mutterschaf und Fötus.
- Barrier Krankenschwester die Mutterschafe zu allen Zeiten. Dies schließt auch den nicht-chirurgischen Personals. Dadurch wird der enzootischen Potenzial zB Coxiella burnetii zu minimieren. Mit Handschuhen und Masken (N-95-Typ) zu allen Zeiten.
2. Überblick über das chirurgische Verfahren
- Machen Sie eine 20 cm Mittelschnitt durch den unteren Bauchwand unmittelbar kranial des Euters durch die Linea alba, um Bauchmuskelschäden zu minimieren.
- Retract das große Netz kranial und die Gebärmutterhörner werden manuell palpiert. Abtasten jedes Horn aus dem Körper des Uterus auf die Spitze des Horns zu bemerken, die Zahl der Feten und ihrer Größe. Wenn es mehr als ein Fötus, wählen Sie die größere Fötus durch die Auswertung manuell die Kopfgröße und die Breite zwischen den Umlaufbahnen.
- Halten Sie den Kopf des Fötus gewählt fest durch die Gebärmutter teilweise nach außen verlagert. Führen Sie eine 10 cm hysterotomy auf der großen Krümmung mit Metzenbaumschere. Setzen Sie sofort über den Kopf eine nicht-Latex-sterile OP-Handschuh mit steriler Kochsalzlösung gefüllt ist, als ob es eine Hand waren. Alternativ können Sie angefeuchteten 4x4, um die fetale Kopf feucht zu halten. Sichern Sie die Gebärmutter, um die Bauchwand.
- Exteriorisieren der rechten und linken Brust Gliedmaßen und ziehen Sie den Fötus vorsichtig aus der Gebärmutter bis zum Schwertfortsatz.
- Legen Polyvinyl Katheter in die rechte und linke Armvene und Arterien mit einem Standard-Cut-down-Technik. Legen another Polyvinylkatheter in die Amnionhöhle durch Fixieren ihrer 'Ende mit dem Brustbein des Fötus.
- Verwenden Sie nur sterile Katheter. Wir empfehlen Gassterilisation in Ihrem Standard-Anlage. Befestigen Sie jede Katheters mit einer Nadel und die Nadel in einen doppelten Hahn für eine spätere Entnahme von Blut oder Drucküberwachung zu ermöglichen.
- Naht Edelstahl-Elektroden, um den Hammergriff, Schwertfortsatz und zu jedem Punkt der Schulter, um die EKG-Überwachung (EKG).
- Bringen Sie den Fötus in die Gebärmutter. Alle Katheter und Elektroden Ausfahrt über eine kleine Stichinzision in der linken Flanke.
- Schließen Sie die Laparotomie mit einem Drei-Schicht-Verschluss. Naht der Bauchwand mit einem synthetischen resorbierbaren Monofilamentnahtmaterial USP 2 in einer einfachen kontinuierlichen Weise. Schließen Sie den subkutanen Raum mit einem synthetischen resorbierbaren geflochtenen Naht USP 0 in einem einfachen kontinuierlichen Weise. Verwenden chirurgischem Edelstahl Klammern, um den Hautschnitt zu schließen.
- Entfernen Wolle durch Rasieren das Schwertfortsatz auf die Brustdrüse und entlang der Falte der Flanke auf jeder Seite mit einer Klinge # 40 Reinigen Sie das ventrale Abdomen dann gründlich mit einer 4% Chlorhexidingluconat und einer weichen Bürste für 3 min.
- Führen Sie eine Standard-sterile Peeling mit Chlorhexidingluconat 4% von der Mitte des Bauches und Fortschritte in einer Kreisel Mode für 3 min. Gießen Sie steriler Kochsalzlösung auf den Bauch, um das Desinfektionsmittel Seife entfernen. Für den letzten Schritt des chirurgischen Vorbereitung, führen drei alternative Passagen Chlorhexidingluconat-Lösung 2% Isopropylalkohol 70%.
- Sicherstellen, dass die Tiefe der Anästhesie ausreichende vor der Inzision. Einen Standard Laparotomieschnitts vom Nabel nur Schädel an das Euter durch die Linea alba, um Bauchmuskelschäden zu minimieren.
- Führen Sie einen langen Schwammzange in den Bauch auf der linken Bauchwand bisder geplanten Austrittsstelle für Katheter im paracostal Region.
- Stecken Sie die Spitzen der Pinzette gegen die Wand, bis eines Assistenten kann es zu lokalisieren und bestätigen Sie die entsprechende Website. Öffnen Sie leicht (1 cm) der Backen der Zange und lassen Sie den Assistenten machen einen 2 cm voller Dicke Stichinzision.
- Exteriorisieren die Spitzen der Pinzette durch den Einschnitt, wieder zu öffnen, und sanft erfassen die Katheter mit der Zange, die wird schließlich aus dem Bauch durch die ventrale Bauchschnitt gezogen. Zu beachten ist, einige Gruppen zu implantieren, die Katheter und dann exteriorisieren ihnen. Dies hat den Nachteil, dass intra fötalen EKG-Überwachung ist nicht möglich.
- Tasten Sie die Gebärmutter, um fötalen Position und Zahlen zu ermitteln. Bestimmen Sie die größte Fötus mit der interaurale erreichbar. Einzuschneiden der Gebärmutterwand auf der großen Krümmung über dem Rücken des Kopfes, die Vermeidung der Keimblättern.
- Legen Sie eine stumpfendige Kanüle durch die Plazentamembranen, um eine Uhr zu erhaltenniotic Flüssigkeitsprobe frei von Blutungen. Einzuschneiden die Plazentamembranen mit einer Schere.
- Exteriorisieren die Schädel Hälfte des Fötus durch diesen Einschnitt. Legen Sie eine sterile nicht Latex chirurgische Handschuh mit steriler Kochsalzlösung bei 37 ° C über den Fötus Kopf gefüllt zur Aufrechterhaltung der Normothermie.
- Während der Entfernung des fetalen Oberkörper aus der Gebärmutter, haben der Assistent halten Sie die Babcock herauf, um den Verlust von Fruchtwasser zu verhindern. Dann, wiederum unter Verwendung Babcock Zange klemmen die fötalen Membranen und Gebärmutterwand zur Haut Bauch Kontamination mit Fruchtwasser zu verhindern.
- Expose nur die Teile des fetalen Körpers, die instrumentiert werden und die restlichen Teile in der Gebärmutter zu halten oder mit feuchten und warmen (37 ° C) sterilen Tüchern abgedeckt, die jeweils benötigen.
- Entführen die beiden Brust Gliedmaßen, um die Exposition gegenüber der Oberarmarterie zu erleichtern und Vene auf bilateraler Ebene. Einzuschneiden entlang der medialen Seite von sowohl Antebrachiums und Pflegevollständig um die Oberarmarterie und Vene zu sezieren.
- Legen Polyvinyl Katheter in den rechten und linken Arm-Arterien und links Armvene mit einem Standard-Cut-down-Technik.
- Befreien Sie das Schiff, um von benachbarten Gewebe über 1 cm katheterisiert werden. Ligieren der distale Abschnitt des Gefäßes mit einem geflochtenen synthetischen resorbierbaren USP 2-0 Naht. Preplace eine Ligatur am proximalen Aspekt des Schiffes aber halten Sie es losgebunden.
- Verwendung CASTRO Schere, geschnitten das Gefäß quer zu etwa 30% seines Durchmessers. Stoppen Sie den Blutfluss teilweise durch Ziehen an der proximalen Naht. Stecken Sie den Katheter in proximaler Richtung.
- Legen Sie die Polyvinyl-Katheter bis zu 8 cm proximal oder bis Widerstand erkannt und ziehen Sie dann leicht zurück. Zeitlich sichern den proximalen Teil des Katheters mit einer Gefäßklemme. Stellen eine weitere Naht um sowohl den proximalen und distalen Seite des Katheters. Ein Assistent wird kontinuierlich aspirating und Spülen des Katheters, um die Durchgängigkeit des Katheters zu gewährleisten.
- Schließen Sie die fetale Haut mit einem USP 2-0 geflochtenen synthetischen resorbierbaren Nahtmaterial, mit einer fortlaufenden Naht Muster.
- Befreien Sie das Schiff, um von benachbarten Gewebe über 1 cm katheterisiert werden. Ligieren der distale Abschnitt des Gefäßes mit einem geflochtenen synthetischen resorbierbaren USP 2-0 Naht. Preplace eine Ligatur am proximalen Aspekt des Schiffes aber halten Sie es losgebunden.
- Auf der rechten und der linken Schulter, Manubrium und Schwertfortsatz, befestigen eine isolierte Edelstahl-Elektrode, um die Überwachung des fötalen ECG zu erleichtern.
- Naht der Fruchtwasserdruck und Sampling-Katheter mit dem Brustbein. Dieser Katheter ist an seinem Ende gefenstert.
- Sicherung aller der Katheter auf dem Rücken des Fötus unter Verwendung einer USP 2-0 geflochtenen synthetischen resorbierbaren Nahtmaterial.
- Vor dem Austausch des Fötus zurück in die Gebärmutter, zu verwalten Clenbuterol 30 ug IV langsam über 15 Minuten zu Hypotonie zu vermeiden und Gebärmutter Entspannung.
- Naht der Eihäute mit USP 4-0 geflochtenen synthetischen resorbierbaren Nahtmaterial mit einem durchgehenden Muster. Integrieren Sie nur einen Katheter oder eine Elektrode in einer Zeit, in die closure, um einen dichten Verschluß zu gewährleisten. Verwenden Sie einen Doppelschicht-Cushing-Muster respektieren Halsted Prinzipien, um die Gebärmuttermuskelschicht zu schließen mit einem USP 0 geflochtenen synthetischen resorbierbaren Nahtmaterial. Begraben die chirurgische Knoten sorgfältig.
- Unter Verwendung einer Tabaksbeutelnaht Muster, sichern alle Katheter und EKG-Kabel wie sie aus der linken paracostal Einschnitt.
- Unter Verwendung eines USP 2 Monofilament synthetischen resorbierbaren Nahtmaterial sichern die Linea alba mit einem kontinuierlichen Muster. Schließen Sie die subkutanen Gewebe unter Verwendung USP 2-0 geflochtenen synthetischen resorbierbaren Nahtmaterial mit einem durchgehenden Muster. Sichern Sie die Hautschicht mit chirurgischen Klammern.
- Verabreichen 250 mg Ampicillin intravenös und wieder über die Frucht Katheter in die Amnionhöhle. Ersetzen Sie verlorene Fruchtwasser mit warmem Salzlösung.
- Legen Sie alle exteriorisiert Katheter und EKG-Elektroden in einen Ort Beutel, um die Sterilität zu erhalten. Legen Sie einen glatt um den Oberkörper des Mutterschaf, alle Katheter eine Sicherungd Elektroden auf den Körper des Mutterschaf.
- Stoppen Vollnarkose und extubieren die ewe einmal Kehlkopfreflexe wieder normalisiert haben.
- Schicken Sie das Mutterschaf zu einer Stoffwechselkäfig, sobald sie stabil folgenden Vollnarkose. Das Mutterschaf in der metabolischen Käfig für die Dauer des Experiments liegen. Das Mutterschaf sollten in der Lage zu stehen, sich hinzulegen und zu essen ad libitum während der Überwachung des nicht-narkotisierten Fötus ohne sedierende die Mutter zu sein.
- Für die folgenden drei Tagen zu verabreichen Antibiotika prophylaktisch auf das Mutterschaf (Trimethoprim sulfadoxine 5 mg / kg) und Fetus (250 mg Ampicillin intravenös und wieder über das Fruchtwasser Katheter).
- Bewerten Sie die Stoffwechsellage der beiden Mutterschaf und Fötus mit Blutgasanalysen.
- Spülen Sie alle Katheter mit dem minimalen Volumen von heparinisierter Kochsalzlösung möglich ist. Achtung - Sie überschreiten nicht die tägliche Dosis von Heparin und Flüssigkeiten zulässig für den Fötus. Es ist möglich, Flüssigkeitsüberbelastung den Fötus. Flush langsam einmalTag ~ 5 ml NaCl pro Zeile nach der Antibiotika-Prophylaxe.
- Während der Operation wahlweise Aufzeichnung der mütterlichen und fetalen EKG und Herzfrequenz sowie mütterlichen arteriellen Blutdruck und Atemwegsdruck (Paw) kontinuierlich (Abbildung 1). Verwenden Sie das Leben Monitorfenster, um alle Daten außer mütterlichen EKG zu erwerben. Futtermittel, die solche Daten in Analog-Digital-Wandler zusammen mit fetale und maternale EKG-Signale; geben mütterlichen und fetalen EKG zunächst in 1901 Vorverstärker. Die Bilanz und zeigt alle Daten in Herstellersoftware.
- Nehmen Sie einen 1 mL arteriellen Probe gleichzeitig vom Mutterschaf und Fötus für die arterielle Blutgasanalyse, Laktat, Glukose und stützen überschüssige Bestimmung (im Plasma) am Beginn der fetalen Chirurgie (unmittelbar nach dem Einsetzen des ersten Arterienkatheter) und nach dem Schließen der Gebärmutter .
- Während der postoperativen Erholung, werfen Sie einen 3 ml fetalen Blutprobe, um die IL-6 und TNF-α Inflamm messenAtory Profile. Zentrifuge das Plasma bei 4 ° C (4 min, 4.000 x g) Dekantieren und Speichern der Plasma bei -80 ° C für die nachfolgenden ELISA-Tests.
Anmerkung: Für den Zweck der berichteten repräsentative Ergebnisse, sechs Tage nach der Operation wurden die Tiere unter Verwendung von intravenöser Injektion von 20 ml Natriumpentobarbital getötet. Fetale Wachstum wurde von Körper, Gehirn, Leber und Müttergewichte bewertet. Die Dauer der Probezeit wird natürlich variieren je nach der für den jeweiligen Forschungsfrage gewählte Design ab und kann 6 Wochen zu erreichen ~.
- Bestimmen Cytokinkonzentrationen (IL-6, TNF-α) im Plasma unter Verwendung eines Schaf-spezifischer Sandwich-ELISA. Precoat-Maus-Anti-Schaf-monoklonale Antikörper (Fang-Antikörper-IL-6) oder Maus-anti-Rinder-monoklonalen Antikörper (TNF-α) in einer Konzentration 4 ug / ml auf ELISA-Platten bei 4 ° C für O / N nach 3mal Waschen mit Waschpuffer (0,05% Tween 20 in PBS, PBST).
- Die Platten für 1 h mit 1% BSA in PBST. 3 Mal Waschen Sie die Platten mit Waschpuffer.
- Verwenden rekombinanter Proteine Schafe (IL-6, TNF-α) als Standard-ELISA, bereiten eine serielle Verdünnungen reichen von Standard 1 von 2.000 ng / ml bis Standard 7 von 31,25 pg / ml.
- Last 50 ul Serien verdünnten Protein Standards und Proben pro Well und Inkubation für 2 h bei RT, waschen Sie die Platten 3-mal. Führen Sie alle Standards und Proben in zweifacher Ausfertigung.
- Je 50 & mgr; l von Kaninchen-Anti-Schaf-polyklonaler Antikörper (Nachweis-Antikörper IL-6) oder Kaninchen-anti-Rinder-polyklonalen Antikörpers (TNF-α) in einer Verdünnung von 1: 250 in den Vertiefungen und Inkubieren für 30 min bei RT. 5 mal Waschen Sie die Platten mit Waschpuffer.
- Dann werden 50 ul des Ziegen-Anti-Kaninchen-IgG-HRP konjugiert (Verdünnung 1: 5000) für 30 min.
- Inkubieren mit 50 & mgr; l TMB-Substrat-Lösung pro Well.
- Stoppen Farbentwicklungsreaktion zum gewünschten Zeitpunkt mit 25 ul 2 N Schwefelsäure.
- Lesen Sie die plAtes auf ELISA-Plattenlesegerät bei 450 nm, mit einem 570 nm Wellenlängenkorrektur.
Anmerkung: In unseren Assays die Empfindlichkeit der IL-6 ELISA war 16 pg / ml, die Empfindlichkeit von TNF-a ELISA betrug 13,9 pg / ml. Für alle Tests wurde die Intra-Assay und Inter-Assay-Variationskoeffizienten <5% und <10% betragen.
Hinweis: Die genauen statistischen Methoden werden auf der Fragestellung ab. Hier berichten wir über die verwendet werden, um signifikante Unterschiede bei den in Tabelle 2 angegebenen Blutgase Prüfverfahren.
- Testen normalen Datenverteilung mit Kolmogorov-Smirnov-Test, gefolgt von parametrisch oder nicht-parametrische Tests mit Anpassung für multiple Vergleiche, als angemessen.
- Verwenden K-Mittel-Cluster-Analyse, um die Föten in der Kohorte, die spontan hypoxischen waren und legt die jeweiligen pO 2 und O 2 Sat-Werte (betrachten pO 2 <20 mmHg oder O 2 Sa <55%, wie Fetal Hypoxie). 44-48
- Verwenden statistischer Software wie SPSS für die Analysen.
- Vorliegenden Daten als Mittelwert ± Standardabweichung mit statistischen Unterschiede bei p <0,05 als signifikant angesehen.
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Representative Results
38 schwangere zeit vom Mutterschafe wurden bei 128 ± 2 Tagen der Trächtigkeit instrumentiert (DGA ~ 0,88 Trächtigkeit tige 145 DGA) mit arteriellen, venösen und Frucht Katheter und Elektrokardiogramm (EKG) Elektroden mit steriler Technik unter Vollnarkose (sowohl Mutterschaf und Fötus ). Im Falle einer Zwillingsschwangerschaft wurde der größere Fetus basierend auf Palpation und der Schätzung der intertemporalen Durchmesser gewählt wird; alternativ kann der Fötus instrumentiert werden nach dem Zufallsprinzip ausgewählt werden, um mögliche Verzerrungen zu vermeiden oder beide Feten kann instrumentiert werden. Die Gesamtdauer des Verfahrens war 124 ± 27 min. Der Teil des fetalen Oberkörper nach instrumentiert werden blieben außerhalb der Gebärmutter für 92 ± 19 min. Die meisten der Mutterschafe instrumentiert waren F2 Tiere. Ihre Mutter war F1 (Border Leicester * Romanov) und der Vater war ein Hampshire ram; - Border Leicester (25%) - Romanov (25%) = HABLRV Hampshire (50%): Sie wurden wie folgt durchquert.
Repräsentative mütterlichen und fetalen physiologischenEigenschaften während der Operation und Instrumentierung sind in Figur 1 gezeigt und wurden in der physiologischen Norm für das Gestationsalter des Fötus und Mutterverhalten während der Narkose.
Mütterlichen Gewichte gemittelte 75 ± 11 kg und 21 aus 38 durchgeführt Zwillingen (dh mit einer Rate von 1,6 ± 0,5). Zum Zeitpunkt der Autopsie (134 ± 3 DGA), unter den instrumentierten Föten Singletons wog 4090 ± 800 g, während Gewicht Zwillinge niedriger bei 3.300 ± 740 g (p = 0,003) war. Das Gewicht uninstrumentierten Zwillinge 3.300 ± 670 g war ähnlich zu dem Gewicht des instrumentierten Zwillingen (p = 0,78). 18 der instrumentierten Föten waren weiblich und 20 männlich.
Die Dynamik der fetalen arteriellen Blutgase, Glucose und Säure-Basen-Status während der Operation und postoperative Erholung sind in Tabelle 1 angegeben Wir beobachteten eine allmähliche Erholung der fetalen Säure-Basen-Status und eine mäßige Verschlechterung der Sauerstoffversorgung mit wenig Veränderung in glucose und Elektrolyte aus postoperativen Tagen 1 bis 3. Insbesondere auf postoperativen Tag 3, 42% der Feten wurden gefunden, um spontan hypoxischen mit arteriellen pO 2 11 mmHg von O 2 und Sa von 28% liegen. Fetalen pO 2 der normoxischen Clusters wurde bei 22 mmHg zentriert und O 2 Sa um 56%. Twin Föten waren nicht mehr hypoxische als Singleton-Feten (p = 0,26).
Fetalen arteriellen IL-6 ELISA erbracht Werte unterhalb der Nachweisgrenze von 16 pg / ml im gesamten postoperativen Erholungsphase. Ebenso sind die TNF-α Ebenen blieben ebenfalls unverändert und bei 29 pg / ml mit sehr niedrigen ~ 30% der Tiere zeigt auch Werte unterhalb der Nachweisgrenze von 13,9 pg / ml im gesamten postoperativen Erholungsphase.
Abbildung 1. intra mütterlichen und fetalen Überwachung. FHR, fetalen Herzfrequenz in Schläge pro Minute (bpm); fEKG, fetale Elektrokardiogramm (V); PAW, mütterliche positiver Atemwegsdruck (mmHg); MABP, mütterlichen arteriellen Blutdruck (mmHg); MHR, mütterlichen Herzfrequenz (bpm); MEKG, mütterliche EKG (V). Die X-Achse ist die Zeitskala im hh: mm:. Ss Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 2. Die spontane fetale Hypoxie und Körpergewicht. Kein Zusammenhang zwischen fetalen Körpergewicht und arterielle pO 2 bei postoperativen Tag 3 wurde erkannt (Spearman R = 0,326, p = 0,161). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen .
| ACE-Lichtquelle | Schott-Fostec | ||
| Präparierscheren | Fine Science Tools | 14060-11 | |
| Abgewinkelten Präparierscheren | Fine Science Tools | 15006-09 | |
| Skalpellgriff | Fine Science Tools | 10003-12 | alternative Dissektionswerkzeug |
| Gebogene Skalpellklingen # 12 | Fine Science Tools | 10012-00 | alternative Dissektionswerkzeug |
| Knochen-Schere | Fine Science Tools | 16044-10 | |
| S & T Nahtfadenpinzette | Fine Science Tools | 00272-13 | |
| Dumont SS Pinzette - abgewinkelt | Fine Science Tools | 11203-25 | |
| Geflochtenen Seidenfaden Größe 6-0 | Teleflex Medical | 07 -30-10 | |
| Medical Tape- | Transpore | 3M | |
| Ketaminhydrochlorid 100 mg / ml | Hospira | NDC 0409 - 2051 - 05 | Schluss tut, ist 80 mg / kg |
| Tranqui Ved Injection (Xylazin 100 mg / ml) | Vecdo | NDC 50989 - 234 - 11 | Schluss tut, ist 10 mg / kg |
| Reactive Orange 14 | Sigma - Aldrich | R - 8254 | |
| Ringers Lösungskomponenten | Lösung wird Gas mit 95% O 2 und 5% CO 2, abschließende pH-Wert 7,4 äquilibriert | ||
| Kochsalz | Sigma - Aldrich | S7653 | Endkonzentration: 118 mm |
| Kaliumchlorid | Fisher Scientific | P217 - 3 | Endkonzentration: 4,7 mM |
| Calciumchlorid dihydrate | Fisher Scientific | C79 - 500 | Endkonzentration: 2,5 mM |
| Monobasisches Kaliumphosphat | Fisher Scientific | P -285 | Endkonzentration: 1,2 mM |
| Magnesiumsulfat | JT Baker | Jan-00 | Endkonzentration: 0,57 mM |
| 4- (2-Hydroxyethyl) piperazin-1-ethansulfonsäure (HEPES) | Fisher Scientific | BP 310-500 | Endkonzentration: 5,95 g / l |
| Glucose | Sigma - Aldrich | G8270 | Endkonzentration: 5,5 mM |
| LifeWindow | Digicare Biomedizinische Technik | ||
| CED Biosignalverstärker und ADC-Einheiten | Cambridge Electronic Design Limited, Unit 4, Science Park, Milton Road, Cambridge CB4 0FE ENGLAND. | <td> Bioamp: 1902; ADC: Micro1401; Datenerfassungssoftware: Spike 2, V7.13 ||
| Neurolog Analogsignal Biosignalverstärker | Digitimer Ltd 37 Hydeway Welwyn Garden City Hertfordshire, AL7 3BE, England | NL108A | |
| ABL800Flex | Radiometer Kanada; 200 Aberdeen Dr, London, ON N5V 4N2 | ||
| Eppendorf 5804R | Eppendorf Kanada; 2810 Argentia Road, # 2 Mississauga, Ontario, L5N 8L2 | ||
| Arrow Jugular Katheterisierungsbesteck | Pfeil International, Inc., 2400 Bernville Road, Reading, PA 19605 USA | ||
| Atravet | 10 mg / ml | ||
| Diazepam | 5 mg / ml | ||
| Ketamin | Ketalar | <td> 100 mg / ml | |
| Propofol | 10 mg / ml | ||
| SurgiVeT | Endotrachealtuben; Smiths Medical ASD, Inc. St. Paul, MN 55112, USA | ||
| Koch Airway Austauschkatheter mit RAPI-FIT-Adapter | Koch Critical Care 750, Bloomington IN 47402-0489 USA | ||
| Dispomed Ventilator | Dispomed Ltd., 745 Nazaire-Laurin, Joliette, Quebec J6E 0L6 | ||
| BD Insyte-W | Becton Dickinson, Infusionstherapie Systems Inc., 9450 S State St, Sandy Utah 84070 USA | 22 bis 20 g; 1 in [0,9 x 25 mm], um 1.16 in [1.1 x 30 mm] | |
| Edwards Lifesciences Ref: PX272 Drucküberwachung Kit mit TruWave Einweg-Druck | |||
| LifeWindow LW6000 | Digicare Biomedical Technologie 107 Commerce Road, Boynton Beach, FL 33426-9365 USA | ||
| Gaymar | |||
| Babcock | |||
| Polyvinyl Kathetern | SCI (Scientific Commodities Inc.) | 2 m | |
| 2-0 Vicryl | |||
| Castroviejo Schere | |||
| Elektrokardiogramm (EKG) | LifYY, Metrofunk Kabel-Union, Berlin, Deutschland | vier Kupferelektroden in einzelne Mantel, 2 Meter | |
| 2-O Vicryl | |||
| 3-0 Vicryl | |||
| PDS II USP | |||
| Trimethoprim sulfadoxine | |||
| Ampicillin | |||
| Hahn | Argon Medical, Cat 041220001A | Doppel 4-Wege-Hahn mit männlichen Luer-Lock- | |
| Needles | Tyco Healthcare 8881202389 | Monoject Aluminiumnabe stumpfe Nadeln, 22Gx, 0.7mmx 38,1 mm: für fetalen arteriellen und venösen Kathetern | |
| Needles | Tyco Healthcare 8881202322 | Monoject Aluminiumnabe stumpfe Nadeln, 16GX, 1.6mmx38.1mm: für Frucht Kathetern |
Tabelle 1. Spezifische Reagenzien / Ausrüstung.
Bitte klicken Sie ererneut, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Tabelle 2. Gesamtübersicht der fetalen Blutgase, Elektrolyte, Metaboliten und während der Operation und postoperative Genesung. Fetal arteriellen Blut-pH, pCO 2 (mmHg), pO 2 (mmHg), Sauerstoffsättigung (O 2 Sat%), Glucose (mg / dL), Laktat (mmol / l) und Basenüberschuss (mmol / l) zu verschiedenen Zeitpunkten der Mess-und Recovery-Zeiten: Beginn fetalen Chirurgie ist sofort nach der Installation des ersten fetalen arteriellen Katheter (Uterus geöffnet), Ende fetalen Chirurgie ist (Uterus geschlossen), postoperativen Tagen 1 bis 3 Klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
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Discussion
Das Anästhetikum und chirurgischen Verfahren vorgestellt, das für die Herstellung eines Tiermodells zur Untersuchung der Physiologie und Pathophysiologie fötalen erforderlich sind: die chronisch mit Instrumenten nicht-narkotisierten fetalen Schafen.
Vier kritischen Schritte in dem Protokoll hervorzuheben. Erstens, vorbei an den Katheter und Elektroden durch das mütterliche Flanke: Es ist wichtig, dass dies sofort getan an inneren Organen Verletzungen zu vermeiden. Zweitens Befestigen des uterotomy Einsatzort vor exteriorisieren den Fötus: dies ist für die Verhinderung oder Minimierung Verlust Amnionflüssigkeit und anschließende Vernähung der Amnionmembran vor uterine Verschluss. Drittens arteriellen Katheterisierung: fetalen Schafen Arterien sind ca. 1-2 mm Durchmesser und daher nicht schwer, für einen erfahrenen Chirurgen katheterisieren; ein Team von zwei Chirurgen führt besten und schnellsten in dieser Aufgabe, die Zeit sparen, die Gesamtlänge des Verfahrens zu minimieren hilft. Viertens sorgfältige secährend und Organisation aller Katheter und Elektroden in die Amnionhöhle vor der Rücksendung der Fötus in das Amnion und Schließen der Gebärmutter: dies hilft zu vermeiden versehentliche Herausziehen der Katheter oder Reißen der EKG-Elektroden aufgrund mütterlichen oder fetalen Bewegungen nach der Operation.
Statt der hier dargestellten Ansatz brachialis Gefäße, Karotis Katheterisierung oder Femoralgefäße können ebenfalls verwendet werden. Die Wahl hängt von der Gesamtbesetzung Ansatz, der wiederum durch das Studiendesign diktiert werden. Wir empfehlen, um die Zeit der Fötus außerhalb der Gebärmutter verbringt zu minimieren und das Ausmaß, in dem der Fötus muss außerhalb der Gebärmutter bleiben instrumentiert werden zu minimieren. Diese Überlegungen führten zur Wahl der Gefäße in der dargestellten "Minimal-Ansatz" instrumentiert. Wir empfehlen Katheterisiervorrichtung Arterien auf beiden Seiten für intraarterielle Blutdrucküberwachung und arterielle Blutentnahme ohne gegenseitige Beeinflussung im ganzen t erlaubener experimentieren. Ein zusätzlicher Vorteil ist die ausfallsichere Redundanz dieser Ansatz führt: Bei einer Arterie wird während der Versuchsdauer blockiert werden, die Probenahme und Drucküberwachung aus demselben Gefäß mit dem Nachteil einer Unterbrechung der Überwachung bei der Blutentnahme durchgeführt wird möglich.
Es gibt drei Einschränkungen, die eine breitere Anpassung dieses Tiermodell ausschließt. Diese Einschränkungen können durch einige Modifikationen unten vorgeschlagen angesprochen werden. Erstens ist es die Forderung nach Biosicherheitsstufe 2 Entbindungen in einigen Ländern. Das liegt an einem Risiko für Coxiella burnetii-Infektion von trächtigen Schafen bei Menschen mit einem geschwächten Immunsystem. 49,50 Die Impfung ist für die Tiere und exponierten Menschen zur Verfügung, um dieses Risiko zu 51,52 und PCR-Tests durchgeführt, um sicherzustellen, dass keine zu verringern werden positive Tiere werden der Forschungseinrichtung von der Farm geliefert. Eine Lösung kann sein, Tierimpfung mit mehreren PCR-Test kombinierens auf dem Hof von den Vaginaltupfer vor Zuchtgeführt zu beginnen, vor der Auslieferung und dann wieder aus dem Fruchtwasser während der Operation. Mit solchen Vorsichtsmaßnahmen, in einigen Ländern ist die Verwendung von Schafen in der Forschung ist nicht begrenzt, wie es in anderen. Zweitens sind die Kosten für jedes Tier in der unteren vierstelligen Bereich, vergleichbar mit einigen Maus knockout Stämme. Vor diesem Hintergrund jedoch der Informationsgewinn aus jeder fetalen Schafen Experiment vergleicht nur an nicht-menschlichen Primaten, wie es auf die umfangreiche Menge an Daten, die gesammelt werden können, betrifft, die Fragen, die gestellt werden können und das Potenzial der Übersetzung für das menschliche aufgrund zu dem Zeitpunkt der Entwicklung der Organe bei Schafen. Drittens besteht das Problem der Tierzucht und Verfügbarkeit zu bestimmten Zeiten nur im Jahr. Selbst mit Hormonbehandlung, sind die Ergebnisse von Schafen Reproduktion wie Schwangerschaftsrate und Vitalität der Lämmer (Föten) zufriedenstellende nur ein paar Monate in der Umgebung von natürlichen Brutzeit. 53 Daher Experimental Planung erfordert eine sorgfältige Planung mit den Jahren zu einem Herbst und Frühjahr Jahreszeiten aufgeteilt. Eine Lösung kann sein, bis September zu November und einem im April bis Juni experimentellen 'Schafe Jahreszeiten "zu etablieren. Dieses Problem ist auch eine Tugend, denn sie ermöglicht eine Zeit, die vielen Daten, die während jeder Versuchszeit gesammelt analysieren.
Es gibt eine Anzahl von Faktoren, die die Signifikanz in bezug auf bestehende Verfahren. Die morphometrische, Herz-Kreislauf- und Blutgas-Daten vorgestellt wurden innerhalb des Bereichs für die Spezies 54,55 und ähneln denen der menschlichen Spezies 56, ein großer Vorteil dieses Tiermodell. Eine Ausnahme ist die höhere Rate an Mehrlingsschwangerschaften im Vergleich zu Humanpartnerschaften. 57 Dies aber ist auch eine Tugend des Modells, wie die Untersuchung der Auswirkungen der Partnerschaften auf die fetale Entwicklung ist eine wichtige biomedizinische Aufgabe. 55,58,59 sehr geringe Mengen an Post -operative Entzündung, wie durch IL-6 und TNF-α ELISAs gemessenkombiniert mit Rückgewinnung der Säure-Basen-Status anzuzeigen, dass fetale chirurgischen Instrumenten ist gut verträglich und die postoperative Erholungszeit von 72 Stunden ist ausreichend, um eine stabile Ausgangszustand des fetalen Schafen vor Beginn eines Experiments zu gewährleisten. Hoher Anteil von spontanen moderate chronischer Hypoxie in kurzfristigen fetalen Schaf macht sie ein interessantes Modell für die Untersuchung der chronischen Auswirkungen des menschlichen vorgeburtliche Hypoxie und Entzündungen auf die fetale und perinatale Entwicklung, wie zB, IUGR und perinatale Beschimpfungen, wie Entzündungen und akuter Asphyxie. 60,61,62 Mehrere IUGR Schafmodellen verwendet werden, einige sich auf spontane Hypoxie, einige induzieren sie durch plazentales Embolisation, zum Beispiel. 16,63-66 Andererseits schwere Hypoxie bevor ein Experiment zu starten kann auch ein Ausschlusskriterium in Fällen, in denen zum Beispiel Herz-Kreislauf oder das zentrale Nervensystem untersucht werden sollen, da hier die Reaktionen chronisch hypoxischen Föten einRe bekannt, von denen, die normoxischen sind unterschiedlich. 60 Eine weitere wichtige Anwendung ist die Untersuchung der Auswirkungen pränataler Stress mütterlichen auf die fetale und postnatale Entwicklung. 5,67 Schließlich wird, wie in den zahlreichen zitierten Publikationen mit diesem Modell zu sehen ist, kann die fetale Besetzung in der Nähe von Zeitstudien der fetalen Entwicklung - überall von ~ 70-135 dGA entsprechend der Mitte der Schwangerschaft über einen weiten Bereich der Schwangerschaftsalter gemacht werden. Mit der fort Gestationsalter, Instrumentierung immer zunehmend komplexer sind möglich, aber Überlegungen der Dauer des chirurgischen Instrumentierung Notwendigkeit, mit der Notwendigkeit, eine Anzahl multivariater Aufnahmen vom gleichen Fötus erhalten abzuwägen.
Eine Reihe von viel versprechenden Zukunft Anwendungen der Technik dargestellt sind von der ständig wachsenden Zahl der Schafe spezifischen molekularbiologische Reagenzien und den letzten Schaf Genom-Sequenzierung abgeleitet. Diese jüngsten Entwicklungen haben weiter gefördert diese Animal Modell, um eine sehr vielversprechende und mächtige Ansatz zum Verständnis gesunden und pathologischen menschlichen fetalen Entwicklung auf verschiedenen Skalen der Organisation von (epi) Genoms, um integrative Physiologie. 68 69-74
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| ACE Light source | Schott-Fostec | A20500 | |
| Dissecting scissors | Fine Science Tools | 14060 - 11 | |
| Angled dissecting scissors | Fine Science Tools | 15006 - 09 | |
| Scalpel handle | Fine Science Tools | 10003 - 12 | alternating dissecting tool |
| Curved scalpel blades #12 | Fine Science Tools | 10012 - 00 | alternating dissecting tool |
| Bone scissors | Fine Science Tools | 16044 - 10 | |
| S & T suture tying forceps | Fine Science Tools | 00272 - 13 | |
| Dumont SS forceps - angled | Fine Science Tools | 11203 - 25 | |
| Braided silk suture size 6-0 | Teleflex Medical | 07 - 30 - 10 | |
| Medical Tape | transpore | 3M | |
| Ketamine hydrochloride 100 mg/ml | Hospira | NDC 0409 - 2051 - 05 | Final Does is 80 mg/kg |
| Tranqui Ved Injection (xylazine 100 mg/ml) | Vecdo | NDC 50989 - 234 - 11 | Final Does is 10 mg/kg |
| Reactive orange 14 | Sigma - Aldrich | R - 8254 | |
| Ringers Solution Components | Solution is gas equilibrated with 95% O2 and 5% Co2, final pH 7.4 | ||
| Sodium chloride | Sigma - Aldrich | S7653 | Final Concentration: 118 mM |
| Potassium chloride | Fisher Scientific | P217 - 3 | Final Concentration: 4.7 mM |
| Calcium chloride dihydrate | Fisher Scientific | C79 - 500 | Final Concentration: 2.5 mM |
| Potassium phosphate monobasic | Fisher Scientific | P -285 | Final Concentration: 1.2 mM |
| Magnesium sulfate | J.T. Baker | Jan-00 | Final Concentration: 0.57 mM |
| 4-(2-Hydroxyethyl)piperazine-1-ethanesulfonic acid (HEPES) | Fisher Scientific | BP 310 - 500 | Final Concentration: 5.95 g/L |
| Glucose | Sigma - Aldrich | G8270 | Final Concentration: 5.5 mM |
| LifeWindow | Digicare Biomedical Technology | ||
| CED bioamplifier and ADC units | Cambridge Electronic Design Limited, Unit 4, Science Park, Milton Road, Cambridge CB4 0FE ENGLAND. |
Bioamp: 1902; ADC: micro1401; Data acquisition software: Spike 2, V7.13 | |
| Neurolog analog signal bioamplifier | Digitimer Ltd 37 Hydeway Welwyn Garden City Hertfordshire, AL7 3BE, England |
NL108A | |
| ABL800Flex | Radiometer Canada; 200 Aberdeen Dr, London, ON N5V 4N2 | ||
| Eppendorf 5804R | Eppendorf Canada; 2810 Argentia Road, #2 Mississauga, Ontario, L5N 8L2 |
||
| Arrow Jugular Catheterization Set | Arrow International, Inc., 2400 Bernville Road, Reading, PA 19605 USA | ||
| Atravet | 10 mg/ml | ||
| Diazepam | 5 mg/ml | ||
| Ketamine | Ketalar | 100 mg/ml | |
| Propofol | 10 mg/ml | ||
| SurgiVeT | Endotracheal Tubes; Smiths Medical ASD, Inc. St. Paul, MN 55112, USA | ||
| Cook Airway Exchange Catheter with RAPI-FIT Adapters | Cook Critical Care 750, Bloomington IN 47402-0489 USA | ||
| Dispomed Ventilator | Dispomed Ltd., 745 Nazaire-Laurin, Joliette, Quebec J6E 0L6 | ||
| BD Insyte-W | Becton Dickinson, Infusion Therapy Systems Inc., 9450 S State St, Sandy Utah 84070 USA | 22 to 20 G; 1 in [0.9 x 25 mm] to 1.16 in [1.1 x 30 mm] | |
| Edwards Lifesciences Ref: PX272 Pressure monitoring kit with TruWave Disposable Pressure | |||
| LifeWindow LW6000 | Digicare Biomedical Technology 107 Commerce Road, Boynton Beach, FL 33426-9365 USA | ||
| Gaymar | |||
| Babcock | |||
| Polyvinyl catheters | SCI (Scientific Commodities Inc.) | 2 meters | |
| 2-0 Vicryl | |||
| Castroviejo scissors | |||
| electrocardiogram (ECG) | LIFYY, Metrofunk Kabel-Union, Berlin, Germany | four copper electrodes in single sheath, 2 meters | |
| 2-O Vicryl | |||
| 3-0 Vicryl | |||
| PDS II USP | |||
| Trimethoprim sulfadoxine | |||
| Ampicillin | |||
| Stopcock | Argon Medical, Cat 041220001A | Double 4-way Stopcock with male luer lock | |
| Needles | Tyco Healthcare 8881202389 | Monoject aluminum hub blunt needles, 22Gx, 0.7mmx 38.1mm: for fetal arterial and venous catheters | |
| Needles | Tyco Healthcare 8881202322 | Monoject aluminum hub blunt needles, 16Gx, 1.6mmx38.1mm: for amniotic catheters |
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