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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Aquí, presentamos un método efectivo y eficiente para las inyecciones de venas de la cola de roedores utilizando un dispositivo de calentamiento / restricción de diseño único. Al agilizar el inicio de los procesos de vasodilatación y restricción, este protocolo permite inyecciones intravenosas precisas y oportunas de grandes grupos de animales con una angustia mínima.
En modelos de roedores, las inyecciones de venas de la cola son métodos importantes para la administración intravenosa de agentes experimentales. Las inyecciones de la vena de la cola generalmente implican el calentamiento del animal para promover la vasodilatación, lo que ayuda tanto en la identificación de los vasos sanguíneos como en la colocación de la aguja en la luz del vaso mientras se restringe de forma segura al animal. Aunque las inyecciones de la vena de la cola son procedimientos comunes en muchos protocolos y no se consideran altamente técnicas si se realizan correctamente, las inyecciones precisas y consistentes son cruciales para obtener resultados reproducibles y minimizar la variabilidad. Los métodos convencionales para inducir la vasodilatación antes de las inyecciones de la vena de la cola generalmente dependen del uso de una fuente de calor como una lámpara de calor, almohadillas térmicas eléctricas / recargables o agua precalentada a 37 ° C. A pesar de ser fácilmente accesibles en un entorno de laboratorio estándar, estas herramientas evidentemente sufren de una capacidad termorreguladora deficiente / limitada. Del mismo modo, aunque existen diversas formas de dispositivos de sujeción disponibles comercialmente, deben usarse con cuidado para evitar traumas a los animales. Estas limitaciones de los métodos actuales crean variables innecesarias en los experimentos o dan lugar a resultados variables entre experimentos y/o laboratorios.
En este artículo, demostramos un protocolo mejorado utilizando un dispositivo innovador que combina un dispositivo de calentamiento independiente, regulado térmicamente con una unidad de restricción ajustable en un sistema para una inyección eficiente de venas de la cola aerodinámicas. El ejemplo que utilizamos es un modelo intravenoso de infección fúngica del torrente sanguíneo que resulta en sepsis. El aparato de calentamiento consiste en una caja acrílica reflectante de calor instalada con un termostato automático ajustable para mantener la temperatura interna en un umbral preestatalado. Del mismo modo, el ancho y la altura del aparato de restricción de conos se pueden ajustar para acomodar de manera segura varios tamaños de roedores. Con las características avanzadas y versátiles del dispositivo, la técnica que se muestra aquí podría convertirse en una herramienta útil en una variedad de áreas de investigación que involucran modelos de roedores que emplean inyecciones de venas de la cola.
El uso de modelos animales con roedores ha sido un elemento básico de la investigación biomédica. Numerosas cepas endogámicas y desanguada, así como líneas modificadas genéticamente, están disponibles y se utilizan de forma rutinaria en laboratorios de todo el mundo. La inyección de la vena de la cola es uno de los métodos esenciales en modelos de roedores que requieren la administración intravenosa (i.v.) de agentes experimentales. En general, las inyecciones intravenosas tienen grandes ventajas sobre otras vías de administración, como altas tasas de absorbancia al eludir los tejidos locales y el tracto digestivo y una alta tolerancia a soluciones de una amplia gama de concentraciones o pH no fisiológico1,2,3,4. Entre otras rutas viables de I.V. (por ejemplo, venas safenas, seno venoso retroorbital), las venas de la cola se consideran los vasos sanguíneos más seguros y de más fácil acceso en roedores2,3,5,6. Por lo tanto, la inyección de la vena de la cola se ha empleado ampliamente en una variedad de modelos deroedores,incluidos los modelos de enfermedades infecciosas7,8,9,trasplante de materiales biológicos10,11,evaluación deterapias preclínicas12,13y análisis toxicológicos14,15.
La consistencia y la precisión de la dosificación son un requisito crítico en las inyecciones exitosas de la vena de la cola. Sorprendentemente, la evaluación cuantitativa y cualitativa de las inyecciones de venas de la cola en la literatura implica frecuentes inyecciones erróneas16,17. Un estudio informó que doce de cada treinta inyecciones realizadas por inyectores entrenados dejaron más del 10% de las dosis inyectadas dentro de la cola18. Además, la seguridad y la comodidad del animal que recibe inyecciones en las venas de la cola debe ser una preocupación principal durante el procedimiento. La restricción inadecuada puede conducir a lesiones y una variedad de patologías relacionadas con el estrés (por ejemplo, pérdida de peso, respuestas inmunes deterioradas) que podrían introducir variables sustanciales en la calidad de la muestra19,20. Estos errores pueden causar una mayor variabilidad en los datos y una reproducibilidad deficiente, lo que afecta negativamente los resultados del estudio.
La inducción de la dilatación vascular en el animal es a menudo necesaria cuando se realizan inyecciones de venas de la cola debido al pequeño diámetro del vaso, estimado en 300 μm en ratones21. La vasodilatación mejora la visibilidad de las venas de la cola y ayuda a lograr una alineación óptima de la vena de la aguja dentro de la luz venosa. Los laboratorios han reportado una variedad de métodos, como sumergir la cola en agua tibia22,aplicar calor a la cola usando una cortina, lámpara o secador de pelo caliente23,24,o colocar al animal en un ambiente cálido usando una almohadilla térmica, incubadora o caja combinada con una de estas fuentes de calor25. Los dispositivos pueden ser de fabricación propia para fines específicos o disponibles en proveedores comerciales. Sin embargo, muchos carecen de capacidades termorreguladoras y, si las hay, la temperatura del dispositivo está mal mantenida y, a menudo, sujeta a variaciones en la temperatura ambiente. Del mismo modo, el uso de un dispositivo de sujeción es necesario para las inyecciones de la vena de la cola, ya que no se recomienda el uso de anestesia26,27. Se han desarrollado varios tipos de dispositivos de restricción comerciales o específicos de laboratorio. Por lo general, el animal se coloca en un tubo cónico desechable de 50 ml4,paredes de plexiglás ranuradas, un túnel o cono28,todos los cuales permiten una amplia exposición de la cola al tiempo que restringen los movimientos del animal. Sin embargo, la mayoría de los sujetadores tienen limitaciones de tamaño debido a la rigidez de los materiales. Además, los dispositivos modernos de alta complejidad, a pesar de los diseños prácticos y sofisticados, no parecen ser factibles para inyecciones que involucran a grandes grupos de animales22.
Los modelos de ratón de infección del torrente sanguíneo y sepsis asociada son un excelente ejemplo de situaciones que requieren el uso de esta técnica. Entre toda la etiología microbiana de la sepsis clínica grave, la sepsis fúngica es a menudo una condición fatal con tasas de mortalidad de >40% a pesar de la terapia antifúngica29. De hecho, la infección por Candida albicans ha sido reportada como la cuarta causa principal de infección del torrente sanguíneo adquirida en el hospital (candidemia)30,31. En la candidiasis intraabdominal, los microorganismos en el tracto gastrointestinal pueden diseminarse a través del torrente sanguíneo y causar sepsis polimicrobial con una mortalidad aún mayor32,33,34. Como la mayoría de los casos de candidemia nosocomial surgen de catéteres de línea central contaminados o dispositivos médicos permanentes35,36, i.v. la inoculación con C. albicans por inyección de vena de la cola puede reflejar de cerca el desarrollo de sepsis humana y ha sido un método básico en un modelo de ratón de candidiasis diseminada hematógenamente37,38. En este modelo, la mortalidad que se produce en días puede ampliarse o acortarse ajustando el C. albicans i.v. inóculo39,40,41.
Recientemente, nuestro laboratorio ha desarrollado un protocolo innovador para una inyección de vena de cola optimizada utilizando un dispositivo innovador equipado con una unidad de calentamiento termorregulada, emparejada con una unidad de restricción ajustable, en un sistema conveniente. Este protocolo permite a los investigadores realizar inyecciones en las venas de la cola de manera precisa y oportuna, mientras que los animales pueden ser acondicionados y restringidos de manera segura para el procedimiento con una angustia mínima. Las técnicas demostradas aquí, con el uso del dispositivo avanzado de calentamiento y restricción, podrían servir como una herramienta útil en diversas áreas de investigación que emplean modelos de roedores.
Todos los protocolos de animales que involucran inyecciones en las venas de la cola y el uso del dispositivo de calentamiento / restricción fueron revisados y aprobados por el Comité Institucional de Cuidado de Animales (IACUC) local.
1. Preparación
2. Inyección de la vena de la cola
3. Un modelo murino de infección fúngica del torrente sanguíneo y sepsis
La temperatura dentro de la cámara de calentamiento es detectada continuamente por el sensor interno y autorregulada por el termostato. Primero, el dial de control del termostato se colocó a 78, 85, 90 o 95 ° F (26, 29, 32 o 95 ° C) para seleccionar las temperaturas establecidas. Una vez que se activó el calentador(Figura 7,puntos amarillos), la emisión de calor por la bombilla elevó rápidamente la temperatura interna durante los primeros 5-15 minutos, dependiendo de la temperatura establecida. El calentador inactivó la bombilla si la temperatura interna detectada excedía la temperatura establecida (puntos grises). Las temperaturas máximas iniciales deben aumentar a 5-7 ° C por encima de las temperaturas establecidas en todos los grupos para compensar la pérdida de temperatura durante la transferencia de animales. Posteriormente, el dispositivo continúa repitiendo el ciclo de calor automáticamente y mantiene la cámara de calentamiento a la temperatura establecida.
Un ejemplo de datos experimentales obtenidos por inyecciones exitosas de venas de cola utilizando el protocolo actual se muestra en la Figura 8. En un modelo de ratón de candidiasis del torrente sanguíneo que resultó en sepsis, un desafío i.v. con Candida albicans (1 x 105 células por ratón) en ratones Webster suizos causó un rápido inicio de sepsis y diseminación de los organismos, lo que llevó a una alta mortalidad en 3-4 días (puntos abiertos)(Figura 8A). Por el contrario, los animales podrían estar protegidos de la sepsis mediante la prein inmunización/vacunación previa con una cepa de levadura aviruenta, Candida dubliniensis,logrando una supervivencia >95% después del desafío i.v. letal con C. albicans virulentos (puntos sólidos). Estos resultados en mortalidad progresiva vs. protección mediada por vacunación se obtuvieron de manera reproducible en cuatro experimentos independientes(Figura Suplementaria 1). Una protección similar podría lograrse utilizando otras cepas de levadura avirulentas como los mutantes atenuados de C. albicans (Δefg1/ Δcph1) (datos no mostrados). La sepsis también podría ser monitoreada y correlacionada con la mortalidad; los animales no vacunados con infección letal tuvieron un aumento significativo en la morbilidad inducida por sepsis, mientras que el grupo vacunado mostró síntomas mínimos después del desafío letal(Figura 8B).

Figura 1: Descripción del dispositivo de calentamiento y restricción de roedores. (A) muestra la vista exterior del dispositivo de calentamiento, que consiste en:
(B) muestra el interior del dispositivo de calentamiento:
(C) muestra los componentes del termostato del dispositivo de calentamiento:
D) muestre los componentes del dispositivo de sujeción:

Figura 2: El dispositivo de calentamiento y restricción de roedores. (A) Antes de su uso, las dos partes del dispositivo se colocan una al lado de la otra en una mesa de trabajo limpia. (B) Una vez que se enciende el dispositivo de calentamiento, el termostato activa el calentador. La bombilla permanece encendida y emite calor hasta que la cámara de calentamiento ha alcanzado la temperatura establecida. El dispositivo de calentamiento repite automáticamente el ciclo de calor para mantener la temperatura interna. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: Ratones (C57BL/6) colocados en el dispositivo de calentamiento y restricción. (A) Ratones que reciben tratamiento térmico para la vasodilatación. Los animales (4-6 ratones por tratamiento) son transferidos de su jaula de alojamiento a la cámara de calentamiento del dispositivo y tratados térmicamente durante un mínimo de 5-10 min. (B) Un ratón restringido para la inyección de la vena de la cola. El ratón se transfiere de la cámara de calentamiento a la abertura del cono del dispositivo de restricción con su cola pasando a través de la hendidura abierta. El ratón se tira suavemente hacia atrás hasta el borde lejano del cono hasta que la base de la cola llega a la punta del cono. A medida que el animal es atraído hacia la base del cono con una suave rotación lateral, una pata trasera se coloca hacia arriba para que sobresala de la hendidura abierta permitiendo que la vena lateral de la cola se coloque a las 12 en punto. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: Identificación de las venas laterales de la cola en ratones. (A) La cola de un ratón Webster suizo sin tratar. El ratón se coloca en el dispositivo de sujeción sin tratamiento térmico previo para la vasodilatación. La vena lateral de la cola se puede identificar como un vaso delgado y oscuro que se curso debajo de la piel. (B) La cola de un ratón Webster suizo tratado con el dispositivo de calentamiento durante 10 min. El ratón tratado térmicamente está restringido para la inyección de la vena de la cola. La vena lateral de la cola es fácilmente visible a través de la piel debido al diámetro agrandado del vaso inducido por la vasodilatación. (C) La cola de un ratón C57BL/6 tratada con el dispositivo de calentamiento durante 10 min y restringida para la inyección de la vena de la cola. La vasodilatación mejora la visibilidad de la vena de la cola a través de la piel profundamente pigmentada, aunque la vena no es tan fácilmente visible como en los ratones Webster suizos de color claro debido a un débil contraste de color contra la vena. Las flechas rojas denotan la ubicación de la vena lateral de la cola. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5: Inyección de la vena de la cola realizada en ratones tratados térmicamente (Swiss Webster). (A–B) Inserción de la aguja en la vena lateral de la cola en el lugar de la inyección. La aguja (27 G, 1/2 in) se coloca paralela a la vena de la cola con el bisel hacia arriba y apunta hacia el flujo sanguíneo y se inserta. (C–D) Colocación de aguja en la vena de la cola e inyección. La punta de la aguja se avanza aún más 2-4 mm en la luz de la vena. El pulgar se coloca en el émbolo de la jeringa, y el volumen deseado se dispensa con una presión lenta y constante. Los círculos ovalados indican los sitios de inyección. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 6: Procedimiento posterior a la inyección. (A) Un área de sangrado en el sitio de inyección. El sangrado y el reflujo de la solución inyectada ocurren inmediatamente después de la extracción de la aguja. Esto se puede minimizar aplicando una compresión firme en el sitio de inyección con el pulgar. (B) Formación de coágulos sanguíneos en el lugar de la inyección. La compresión suave con una gasa / toallita limpia facilita la coagulación de la sangre en la herida de inyección. Las flechas denotan sitios de inyección. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 7: La temperatura interna de la cámara de calentamiento durante el uso. El dispositivo de calentamiento se activó para el calentamiento a las temperaturas establecidas designadas. La cámara de calentamiento del dispositivo fue monitoreada para la temperatura interna del aire y los ciclos de calor (bombilla encendida / puntos amarillos, puntos apagados / grises) se registraron durante 45 minutos. El área naranja indica el rango de temperatura óptimo para la inducción de vasodilatación en roedores. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 8: Mortalidad por sepsis vs. protección mediada por vacunación después de un desafío letal con Candida albicans. Los ratones (hembras Suizas Webster de 8 semanas de edad) fueron vacunados por vía intravenosa con Candida dubliniensis Wü284 viva aviruenta Wü284(Cd),seguido de un desafío intravenoso letal con C. albicans day 185 de tipo salvaje (1 x 105 células por ratón) 14 días después. (A) La mortalidad se evaluó durante 10 días después del desafío letal. (B) Los animales fueron monitoreados para detectar morbilidad por sepsis y calificados de acuerdo con una puntuación de evaluación clínica modificada en ratones para sepsis (M-CASS)43. Los datos son acumulativos de 4 experimentos independientes con 10 ratones por grupo y analizados utilizando la prueba de rango logarítndular de Mantel-Cox. p < 0,0001. SEM, error estándar de la media. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura suplementaria 1: Reproducibilidad de la mortalidad por sepsis y supervivencia mediada por vacunación de un desafío de Candida albicans en el torrente sanguíneo. Cada panel representa datos de cuatro experimentos independientes incluidos en un resultado acumulativo que se muestra en la Figura 8A. Cada experimento se realizó utilizando 10 ratones por grupo y se analizó utilizando la prueba de rango logarítnic de Mantel-Cox. Ca, Candida albicans. Cd, Candida dubliniensis. p < 0,0001. p < 0,01. Haga clic aquí para descargar esta figura.
Los autores no tienen nada que revelar.
Aquí, presentamos un método efectivo y eficiente para las inyecciones de venas de la cola de roedores utilizando un dispositivo de calentamiento / restricción de diseño único. Al agilizar el inicio de los procesos de vasodilatación y restricción, este protocolo permite inyecciones intravenosas precisas y oportunas de grandes grupos de animales con una angustia mínima.
Este trabajo fue apoyado por la Fundación LSUHSC (PLF), y en parte por U54 GM104940 del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales de los Institutos Nacionales de Salud, que financia el Centro de Ciencias Clínicas y Traslacionales de Louisiana.
| Candida albicans cepa DAY185 | Carnegie Melon University | N/A | proporcionada por el laboratorio de Aaron Mitchell |
| Candida albicans strain efg1Δ/Δ cph1Δ/Δ | Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Tennessee | N/A | proporcionado por el laboratorio de Glen Palmer |
| Candida dubliniensis cepa Wü 284 | Trinity College, Dublín, Irlanda | N/A | proporcionado por el laboratorio de Gary Moran |
| Ratones | Charles River Laboratories | 551NCICr:SW | Hembra Swiss Webster; Ratones de 6-8 semanas de edad |
| Charles River Laboratories | 556NCIC57BL/6 | Hembra C57BL/6; 6-8 semanas de edad | |
| Agujas, 27G, ½-en | Becton Dickinson | 305109 | pueden ser sustituidas de otros proveedores |
| Solución salina tamponada con fosfato (PBS) | GE | SH30028.02 | puede ser sustituida por otros proveedores |
| Dispositivo de calentamiento y restricción de roedores (Mouse a Minute) | Pedido personalizado | deLSU Health | Mouse a Minute está disponible para pedidos personalizados de LSU Health |
| Agar de dextrosa Sabouraud (SDA) | Becton Dickinson | 211584 | puede ser sustituido de otros proveedores |
| Jeringas, 1 mL | Becton Dickinson | 309659 | puede ser sustituido de otros proveedores Solución azul de |
| tripano | Sigma | T8154 | |
| Caldo de levadura peptona dextrosa (YPD) | Fisher Scientific | BP2469 | puede ser sustituido de otros proveedores |