Uso de un Modelo de Cochinillo para el Estudio de la Neurotoxicidad de Desarrollo inducida por Anestesia (AIDN): Un Enfoque de Neurociencia Translacional
11 de junio de 2017
La investigación sobre la neurotoxicidad del desarrollo inducida por la anestesia (AIDN) se ha centrado en los roedores, que no son ampliamente aplicables a los seres humanos. Los modelos de primates no humanos son más relevantes, pero son costo prohibitivos y difíciles de usar para la experimentación. El lechón, por el contrario, es un modelo animal clínicamente relevante y práctico, ideal para el estudio de la neurotoxicidad anestésica.
El objetivo general de este procedimiento experimental es evaluar los efectos de los anestésicos en el cerebro neonatal en un modelo de lechón traslacional clínicamente relevante. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la neurotoxicidad inducida por la anestesia, como la forma en que se produce la toxicidad y los cambios en el desarrollo que acompañan a dicha toxicidad. La principal ventaja de esta técnica es que proporciona un modelo animal traslacionalmente relevante para el estudio de la neurotoxicidad del desarrollo inducida por la anestesia en el que la homeostasis fisiológica se mantiene a lo largo de la experimentación.
Durante la inducción de la anestesia y durante todo el procedimiento, controle lo siguiente: oximetría de pulso, presión arterial no invasiva, electrocardiografía y temperatura. El paso más crítico durante este procedimiento es el mantenimiento de la homeostasis fisiológica. Esto incluye monitoreo, manejo de temperatura, ventilación mecánica y análisis de química sanguínea.
Para preparar al lechón para la cirugía, primero coloque un catéter intravenoso periférico de calibre 24 en la vena marginal del oído. Calentar el lechón con aire forzado caliente. Controle su temperatura con un termómetro rectal e infunda continuamente dextrosa que contenga líquido isotónico a una tasa de mantenimiento.
A continuación, coloque el lechón en decúbito dorsal para una intubación traqueal. A continuación, rocíe las cuerdas vocales con 0,5 mililitros de lidocaína al 2% para evitar espasmos durante la intubación y luego avance un tubo traqueal con manguito de tres milímetros en la tráquea. Asegure el tubo y luego verifique si hay sonidos respiratorios bilaterales mediante auscultación torácica con un estetoscopio y verifique si hay dióxido de carbono sostenido al final de la marea.
A continuación, aplique una pomada oftálmica en los ojos. Justo antes de comenzar la cirugía, administre un antibiótico de amplio espectro a través de la vía intravenosa periférica para prevenir la infección del sitio quirúrgico. Ahora, esterilice ambas ingles usando al menos dos exfoliantes con clorhexidina para asegurar un campo estéril adecuado.
Pida al personal de cirugía que use gorros, mascarillas, guantes y protección para los ojos. A continuación, cubre al animal. Para empezar, palpa el pulso femoral en el pliegue inguinal.
Y luego, con un bisturí, hacer una incisión craneocaudal superficial de 1,5 centímetros. A continuación, haz una disección roma entre las dos cabezas del músculo gracilis. Ahora, localiza el haz neurovascular femoral.
Por lo general, se encuentra entre los dos músculos. Luego, con asas vasculares o ataduras de seda, aísle la arteria en el extremo proximal y distal. A continuación, utilizando el asa en el extremo proximal, tire de la arteria hasta el nivel de la piel distalmente y ejerza tracción sobre la atadura proximal para interrumpir el flujo sanguíneo.
Mientras mantiene la tracción, use tijeras de tenotomía para hacer una pequeña arteriotomía. A continuación, avance el catéter o el tubo de polietileno directamente en el vaso. El retorno de sangre debe observarse de inmediato.
Ahora, conecte y asegure inmediatamente un catéter conectado a un transductor de presión. A continuación, cubra la incisión completada con una gasa estéril y enjuague el catéter con solución salina normal. A lo largo de la exposición anestésica, controle los signos vitales del lechón.
Busque perturbaciones que puedan indicar hipotensión, arritmia, hipotermia o hipoxia. Al menos una vez por hora durante el experimento, extraiga una muestra de sangre arterial del catéter de la arteria femoral. A continuación, utilice un sistema de análisis automatizado para recoger los valores sanguíneos de la muestra.
Después de una exposición suficiente al anestésico, retire el catéter de la arteria femoral y ate cuidadosamente la sutura de seda vascular proximal para ocluir permanentemente la arteria femoral y evitar el sangrado. A continuación, irrigar la incisión con 10 a 20 mililitros de solución salina para ayudar a prevenir infecciones. Una vez confirmada la hemostasia completa, cierre la incisión con una sutura de seda 3-0 en un patrón interrumpido simple.
Ahora, infiltre la herida con bupivacaína y epinefrina para controlar el dolor. A continuación, cubra la incisión con un adhesivo cutáneo quirúrgico estéril, suspenda la anestesia y permita que el lechón se despierte. Se estudiaron 40 lechones machos.
Entre el grupo control y el experimental, no hubo diferencias significativas con respecto a su edad o peso. Todos fueron monitoreados exhaustivamente durante el procedimiento y todos lo toleraron bien. Los valores medios de laboratorio durante la experimentación en el grupo de isoflurano ilustran la consistencia interna y la reproducibilidad del procedimiento.
La consistencia se observó en un lapso de dos años con los datos agrupados de diferentes operadores. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo usar un modelo de lechón traslacional fisiológicamente apropiado para responder a casi cualquier pregunta de investigación pediátrica preclínica. No olvide que trabajar con agentes anestésicos puede ser peligroso y siempre se deben tomar precauciones como la eliminación adecuada de gases anestésicos al realizar este procedimiento.
Descripción general
Este estudio investiga los efectos de los anestésicos en el cerebro neonatal utilizando un modelo de lechón clínicamente relevante. La investigación tiene como objetivo comprender la neurotoxicidad inducida por la anestesia durante el desarrollo y sus implicaciones para la anestesia pediátrica.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Biología del desarrollo
- Anestesiología
Antecedentes
- La investigación previa sobre la neurotoxicidad inducida por anestesia se ha centrado principalmente en modelos de roedores.
- Los modelos de primates no humanos son relevantes, pero costosos y difíciles de utilizar.
- El lechón constituye un modelo práctico y clínicamente relevante para estudiar la neurotoxicidad anestésica.
- Mantener la homeostasis fisiológica es fundamental durante el experimento.
Objetivo del estudio
- Evaluar los efectos de los anestésicos en el cerebro neonatal.
- Explorar los mecanismos de toxicidad y los cambios asociados en el desarrollo.
- Establecer un modelo confiable para la investigación pediátrica preclínica.
Métodos Utilizados
- Monitoreo de signos vitales, incluyendo pulsioximetría, presión arterial y temperatura.
- Inducción de anestesia y realización de procedimientos quirúrgicos en lechones.
- Recolección de muestras de sangre arterial para análisis durante el experimento.
- Garantía de la homeostasis fisiológica durante todo el procedimiento.
Resultados principales
- Se estudiaron 40 lechones macho sin diferencias significativas en edad o peso entre los grupos.
- Todos los sujetos toleraron bien el procedimiento, lo que demuestra la fiabilidad del modelo.
- Los datos mostraron consistencia interna y reproducibilidad durante dos años.
- El monitoreo no reveló efectos adversos significativos durante la exposición anestésica.
Conclusiones
- El modelo de lechón es eficaz para estudiar la neurotoxicidad en desarrollo inducida por anestesia.
- Los hallazgos contribuyen a comprender la seguridad de la anestesia pediátrica.
- La investigación futura puede aprovechar este modelo para abordar preguntas fundamentales en el campo.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
El modelo de lechón proporciona un sistema científicamente relevante para evaluar la neurotoxicidad inducida por anestésicos durante el desarrollo, abordando una brecha crítica en la evaluación preclínica de seguridad pediátrica. Al mantener la homeostasis fisiológica durante todo el experimento, el modelo permite una investigación mecanicista confiable de los efectos de los anestésicos sobre el cerebro en desarrollo. Esto apoya la reducción predictiva de riesgos en las fases iniciales del descubrimiento al aclarar las vías biológicas relacionadas con los resultados del neurodesarrollo, orientando las decisiones de avance o interrupción en las líneas de compuestos activos sobre el sistema nervioso central.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite investigar hipótesis terapéuticas sobre los mecanismos de neurotoxicidad de los anestésicos en un sistema adecuado desde el punto de vista del desarrollo.
- Valor operativo: Facilita la validación funcional de objetivos mediante el monitoreo constante de parámetros fisiológicos en diferentes grupos experimentales.
- Valor predictivo: Aumenta la confianza en la selección de objetivos al modelar respuestas neurodesarrolladoras relevantes para el ser humano frente a la exposición a anestésicos.
Desarrollo de Pruebas y Tamizaje
- Valor científico: Prepara sistemas biológicos validados para la estandarización de ensayos posteriores mediante muestreo de sangre arterial y monitorización de signos vitales.
- Valor operativo: Asegura la reproducibilidad del ensayo mediante protocolos estandarizados de cateterización de la arteria femoral y estabilización hemodinámica.
- Escalabilidad: Facilita la reutilización de la plataforma con diferentes compuestos anestésicos debido a la ejecución consistente del procedimiento durante varios años y entre distintos operadores.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Valor científico: Proporciona una alineación con sistemas relevantes para enfermedades al reflejar la fisiología neonatal humana y los cronogramas de desarrollo.
- Valor operativo: Permite una continuidad traslacional desde el descubrimiento hasta la validación preclínica mediante protocolos consistentes de exposición anestésica y recuperación.
- Reducción de riesgos: Apoya decisiones de avance ajustadas al riesgo mediante la identificación temprana de señales neurodesarrolladoras en el continuum del descubrimiento.
Integración de la canalización y flujo de trabajo
El método se integra en los flujos de trabajo de descubrimiento temprano al permitir la comprobación de hipótesis sobre compuestos anestésicos en un modelo neonatal fisiológicamente estable, apoyando directamente la identificación de compuestos prometedores mediante la reducción de riesgos mecanicistas.
- Biología del Descubrimiento: Facilita la aclaración de vías y la reducción de riesgos biológicos al mantener condiciones homeostáticas durante la exposición a anestésicos, a fin de aislar efectos específicos del compuesto.
- Selección: Permite la disponibilidad para ensayos mediante acceso vascular confiable y monitoreo en tiempo real de signos vitales, posibilitando la evaluación cuantitativa de compuestos.
- Analítica: Genera resultados medibles, incluyendo química sanguínea arterial, temperatura y datos hemodinámicos, para comparaciones entre diferentes condiciones.
- Investigación Translacional: Se conecta con la continuidad preclínica mediante protocolos de recuperación y manejo de heridas que imitan el cuidado postoperatorio clínico.
- Reutilización Institucional: Establece una capacidad reutilizable para la evaluación de seguridad del SNC gracias a la consistencia del procedimiento y su reproducibilidad independiente del operador.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Confianza predictiva en la validación de objetivos mediante la reducción de la ambigüedad mecanicista en las vías del neurodesarrollo.
- Valor operativo: Normalización y reproducibilidad mediante monitoreo protocolizado, control de temperatura y muestreo sanguíneo.
- Valor estratégico: Mejora en las decisiones de avance o interrupción del desarrollo al reducir el riesgo biológico en fases tardías en el desarrollo de anestésicos pediátricos.
- Impacto en la cartera: Priorización ajustada al riesgo de compuestos basada en perfiles de seguridad en el neurodesarrollo derivados de modelos trasladables.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en anestesiología pediátrica y técnicas quirúrgicas neonatales para el acceso vascular y la intubación.
- Depende de instrumentación para la transducción de la presión arterial, el análisis de gases en sangre y la regulación de la temperatura.
- Necesita una estandarización entre equipos de los protocolos de monitoreo y de la eliminación de gases anestésicos para garantizar la integridad de los datos.
- Implica consideraciones de adaptación al extrapolar las cronologías del neurodesarrollo de lechones a lactantes humanos.
- Limitado por la necesidad de instalaciones quirúrgicas asépticas y personal capacitado para mantener la estabilidad fisiológica durante exposiciones anestésicas prolongadas.
