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Étapes critiques du protocole / dépannage
Au début de l'expérience, le suivi des signes vitaux non invasifs devrait commencer par l'induction. La pression artérielle, la fréquence cardiaque, la saturation en oxygène et la température rectale peuvent être facilement obtenues et surveillées. Le porcelet doit être sous un dispositif de réchauffement de l'air pour maintenir une température corporelle adéquate, car ces animaux peuvent devenir hypothermiques rapidement sous anesthésie générale. Le placement rapide d'un cathéter périphérique intraveineux permet de traiter les urgences s'ils surviennent pendant l'induction. Il est important de surveiller en permanence le porcelet, de manière non invasive ou invasive, tant dans la procédure d'isoflurane que dans la procédure de sacrifice. Le porcelet peut subir une désaturation de l'oxygène artériel très rapidement pendant plusieurs étapes tout au long du protocole, en particulier lors de la gestion des voies respiratoires et de l'intubation. Nous utilisons 8% de sévoflurane pour induire une anesthésie afin de reproduire la pratique de la pédiatrie humaine et de faire la publicitéD induction. Cependant, 5% d'isoflurane a été utilisé avec succès et est approprié. Compte tenu des différences d'anatomie et d'une prédisposition au laryngospasme, le porcelet peut être difficile à intuber. Si le porcelet commence à se désaturer lors de la gestion de l'induction et / ou de la voie respiratoire, 100% d'oxygène et de sévoflurane doivent être administrés immédiatement par un cône facial afin de rétablir un niveau de saturation en oxygène et une profonde anesthésie adéquate. Gardez à l'esprit que si le plan d'anesthésie doit être suffisamment profond pour permettre l'intubation, une anesthésie excessive peut entraîner une apnée. Une vigilance continue en ce qui concerne la ventilation et l'oxygénation de l'animal est nécessaire, avec le titrage de l'anesthésie inhalée en conséquence. L'intubation peut ensuite être réessayée une fois que l'oxygénation est rétablie et une anesthésie adéquate a été réalisée. Une ventilation par pression positive par le cône peut être tentée, mais elle est habituellement infructueuse. Si le laryngospasme se produit, l'application de la solution de lidocaïne directement au vocabulaireToutes les cordes sont indiquées pour permettre l'intubation trachéale.
Les médicaments d'urgence devraient toujours être disponibles et devraient être administrés au besoin au cours des parties critiques du protocole pour corriger les perturbations physiologiques. Alors qu'une discussion approfondie sur l'usage de drogues anesthésiques et d'urgence chez les porcelets est hors de portée de ce manuscrit, Swindle's "Swine in the Laboratory: chirurgie, anesthésie, imagerie et techniques expérimentales" est une excellente ressource. 27
De même, le porcelet peut commencer à se désaturer rapidement pendant le sacrifice, après avoir ouvert la cavité thoracique pendant la sternotomie de la ligne médiane. L'opérateur doit fonctionner rapidement mais en toute sécurité pour exposer le cœur et insérer l'angiocatheter pour démarrer le PBS froid. Une perfusion complète de PBS froid (et une fixation rapide avec PFA, si indiqué) est nécessaire pour prévenir les dommages ischémiques au cerveau.
Une fois que le porcelet a été intubé, respiLe rythme rata et le suivi du dioxyde de carbone par la marée finale commencent ( tableau 1 ). Stabilisez l'oxygénation et la ventilation des marées du porcelet en valorisant le support du ventilateur tout en maintenant une anesthésie adéquate. Nous utilisons la ventilation mécanique pour imiter ce qui est utilisé chez les humains aussi près que possible. L'hyperoxie doit être évitée pour minimiser les risques de stress oxydatif.
Les porcelets d'isoflurane subissent une canulation de l'artère fémorale pour 2 raisons: surveiller en permanence la tension artérielle; Et d'échantillonner le sang artériel pour évaluer l'état acide-base, les gaz sanguins et les électrolytes tout au long de la procédure. La canulation de l'artère fémorale peut être difficile. Voir la vidéo pour plus de détails. Pour les expériences de survie, cette procédure doit être effectuée dans un environnement d'exploitation stérile dans des conditions stériles. Après la canulation de l'artère fémorale, commencer la surveillance horaire des gaz sanguins artériels et des électrolytes sériques, en corrigeant le cas échéantMaintenir l'homéostasie ( tableau 1 ). Le porcelet doit recevoir un fluide isotonique contenant du dextrose continu pour maintenir une glycémie adéquate. Tout au long de l'expérience, l'animal doit être surveillé en permanence pour la normalothermie et un réchauffement de l'air forcé devrait être fourni au besoin. Il est tout aussi important d'éviter l'hypothermie et l'hyperthermie.
Alors que ce protocole fournit un hémisphère du cerveau "frais" et un hémisphère de tissu neural fixe, cela peut être facilement adapté pour s'adapter à d'autres modèles d'étude. Des échantillons supplémentaires peuvent également être prélevés sur le porcelet. Le CSF peut être obtenu après anesthésie du porcelet, avec ou sans guidage de la fluoroscopie. Le sang peut également être recueilli à partir du porcelet à différents stades du protocole, y compris le cathéter de l'artère fémorale, ainsi que directement du ventricule gauche via l'angiocatheter immédiatement avant la perfusion. La période de convalescence peut également être allongée ou sh Pour examen de la réponse chronique ou aiguë, respectivement.
Limites de la technique
Ce protocole et ce modèle sont techniquement difficiles. Un enquêteur qualifié et une suite opérationnelle entièrement fournie sont nécessaires, en particulier pour les expériences de survie. L'enquêteur (et l'assistant, pour certaines parties du protocole) doivent être à l'aise avec les composants chirurgicaux et anesthésiques de ce protocole, ce qui peut nécessiter une formation et une expérience à maîtriser. D'autres limitations comprennent le coût des porcelets par rapport aux modèles de rongeurs, bien que le modèle de porcelet soit beaucoup moins coûteux que les primates non humains. Bien que le coût des porcelets varie en fonction de la région et de la ferme à partir de laquelle les animaux sont obtenus, on peut s'attendre à ce que le coût par animal soit inférieur à 500 $, alors que les primates non humains peuvent être des milliers de dollars par animal. Selon notre expérience, le coût moyen par animal est généralement d'environ 200 $.
Jove_content "> Enfin, le but du modèle de porcelet d'imiter le cerveau humain en développement, il faut utiliser uniquement des porcelets néonatals. Le système nerveux central est le plus vulnérable pendant la période de croissance rapide et chez les porcelets, cette période s'étend de Six semaines avant la naissance jusqu'à cinq semaines après la naissance 8. L'utilisation de porcelets plus âgés plus éloignés de leur date de mise à la taille risque d'affaiblir la pertinence clinique du modèle de porcelet. Bien qu'il existe une controverse importante en ce qui concerne l'équivalence du développement du cerveau du porcelet à Celle d'un nouveau-né humain, il existe des similitudes frappantes lorsque le développement précoce du cerveau post-natal entre les humains et les cochons est comparé. Lors de la naissance, les cerveaux des humains et des porcs sont respectivement de 27% et 25% du poids des adultes.
14 Selon le travail de Johnson Et nos collègues, on peut en déduire qu'une semaine de cochonniers est approximativement équivalente à un mois humain.
9 Ces résultats, basés sur wh Ole-Brain volume data, ont été validés par le travail de Workman et ses collègues.
28 Nous avons sélectionné des porcelets de 7-14 jours afin de rapprocher un être humain de 1 à 2 mois. Cependant, il peut être prudent d'utiliser des animaux plus jeunes (1-5 jours) si le but expérimental est d'imiter le zénith de la poussée de croissance du cerveau du porcelet. Ceci est possible, car les porcelets peuvent être sevrés à la naissance. Notre utilisation du modèle de porcelet s'adaptera au fur et à mesure que de nouvelles données seront disponibles en ce qui concerne les parallèles entre le développement du cerveau postnatal chez l'homme et le porc.
Importance de la technique par rapport aux méthodes alternatives / existantes
Le porcelet possède des similitudes frappantes avec les nouveau-nés humains, y compris des parallèles critiques dans le développement du cerveau et des réponses pathophysiologiques. Il s'agit donc d'un modèle de mammifère cliniquement pertinent et l'étude de la preuve de concept indique que le porcelet est un modèle approprié pour l'étude de la neurotoxicité anesthésiante"29 , 30. Il peut également être facilement adapté à d'autres types de recherche en neuroscience du développement. Le modèle est conçu pour étudier, avec l'autorité scientifique, l'étendue et le mécanisme de l'AIDN minimisant les préoccupations que les facteurs de confusion, tels que l'hypoxie ou l'hypercarbie, sont Causant un dommage neurologique qui pourrait être mal interprété comme induit par anesthésie. Pour ce faire, le porcelet est traité avec les mêmes conditions périopératoires chirurgicales et anesthésiques et le suivi des patients pédiatriques.
Orientations et applications futures après maîtriser la technique
En avant, les porcelets sont également très favorables aux tests neurocognitifs 17 . Cet attribut permettra une évaluation complète et complète des résultats neurocognitifs après exposition anesthésique dans les expériences futures. Il convient également de souligner que, dans le contexte clinique, les enfants subissent le plus souvent une anesthésie pourUne procédure physiologiquement stressante (chirurgie). Les interactions entre l'anesthésie et l'inflammation post-chirurgicale ainsi que la lésion neuronale résultante et / ou la toxicité (comme on le voit chez les rongeurs et les primates) méritent une exploration et une considération importantes. Le porcelet néonatal fournit un modèle de référence unique et cliniquement pertinent pour les effets des anesthésiques sur le cerveau en développement sans l'influence confuse de la chirurgie (imitant les scénarios cliniques courants chez les enfants). L'impact de différents types de chirurgie ou d'autres facteurs de confusion (ischémie, lésions cérébrales, prédisposition génétique, etc. ) peut maintenant être testé avec fiabilité à l'aide de ce modèle.
En laboratoire, nous prévoyons utiliser de multiples méthodes électrophysiologiques et électrochimiques pour approfondir les mécanismes d'anesthésie et d'AIDN dans des circuits neuronaux intacts. Ces techniques comprennent la mesure in vivo de l'activité des neurotransmetteurs, des enregistrements de patch-clamp à cellules entières, des neuroimagerie etEnquêtes neurophysiologiques dans des tranches de cerveau. En ce qui concerne les neurosciences dans le cerveau immature, les porcelets sont plus pertinents pour les humains que les modèles murins avec très peu d'inconvénients présents avec les primates non humains. Avec un développement ultérieur, les porcelets peuvent être le modèle idéal pour la recherche sur les neurosciences du développement humain.