פרוטוקול זה מתאר גישת לרינגוסקופיה טרנס-אוראלית סדרתית לעכברים וחולדות המאפשרת הדמיית וידאו מקרוב וללא הפרעה של הגרון במהלך הנשימה והבליעה באמצעות משטר הרדמה אופטימלי וטכניקות מניפולציה אנדוסקופיות מכווננות היטב.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר גישת לרינגוסקופיה טרנס-אוראלית סדרתית לעכברים וחולדות המאפשרת הדמיית וידאו מקרוב וללא הפרעה של הגרון במהלך הנשימה והבליעה באמצעות משטר הרדמה אופטימלי וטכניקות מניפולציה אנדוסקופיות מכווננות היטב.
הגרון הוא איבר חיוני ביונקים עם שלושה תפקידים עיקריים - נשימה, בליעה וקול. ידוע כי מגוון רחב של הפרעות פוגעות בתפקוד הגרון, מה שגורם לקשיי נשימה (קוצר נשימה), ליקוי בבליעה (דיספגיה) ו/או ליקוי קול (דיספוניה). דיספגיה, במיוחד, עלולה להוביל לדלקת ריאות שאיפה ותחלואה נלווית, אשפוזים חוזרים ותמותה מוקדמת. למרות ההשלכות החמורות הללו, הטיפולים הקיימים לתפקוד לקוי של הגרון מכוונים בעיקר להתערבויות כירורגיות והתנהגותיות שלמרבה הצער אינן משחזרות בדרך כלל את תפקוד הגרון התקין, ובכך מדגישות את הצורך הדחוף בפתרונות חדשניים.
כדי לגשר על הפער הזה, פיתחנו גישה אנדוסקופית ניסיונית לחקירת תפקוד לקוי של הגרון במודלים של עכברים (כלומר, עכברים וחולדות). עם זאת, אנדוסקופיה במכרסמים היא מאתגרת למדי בשל גודלם הקטן ביחס לטכנולוגיית האנדוסקופ הנוכחית, הבדלים אנטומיים בדרכי הנשימה העליונות והצורך בהרדמה כדי לגשת בצורה אופטימלית לגרון. כאן, אנו מתארים גישה חדשה של לרינגוסקופיה טרנס-אוראלית המאפשרת הדמיית וידאו מקרוב וללא הפרעה של תנועת הגרון בעכברים וחולדות. השלבים הקריטיים בפרוטוקול כוללים ניהול הרדמה מדויק (למניעת מנת יתר שמבטלת את הבליעה ו/או מסתכנת בתמותה הקשורה למצוקה נשימתית) ובקרת מיקרומניפולטור של האנדוסקופ (להקלטת וידאו יציבה של תנועת הגרון על ידי חוקר יחיד לכימות לאחר מכן).
חשוב לציין, ניתן לבצע את הפרוטוקול לאורך זמן באותם בעלי חיים כדי לחקור את ההשפעה של מצבים פתולוגיים שונים במיוחד על תפקוד הגרון. יתרון חדש של פרוטוקול זה הוא היכולת לדמיין הגנה על דרכי הנשימה במהלך הבליעה, דבר שאינו אפשרי בבני אדם עקב היפוך אפיגלוטי מעל כניסת הגרון החוסם את הגלוטיס מהעין. לכן מכרסמים מספקים הזדמנות ייחודית לחקור באופן ספציפי את המנגנונים של הגנה נורמלית לעומת פתולוגית על דרכי הנשימה של הגרון למטרה הסופית של גילוי טיפולים לשיקום יעיל של תפקוד גרון תקין.
הגרון הוא איבר סחוסי הממוקם בצומת דרכי הנשימה והעיכול בגרון, שם הוא מתפקד כמנגנון שסתום לשליטה מדויקת על זרימת וכיוון האוויר (כלומר, במהלך נשימה וקול) לעומת מזון ונוזל (כלומר, בזמן בליעה). ידוע על מגוון רחב של הפרעות המשפיעות על הגרון, כולל מולדות (למשל, גרון, היצרות תת-גלוטית), ניאופלסטית (למשל, פפילומטוזיס גרון, קרצינומה של תאי קשקש), נוירולוגיות (למשל, שיתוק גרון אידיופטי שבץ מוחי, מחלת פרקינסון, טרשת אמיוטרופית צידית) ויאטרוגנית (למשל, פציעה לא מכוונת במהלך ניתוח ראש או צוואר). ללא קשר לאטיולוגיה, תפקוד לקוי של הגרון גורם בדרך כלל לשלישיית תסמינים של קוצר נשימה (קשיי נשימה), דיספוניה (ליקוי קול) ודיספגיה (ליקוי בליעה) המשפיעים לרעה על הרווחה הכלכלית והחברתית של האדם 1,2,3,4.
יתר על כן, דיספגיה, במיוחד אצל אנשים שבריריים מבחינה רפואית, עלולה להוביל לדלקת ריאות שאיפה (עקב בריחת מזון או נוזל דרך גרון לא סגור לחלוטין לריאות) ותחלואה נלווית, אשפוזים חוזרים ותמותה מוקדמת 5,6. למרות ההשלכות החמורות הללו, הטיפולים הקיימים לתפקוד לקוי של הגרון מכוונים בעיקר להתערבויות כירורגיות והתנהגותיות שבדרך כלל אינן משחזרות את תפקוד הגרון התקין 1,2,7,8,9,10, ובכך מדגישות את הצורך הדחוף בפתרונות חדשניים. לקראת מטרה זו, פיתחנו גישה אנדוסקופית ניסיונית לחקירת תפקוד לקוי של הגרון במודלים של עכברים (כלומר, עכברים וחולדות).
ברפואה האנושית, תקן הזהב להערכת תפקוד לקוי של הגרון הוא הדמיה אנדוסקופית, המכונה לרינגוסקופיה11,12. בדרך כלל, אנדוסקופ גמיש מועבר דרך האף כדי לבחון את הגרון, במיוחד את קפלי הקול ומבני הגרון הסופרגלוטיים והתת-גלוטיים הסמוכים. ניתן להשתמש באנדוסקופ קשיח גם כדי לדמיין את הגרון דרך חלל הפה. כל אחת מהגישות מאפשרת בדיקה גסה של אנטומיה של הגרון וניתן להשתמש בה כדי להעריך את הניידות והתפקוד של הגרון במהלך נשימה, פונציה ומגוון רפלקסים המגנים על דרכי הנשימה כגון שיעול ורפלקס מקרב הגרון 13,14,15,16. במהלך הבליעה, לעומת זאת, הגרון מוסתר לחלוטין על ידי האפיגלוטיס כשהוא מתהפך כדי לכסות את הכניסה לגרון, ומגן עליו מפני נתיב בולוס המזון/נוזל הנבלע. כתוצאה מכך, הדמיה ישירה של תנועת הגרון במהלך הבליעה אינה אפשרית בבני אדם ולכן יש להסיק אותה בעקיפין באמצעות גישות אבחון אחרות (למשל, פלואורוסקופיה, אלקטרומיוגרפיה, אלקטרוגלוטוגרפיה).
מאמר זה מתאר פרוטוקול לרינגוסקופיה חדשני לעכברים וחולדות המאפשר הדמיה מקרוב וללא הפרעה של הנשימה והגנה על דרכי הנשימה במהלך בליעה בהרדמה קלה. הפרוטוקול תואם למגוון מערכות אנדוסקופיה זמינות מסחרית בשילוב עם פלטפורמה מותאמת אישית לשיתוק המכרסם המורדם לאורך כל ההליך. חשוב לציין, עיצובים/תצורות רבות של פלטפורמות אנדוסקופיה אכן אפשריים, בהתאם למשאבים הזמינים ולאג'נדה המחקרית של כל מעבדה. כוונתנו כאן היא לספק הנחיות לחוקרים לשקול בהקשר של המחקר שלהם. יתר על כן, אנו שואפים להדגים כיצד פרוטוקול לרינגוסקופיה זה יכול להוביל לשפע של נתונים אובייקטיביים שעשויים לעורר תובנות חדשות לגבי הבנתנו את תפקוד הגרון והתחדשותו.
ההשפעה המשולבת של כל השלבים המתוארים בפרוטוקול לרינגוסקופיה עכברי זה מביאה לבדיקה זעיר פולשנית של גרון העכברים הבוגר שניתן לחזור עליה באותם בעלי חיים כדי לזהות ולאפיין תפקוד לקוי של הגרון לאורך זמן בתגובה לפגיעה יאטרוגנית, התקדמות המחלה ו/או התערבות טיפולית ביחס להגנה על דרכי הנשימה. יש לציין כי פרוטוקול זה אינו מעריך את תפקוד הגרון הקשור לקול.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול לרינגוסקופיה של עכברים עוקב אחר פרוטוקול מאושר של הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) והנחיות המכונים הלאומיים לבריאות (NIH). הוא פותח לשימוש עם למעלה מ-100 עכברי C57BL/6J בוגרים ולמעלה מ-50 חולדות ספראג דולי בוגרות, בערך מינים שווים ובני 6 שבועות עד 12 חודשים לשני המינים. יש צורך בפיתוח פרוטוקול נוסף להתאמה למכרסמים צעירים/קטנים יותר. בעלי החיים שוכנו בקבוצה (עד ארבעה עכברים או שתי חולדות בכלוב, בהתבסס על מין והמלטה). תנאי הוויווריום הסטנדרטיים כללו כלוב סטטי עם ויסות קפדני של טמפרטורת הסביבה (20-26 מעלות צלזיוס), לחות (30%-70%) ומחזור אור סטנדרטי של 12 שעות. כל בעלי החיים קיבלו חומרי העשרה טריים (למשל, צריף/צינור, חטיפים דנטליים, נסטלט) בהחלפת כלובים שבועית. ניתנה גישה בלתי מוגבלת למזון ולמים, למעט במהלך הגבלת מזון קצרה (עד 4-6 שעות) לפני הרדמה, כמתואר להלן. צוות וטרינרי ומחקר עקבו אחר בעלי החיים מדי יום.
1. הרדמה לבעלי חיים שאינה מבטלת את הבליעה
2. מעבר טרנסאורלי של האנדוסקופ כדי לדמיין את הגרון
3. הקלטת וידאו תקריב ללא הפרעה של תנועת הגרון במהלך הנשימה ומעוררת בליעה
הערה: הקלטה אלקטרופיזיולוגית סינכרונית של נשימה, בליעה ותיאום בליעה-נשימה היא גם אופציה.
4. התאוששות מהרדמה
5. כימות אובייקטיבי של תנועת הגרון בזמן נשימה לעומת בליעה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שימוש מוצלח בפרוטוקול לרינגוסקופיה זה של עכברים מביא להדמיה מקרוב של הגרון במהלך נשימה ספונטנית ומעורר בליעה בתנאים בריאים וחולים, כפי שמוצג באיור 6. יתר על כן, ניתן לחזור על פרוטוקול זה מספר פעמים באותם מכרסמים כדי לאפשר חקירה של תפקוד/תפקוד לקוי של הגרון לאורך זמן. כפי שמוצג באיור 7, חזרנו בהצלחה על פרוטוקול לרינגוסקופיה זה 6 פעמים במשך פרק זמן של 4 חודשים כדי לחקור את דפוס ההתאוששות הספונטני במודל כירורגי של חולדות של פגיעת R...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פיתחנו בהצלחה פרוטוקול לרינגוסקופיה ספציפי למורן הניתן לשכפול המאפשר הדמיה מקרוב של תנועת הגרון במהלך נשימה ובליעה. חשוב לציין, ניתן לבצע את הפרוטוקול לאורך זמן באותם בעלי חיים כדי לחקור את ההשפעה של מצבים פתולוגיים שונים במיוחד על תפקוד הגרון. פרוטוקול זה פותח בעשור האחרון ועבר שינויים משמעותיים ופתרון בעיות לאורך הדרך. אופטימיזציה של הרדמה הייתה האתגר הגדול ביותר להתגבר עליו כדי למנוע מינון יתר שמבטל את הבליעה ו/או מסתכן בתמותה הקשורה למצוקה נשימתית. בתחילה השתמשנו ב-ISO, מה שהביא לביט...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגודי אינטרסים להצהיר עליהם.
עבודה זו מומנה בחלקה על ידי שני מענקי NIH: 1) מענק Multi-PI (TL ו-NN) R01 (HL153612) מהמכון הלאומי ללב, ריאות ודם (NHLBI), ו-2) מענק R03 (TL, DC0110895) מהמכון הלאומי לחירשות והפרעות תקשורת אחרות (NIDCD). פיתוח התוכנה המותאמת אישית שלנו למעקב אחר תנועת הגרון מומן בחלקו על ידי מענק של קרן קולטר (TL & Filiz Bunyak). אנו מודים לקייט אוסמן, קלואי בייקר, קנדי הולשר וזולה סטיבנסון על הטיפול המצוין במכרסמי המעבדה שלנו. אנו מודים גם לרודריק שלוצהאואר וצ'סטון קאלייס מחנות מכונות הפיזיקה של MU על קלט העיצוב והייצור של פלטפורמת האנדוסקופיה המותאמת אישית שלנו ושינויים אסטרטגיים באנדוסקופים מסחריים ומיקרומניפולטורים כדי לענות על צרכי המחקר שלנו. תוכנת מעקב תנועת הגרון המותאמת אישית שלנו פותחה בשיתוף פעולה עם ד"ר פיליז בוניאק וד"ר עלי חמד (המחלקה להנדסת חשמל ומדעי המחשב ב-MU). אנו מודים גם לג'ים מרנטי מאנדוסקופיה של קארל סטורץ על מתן הדרכה בבחירת אוטוסקופ. לבסוף, ברצוננו להכיר במספר רב של סטודנטים/מתלמדים קודמים במעבדת Lever שתרומתם השפיעה על פיתוח פרוטוקול לרינגוסקופיה עכברי הנוכחי שלנו: מרלנה שבצ'יק, קמרון הינקל, אביגיל רובנק, ברידג'ט הופוול, לסלי שוק, איאן דנינגר, צ'נדלר הקסטון, מרפי מאסטין ודניאל שו.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| אטיפאמזולה | זואטיס | אנטיסדן; 5 מ"ג/מ"ל | פרסיפני-טרוי הילס, ניו ג'רזי |
| ביומגבר | וורנר אינסטרומנט קורפ | DP-304 | המדן, קונטיקט |
| אלקטרודת מחט EMG קונצנטרית | צ'לגרן אנטרפרייזס, בע"מ. | 231-025-24TP; 25 מ"מ x 0.3 מ"מ/30 גרם | גילרוי, קליפורניה |
| אפליקטור עם קצה כותנה (מחודד) | מוצרים רפואיים פוריטניים | רפרנס 25-826 5W | גילפורד, מיין |
| מערכת רכישת נתונים | תוספות | PowerLab 8/30 | קולורדו ספרינגס, קולורדו |
| מערכת בקרת טמפרטורה DC - לפלטפורמת אנדוסקופיה | FHC, Inc. | 40-90-8D | בודוין, מיין |
| תוכנת הקלטה לאלקטרופיזיולוגיה | תוספות | LabChart 8 עם מודול לכידת וידאו | קולורדו ספרינגס, קולורדו |
| מוניטור אנדוסקופ | קארל סטורץ אנדוסקופיה-אמריקה | מסך Storz Tele Pack X | אל סגונדו, קליפורניה |
| גליקופירולאט | טיפול נמרץ פירמל | NDC 66794-204-02; 0.2 מ"ג/מ"ל | בית לחם, פנסילבניה |
| אלקטרודה קרקעית | Consolidated Neuro Supply, Inc. | נירוסטה 27 גייג', #S43-438 | לאבלנד, אוהיו |
| תא השראת איזופלורן&nb; | בריינטרי סיינטיפיק, בע"מ. | קופסת הרדמה בגז - אדום | בריינטרי, מסצ'וסטס |
| קטמין הידרוכלוריד | קובטרוס צפון אמריקה | NDC 11695-0703-1, 100 מ"ג/מ"ל | דבלין, אוהיו |
| מרית מתכת להפרדת אפיגלוטיס לוולום | כלי המדע המדויק | פריט מס' 10091-12; | פוסטר סיטי, קליפורניה |
| מיקרו-ברשת להסרת מזון/הפרשות מחלל הפה | Safeco Dental Supply | הפניה 285-0023, 1.5 מ"מ | באפלו גרוב, אילינוי |
| כרית חימום בגודל עכבר לפלטפורמת אנדוסקופיה | FHC, Inc. | 40-90-2-07 – פד חימום בגודל 5 x 12.5 ס"מ | בודוין, מיין |
| משחה עינית (סטרילית) | אלרגן, בע"מ. | רענון לקרי-לוב | אירוויין, קליפורניה |
| אוטוסקופ | קארל סטורץ | מקור 1232AA | אל סגונדו, קליפורניה |
| חיישן פנאומוגרפיה | BIOPAC Systems, Inc. | RX110 | גולטה, קליפורניה |
| מדידת דופק - Vetcorder Pro וטרינרי מוניטור | Sentier HC, LLC | חלק מס' 710-1750 | וואוקשה, ויסקונסין |
| כרית חימום בגודל עכבר לפלטפורמת אנדוסקופיה | FHC, Inc. | 40-90-2 – פד חימום בגודל 12.5X25 ס"מ | בודוין, מיין |
| מחטים סטריליות להזרקות סמים | בקטון, דיקינסון ושות' | REF 305110, 26 G x 3/8 אינץ', PrecisionGlide | פרנקלין לייקס, ניו ג'רזי |
| מזרקים סטריליים להזרקות סמים | בקטון, דיקינסון ושות' | הפניה 309628; 1 מ"ל, קצה לואר-לוק | פרנקלין לייקס, ניו ג'רזי |
| וילון ניתוחי לכיסוי כלוב ההשראה לסביבה חשוכה | Covidien LP | חומר וילון כירורגי ארגייל, פליי יחיד | מיניאפוליס, מינסוטה |
| סרט ניתוחי לקידום חיישן הפנוימוגרף לבטן | 3M Health Care | #1527-0, חצי אינץ' | סנט פול, מינסוטה |
| שמיכה שקופה לוויסות חום | חברת גלאד פרודקטס | עיתונות n סרט נצמד לחותם | אוקלנד, קליפורניה |
| תוכנת עריכת וידאו | פינקל סיסטמס, בע"מ. | Pinnacle Studio, v24 | מאונטיין ויו, קליפורניה |
| כרית חימום מחזור מים - לתחנת השראה/התאוששות של הרדמה | אדרויט מדיקל סיסטמס | משאבת טיפול חום HTP-1500 | לודון, טנסי |
| זילזין | וטרינר אחד | NDC 13985-701-10; אנאס, 100 מ"ג/מ"ל | בויסי, איידהו |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.