פרוטוקול זה מתאר מודל של פצע כוויה רב-עומקי הניתן לשחזור במיני-חזירים מיוקטן.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
פרוטוקול זה מתאר מודל של פצע כוויה רב-עומקי הניתן לשחזור במיני-חזירים מיוקטן.
ריפוי פצעי כוויות הוא תהליך מורכב וארוך. למרות הניסיון הרב, מנתחים פלסטיים וצוותים מומחים במרכזי כוויות עדיין מתמודדים עם אתגרים משמעותיים. בין האתגרים הללו, היקף הרקמה הרכה שנשרפה יכול להתפתח בשלב המוקדם, וליצור איזון עדין בין טיפולים שמרניים לבין הסרת רקמות נמקיות. כוויות תרמיות הן הסוג הנפוץ ביותר, ועומק הכוויה משתנה בהתאם למספר פרמטרים, כגון טמפרטורה וזמן חשיפה. עומק הכוויה משתנה גם הוא עם הזמן, וההחמרה המשנית של "אזור הצל" נותרה תופעה לא מובנת. כמענה לאתגרים אלה, נחקרו מספר טיפולים חדשניים, וטיפולים נוספים נמצאים בשלב הפיתוח המוקדם. ננו-חלקיקים בחבישות פצעים מודרניות ובעור מלאכותי הם דוגמאות לטיפולים מודרניים אלה שעדיין נמצאים בהערכה. יחד, הן אבחון כוויות והן טיפול בכוויות זקוקים להתקדמות משמעותית, וצוותי מחקר זקוקים למודל אמין ורלוונטי כדי לבחון כלים וטיפולים חדשים. בקרב מודלים של בעלי חיים, חזירים הם הרלוונטיים ביותר בגלל הדמיון הרב שלהם במבנה העור עם בני אדם. באופן ספציפי יותר, מיני-חזירים יוקטן מראים תכונות מעניינות כגון פיגמנטציה של מלנין וצמיחה איטית, מה שמאפשר לחקור פוטוטיפים גבוהים וריפוי לטווח ארוך. מאמר זה נועד לתאר פרוטוקול אמין וניתן לשחזור לחקר פצעי כוויות רב-עומקיים במיני-חזירים ביוקטן, המאפשר מעקב ארוך טווח ומספק מודל רלוונטי לאבחון ומחקרים טיפוליים.
כוויות הן בעיה מרכזית בבריאות הציבור ומשפיעות על יותר מ -480,000 חולים בארה"ב מדי שנה, על פי מאגר הכוויות הלאומי 1,2. זה מוביל ליותר מ -50,000 אשפוזים בשנה במקרים מורכבים שאינם קטלניים הדורשים טיפול מעמיק2. יתר על כן, כוויות הן גורם בסיסי לתמותה ותחלואה צבאית והן אחראיות ל-10% עד 30% מהנפגעים הצבאיים 3,4. הטיפול בכוויות נותר כמעט ללא שינוי במשך זמן רב, למרות השפעותיה העצומות והמגוונות על החולים, החל מפיזיות ועד פסיכולוגיות ורגשיות5.
אבחון ראשוני והערכה של פגיעות כוויות מובילים לסיווג בסיסי לפי סוג הכוויות (ראשונה, שנייה ושלישית) או עומק הרקמה הפגועה (שטחית, עובי חלקי וכוויות עמוקות)6,7,8. כוויות בעובי חלקי (דרגה ראשונה ושנייה) מערבות את האפידרמיס ובעומקים שונים של הדרמיס (דרמיס שטחי או עמוק, כלומר כוויות שטחיות ועמוקות מדרגה שנייה)9. בפרט, נזק לנספח בדרמיס העמוק שולל את האפשרות של אפיתל מחדש מהאפיתל האדנקסלי10. בהגדרה, כוויות בעובי מלא מגיעות לשומן התת עורי, הפאשיה ו/או לשריר הבסיסי (כוויות מדרגה שלישית), ולעיתים לעצם (המכונה גם כוויות מדרגה רביעית)11,12.
לאחר האשפוז, חולי כוויות מקבלים טיפול מיוחד הכולל אסטרטגיה המורכבת מאיזון עדין בין הטריה לשימור רקמות. יש להסיר בהדרגה את הרקמה הרכה הפגועה ו/או הנגועה משנית עד לחשיפת רקמה בריאה, מה שמאפשר שימוש בחבישות ושתלי עור ספציפיים לשיפור תהליך הריפוי 13,14,15,16. עם זאת, נדרשת זהירות במהלך הניתוח כדי למנוע הסרה לא מכוונת של רקמת ריפוי ולהפחית סיבוכים להחלמה אופטימלית. מבחינה ביולוגית, כוויות מציגות אזור נמק מרכזי המוקף באזור "צל" או "קיפאון", דבר המצביע על איסכמיה הפיכה. אזור זה יכול להידרדר, וכתוצאה מכך אזור נמק מורחב, או לרפא על ידי היפוך התהליך אפופטוטי17,18. חומרת כוויות משתנה זו מציבה אתגרים למנתחים להעריך במדויק, ומסבכת את האיזון בין טיפולים שמרניים לבין כריתה כירורגית19. נכון להיום, אין כלי יעיל זמין שיעזור לאפיין את "אזור הצל" הזה לפני המרת הצריבה. פיתוח כלים כאלה הוא חיוני למיטוב האיזון העדין הזה.
מספר טיפולים נבדקו כדי לסייע בהפחתת המרת כוויות משנית. עם זאת, אין כיום טיפול ספציפי זמין במרפאה18. דוגמאות נוספות להתקדמות בטיפול בכוויות כוללות פיתוח תחבושות פצעים מודרניות וננו-חומרים20,21, עור מהונדס רקמות22,23 וגישות תרבית אפידרמיס חדשניות24,25. כמו כן, ניתוחי שחזור מודרניים ודשים פאשיוקוטניים שיפרו את ניהול תופעות הלוואי ארוכות הטווח, במיוחד התכווצויות כוויות לאחר ריפוי פתולוגי של אזורי קיפול26,27. התקדמות זו מעניקה סיכויים מבטיחים לחולי כוויות, ומשפרת את אסטרטגיות הטיפול שלהם ואת איכות חייהם, אך התוצאות האחרונות מראות כי ההשפעה התפקודית עדיין ניכרת, הן בתחום הפיזי והן בתחום הפסיכולוגי28. יחד, הדרישה לפיתוחים חדשניים הן באבחון כוויות והן בטיפול בכוויות היא משמעותית.
ככלל, גישות רבות מכוונות לשיפור האבחון, הניהול והטיפול במקרי כוויות מורכבים, והחוקרים זקוקים למודל רלוונטי וניתן לשחזור כדי לבחון גישות חדשות אלה. בשל מורכבותו הביולוגית, המערבת מספר איברים ותגובות מערכתיות, אף מודל במבחנה לא הוכיח את עצמו כרלוונטי לחקר תהליך פצע הכוויה29. מודלים של מכרסמים הראו פערים גדולים עם בני אדם בשל הבדלים גדולים בביולוגיה, ארכיטקטורת העור, גמישות וחוסר היצמדות למבנים הבסיסיים29. לעומת זאת, מודל החזירים הוכח כרלוונטי בשל הדמיון המבני בין עור החזירלעור האדם 30,31,32. הוא מציג כלי דם דומים, הרכב סיבים אלסטיים, ותזמון חידוש. יתר על כן, זקיק השערה ונספחים אפוקריניים מאפשרים אפיתל מחדש אי, כפי שניתן לראות בכוויות שטחיות קליניות33,34. באופן ספציפי יותר, מודלים מיני-חזירים של יוקטן מספקים תכונות מעניינות, מה שהופך אותם לרלוונטיים לחקר עור פיגמנטי35 ותוצאות ארוכות טווח עם שינויים פיזיים מינימליים36.
מטרת מאמר זה היא לתאר מודל כוויות רב-דרגתי אמין בחזירי יוקטן, המאפשר לחקור מספר כוויות מדרגה שנייה ושלישית באותו נושא. זה מספק מודל רלוונטי וניתן לשחזור לחקר חידושים אבחוניים וטיפוליים לניהול כוויות. יתר על כן, מודל זה כולל סוגים שונים של כוויות וחומרתן, מעקב ארוך טווח המאפשר לחקור את התכווצות הכוויה וריפוי פתולוגי, והתנהגות דיפרנציאלית של עור פיגמנט, אשר ידוע שיש לו מאפיינים ספציפיים.
כל העבודה בבעלי חיים בוצעה בהתאם לרשימת התיוג ARRIVE (Animal Research: Reporting In Vivo Experiments)37 והייתה תואמת לוועדת הטיפול והשימוש בבעלי חיים המוסדית של בית החולים הכללי של מסצ'וסטס (IACUC) תחת פרוטוקול #2021N000271. טיפול אנושי ניתן לבעלי החיים, בעקבות המדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה38. חמישה מיני-חזירים יוקטנים במשקל 30 ק"ג שימשו לניסויים אלה. בעלי החיים התקבלו ממקור מסחרי (ראו טבלת חומרים).
1. טיפול טרום ניתוחי והרדמה
2. עיצוב פצע כוויה ואקראיות
3. תיחום פצע קעקוע
הערה: ההליך הראשון מורכב מיצירת קעקועים עגולים על גבי החזיר כדי למקם ולספור את הפצעים האקראיים (איור 1). זה מבוצע יומיים לפני הליך הכוויה הראשוני כדי לאפשר התאקלמות טובה יותר, אך ניתן לבצע אותו ביום הליך הכוויה.
4. יצירת פצע כוויה וחבישת פצע מתקדמת
הערה: כוויות ייווצרו על ידי הנחת בלוק הפליז במגע עם העור על הנקודה הייעודית (אקראיות) למשך 30 שניות (בלתי משתנה). הטמפרטורה תקבע את עומק הכוויה.
5. עובי מלא לשרוף escharotomy
הערה: בין יום לשלושה ימים לאחר הניתוח, בעלי החיים יקבלו כריתה כירורגית בעובי מלא של האשכר לאחר כוויות מדרגה שלישית.
6. חבישות פצע מעקב
הערה: תחבושות עוקבות מבוצעות כל 2 עד 7 ימים, בהתאם לתכנון הטיפול הניסיוני ואת הסבילות של החיה. תחבושות פצע ניתן להפסיק לאחר 21 ימים כדי לאפשר epithelialization מחדש בסביבה יבשה ולשפר את הסבילות של החיה. לחלופין, אם קבוצת הטיפול זקוקה לסביבה לחה או רטובה, ניתן להאריך את החבישות עד סוף המחקר. תקופת המעקב הוארכה עד 10 שבועות על מנת ללמוד הן את תהליכי הריפוי החריפים והן את תהליכי הריפוי הממושכים.
איור 2A,B מציג את התוצאות של כוויות מרובות על גבי הגב של מיני-חזיר מיוקטן. פצעים (I) ו-(VII) הם פצעי בקרה (37°C). פצעים מדרגה שנייה (II; III ו- VIII) נוכחים באדמומיות עזה ובשלפוחיות. לעומת זאת, פצעים מדרגה שלישית (IV; V; ו-VI) הם חיוורים ונוטים למישוש. יש לציין כי פצע VIII נראה בינוני בין דרגה שנייה לשלישית: לצורך מחקר מתמשך, הגדלנו את זמן המגע ל 45 שניות ב 65 מעלות. איור 2C מציג את ההיבט של הפצעים לאחר האסכרוטומיה ביום 3 שלאחר הניתוח. בוצעה כריתת שלפוחית על הפצעים מדרגה שנייה, וכריתה "en-bloc" של הרקמה השרופה המושרה בוצעה על הפצעים מדרגה שלישית, על מנת ליצור מיטת פצע בת קיימא לריפוי משני. בוצעה צריבה מינימלית של מקלעת העור אם הדימום לא נפסק באופן ספונטני. איורים 2D-F מציגים את היבט הפצעים בנקודות הזמן הבאות (שבוע 2, שבוע 3 ושבוע 7, בהתאמה).
תוצאות היסטולוגיות מוצגות באיור 3 (H&E, פי 5.5 ופי 20). עור הבקרה (איור 3A,B) מראה אפידרמיס שלם (סוגר כחול), כולל שכבת קרנית (חץ כחול) הנצמדת לשאר הרקמה העורית. הדרמיס מראה אאוזינופיליה הומוגנית בצבע ורוד בהיר (קולגן וסיבים אלסטיים - כוכבית אדומה). כוויות מדרגה שנייה (איור 3D,E) חושפות אובדן של שכבת הקרנית בהשוואה לבקרות (מישור המחשוף, המתאים לשלפוחיות). הדרמיס השטחי מראה אאוזינופיליה חזקה יותר וסדקים/שברים בתוך מבני העור (חיצים כחולים). כלי דם עמוקים נשמרים (חץ אדום). הכוויות מדרגה שלישית (איור 3G,H) מראות פציעות נרחבות עם אאוזינופיליה מוגברת של הדרמיס כל עוד שברים עוריים חמורים (חיצים כחולים), המגיעים מהדרמיס העמוק אל ההיפודרמיס (ריקנות אדיפוציט, כוכבית ירוקה). לבסוף, צביעת טריכרום (איור 3C,F,I) מאפשרת הערכה טובה יותר של רקמת החיבור. הוא משתמש בהבדלים בכתמים של קולגן שעבר דנטורציה בחום כדי להראות עומק כוויה. איור 3C מראה בבירור את המאפיינים הכחולים בדרמיס השלם של ביופסיית פצע הביקורת עם שכבת האפידרמיס העליונה. זאת בניגוד לכוויה מדרגה שנייה (איור 3F), שבה אובדן אפיתל מלווה בדנטורציה של קולגן בשכבת הדרמיס העליונה (כוכבית לבנה). לבסוף, פצע מדרגה שלישית (איור 3I) מראה אובדן של שכבת האפידרמיס עם כתמים אדומים נרחבים (חץ צהוב) של שכבת העור, מה שמצביע על דנטורציה מלאה של קולגן בשכבה זו של העור.

איור 1: מיקום חדר ניתוחי, הגדרת מכשיר צריבה ועיצוב מחקר. בעל החיים מורדם, מונשם, מונשם ומונח על עמוד השדרה. בלוק הפליז ממוקם במיכל שחומם מראש מלא חרוזי אלומיניום + / - מים. מדחום ממוקם במרכז בלוק הפליז כדי לאפשר ניטור טמפרטורת הליבה. הטמפרטורה המכוונת תלויה בעומק הכוויה המכוון על פי תכנון המחקר. כדי לעורר כוויות בעובי חלקי, מומלץ מגע של 30 שניות ב 65 ° C ללא לחץ נוסף. עבור כוויות מדרגה שלישית, מומלץ מגע של 30 שניות ב 93 ° C ללא לחץ נוסף. כוויות מדרגה שנייה ושלישית צריכות להיות אקראיות כדי למנוע הטיות עקב עובי עור דיפרנציאלי. מיקום פצע טרום מקועקע מאפשר מעקב קל אחר כל פצע אקראי במהלך המעקב. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: תוצאות מייצגות של היבטי פצע בעקבות כוויות אקראיות מרובות עומק במיני-חזיר יוקטן. (A) הליך הקעקוע נעשה על ידי הצבתו במיקום של כל 8 נקודות הפצע. כל מיקום ממוספר כדי להקל על הניטור. (B) היבט הפצעים בעקבות יצירת כוויה. פצעים I ו-VII הם פקדים, ופצעים II, III ו-VIII הם פצעים בעובי חלקי. פצעים IV, V ו- VI הם פצעים מדרגה שלישית. (ג) היבט של הפצעים בעקבות אסכרוטומיה של פצעים מדרגה שלישית ב- POD3. כמו כן בוצעה כריתת שלפוחית על פצעי העובי החלקי. (D) היבט של ריפוי הפצע ב- POD14 המראה מיטת פצע נקייה של פצעים מדרגה שלישית (II ו- V), ואיי אפיתל מחדש מנספחי העור על פצעי העובי החלקי (III, IV, VI, VII, VIII). (E) היבט של תהליך ריפוי הפצע ב- POD21 המראה התכווצות של מיטות הפצע מדרגה שלישית ואפיתל חוזר נוסף על הפצעים מדרגה שנייה. (F) אספקט של הפצעים ב- POD49 המראה התכווצות פצע מתקדמת על פצעים מדרגה שלישית ואפיתל תת מוחלט של פצעי העובי החלקי עם היפרפיגמנטציה פוסט-דלקתית חשובה. יש לציין כי פצעים מוצגים עלולים להציג צלקות באתר הביופסיה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: תוצאות היסטולוגיות. תוצאות מייצגות של ההיבט ההיסטולוגי של הפצעים [מיקרוסקופ אור 10x (A,C,D,F,G,I) ו-20x (B,E,H); Hematoxylin ו Eosin (A,B,D,E,G,H); הטריכרום של מאסון (C,F,I)]. עור הבקרה (A,B) מראה אפידרמיס שלם (סוגר שחור), כולל שכבת קרנית (חץ שחור) הדבקה לשאר הרקמה העורית. הדרמיס מראה אאוזינופיליה הומוגנית בצבע ורוד בהיר (קולגן וסיבים אלסטיים - כוכבית אדומה). צביעת טריכרום (C) חושפת אספקט תקין של שכבת האפידרמיס ושל רקמת החיבור וסיבי הקולגן העורי. כוויות מדרגה שנייה (D,E) חושפות אובדן של שכבת הקרנית בהשוואה לבקרות (מישור המחשוף, שהוסר במהלך כריתת שלפוחית). הדרמיס השטחי מראה אאוזינופיליה חזקה יותר וסדקים/שברים בתוך מבני העור (חיצים כחולים). כלי דם עמוקים נשמרים (חץ אדום). טריכרום (F) חושף אובדן של האפיתל, מלווה בדנטורציה של קולגן בשכבת הדרמיס העליונה (חץ צהוב). הכוויות מדרגה שלישית (E,F) מראות פציעות נרחבות עם אאוזינופיליה מוגברת של הדרמיס כל עוד שברים עוריים חמורים (חיצים כחולים), המגיעים לדרמיס העמוק להיפודרמיס (ריקנות אדיפוציט, כוכבית ירוקה) וצביעה אדומה נרחבת (I, חץ צהוב) של שכבת העור עם טריכרום, המעידים על דנטורציה מלאה של קולגן. פסי קנה מידה: A,D,G, 500 מיקרומטר; B,E,H, 100 מיקרומטר; C,F,I, 200 מיקרומטר. לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4: שרטוט הנדסי של בלוק הפליז ששימש ליצירת פצעי כוויה. (A) איור המציג את מידות בלוק הפליז ששימש לבניית הבלוק. קוטר של 40 מ"מ מאפשר פצעים בגודל אופטימלי ומאפשר תכנון 8 פצעים על מיני-חזיר יוקטן במשקל 20-30 ק"ג. (B) דיאגרמה המציגה את ההיבט הסופי של בלוק הפליז עם מנהרה מרכזית המאפשרת למדחום למדוד את טמפרטורת הליבה של הבלוק. (C) תמונה המדגישה את גוש הפליז המחומם ל-65°C, כפי שמוצג על-ידי מדחום הכספית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
ריפוי פצעים לאחר פציעות כוויות הוא תהליך ארוך שיכול להימשך עד מספר חודשים, עם אפשרויות טיפול שונות ושיקולים לטיפול בחולה 2,13. כדי ללמוד אותו, יש צורך במודל אמין וניתן לשחזור. תוארו מספר דגמים של בעלי חיים, בעיקר מכרסמים 29,45,46 וחזירים 29,47. המודל החזירי רלוונטי יותר בגלל הדמיון שלו למבנה העור האנושי34,48. גודלו של חזיר בוגר פירושו שניתן לבצע מספר פצעים באותה חיה, להגדיל את המובהקות הסטטיסטית ולבטל את השונות הבין-אישית בין טיפולים ניסיוניים לבקרותיהם7. מומלץ לבחור את הנושאים לפי משקל ולאו דווקא לפי גיל. מודל המודל הנוכחי מאפשר ביצוע של עד 8 פצעים תוך שהייה מתחת ל-10% משטח הגוף הכולל. זה מאפשר להתרחק מתוצאות המודינמיות, כמו גם כאב לשליטה.
נקודה קריטית קשורה לגזע. בעוד שרוב פרוטוקולי החזירים הקיימים משתמשים בחזירי יורקשייר 29,31,47,48, פיתחנו את מודל המיני-חזיר של יוקטן מכמה סיבות. ראשית, גזע מיני חזיר זה מראה צמיחה מועטה במהלך חודשי המעקב36,49. זה מאפשר למזער את השונות בגודל הפצע הקשור לצמיחה, ולכן, להשוואה תוך אישית טובה יותר. השונות הנמוכה יותר במשקל בהשוואה לחזירי יורקשייר מבטיחה גם אופטימיזציה ומינון טובים יותר של תרופות ההרדמה. שנית, הכמות הגבוהה של מלנין רלוונטית לחקר תגובות עור פיגמנטיות לפציעות כוויות וריפוי, מה שמרמז על ישימות טובה יותר לפוטוטיפים אנושיים 3 עד 6 35,50,51. רייס ועמיתיו מצאו הבדלי ריפוי משמעותיים בין יוקטן לבין חזירים לבנים מבויתים בעקבות dermabrasions כטיפול בכוויות כימיות52. יתר על כן, פוטוטיפים גבוהים יותר הראו קלינית שיעורים גבוהים יותר של צלקות פתולוגיות, כגון היפרטרופיות וקלואידים 53,54,55, אם כי נראה כי גזע הדורוק האדום נשאר המדויק ביותר להערכת צלקות היפרטרופיות 34,56. בנוסף, אפידרמיס ריפוי פיגמנטי גם מקל על מדידת תהליך אפיתל מחדש מן השוליים החיצוניים, כמו גם מן האגפים. לבסוף, המודל הזה מראה סימנים ברורים של היפרפיגמנטציה פוסט-דלקתית (איור 2D-F), שגם היא מעניינת למחקר נוסף. מחברים אחרים השתמשו במודל מיני-חזיר זה כדי לחקור רעילות עורית פרמקולוגית ופוטוטוקסיות ומצאו ערכי ניבוי מרשימים לבטיחות ויעילות לתוצאות אנושיות של 89% ו-100%, בהתאמה57. אם מאפיינים אלה מדגישים את הרלוונטיות של מודל המיני-חזיר של יוקטן לחקר ריפוי פצעים, הספרות בתחום הספציפי של כוויות נותרה דלה. לכן, נראה היה צורך לתאר מודל ניתן לשחזור שיאפשר את חקר ריפוי פצעי כוויות ואת ההתערבויות האבחנתיות והטיפוליות השונות.
פרוטוקולים קודמים תוארו לחקר כוויות במודל החזירים. Branski et al.58 פרסמו מודל בשנת 2008 לכוויות מגע תרמי בעובי מלא באמצעות מוט אלומיניום שחומם ל -200 מעלות צלזיוס. הטכניקה שלהם, בהשראת מספר פרסומים קודמים, יישמה לחץ מבוקר באמצעות מזרק 50 מ"ל המחובר למוט האלומיניום. למרות שתכונה זו נראית רלוונטית מכיוון שהלחץ משפיע על היקף פציעות הכוויה, הדיוק של המכשיר שלהם עלול להיות חסר דיוק (לחץ של המפעיל על המזרק עצמו לא נלקח בחשבון, ורמת לחץ המבוססת על שינויים במיקום הבוכנה). לאחרונה, Kim et al.59 ו- Seswandhana et al.60 הדגימו פצעי כוויות הניתנים לשחזור באמצעות מכשיר מותאם אישית עם מכשיר מחומם חשמלית ובקרת טמפרטורה. שני המכשירים שלהם כללו ניטור לחץ המודד כוחות כלפי מטה. לולאת המשוב, כפי שתוארה על ידי קים, מאפשרת לשמור על טמפרטורת הליבה וטמפרטורת פני השטח במהלך מגע. שני המחברים הראו מתאם טוב בין עומק הכוויה ללחץ, והדגישו את החשיבות של בקרת לחץ. בחרנו שלא להפעיל לחץ משלים על בלוק הפליז מלבד משקלו, ופעולת המפעיל פשוט מתייצבת. המטרה הייתה לפשט את המודל ולמזער את מספר המשתנים. Fan et al.61 תיארו מודל דומה באמצעות ברזל הלחמה שונה מלא גליצרין, אשר יש את החיסרון של יצירת עמידות תרמית interfacial משלימה. הבלוקים היו עשויים מפליז עם קיבולת חום ספציפית (c) של 395 W/m*K ומוליכות תרמית (k) של 134 J/kg*K1. בהשוואה למתכות נפוצות אחרות כגון ברזל (c = 490 W / m * K, k = 66 J / kg * K) ואלומיניום (c = 949 W / m * K, k = 240 J / kg * K), תכונות אלה מאפשרות להגיע לטמפרטורה הרצויה מהר יותר וגם מאפשרות להעביר חום מקסימלי לעור במהירות כדי לייצר את הכוויות. כדי לשפר את יכולת השחזור, איור 4 מראה את התכונות של בלוק הפליז ששימש לייצור כוויות. איור 4A מראה את השרטוט ההנדסי של בלוק הפליז עם כל הממדים במ"מ. כפי שמוצג, הקוטר החיצוני של הבלוק הוא 40 מ"מ x גובה 151 מ"מ. הקו המקווקו מראה חור קואקסיאלי דרך הבלוק להחדרת מדחום, בקוטר חור של 9 מ"מ ועומק 128 מ"מ. איור 4B,C מראה את המדחום שהוכנס לבלוק הפליז למדידת טמפרטורת הליבה.
מגבלה אחת של המודל הנוכחי היא ההתמדה של אזורים שאינם שרופים עקב תבליטי הצלעות, שהיא בעייתית בעיקר בכוויות בעובי חלקי (איור 2). זה יכול להשפיע על תהליך אפיתל מחדש על ידי מתן מקור מרכזי של נדידת קרטינוציטים. עם זאת, נראה כי קשה להימנע מבעיה זו תוך שימוש בחומרים קשים ליצירת הכוויות. בנוסף, פני השטח הכוללים של אזורים לא שרופים הם מינוריים, וקוטר 4 ס"מ של בלוקי הפליז מספק מספיק משטח פצע לביצוע מחקרים עם מעקב ארוך למרות ביופסיות אגרוף חוזרות.
משתנה מרכזי נוסף הוא תזמון האסכרוטומיה בכוויות בעובי מלא, המתוכנן על POD3 בפרוטוקול זה. נקודת זמן מאוחרת זו נבחרה על מנת להתמקד באזור הצל הכולל פציעות רקמה מאוחרות, המכונה גם המרת פצעי כוויות בפרקטיקה הקלינית62,63. המטרה הייתה להסיר את כל הרקמה הפגועה, דבר שהתאפשר בזכות לכידותו של האשכר בנקודת זמן זו. תזמון זה מאפשר גם לחקור התערבויות מוקדמות שמטרתן להפחית פציעות מאוחרות של "אזור הצל" כגון חומרים אנטי דלקתיים 64,65,66, טיפול בתאי גזע 18,67,68, טיפול בקור69, או נוגדי קרישה 65,70,71 למשך עד 3 ימים. בנוסף, בעוד שרוב המחברים תיארו תקופות מעקב קצרות של 2 עד 4 שבועות29,47, תקופת מעקב ממושכת של 8 עד 10 שבועות אומצה כאן, המאפשרת לחקור לא רק את השלב החריף אלא גם את שלבי הריפוי המשניים.
במהלך מעקב ממושך זה, טיפול לאחר הניתוח וחבישת פצעים הם קריטיים: הצוות צריך להיות מאומן לספק טיפול הולם לחיה. גזע יוקטן מציג לעתים קרובות עור יבש צריך לקבל קרם לחות מספר פעמים בשבוע על מנת להפחית pruritus, שהוא סימן של אי נוחות יכול להוביל לפציעות עצמיות הבאים של הפצעים. ההלבשה הרב-שכבתית המוצגת בכתב יד זה היא תוצאה של ניסיון של מספר שנים בדגמים דומים במרכז שלנו 7,72. בעלי החיים אינם מראים סימנים של אי נוחות או כאב. במחקר לא נמצאה הדבקה, אך עדיין יש צורך במעקב יומי בשבועיים הראשונים על מנת לזהות סיבוכים פוטנציאליים אלה בשלב מוקדם. זה שם דגש על בטיחות וציות לרווחת בעלי החיים, שהם בעלי חשיבות עליונה במחקר המודרני. בחרנו להפסיק את התחבושות לאחר 3 שבועות כדי לאפשר חשיפה לאוויר ואפיתל יבש73,74. עם זאת, בעידן המודרני של ג'לים מבוססי ננו-חלקיקים20 וג'לים מוצלבים35 לשיפור ריפוי פצעי כוויות, ניתן ליישם תחבושות חוסמות מתמשכות בפרוטוקול זה.
לבסוף, אחד המאפיינים העיקריים של מודל זה הוא שהוא מאפשר לחקור עומקי פצע שונים באותו נושא. תוצאות ההיסטולוגיה מאשרות את הרלוונטיות של הפרוטוקול מבחינה זו. תכונה זו מעניינת למטרות אבחון, כגון טכנולוגיות חדשות המסייעות למדוד עומק כוויה, הידרדרות בשלב הראשוני או שיפור בתהליך הריפוי, אך גם להערכת טיפולים חדשים ופעולתם המבדלת בכוויות מדרגה ראשונה, שנייה ושלישית. מכיוון שתהליך הריפוי שונה באופן מהותי בהתאם לעומק הכוויה הראשוני, מודל זה מאפשר למדוד את ההשפעות הדיפרנציאליות של טיפולים פוטנציאליים תוך הימנעות משינויים בין-אישיים. עם זאת, מגבלה אחת היא שערבוב של מספר סוגי כוויות על אותה חיה אינו מאפשר להעריך סמנים ביולוגיים מערכתיים כגון מטאלופרוטאזות, ציטוקינים מעודדי דלקת ואנטי דלקתיים, אשר ידועים כמשתנים עם עומק הפצע ושטח הפנים הכולל שנשרף75.
לסיכום, מודל הכוויות הנוכחי של Yucatan Minipig בולט ביכולתו לספק פלטפורמה אמינה לחקר ריפוי פצעים לאחר פציעות כוויות. מודל חזיר זה, הממנף את הקרבה הפיזיולוגית בין עור חזיר לעור אדם, מציע יתרונות ברורים, כולל השוואות תוך אישיות מבוקרות והיכולת להכיל סוגים מרובים של פצעים על חיה אחת. טכניקות השראת כוויות הניתנות לשחזור, תזמון התערבויות ומשך מעקב ממושך הן נקודות קריטיות המשפרות את הרלוונטיות הקלינית והאמינות של מודל זה. העור היוקטן מאפשר לחקור תופעות ספציפיות לעור פיגמנט, כגון צלקות היפרטרופיות והיפרפיגמנטציה פוסט-דלקתית. כלי אבחון חדשניים שמטרתם לכוון את המטפל עם המרת כוויות "אזור צל" וטיפולים מודרניים כגון ננו-חלקיקים או שתלי עור מודפסים בתלת-ממד הם דוגמאות הממחישות את הצורך במודל פרה-קליני כה יקר כדי לחקור שלבי כוויה חריפים, מאוחרים וארוכי טווח.
למחברים אין ניגוד עניינים להצהיר.
עבודה זו נתמכה על ידי מימון נדיב ממענק המחקר לילדים של Shriners ל- S.N.T. Y.B. נתמך על ידי בית החולים לילדים Shriners. אנו גם מודים בהכרת תודה על מימון ל- S.N.T. מהמכון הלאומי לבריאות של ארה"ב (K99/R00 HL1431149; R01HL157803; R01DK134590, R24OD034189), איגוד הלב האמריקאי (18CDA34110049), מלגת אלינור ומיילס שור מבית הספר לרפואה של הרווארד, קרן משפחת פולסקי, ופרס Claflin Distinguished Scholar מטעם המחלקה לכירורגיה של MGH ו/או הוועד המנהל של MGH למחקר. יתר על כן, אנו מכירים בתמיכה שניתנה על ידי הוועד המנהל של בית החולים הכללי של מסצ'וסטס למחקר בהענקת פרס הקרן לגילוי רפואי (FMD) לר.ג'יי. לבסוף, התמיכה של "Fondation des Gueules Cassées" (צרפת), אוניברסיטת רן (צרפת), CHU de Rennes (צרפת) והאגודה הצרפתית לכירורגיה פלסטית ל- Y.B. זוכה להכרה רבה. המחברים מודים למעבדת המחקר Knight Surgery על תרומתם ועזרתם בהרדמת בעלי החיים.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מלקחיים רקמות אדסון | Jarit | 130-234 | |
| חרוזי אלומיניום | מעבדה שריון | מעבדה 42370-002 | חרוזי שריון מעבדה |
| בופרנורפין הידרוכלוריד | Ranbaxy Pharmaceuticals | NDC:12469-0757-01 | בופרנקס הזרקת |
| קרפרופן | פייזר | NADA 141-199 | רימדיל 50 מ"ג/מ"ל להזרקה |
| בלוק פליז גלילי | בעבודת יד | N/A | ציור הנדסי כלול בכתב היד |
| עט דרמוגרפי | McKesson | סמן עור כירורגי סטרילי | |
| חד פעמי #15 אזמל כירורגי | Medline | MDS15315 | להבי אזמל |
| מדבקת פנטניל Mylan | NDC:60505-7082 | פנטניל מערכת טרנסדרמלית | |
| איזופלורן | Piramal | NDC: 66794-013-25 | Isoflurane, USP |
| McPherson מלקחיים קרישה דו קוטבית | Bovie | A842 | מגוונים לשימוש חוזר, ניתנים לחיטוי |
| Miltex (3,4 ו-5 מ"מ) | Integra | 33-38 | אגרופי ביופסיה בגודל להתאמה למחקר |
| גזה לא ארוגה | Starryshine | GZNW22 | 2 x 2 אינץ' לא ארוג 4 שכבות רפידות גזה רפואיות |
| Povidone-Iodine | Betadine | NDC:0034-9200-88 | פילינג כירורגי 7.5% |
| תמיסת נתרן כלוריד איזוטונית סטרילית 0.9% | מערכת אקווליט | RL-2095 | תמיסת מלח סטרילית |
| דיו קעקוע | Spaulding & רוג'רס | שחור - 2 אונקיות - #9053 | |
| טוש קעקועים | ספולדינג & רוג'רס | מיוחד חשמלי קעקוע סמן | |
| קעקוע מחט | Spaulding & רוג'רס | 1310251 | קעקוע 5 נקודות מחט |
| Tegaderm חבישת סרט שקוף | 3M | 1.628 | חבישה דביקה שקופה גדולה |
| פלטה חמה מבוקרת טמפרטורה | Cole-Parmer | 03407-11 | StableTemp בוחש פלטה חמה |
| מדחום | אמריקאי מדעי | U14295 | מדחום כספית צינור |
| טילטמין וזולזפאם הידרוכלוריד | Zoetis | NDC:54771-9050 | תמיסת טלזול |
| של ספריי בנזואין | Smith& Nephew | 407000 | תרסיס שכבת דבק |
| משחה אנטיביוטית משולשת | Fougera | NDC 0168-0012-31 | משחה אנטיביוטית משולשת |
| צינורית | מלאי Medline | NONNET02 | Curad Medline לטקס ללא רשתות אלסטיות |
| שמיכת חימום | 3M | Bair Hugger 750 יחידת | |
| Xeroform רצועת גזה אוטמת | Covidien | 8884433301 | חבישות פצע וזלין Xeroform |
| Xylazine | Vetone | NDC:13985-704-10 | AnaSed LA |
| Yucatà n מיני-חזירים (נקבה, 30 ק"ג) | Sinclair Bio Resources | N/A | פיגמנטציה מלאה |
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה