מאמר שיטה

שימור מודלים ביולוגיים של חזירים לחקר אנטומיה אנושית השוואתית

555 צפיות

⸱

DOI:

10.3791/66646

⸱

30 במאי 2025

 ,  ,  ,  , 
1Departamento de Ciencias Básicas Médicas, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Icesi, 2Departamento de Salud Pública y Medicina Comunitaria, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Icesi, 3Translational Research Laboratory in Critical Care Medicine (TransLab-CCM), Universidad Icesi

במאמר זה

סיכום

מאמר זה מציג פרוטוקול לשימור מודלים ביולוגיים של חזירים. השיטה המוצעת כוללת שימוש בתמיסה צ'יליאנית שונה עם ריכוז פורמלין מופחת. תהליך השימור מורכב ממתן התמיסה הן באמצעות מילוי והן באמצעות טבילה של הדגימה, ולאחר מכן דפורמוליזציה וריכוך רקמות באמצעות גליצרין.

תקציר

הוראת האנטומיה האנושית בחינוך הרפואי עומדת בפני אתגרים, המחייבים חלופות יעילות לתלמידים לחקור באופן מעשי את המורכבות האנטומית. מודלים ביולוגיים של חזירים, עם הדמיון האנטומי שלהם לבני אדם, מציעים פתרון מבטיח. מאמר זה מציג פרוטוקול מפורט לשימור מודלים ביולוגיים של חזירים, המתייחס לצורך בשיטות נגישות ויעילות במחקרי אנטומיה השוואתיים. פרוטוקול זה מציע שימוש בפתרון צ'יליאני מותאם לשימור מודלים ביולוגיים, תוך שימוש בטכניקות פורמליניזציה באמצעות מילוי וטבילה. לאחר מכן, דה-פורמליזציה מושגת באמצעות התמיסה הצ'יליאנית המעודכנת ללא פורמלדהיד, ואחריה תהליך ריכוך גליצרין. בהתחשב במיעוט הספרות על טכניקות שימור והיעדר הליך או בדיקה סטנדרטיים להערכת שימור רקמות, אנו מציעים להעריך את איכות הרקמות על סמך מדדים של עמידות וגמישות. הממצאים שלנו מצביעים על רמה גבוהה מבחינה איכותית של שימור רקמות בדגימות שלנו. יתר על כן, מודלים ביולוגיים אלה משמשים כיום בהצלחה למחקרי מורפולוגיה ולהוראת אנטומיה השוואתית אנושית לסטודנטים לרפואה.

מבוא

הוראת האנטומיה בבתי הספר לרפואה נתקלת לעתים קרובות במכשולים, כגון קשיים בגישה לגופות אנושיות לנתיחה והיעדר מתקנים מתאימים. מגבלות אלו מדגישות את הצורך בחלופות יעילות המאפשרות לתלמידים לחקור מורכבות אנטומית באופן מעשי ומציאותי. בהקשר זה, מודלים ביולוגיים של חזירים התגלו כחלופה מבטיחה בשל הדמיון האנטומי שלהם לבני אדם, המציעים אמצעי נגיש ויעיל ללמידה והוראת אנטומיה1.

טכניקות שימור אנטומיות שואפות לשמור על שלמות הרקמות הביולוגיות תוך מזעור הנזק. טכניקות אלו שימשו למטרות חינוכיות, אקדמיות ומחקריות בחקר האנטומיה האנושית והווטרינרית כאחד. חומרים רבים נבדקו כדי לשמר גופים, איברים ורקמות במצבם הטבעי זמן רב ככל האפשר2. עם זאת, שימור ושימור דגימות אנטומיות נותר מאתגר, במיוחד עבור אלה המיועדים למחקרים מורפולוגיים, שבהם נדרש שימור רקמות גבוה3.

למרות שפתרונות בשימוש מסורתי זמינים באופן נרחב, ניכרות מגבלות בתרגול היומיומי. לפורמלין, אחד החומרים הנפוצים ביותר בשימוש, יש מספר חסרונות מתועדים לשימור רקמות. אלה כוללים את הריח המגרה, הרעילות הגבוהה, הסיכונים הנלווים לסרטן ומוטגניות למטפלים, והשינויים האורגנולפטיים שהוא גורם ברקמות, כגון נוקשות ושינוי צבע. שינויים אלה יכולים לשנות את תפיסת התכונות הפיזיולוגיות של הרקמות כאשר הם נחקרים לאחר קיבוע, מה שעלול לעכב מחקרים מורפולוגיים מדויקיםומדויקים 4. מחקרים הראו כי קיבוע עם ריכוזים גבוהים של פורמלין מביא לדרגה גבוהה יותר של נוקשות רקמות5. חלופות, כגון טכניקת החניטה של תיל, הראו תוצאות מבטיחות עם שימור טוב יותר של הצבע המקורי וגמישות הרקמות6. עם זאת, טכניקה זו יקרה יותר בהשוואה לפתרונות אחרים7. אתגרים אלה מהווים הזדמנות לתכנן ולבדוק טכניקות שימור חדשות ובמחיר סביר שעדיין מאפשרות הוראת אנטומיה באיכות גבוהה.

מטרת פרוטוקול זה היא לתאר את המתודולוגיה המופעלת במעבדת האנטומיה של אוניברסיטת Icesi בקאלי, קולומביה, לשימור מודלים ביולוגיים של חזירים המשמשים ככלים חינוכיים למחקר השוואתי של האנטומיה האנושית.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

הטכניקה המתוארת פותחה תוך התאמה מלאה להנחיות ועדת האתיקה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים בניסויים (CIECUAE) של אוניברסיטת ICESI, בהתאם לחוק 84 משנת 1989 והחלטת הרקטור מס' 847 (9 ביולי 2012). זה מבטיח הן את היושרה המדעית והן את רווחת בעלי החיים המשמשים, וממזער את סבלם. חזירים זכרים, בני 3 חודשים ובמשקל 15-20 ק"ג, שימשו למחקר זה. הריאגנטים והציוד הנדרשים מפורטים בטבלת החומרים.

1. מודל ביולוגי של חזיר

  1. הקרבת הבהמה
    1. ערכו הערכה וטרינרית כללית והסגר את דגימת החזיר הנבחרת למשך 24 שעות. אם החיה אינה מציגה תסמינים כלשהם בתקופה זו, המשך בהמתת חסד.
  2. הרדמה
    1. יש לתת הרדמה תוך שרירית באמצעות קטמין + קסילזין + אטרופין במינונים של 10 מ"ג/ק"ג, 0.5 מ"ג/ק"ג ו-0.04 מ"ג/ק"ג, בהתאמה (בהתאם לפרוטוקולים שאושרו על ידי המוסד).
      הערה: הקפידו על הרדמה עמוקה. העריכו את עומק ההרדמה באמצעות בדיקה גופנית. הרדמה עמוקה מסומנת על ידי אישון מורחב וממורכז, היעדר רפלקס פלפברלי, דיכוי של רפלקס הקרנית וירידה בקצב הנשימה, קצב הלב ולחץ הדם.
  3. המתת חסד
    1. יש לתת 5 מ"ל של נתרן פנטוברביטל/דיפנילהידנטואין (390/50 מ"ג/מ"ל) תוך ורידי. לאחר מתן חומר המתת החסד, יש להאזין לפרמטרים הפיזיולוגיים של החיה עבור המין Suis Scrofa : HR, 60-90; FR, 8-18; ו-T° 37-39 מעלות צלזיוס8.
    2. עקוב אחר הדופק עד שהוא יורד בהדרגה ומפסיק לחלוטין. שימו לב לשינויים מיידיים כגון הרפיית הסוגרים, ממברנות ציאנוטיות והיעדר תגובה לגירויים בגוף. שקול המתת חסד מלאה לאחר 5 דקות של האזנה ללב מבלי לזהות דופק.
  4. אחסון והובלה
    1. העבר את הביו-מודל החזירי מחדר ההליכים למעבדת האנטומיה תוך חצי שעה מהמתת החסד כדי למנוע פירוק והתפשטות חיידקים, ובכך לייעל את שימור הביומודל.

2. תמיסה משמרת המבוססת על תמיסה צ'יליאנית

  1. הכנת הפתרון הצ'יליאני השונה
    1. השתמש בתמיסה צ'יליאנית שונה המכילה אתנול, גליצרין, פורמלדהיד, בנזלקוניום כלוריד, תמצית ארומטית של קפה ומים מזוקקים. ודא שלתמיסה יש pH של 7.0.
    2. הכן את תמיסת השימור במיכל 50 ליטר. ראשית, הוסף למיכל 10.6 ליטר מים מזוקקים. לאחר מכן, הוסף 7.6 ליטר של 96% אתנול, 5 ליטר גליצרין, 0.5 ליטר של 50% בנזלקוניום כלוריד ו-0.1 ליטר תמצית ארומטית קפה.
      הערה: עיין בטבלה 1 לריכוזים ולנפחים הנדרשים של כל רכיב הדרוש להכנת 25 ליטר של התמיסה הצ'יליאנית ששונה.

3. מתן התמיסה המשמרת הצ'יליאנית המותאמת

הערה: לאחר הכנת התמיסה המשמרת, יש לתת אותה באמצעות מילוי וטבילה.

  1. מתן על ידי השלמת התמיסה המשמרת הצ'יליאנית המותאמת
    הערה: השתמש בביגוד בטיחות ביולוגית להליך זה: חצי מסכה לשימוש חוזר עם מסנני A1P2, משקפי בטיחות ביולוגית, חלוק כירורגי חד פעמי עם שרוולים ארוכים, כובע כירורגי, חותלות וכפפות ניטריל.
    1. גישה כירורגית
      1. בצע חתך לאורך הלינאה אלבה (באמצעות ידית אזמל 4, להב 22) מתהליך ה- xiphoid לאזור הערווה.
      2. זהה את רקמת התא התת עורית ואת סיבי השריר של שריר הבטן הישר.
        הערה: ברגע החתך, זהה את רקמת השומן הדלה המודבקת לעור, המכונה רקמת תא תת עורית, ואת סיבי השריר של שריר הבטן הישר הממוקמים עמוק יותר9.
      3. חותכים בזהירות כדי לגשת לצפק, ומבטיחים את פתיחתו לחלל הבטן מבלי לפגוע בכבד ובמעיים, שייחשפו מיד.
      4. החזר את לולאות המעי לצד ימין של חלל הבטן. זהה את הצפק הקודקודי המכסה את הכליה השמאלית וכלי הכליה. השתמש במבני כלי הדם הללו כדי לאתר את אבי העורקים הבטני.
      5. מצא את הופעת עוקץ הכליה השמאלי. הסר את הצפק המכסה את אבי העורקים 5 ס"מ מעל עורק הכליה.
      6. עם חשיפת עוקץ הכליה השמאלי, יש לגייס את לולאות המעי ולחתוך את הצפק המכסה את ההילום. נתח אנטרופוסטריור כדי לזהות תחילה את וריד הכליה, שהוא גדול יותר וממוקם מלפנים.
      7. אתר את עורק הכליה מאחור, בעקבות מסלולו למקורו באבי העורקים הבטני. לבסוף, זהה את אגן הכליה, המבנה האחורי ביותר של הילום9.
      8. נתח בזהירות את החלק האחורי של אבי העורקים. השתמש במשי 0/0 כדי לקשור את אבי העורקים עם קשר מעל גובה עורק הכליה וקשר נוסף 5 ס"מ מעל.
      9. מהדקים את אבי העורקים מיד עם שני מהדקי קלי בשני קצוות מקטע אבי העורקים המבודד.
      10. חותכים את דופן אבי העורקים בקצה מספריים של Metzembaum, תוך ביצוע חתך של כ- 0.3 ס"מ בדופן הקדמית של אבי העורקים, תוך הקפדה לא לנקב אותו.
      11. קשרו את הקצה הדיסטלי תוך הסרת קלי clamp כדי להכניס מחט קהה בצורת L בגודל 3.2 מ"מ ללומן העורקי. הסר את מהדק קלי הפרוקסימלי והתחל את הזלוף של תמיסת השימור הצ'יליאנית שונה.
    2. זלוף אבי העורקים של תמיסת השימור הצ'יליאנית השונה
    3. המשך עם הזלוף של תמיסת השימור הצ'יליאנית המותאמת.
      הערה: יש לתת 0.25 ליטר/ק"ג בלחץ של 10 פאונד באמצעות משאבת זלוף.
    4. סוף הזלוף
      1. לאחר השלמת הזלוף של תמיסת השימור, הסר את צינורית הזלוף וקשר את מקום ההחדרה עם משי 0/0 כדי למנוע ריפלוקס של תמיסת השימור. סגור את הבטן על ידי תפירת החתך בלינאה אלבה עם משי 0/0.
        הערה: כדי להעריך אם הושג זלוף מספק, בדוק את האינדיקטורים החריפים לרוויה: הרחבת הגפיים העליונות והתחתונות, שפע צוואר הרחם ובית החזה, ונגר של התמיסה דרך הנחיריים. זמן הזלוף המשוער הוא שעתיים.
  2. מתן בטבילה
    הערה: השתמש בביגוד בטיחות ביולוגית להליך זה: חצי מסכה לשימוש חוזר עם מסנני A1P2, משקפי בטיחות ביולוגית, חלוק כירורגי חד פעמי עם שרוולים ארוכים, כובע כירורגי, חותלות וכפפות ניטריל.
    1. ניהול על ידי טבילה של פתרון השימור הצ'יליאני המותאם
      1. אחסן את דגימת החזיר במיכל של 300 ליטר מלא באותה תמיסת שימור המתוארת בשלב 2.
        הערה: ודא שהביומודל שקוע לחלוטין באמצעות כ-150 ליטר של התמיסה. לאחר הטבילה, אחסן את המודל הביולוגי בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס למשך 6 חודשים. אינדיקטורים לשימור הולם כוללים היעדר סימני ריקבון (למשל, בצקת בגוף, נפיחות, ריח רע, שבריריות ושבריריות של הרקמות).

4. פתרון דפורמוליזציה המבוסס על תמיסה צ'יליאנית

  1. הכנת תמיסת הדפורמוליזציה
    1. השתמש בתמיסה צ'יליאנית שונה המכילה אתנול, גליצרין, בנזלקוניום כלוריד, תמצית ארומטית של קפה ומים מזוקקים. ודא שלתמיסה יש pH של 7.0.
  2. הכן את תמיסת הדפורמוליזציה במיכל של 50 ליטר. ראשית, הוסיפו 11.1 ליטר מים מזוקקים, לאחר מכן 7.8 ליטר אתנול 96%, 5 ליטר גליצרין, 1 ליטר 50% בנזלקוניום כלוריד ו-0.1 ליטר תמצית ארומטית קפה.
    הערה: עיין בטבלה 2 לריכוזים ולנפחים הנדרשים של כל רכיב הדרוש להכנת 25 ליטר של התמיסה הצ'יליאנית השונה ללא פורמלדהיד.

5. דפורמוליזציה

הערה: השתמש בביגוד בטיחות ביולוגית להליך זה: חצי מסכה לשימוש חוזר עם מסנני A1P2, משקפי בטיחות ביולוגית, חלוק כירורגי חד פעמי עם שרוולים ארוכים, כובע כירורגי, חותלות וכפפות ניטריל.

  1. מתן על ידי טבילה של תמיסת השימור הצ'יליאנית המותאמת ללא פורמלדהיד
    1. בתום תקופת שימור הטבילה של 6 חודשים, העבירו את הביומודל למיכל של 300 ליטר מלא בתמיסת שימור צ'יליאנית שונה ללא פורמלדהיד. אחסן את המודל הביולוגי למשך 4 שבועות.
      הערה: ודא שהביומודל שקוע לחלוטין באמצעות כ-150 ליטר של התמיסה.

6. ריכוך גליצרין

  1. מיד לאחר תהליך הדפורמוליזציה, טבלו את הביומודל בתמיסות עם ריכוזים הולכים וגדלים של גליצרין מדולל במים: 50%, 70% ו-90% גליצרין. שמור על המודל הביולוגי בכל ריכוז למשך שבוע.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

מטרת פרוטוקול זה היא להציג טכניקה יעילה ובת קיימא המאפשרת שימור של מודלים ביולוגיים של חזירים להוראת אנטומיה אנושית השוואתית. אין כיום שיטות או בדיקות סטנדרטיות להערכת שימור המודל. לכן, השימור הכולל של המודל הוערך באמצעות אינדיקטורים של מילוי תמיסה וסימני פירוק לאחר השלמת הפרוטוקול על הדגימות. יתר על כן, כדי להעריך באופן אובייקטיבי את הכדאיות של המודלים הביולוגיים להוראה ולמחקר, תוכננה השוואה של מאפייני הרקמה של מבנים אנטומיים נבחרים, כגון עמידות וגמישות, לפני ואחרי השימור. המבנים האנטומיים שנבחרו היו עצב התועה, עורק אבי...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

באופן מסורתי, מחקרים אנטומיים הסתמכו על גופות אנושיות; עם זאת, אתגרים ברכישת דגימות אלה הובילו לחקר שיטות חלופיות. מודלים ביולוגיים של חזירים הוכיחו את עצמם ככלים בעלי ערך לחקר האנטומיה האנושית, ומציעים קווי דמיון אנטומיים המאפשרים למידה ואקסטרפולציה שלה ליישומים רפואיים בבני אדם 12,13,14,15. למרות שטכניקות שימור גופות תוארו באופן מסורתי באופן איכותי, מדידת החו...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

המחברים מצהירים שאין ניגודי אינטרסים.

תודות

הכרת תודה למחלקה למדעי הרפואה הבסיסיים ולמשרד המחקר של אוניברסיטת אייסי על תמיכתם במחקר זה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
בנזלקוניום כלורידProté cnica Ingenierí aPROQUAT BC 50/80מספר CAS. 68424-85-1
אתנוללא ישיםלא ישיםאתנול 96%
פורמלדהידאלבור quí מיקוסלא ישיםפורמלדהיד
גליצריןלא ישיםלא ישים
משאבת הזרקתDisá nchezמזרק מיוחד YA-02משאבת הזרקה
מלקחיים קלילא ישיםלא ישיםמלקחיים
מספריים מצמבאוםלא ישיםישיםמספריים מצמבאום
מחט Disá nchezL canuleL canule
אזמללא ישיםלא ישיםידית אזמל 4 / להב אזמל 22
תפרים  משילא ישיםלא ישיםתפר משי 0/0
גליצרין קלי לא

מקורות

  1. Gonzalez, L. M., Moeser, A. J., Blikslager, A. T. Porcine models of digestive disease: the future of large animal translational research. Transl Res. 166 (1), 12-27 (2015).
  2. Guerra, J. A. B. Historia de la preservación de cadáveres humanos. Morfolia. 1, 3(2009).
  3. Balta, J. Y., Cronin, M., Cryan, J. F., O'Mahony, S. M. Human preservation techniques in anatomy: A 21st century medical education perspective. Clin Anat. 28 (6), 725-734 (2015).
  4. Bernardini, L., Barbosa, E., Charão, M. F., Brucker, N. Formaldehyde toxicity reports from in vitro and in vivo studies: A review and updated data. Drug Chem Toxicol. 45 (3), 972-984 (2022).
  5. Theeuwes, H. P., van Riel, M., Lange, J. F., Kleinrensink, G. J. A new model for training on human specimens in surgical-anatomical skills labs. Anat Physiol Biochem Int J. 3 (1), 0013-0017 (2017).
  6. Rakuša, M., Šaherl, L. K. Thiel embalming method used for anatomy dissection as an educational tool in teaching human anatomy, in research, and in training in comparison of different methods for long term preservation. Folia Morphol. 82 (3), 449-456 (2023).
  7. Hammer, N., et al. Comparison of modified Thiel embalming and ethanol-glycerin fixation in an anatomy environment: Potentials and limitations of two complementary techniques. Anat Sci Educ. 8 (1), 74-85 (2015).
  8. Jackson, P. G. G., Cockcroft, P. D., Elmhurst, S. Clinical examination of farm animals: Wiley Online Library. , (2002).
  9. Delaney, C. P. Netter's surgical anatomy and approaches. E-Book: Netter's Surgical Anatomy and Approaches E-Book. , Elsevier Health Sciences. (2020).
  10. Agache, P. G., Monneur, C., Leveque, J. L., De Rigal, J. Mechanical properties and Young's modulus of human skin in vivo. Arch Dermatol Res. 269, 221-232 (1980).
  11. McKee, C. T., Last, J. A., Russell, P., Murphy, C. J. Indentation versus tensile measurements of Young's modulus for soft biological tissues. Tissue Eng Part B Rev. 17 (3), 155-164 (2011).
  12. Echarte, O. Z. Evaluación del nuevo dispositivo Surgicric para cricotiroidotomía de emergencia en un modelo porcino. Rev Electr AnestesiaR. 8 (12), 2(2016).
  13. Vargas, D., et al. Caracterización de las arterias coronarias en corazón de porcino como modelo anatómico didáctico en estudiantes del área de la salud. Morfolia. 12 (1), 56-74 (2020).
  14. Fernández-Trujillo, L., et al. El biomodelo porcino en la investigación médica traslacional: del biomodelo al humano en trasplante pulmonar. Biomédica. 39 (2), 300-313 (2019).
  15. Villate, M. A. M., Méndez, J. D. B., Echeverry, J. E. P. Anatomía quirúrgica del ojo: Revisión anatómica del ojo humano y comparación con el ojo porcino. Morfolia. 8 (3), 21-44 (2016).
  16. Kocbek, L., Rakuša, M. Thiel's embalming method: Review of the literature and our institute's experience. Acta Med Biotechnol. 10 (2), 34-42 (2017).
  17. Guerrero Guzmán, C. C., et al. Restoration and conservation of anatomic pieces. Anat Cell Biol. 52 (3), 255-261 (2019).
  18. Balta, J. Y., Lamb, C., Soames, R. W. A pilot study comparing the use of Thiel- and formalin-embalmed cadavers in the teaching of human anatomy. Anat Sci Educ. 8 (1), 86-91 (2015).
  19. Hayashi, S., et al. History and future of human cadaver preservation for surgical training: From formalin to saturated salt solution method. Anat Sci Int. 91, 1-7 (2016).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

הסרטון יגיע בקרוב

מאמרים קשורים