פרפלגיה Reproducable ידי בית חזה אבי העורקים ספיגה במודל Murine של חוט השדרה איסכמיה reperfusion
3 במרץ 2014
חוסר הבנת מכניסטית של פגיעת איסכמיה reperfusion חוט השדרה יש הפריע נספחים נוספים למניעת paraplegia הבא פעולות אב העורקים בסיכון גבוה. לכן, הפיתוח של מודלים של בעלי החיים הוא הכרחי. כתב יד זה מדגים שיתוק גפיים תחתון לשעתק הבא חסימת אב העורקים החזי במודל עכברי.
המטרה הכללית של הניסוי הבא היא לבחון את ההשפעות של איסכמיה של חוט השדרה במודל של עכבר. זאת מושג תחילה על ידי החדרת גשש לייזר דופלר מעל העורק הפמורלי. לאחר מכן, מבוצעת סטרנוטומיה כדי לגשת לקשת האורטה ולעורק התת-ב כברי השמאלי.
לאחר מכן, מבוצעת דיסקציה זהירה של האורטה והעורקים התת-בסקלביים (subclavian arteries) כדי להפחית באופן מספיק את זרימת הדם העורקית לחוט השדרה. התוצאות מתקבלות. ה-cho, גרעון נוירולוגי לאחר ניתוח, המבוסס על מדד ה-Baso בעכברים.
היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות אחרות, כגון תורקוֹטומי לטראלית (lateral thoracotomy), הוא שהחלל הפלורלי אינו נפגע. שיטה זו יכולה לסייע במתן תשובות לשאלות הנוגעות לפתופיזיולוגיה של חוט השדרה, פגיעת פרפוזיה איסקמית, ולספק פוטנציאלים להתערבויות פרמקולוגיות. המשמעות של טכניקה זו משתרעת על פני טיפולים למניעת פלגיה תחתונה (paraplegia) בעקבות איסכמיה של חוט השדרה.
למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנות לגבי שיתוק רגליים (paraplegia), המסבך ניתוחים בחזה, ניתן להחיל אותה גם על תהליכי מחלה אחרים הגורמים לאיסכמיה חריפה של חוט השדרה, כגון ירידה בלחץ הדם (hypotension) או פתולוגיה וסקולרית. באופן כללי, אנשים שאינם מנוסים בטכניקה זו יתקשו בדיסקציה של קשת האאורטה, שכן נדרשת זהירות קיצונית כדי למנוע מוות, דימום או פנאומותורקס. לכן, חשבנו על טכניקה זו לראשונה לאחר שנתקלנו בקושי רב בגישת תורקוטומיה לטרלית, הנפוצה מאוד בספרות, אך הייתה קשורה לשיעורי תמותה גבוהים יותר בבעלי החיים שלנו.
הדגמה ויזואלית של שיטה זו היא קריטית, שכן נדרשת זהירות קיצונית במהלך הניתוח של המדיאסטינום (החيز הבלתי-ריאתי) כדי למנוע תמותה תוך-ניתוחית. לאחר הרדמת עכבר בהתאם לפרוטוקול הכתוב, תוך הבטחה שהוא מסודר מספיק והסרת השיער מקו האמצע של בית החזה ומפני הבטן של הגפה התחתונה השמאלית, הכניסו גשש רקטלי משומן לרקטום של העכבר וקבעו אותו במקומו למיטת הניתוח. כווננו את מיטת החימום לטמפרטורה רקטלית יעדית של 36.5 °C.
בשלב הבא, בצעו חתך קטן מעל העורק הפמורלי (femoral artery) והפרידו את העור מהרקמה התת-עורית. לאחר מכן, הכניסו גשש לייזר דופלר מעל העורק הפמורלי. כווננו את מיקום הגשש עד שצג הפרפוזיה ירשום ערך הגבוה מ-800 יחידות פרפוזיה, כדי לבצע את הניתוח של קשת האורטה והעורק הסובב את השכמה (subclavian artery).
בצעו חתך עור באורך שני סנטימטרים מעל השקע הסטרנלי (sternal notch) והפרידו בעדינות את העור מהרקמה התת-עורית. במידה ומופיע דימום, הפרידו את בלוטת תת-הלסת (submandibular gland). השתמשו במקלון צמר כדי להפעיל לחץ עדין במישור חסר כלי דם (avascular plane).
חלק את בלוטת תת-הלסת דרך קו האמצע באמצעות פינצטה. הרם בעדינות את עצם הסטרנום (sternum) ובצע בעזרת מספריים סטרנוטומיה של סנטימטר אחד בקו האמצע של הסטרנום. הנח חמש תפרי רטראקציה (retraction sutures) בכל צד בשולי הסטרנום, והרחק את הסטרנום לצדדים תוך קיבוע התפרי למצע הניתוח.
בשלב הבא, בעזרת דיסקציה קהה, שחררו את שרירי הצוואר (strap muscles) לאורך הקנה. לאחר מכן, השתמשו במספריים כדי לחתוך את שריר הצוואר השמאלי לצורך שיפור החשיפה. בצעו דיסקציה כדי לשחרר את התימוס מהרקמה שסביבו.
המשיכו בדיסקציה קהה עד להצגת כלי הדם הגדולים. בזהירות רבה כדי למנוע חדירה לחלל הפלאורה, הניחו תפסני כלי דם על קשת האאורטה ועל העורק הסובב את השכמה השמאלי. ודאו כי הזרימה הדיסטלית הופסקה כראוי, דבר שיבוא לידי ביטוי בירידה של יותר מ-90% ביחידות הפרפוזיה.
המשך את החסימה למשך ארבע עד שמונה דקות. בתום הזמן, הסר את התפס הכלי (vascular clamp) וודא המוסטזיס לפני סגירת הסטרנוטומיה והעור. התחל בהסרת תפר המתיחה בצדו השמאלי של העכבר.
השתמשו בתפר משיכה ימני לסגירת הסטרנוטומיה (sternotomy) והשתמשו בתפר רץ בחוט 5-0 לסגירת העור. אפשרו לעכבר להחלים בכלוב המונח על משטח חימום לפני השבתו לכלוב רגיל עם גישה למזון ומים. עקבו אחר סימנים למצוקה נשימתית ובמידת הצורך, בצעו המתת חסד בהתאם לפרוטוקול הכתוב.
לבסוף, השתמשו בסולם Baso למדידת יכולת התנועה של העכברים כדי לנטר את בעלי החיים. במרווחי זמן של 12 שעות, העכברים עברו ניתוח דמה (sham surgery) או חסימה של אבי העורקים למשך ארבע עד שמונה דקות. לאחר הניתוח, בעלי החיים דורגו באמצעות מערכת הניקוד של Baso המוצגת כאן.
גרף זה ממחיש כי לעכברים שעברו ניתוח דמה (sham surgery) לא היו גירעונות תפקודיים ניתנים לצפייה בשום שלב לאחר הניתוח. עכברים שהיו נתונים לאיסכמיה מתונה הראו תפקוד של הגפיים האחוריות הקרוב לנורמלי לאחר 12 שעות, עם ירידה תפקודית הדרגתית עד לשיתוק מלא בתוך 48 שעות. ועכברים בקבוצת האיסכמיה הממושכת סבלו משיתוק מלא לאחר הניתוח, ללא כל התאוששות תפקודית.
לאחר צפייה בסרטון זה, עליכם להגיע להבנה טובה של האופן שבו ניתן להבצע דיסקציה בטוחה של קשת האורטה ולהפחית באופן הולם את זרימת הדם העורקי אל חוט השדרה.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה בוחן פגיעה כתוצאה מאיסכמיה וreperfusion בחוט השדרה באמצעות מודל עכברי. מטרת המחקר היא לבסס שיטה הניתנת לשחזור להשראת שיתוק של הגפיים התחתונות בעקבות חסימה של אבי העורקים החזיתי.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדע
- מדעי המוח
- ביולוגיה של כלי דם
- מודלים של בעלי חיים
רקע
- פגיעה מחסור חמצן-reperfusion בחוט השדרה עלולה להוביל לשיתוק של הגפיים התחתונות (paraplegia).
- הבנת המנגנונים חיונית לפיתוח אסטרטגיות מניעה.
- מודלים של בעלי חיים חיוניים לחקר מצב זה.
- חסימה של אבי העורקים החזי (Thoracic aortic occlusion) מהווה גורם סיכון משמעותי בניתוחים של אבי העורקים בעלי סיכון גבוה.
מטרת המחקר
- פיתוח מודל חיות מהימן לחקר איסכמיה של חוט השדרה.
- הערכת ההשפעות של זרימת דם עורקית מופחתת על תפקודי חוט השדרה.
- מתן תובנות לגבי התערבויות טיפוליות פוטנציאליות.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- החדרה של גשש לייזר דופלר (laser Doppler probe) מעל העורק הפמורלי.
- סטרנוטומיה (Sternotomy) לצורך גישה לקשת האורטה ולעורק הסובקלאבי השמאלי.
- דיסקציה מדויקת של האורטה והעורקים הסובקלאביים.
- הערכה של גרעונות נוירולוגיים לאחר הניתוח באמצעות מדד Baso לעכברים.
תוצאות עיקריות
- הושגה שיתוק הדיבילי של הגפיים התחתונות בעקביות.
- התוצאות מעידות על גירעונות נוירולוגיים משמעותיים לאחר הניתוח.
- המודל מספק מסגרת למחקרי עתיד על איסכמיה של חוט השדרה.
- הנתונים תומכים בצורך במחקר נוסף על אסטרטגיות הגנה.
מסקנות
- המודל העכברי מדמה ביעילות פגיעה של איסכמיה וreperfusion בחבל השדרה.
- מודל זה יכול לסייע בהבנת המנגנונים העומדים בבסיס התהליך.
- מחקרים עתידיים עשויים להוביל לשיפור בתוצאות עבור מטופלים העוברים הליכים באורטה בעלי סיכון גבוה.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למסגרת ניהולית
מודל עכברי זה של חסימה של אבי העורקים החזי (thoracic aortic occlusion) מספק מערכת הניתנת לשחזור למחקר של פגיעה בשל איסכמיה ופרפוזיה חוזרת בחוט השדרה, מנגנון מרכזי העומד בבסיס השתק של הגפיים התחתונות (paraplegia) בניתוחי אבי העורקים בסיכון גבוה. על ידי מתן אפשרות להשראה עקבית של גרעונות נוירולוגיים, המודל תומך בהפחתת סיכונים מנגנונית של מועמדים טיפוליים המכוונים להגנה נוירו-וסקולרית. תועלתו טמונה בתהליכי גילוי מוקדמים, שבהם תיקוף מטרות וסריקה פנוטיפית דורשים מערכות הרלוונטיות למחלה עם פלטים תפקודיים מדידים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות בנתיבי איסכמיה של חוט השדרה באמצעות חסימה עורקית מבוקרת.
- ערך תפעולי: מספק פנוטיפ הניתן לשחזור (שיתוק גפיים אחוריות) לצורך תיקוף של מעורבות המטרה ו modulace של הנתיב.
- ערך ניבוי: תומך במיון פרה-קליני על ידי מידול פנוטיפים של שיתוק מושהה ומיידי הנצפים בהקשרים קליניים.
סריקה ופיתוח בדיקה
- ערך מדעי: מייצר ציונים כמותיים של גרעון נוירולוגי (סולם עכברי Baso) המאפשרים הערכה של תגובת מינון של תרכובות.
- ערך תפעולי: הליך כירורגי סטנדרטי עם אימות פרפוזיה באמצעות לייזר דופלר מבטיח עקביות של הבדיקה בין מחקרים שונים.
- יכולת הרחבה: שיעורי הישרדות גבוהים ותמותה תוך-ניתוחית מינימלית תומכים בשימוש חוזר במערכים לזיהוי מולקולות מובילות.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- רציפות תרגומית: משקף פגיעה קלינית של איסכמיה וreperfusion בחבל השדרה כתוצאה מחסימה של האורטה, ובכך תומך במחקרי התאמה של סמנים ביולוגיים.
- הפחתת סיכונים מכניסטיים: מאפשר הערכה של התערבויות פרמקולוגיות למניעת פלגיה (שיתוק) לפני בדיקות בבעלי חיים גדולים או ניסויים קליניים.
- ביטחון ניבוי: הופעה הדירה של שיתוק (מיידי או מושהה) מאפשרת הערכה של יעילות נוירו-פרוטקטיבית לאורך נקודות זמן שונות.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד
המודל משתלב ברצף שבין הגילוי לשלב הפרה-קליני, ומשמש ככלי לסריקה פנוטיפית לאחר זיהוי המטרה ולפני בדיקת יעילות במודלים מורכבים של מחלות. הוא מאפשר הערכה מונחית-השערה של חומרים להגנה נוירו-ווסקולרית (מגני כלי דם עצביים), תוך שימוש בניידות תפקודית כנקודת סיום ראשונית.
- ביולוגיה של הגילוי: תומך בהבהרת מסלולים בפגיעה מישכמיה-reperfusion באמצעות ניתוח זמני של ההידרדרות הנוירולוגית.
- סינון: ניטור פרפוזיה באמצעות לייזר דופלר (הפחתה של >90%) מספק ביומרקר כמותי בזמן אמת לחומרת האיסכמיה.
- אנליזה: דירוג עכברי Baso במרווחי זמן של 12 שעות מאפשר הערכה ארוכה (longitudinal) של הידרדרות תפקודית ופוטנציאל התאוששות.
- מחקר תרגומי: מידול מערכת הרלוונטית למחלה של איסכמיה בחוט השדרה האנושי תומך בהשלכה למחקרי בטיחות ויעילות פרה-קליניים.
- שימוש חוזר ארגוני: טכניקת sternotomy וחסימה וסקולרית סטנדרטית מאפשרת יישום חוצה-פרויקטים בתוכניות של ביולוגיה וסקולרית ומדעי המוח.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מפחית עמימות מכניסטית במודלים של פגיעה בחוט השדרה על ידי אספקת פגיעה איסכמית מבוקרת וניתנת לשחזור.
- ערך תפעולי: מונע פגיעה בחלל הפלאורה, ובכך מקטין את התמותה ומגביר את השחזור בהשוואה לגישות של תורקוטומיה לטרלית.
- ערך אסטרטגי: מסייע בקבלת החלטות לגבי המשכה או הפסקה של פיתוחים (go/no-go) באמצעות מידול הסיכון לשיתוק חלק גוף תחתון (paraplegia) קליני, ובכך מפחית כשלים בשלבים מאוחרים של תוכניות נוירו-וסקולריות.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף מועמדים מותאם סיכון בהתבסס על היכולת למנוע או לעכב את תחילת השיתוק.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בדיסקציה של כלי דם של עכברים ובסטרנוטומיה כדי למנוע דימום או פנאומותורקס.
- תלוי במכשור מדויק (גשושית לייזר דופלר, תפסני כלי דם) לניטור הפרפוזיה ועקביות החסימה.
- מצריך טיפול סטנדרטי לאחר ניתוח והכשרה לדירוג נוירולוגי לצורך אמינות בין בוחנים.
- התאמה למודלים אחרים (למשל, חולדה) עשויה לדרוש התאמות במשך החסימה ובגודל כלי הדם.
- מוגבל למחקרי איסכמיה חריפה; השפעות של רפרפוזיה כרונית דורשות תכנונים חלופיים.
