Articolo metodologico

In vivo Telemetria per registrare parametri cardiovascolari a lungo termine, temperatura e attività nei modelli di ratti con lesioni del midollo spinale

744 visualizzazioni

⸱

DOI:

10.3791/69714

⸱

2 gennaio 2026

 ,  ,  ,  ,  , 
1Spinal Cord & Brain Injury Research Center, College of Medicine, University of Kentucky, 2Department of Physiology, College of Medicine, University of Kentucky, 3Department of Biomedical Engineering, Northwestern University, 4Division of Laboratory Animal Resources, University of Kentucky

In questo articolo

Sommario

Questo articolo presenta un protocollo passo dopo passo per il posizionamento di un impianto telemetrico in vivo nell'aorta discendente dei ratti, consentendo un monitoraggio continuo e a lungo termine dei parametri cardiovascolari, della temperatura corporea centrale e dell'attività animale prima e dopo gravi lesioni del midollo spinale toracico alto.

Abstract

Le lesioni del midollo spinale (LME) di livello superiore superiore al livello toracico 6 (T6) interrompono la funzione autonoma e contribuiscono a complicazioni secondarie, incluse fluttuazioni della pressione sanguigna, della frequenza cardiaca e della temperatura. Nei ratti, la posazione di impianti telemetrici nell'aorta discendente offre una metodologia robusta per valutare vari parametri cardiovascolari, come la pressione sistolica e diastolica, la pressione arteriolana media e la frequenza cardiaca. La temperatura corporea centrale e l'attività animale possono essere registrate anche dopo il posizionamento telemetrico dell'impianto. Un ratto con un impianto telemetrico viene mantenuto sulla piastra ricevente collegata a un sistema informatico per registrare vari parametri. Registrazioni continue a lungo termine a intervalli di tempo definiti permettono di quantificare le interruzioni fisiologiche indotte da lesioni, incluse variazioni giorno-notte nella funzione cardiovascolare. Confrontare le registrazioni pre-lesione (baseline) e post-lesione permette ai ricercatori di valutare l'impatto delle LM su queste metriche fisiologiche. Questo articolo metodologico delinea una procedura dettagliata passo dopo passo per il posizionamento telemetrico dell'impianto nell'aorta discendente (utilizzando la mono-occlusione dell'arteria) del ratto, nonché la registrazione telemetrica continua dopo LME toracica grave (T3). Discutiamo le sfide tipicamente incontrate durante l'esecuzione di questa procedura, oltre a una sezione dedicata alla risoluzione dei problemi. Vengono inoltre discussi il processo di acquisizione dati utilizzando il software Ponemah e le sue varie applicazioni. I ratti mostrano anomalie cardiovascolari, di temperatura e di attività associate alla LMS, e gli impianti telemetrici sono dispositivi efficaci per studiare queste complicanze post-lesione e valutare i potenziali trattamenti.

Introduzione

La lesione traumatica del midollo spinale (LME) compromette le funzioni sensoriali e motorie e disturba la regolazione cardiovascolare e termica 1,2,3,4. Le lesioni al livello di T6 o superiori interrompono il controllo supraspinale della funzione autonoma, portando a gravi alterazioni in varie risposte cardiovascolari, tra cui riflessi barorecettori compromessi, disregolazione della pressione sanguigna, variabilità della frequenza cardiaca (bradicardia o tachicardia), termoderegolazione e diminuzione dell'attivitàmotoria 3,5,6,7,8,9,10 . Queste anomalie si osservano sia nella fase acuta che in quella cronica dellalesione 2,3. A causa dei cambiamenti demografici legati all'età nel corso degli anni, la disfunzione cardiovascolare è diventata una delle principali cause di mortalità e morbilità a lungo termine negli individui conLMS. La fase acuta della lesione provoca shock neurogeno, spesso caratterizzato da ipotensione e bradicardia dovuta a una disordinazionesimpatica 9, ma può anche portare all'ipertensione in individui con lesioni superiori al livello di T612,13. Durante la fase cronica, questi individui spesso sperimentano disreflexia autonoma (AD) e ipotensione ortostatica (OH)5. L'AD è una condizione potenzialmente letale definita come un improvviso aumento episodico della pressione sistolica (SBP) di 20-40 mmHg sopra il valorebasale di 14,15. Le persone possono manifestare una serie di sintomi, tra cui mal di testa lancinante, arrossamento cutaneo, sudorazione, congestione nasale, piloerezione, ansia e visioneoffuscata 13,14,16. Se non trattata, la DA può aumentare la SBP fino a 300 mm Hg, potenzialmente portando a crisi epilettiche, ictus, infarto miocardico o morteimprovvisa 17,18. La OH è caratterizzata da una riduzione improvvisa della pressione sanguigna (BP) al passaggio dalla posizione supina o seduta alla posizione in piedi, che può causare vertigini, vertigini o svenimenti. È definita clinicamente come una diminuzione sostenuta della pressione sistolica di almeno 20 mmHg o della pressione diastolica (DBP) di almeno 10 mmHg entro 3 minuti dal raggiungimentodi 19,20. Pertanto, la fase cronica è caratterizzata sia da episodi di ipertensione che da ipotensione negli individui con LME toracica grave-alta. Una comprensione dettagliata della fisiologia cardiovascolare, delle fluttuazioni della temperatura corporea centrale e dell'attività nei modelli animali è essenziale per progettare interventi mirati che affrontino la disfunzione autonoma sia nella fase acuta che in quella cronica dopo la LME.

Il posizionamento di un impianto telemetrico nell'aorta discendente consente una registrazione efficiente dell'impatto delle LM sulla pressione sistolica e diastolica, sulla pressione arteriale media (MAP), sulla frequenza cardiaca, sulla temperatura corporea centrale e sull'attività nei modelli di roditori con LM sperimentali. Comprendere la metodologia robusta e sensibile per il posizionamento dell'impianto telemetrico è fondamentale per acquisire dati fisiologici affidabili dopo la LME. Le tecniche telemetriche per registrare la pressione sanguigna offrono diversi vantaggi rispetto alle tecniche non telemetriche (ad esempio, la tecnica del polsino di coda). I vantaggi includono monitoraggio continuo e in tempo reale, riduzione degli artefatti indotti dallo stress, maggiore accuratezza e riproducibilità dei dati, miglioramento del benessere animale e idoneità a modelli piccoli o sensibili, come modelli di malattie, animali gravi eneonati 21,22,23. Grazie a questi benefici, le tecniche telemetriche facilitano la riproducibilità sperimentale e aumentano la rilevanza traslazionale nella ricerca sulle SCI permettendo la modellazione di risposte autonome e neurali simili a quelle umane in animali liberi e senza vincoli.

Il presente manoscritto fornisce una metodologia dettagliata e passo dopo passo per il posizionamento telemetrico dell'impianto nell'aortadiscendente 24, seguita da una grave contusione toracica alta per laSCI 25,26. Dimostra come vari parametri cardiovascolari, della temperatura corporea centrale e comportamentali possano essere registrati utilizzando il software Ponemah. Il manoscritto delinea anche le sfide associate alla procedura e offre possibili soluzioni. Inoltre, mette in evidenza le varie applicazioni della telemetria in vivo nella ricerca sulle scie leggeri.

Protocollo

L'approvazione etica è stata ottenuta dal Comitato per la Cura e l'Uso degli Animali Istituzionali dell'Università del Kentucky, e le procedure sono state seguite rigorosamente, rispettando le linee guida del protocollo. Le femmine adulte di ratti Wistar (11-13 settimane, 250-300 g, n = 3) sono state ospitate presso la struttura per animali della Division of Lab Animal Research (Università del Kentucky, USA) in condizioni abitative standard (12/12 chiaro: ciclo oscuro, umidità 30%-70%, temperatura 22 ± 2 °C) con cibo e acqua ad libitum. I reagenti e le attrezzature utilizzate sono elencati nella Tabella dei Materiali.

1. Procedura chirurgica per il posizionamento telemetrico dell'impianto

NOTA: La collocazione dell'impianto telemetrico è stata adattata da Rabchevsky et al. e ulteriormente ottimizzata per minimizzare complicanze emortalità 24. La durata dell'anestesia e delle cure pre-operatorie è di circa 10 minuti. La procedura chirurgica di impianto telemetrico varia da 15 a 30 minuti. La chiusura delle incisioni addominali e cutanee e le cure post-operatorie richiedono 15-20 minuti. La durata totale della procedura chirurgica di posizionamento telemetrico dell'impianto è di 40-60 minuti. I reagenti e le attrezzature utilizzate per la chirurgia di impianto telemetrico sono elencati nella Tabella dei Materiali.

  1. Pre-operatorio e preparazioni al tavolo chirurgico
    1. Strumenti chirurgici autoclave, spugne di garza a 16 strati, applicatori a punta di cotone e fili di occlusione. Riempi la punta del catetere a pressione dell'impianto telemetrico con gel usando una siringa.
    2. Sterilizza gli impianti immergendoli sequencialmente per 24 ore ciascuno in detersivo, sterilante a freddo e cloruro di sodio allo 0,9%.
    3. Tieni l'impianto immerso nello 0,9% di cloruro di sodio in un tubo etichettato con il numero dell'impianto.
    4. Posiziona un assorbente riscaldante sul tavolo chirurgico e impostalo a 37-38 °C. Copri la borsa riscaldante con sottostecchini chirurgici, seguiti da asciugamani sterili per mantenere il campo sterile durante la procedura.
  2. Anestesia e cure pre-chirurgiche
    1. Anestesiare il ratto con isoflurano (3%-4%) e mantenere l'anestesia al 2% utilizzando un vaporizzatore elettronico a basso flusso.
    2. Somministrare buprenorfina (0,02 mg/kg; analgesico), meloxicam (1 mg/kg; antinfiammatorio) e 5 mL di soluzione fisiologica normale allo 0,9% per via sottocutanea prima dell'intervento. Applica il gel lubrificante su entrambi gli occhi per prevenire la disidratazione corneale.
  3. Preparazione del sito chirurgico, incisione ed esposizione all'aorta discendente
    1. Radere l'area addominale da 1 cm sopra l'orifizio uretrale fino alla metà dell'addome utilizzando una rasatura elettrica. Pulire la pelle esposta tre volte con assorbenti per preparazione alcolica, seguita dall'applicazione dell'antisettico povidone-iodio. Posiziona una barriera press-and-seal sull'animale e taglia una piccola apertura per esporre il sito chirurgico.
    2. Esegui un'incisione cutanea mediana di 4,5-5 cm a partire da 1-1,5 cm sopra l'orifizio uretrale, poi esegui un'incisione addominale. Fissa gli organi viscerali con spugne sterilizzate a 16 strati imbese di soluzione salina. Utilizzare retrattori metallici per proteggere meglio gli organi e mantenere la visibilità della zona da operare.
    3. Usa due pinze fini (pinzette per microdissezione e pinze a finitura specchia) per separare delicatamente i corpi grassi ed esporre l'aorta e la vena cava discendenti. Tieni una pinza stabile per tenere i corpi grassi, e usa l'altra per dissezionare.
  4. Dissezione contundente e occlusione
    1. Eseguire una dissezione contusiva utilizzando le pinze sopra menzionate, circa 0,5 cm sotto l'arteria renale (usata come punto di riferimento) per separare l'aorta discendente dalla vena cava. Inoltre, separare l'aorta discendente dai corpi adiposi sottostanti per creare spazio per l'inserimento della pinza angolata.
    2. Inserire pinze angolate sotto l'aorta discendente attraverso lo spazio dissezionato tra l'aorta e la vena cava per garantire che il filo di occlusione possa passare.
    3. Fai passare un filo sterile di seta 4-0 sotto l'aorta discendente attraverso lo spazio dissezionato e fissa entrambe le estremità del filo usando un emostato.
    4. Fai tenere l'emostato a circa 45 gradi da un altro sperimentato, apporta aggiustamenti angolari per minimizzare o eliminare il riflusso sanguigno.
    5. Mono-occluse temporaneamente l'aorta discendente prossimale al punto di inserimento del catetere, nel punto di separazione tra aorta discendente e vena cava
  5. Inserimento e fissazione dell'impianto
    1. Rimuovi l'impianto dal cloruro di sodio allo 0,9%, ispeziona la punta del catetere a pressione per eventuali bolle d'aria o spazi vuoti, e aggiungi il gel se ce ne sono presenti prima dell'inserimento.
    2. Perforare la parete superiore dell'aorta discendente usando un ago torcito da 21-G, come mostrato nel video, e inserire la punta del catetere a pressione (diametro di 0,74 mm) dell'impianto telemetrico. Se la punta del catetere a pressione non entra nell'aorta, guidala usando un puntettore venoso nel punto di perforazione.
    3. Inserire la punta del catetere 1,5-2 cm nell'aorta discendente. Pulisci il sangue intorno al sito di inserimento e applica alcune gocce di adesivo tissutale per fissare l'impianto e prevenire il sanguinamento. Controlla eventuali perdite di sangue prima di procedere.
    4. Ancorare il corpo dell'impianto alla parete addominale in modo sottocutaneo, leggermente lontano dal sito dell'incisione, suturando la costola con suture non assorbibili per garantire stabilità durante tutto l'esperimento.
  6. Chiusura della parete addominale e dell'incisione
    1. Chiudi la parete addominale usando suture assorbibili in un motivo interrotto con nodi quadrati. Chiudi la pelle utilizzando una tecnica di sutura intradrica e continua.
    2. Pulisci l'area dell'incisione con perossido di idrogeno per rimuovere eventuali residui di sangue. Successivamente applica una soluzione di povidone-iodio, poi applica una tripla crema antibiotica contenente solfato di polimixina B, bacitracina zinco e neomicina solfato per facilitare la guarigione.
  7. Cura post-chirurgica
    1. Immediatamente dopo l'intervento, iniettare l'antibiotico enrofloxacina (5 mg/kg) sottocutaneo. Metti il ratto in una gabbia domestica con un cuscinetto riscaldante sotto, posizionato supino, finché non si riprende dall'anestesia.
      NOTA: La maggior parte degli animali si riprende immediatamente dall'anestesia, ma alcuni possono richiedere 5-10 minuti.
    2. Una volta sveglio, applica un collare elettronico per 3 giorni intorno al collo per evitare morsi ai punti addominali.
    3. Per la termoregolazione, tieni l'animale su cuscinetti alfa in una gabbia di recupero con un cuscinetto riscaldante a 37-38 °C sotto per almeno 24-72 ore. Posiziona metà della gabbia sulla borsa riscaldante, permettendo agli animali di allontanarsi dal calore se necessario.
    4. Somministrare farmaci post-operatori via via sottocutanea: buprenorfina e meloxicam (due volte al giorno per 3 giorni) ed enrofloxacina (una volta al giorno per 5 giorni) per gestire dolore, infiammazione e infezioni. Fornisci cibo e acqua ad libitum.

2. Procedura chirurgica per una contusione toracica (T3)

NOTA: La procedura della contusione T3 è stata adattata da Squair et al.26. La durata totale della procedura per contusione T3 è di circa 40-45 minuti. I materiali necessari per la contusione T3 sono elencati nella Tabella dei Materiali. Eseguire la contusione T3 almeno due settimane dopo il posizionamento dell'impianto telemetrico. La finestra di 2 settimane è stata ottimizzata sulla base delle osservazioni che la maggior parte degli animali si riprende da disagi chirurgico e torna alla pressione sanguigna basale entro 7-10 giorni. Tuttavia, alcuni animali possono impiegare un po' più di tempo.

  1. Preparazioni pre-operatorie
    1. Anestesiare il ratto con ketamina intraperitoneale (80 mg/kg) e xilazina (7 mg/kg). Somministrare buprenorfina (0,02 mg/kg), meloxicam (1 mg/kg) e 5 mL di soluzione salina normale allo 0,9% per via sottocutanea prima dell'intervento.
    2. Rasare la superficie dorsale dalla regione cervicale a quella toracica media usando un rasorio elettrico. Pulisci la pelle tre volte con assorbenti per la preparazione dell'alcol, seguita dall'applicazione di soluzione al 5% di povidone-iodio. Usa un gel lubrificante per gli occhi per prevenire la disidratazione corneale.
    3. Posizionare il ratto su una borsa riscaldante con assorbenti chirurgici coperti da asciugamani sterili, come avviene durante la procedura chirurgica telemetrica.
  2. Incisione, dissezione contusiva e laminectomia
    1. Identificare il processo spinoso T2 dalla sua spina dorsale prominente e segnarlo. Fai un'incisione dorsale della linea mediana da C8 a T5 e fissa l'area con retrattori muscolari.
    2. Esegui una dissezione contundente usando forbici sottili e piccole e una curetta attraverso la muscolatura paraspinale superficiale e profonda. Evita la corona mortis venosa intorno a T4/T5 durante la dissezione, poiché danneggiarla può causare la morte immediata dell'animale.
    3. Eseguire una laminectomia T3 per esporre il segmento spinale T3.
  3. Contusione del midollo spinale
    1. Fissare l'animale ai processi spinali T2 e T4 usando le pinze Allis sullo stadio impattatore IH.
    2. Allinea la punta dell'impattatore sulla linea mediana usando il sistema di coordinate 3D per garantire un colpo accurato sulla linea mediana. Imposta i parametri secondo necessità (Forza = 400 kdyn con 5 s di tempo di permanenza).
  4. Chiusura dell'incisione e cure post-operatorie
    1. Sutura i muscoli paraspinali con suture assorbibili e sigilla il sito dell'incisione con graffette. Rimuovere eventuali residui di sangue vicino all'area dell'incisione usando perossido di idrogeno.
    2. Procedere con l'applicazione di soluzione di povidone-iodio, poi spalmare una tripla crema antibiotica contenente solfato di polimixina B, bacitracina zinco e neomicina solfato per facilitare la guarigione. Somministrare enrofloxacina (5 mg/kg) sottocutanea, immediatamente dopo l'infortunio. Metti il ratto su cuscinetti alfa in gabbie di recupero con cuscinetti riscaldanti sotto.
    3. Fornisci cure post-operatorie, inclusi buprenorfina e meloxicam (due volte al giorno per 3 giorni) e enrofloxacina (una volta al giorno per 5 giorni). Esprimi manualmente la vescica (manovra di Crede). Fornisci cibo e acqua ad libitum.

3. Impostazioni per la registrazione ed esportazione dei dati

NOTA: Sono menzionate le impostazioni per registrare ed esportare parametri cardiovascolari, temperatura corporea centrale, attività animale, pre e post SCI tramite il software Ponemah (versione 6.51).

  1. Registrazione dei dati
    1. Per registrare i vari parametri, clicca su Crea nella scheda Esperimento e etichetta l'esperimento.
    2. Vai nella scheda Hardware, clicca su Modifica configurazione APR, seleziona APR e clicca su Aggiungi per spostarlo nella regione disponibile. Poi, clicca su Modifica PhysioTel/HD MX2 Configuration nella scheda hardware per selezionare l'MX-2, clicca su Aggiungi e conferma che appare nel pannello sinistro.
      1. Aggiungi gli impianti assegnati a diversi animali dall'inventario di impianti sul lato destro al pannello centrale. Il numero di impianti che possono essere aggiunti dipende dal numero di piastre riceventi collegate al sistema. Clicca su ogni impianto aggiunto (etichettato con il numero dell'animale) nel pannello sinistro e collegalo a una diversa piastra ricevente. Salva ed esci una volta che tutte le connessioni sono state fatte.
    3. Vai nella scheda Configura e poi scegli Configurazione esperimento, clicca su Abilita pagina, poi clicca sullo sfondo nero. Scegli il soggetto, aggiungi pressione nell'etichetta, cambia l'unità in mmHg, imposta i valori bassi e alti e scegli un colore per mostrare le tracce della pressione sanguigna.
    4. Vai nella scheda di configurazione e poi scegli Configurazione animale. Clicca sul numero dell'animale, seleziona il genere e la specie, poi clicca su Pressione per abilitare i parametri. Se è necessario visualizzare la frequenza cardiaca, clicca su Frequenza cardiaca. Applica le impostazioni dei canali a canali simili, poi clicca OK. Questo apre una finestra con diversi impianti disposti in ordine verticale.
    5. Clicca su Tutto Continuo in alto per visualizzare le tracce di registrazione della pressione sanguigna sullo schermo.
  2. Esportazione dei dati
    1. Inizia navigando nella scheda Esperimento , cliccando su Apri e selezionando i dati dalla cartella desiderata.
    2. Vai nella scheda Azione, clicca su Inizia Revisione e seleziona il numero di soggetto, i tipi di segnale desiderati e l'intervallo temporale controllando i risultati desiderati. Nota che il software esporta fino a 3GB di dati alla volta. I dati possono essere ricavati impostando la frequenza di logging nella scheda azioni, che determina come i dati vengono segmentati (in secondi, minuti o ore).
    3. Una volta effettuate le selezioni, clicca sulla scheda File , poi scegli Salva Sezioni Contrassegnate seguita da Salva Dati Derivati.
    4. Infine, vai nella scheda Azioni e clicca su Chiudi Sessione di Revisione per terminare l'esportazione dei dati.

Risultati

L'inserimento di un impianto telemetrico nell'aorta discendente consente di misurare la disreflexia autonoma e vari parametri cardiovascolari, tra cui pressione sistolica (SBP), pressione diastolica (DBP), pressione arteriale media (MAP) e frequenza cardiaca (FC), pre- e post-LME. L'impianto misura anche la temperatura e l'attività corporea centrale. Confrontando i dati pre-lesione e post-lesione si rivela come gli esiti cardiovascolari, la temperatura e l'attività siano influenzati dopo una LME. La Figura 1 presenta il disegno sperimentale (Figura 1A-C) e gli esiti rappresentativi, inclusa la disreflexia autonoma (Figura 1D), parametri cardiovascolari, inclusa la pressione sistolica (SBP; Figura 1E (i)), pressione sanguigna diastolica (DBP; Figura 1E (ii)), pressione arteriosa media (MAP; Figura 1E (iii)), e frequenza cardiaca (frequenza cardiaca; Figura 1E (iv)), temperatura corporea centrale (Figura 1E (v)), attività animale (Figura 1E (vi)), lesioni pre e post-midollari spinali (Figura 1E). Per minimizzare l'uso animale, i dati della Figura 1 sono stati prelevati da uno studio in corso che coinvolgeva ratti femmine; tuttavia, la stessa procedura può essere applicata ai ratti maschi.

Il grafico rappresentativo nella Figura 1D mostra la pressione sistolica 1 minuto prima dello stimolo, durante lo stimolo, e 1 minuto dopo l'applicazione dello stimolo nei ratti con lesione da contusione T3 dopo 8 settimane dopo la LM tramite distensione colorettale (CRD). La CRD utilizza l'inserimento di un catetere a palloncino nell'ano del ratto per stimolare ilretto 24. Il palloncino viene gonfiato una volta che la linea di base si stabilizza e lo stimolo viene applicato per 1 minuto. Un aumento di almeno 20 mm Hg della SBP durante la stimolazione rispetto alla SBP basale (prima della stimolazione) mostra lo sviluppo dell'AD nella fase cronica della lesione (8 settimane).

I grafici nella Figura 1E confrontano le registrazioni effettuate 48 ore prima della contusione da T3 e durante i primi due giorni dopo l'infortunio (48 ore dopo l'infortunio). Dopo la SCI, i grafici mostrano pressione sanguigna elevata indicata da aumento di SBP, DBP e MAP (Figure 1E (i), (ii), (iii)). I risultati post-LM hanno mostrato un aumento delle fluttuazioni della frequenza cardiaca (Figura 1E (iv)), irregolarità nella temperatura corporea centrale (Figura 1E (v)) e riduzione dell'attività (Figura 1E (vi)). Inoltre, la LM ha interrotto i ritmi giorno-notte in SBP, DBP, MAP, FREQUENZA CARDIACA, temperatura corporea centrale e attività.

figure-results-1
Figura 1: Schema del posizionamento e applicazione dell'impianto telemetrico dopo una contusione toracica grave (T3) alta. Inserimento di un impianto telemetrico in vivo nell'aorta discendente di un ratto (A), seguito da una grave contusione toracica alta (T3) con un impattatore IH (Forza = 400 kdyn con tempo di permanenza di 5 s) due settimane dopo (B). Configurazione rappresentativa della registrazione telemetrica tramite un sistema di monitoraggio computerizzato con il software Ponemah (C). Traccia rappresentativa (dati acquisiti con un tasso di registrazione di 2 s) di ratti femmine che mostrano disreflexia autonoma (DA) 8 settimane dopo la lesione del midollo spinale (LM). La linea tratteggiata verde indica uno stimolo (D) di distensione colorettale (CRD) di 1 minuto, e una media oraria rappresentativa per 48 h. i. pressione sistolica (SBP), ii. Pressione diastolica (DBP), iii. Pressione arteriosa media (MAP), iv. frequenza cardiaca (FC), v. temperatura corporea centrale (temperatura corporea centrale) e VI. attività prima e dopo la LMS (E). Le regioni non ombreggiate e ombreggiate rappresentano rispettivamente cicli di luce di 12 ore e cicli di buio di 12 ore. "0" indica luci accese, e "12" indica luci spente. Le barre di errore rappresentano la media ± SEM (n = 3). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Discussione

Posizionare un impianto telemetrico nell'aorta discendente fornisce un metodo affidabile per misurare parametri cardiovascolari, temperatura corporea centrale e attività animale. La telemetria offre chiari vantaggi rispetto alle tecniche non telemetriche. Permette la raccolta di dati da animali svegli e in movimento libero, eliminando gli effetti di confusione dell'anestesia, che può alterare la pressione sanguigna e la frequenzacardiaca 21,27. A differenza dei metodi non telemetrici, la telemetria previene lo stress termico e quello di contenimento animale, garantendo misurazioni cardiovascolari accurate23,28. Consente un monitoraggio continuo della pressione sanguigna, della frequenza cardiaca, della temperatura corporea centrale e dell'attività per settimane o addirittura mesi, mentre le procedure non telemetriche registrano solo intermittentemente21, 28, 29. Nel complesso, il monitoraggio telemetrico offre maggiore accuratezza e precisione rispetto agli approcci nontelemetrici 27.

I metodi telemetrici riducono lo stress fisico e fisiologico, preservando il comportamento naturale e garantendo il rispetto delle linee guida sul benessere animale27. La loro alta precisione e minore variabilità rispetto alle tecniche non telemetriche riducono il numero di animali necessari e aumentano la potenzastatistica 21,23. La telemetria offre anche un forte valore traslazionale nella scoperta di farmaci e nella ricerca cardiovascolare, poiché i dati assomigliano molto alle risposte fisiologicheumane 28. Collettivamente, l'approccio telemetrico è superiore ed eticamente preferibile ai metodi non telemetrici.

Il posizionamento telemetrico dell'impianto nell'aorta discendente dei ratti offre diversi vantaggi per la ricerca sulle LM rispetto al posizionamento nelle arterie carotidi o femorali, che fungono da siti alternativi di impianto nei modelli animali. Essendo un grande vaso centrale, l'aorta discendente fornisce misurazioni stabili e rappresentative della pressione sanguigna e della frequenza cardiaca, indicatori critici per valutare la disfunzione cardiovascolare dopo la LM30,31. L'impianto in questo sito minimizza l'interferenza con il flusso sanguigno degli arti e riduce il rischio di ischemia e altre complicazioni spesso associate alla posizione delle arterieperiferiche 30,31. Permette inoltre un monitoraggio continuo dei parametri cardiovascolari basali e della disreflexia autonomica, entrambi cruciali nella ricerca sulle LM24. L'impianto nell'arteria femorale può compromettere l'apporto di sangue all'arto posteriore ipsilaterale, influenzando potenzialmente gli esiti sperimentali e il benessere animale32,33. Sebbene tecnicamente più semplice, l'impianto dell'arteria carotide comporta rischi come ictus o complicazioni neurologiche a causa della sua vicinanza alla circolazione cerebrale, cosa indesiderabile negli studi focalizzati sugli effetti cardiovascolariperiferici 33. Pertanto, l'impianto nell'aorta discendente fornisce un sito affidabile, minimizza le complicazioni locale e aumenta sia il rigore sperimentale sia il valore traslazionale dei dati raccolti da animali coscienti e in libera mobilità. Si incontrano diverse sfide comuni nel posizionare impianti telemetrici nell'aorta discendente.

Attraverso tentativi ed errori, la procedura è stata ottimizzata per superare i seguenti ostacoli: (1) Infiammazione addominale: L'infiammazione addominale è stata osservata nei ratti sia in stadio acuto che cronico dopo la chirurgia telemetrica con impianto. Per mitigare questo problema, è stato implementato un regime post-operatorio composto dall'analgesico buprenorfina e dall'antinfiammatorio meloxicam, con conseguente riduzione dell'incidenza dell'infiammazione addominale. In precedenza, in ogni coorte, alcuni animali sviluppavano addomini gonfi e rigidi e alla fine morivano. Durante il prelievo dell'impianto, la cavità addominale spesso conteneva liquido trasparente o, in alcuni casi, liquido marronastro con un odore pungente. Questo regime ridusse il tasso di infiammazione di circa il 70%-80% rispetto agli animali che si sottoporono a interventi chirurgici senza di esso; (2) Sanguinamento esteso durante la dissezione dell'aorta discendente dalla vena cava: Utilizzare pinze fini (pinzette per microdissezione e pinze a finitura a specchio) per separare delicatamente l'aorta discendente dalla vena cava tramite dissezione contundente (hold and tear). Evitare di tagliare tra le due con forbici o lama, poiché potrebbe causare sanguinamenti estesi dovuti alla rottura del vaso sottostante; (3) Inserimento dell'impianto telemetrico nello strato superficiale: Durante la discesa del piercing aortico, assicurarsi che l'ago attraversi tutti e tre gli strati della parete superiore e non solo quello superficiale. La fuoriuscita di sangue dopo il piercing indica che tutti gli strati della parete superiore sono perforati. L'impianto telemetrico non registrerà correttamente se il catetere a pressione viene inserito solo nello strato superficiale; (4) Inserimento di lunghezza del catetere erregolare: Utilizzare un microscopio durante e/o dopo l'inserimento dell'impianto per assicurarsi che il catetere a pressione attraversi il filo di occlusione. L'impianto non funzionerà correttamente se la lunghezza del catetere inserito è errata; (5) Perdita di sangue dall'aorta discendente: Lasciare asciugare l'adesivo 30-45 secondi dopo l'inserimento dell'impianto. Questo garantisce che il piercing nell'aorta discendente sia completamente sigillato e non sanguine. Richiude se si verifica un lieve sanguinamento dovuto al riflusso di sangue. Evitare di tirare la punta del catetere a pressione dell'impianto mentre si sutura il corpo dell'impianto al lato della parete addominale, poiché ciò può causare sanguinamento; (6) Ratti che rimuovono suture addominali: I ratti possono mordere e rimuovere le suture, causando danni alla pelle e agli organi interni. Per ridurre questo problema, usa punti di sutura ininterrotti con nodo quadrato per chiudere la parete addominale. Per la chiusura della pelle, applica suture continue intradermiche per minimizzare l'accesso dell'animale alle suture e ai nodi. Applica un collare elettronico per 3 giorni dopo l'intervento per limitare ulteriormente l'accesso. Assicurarsi che la vestibilità sia aderente ma non restrittiva posizionando un dito indice tra il collare e il collo del ratto; (7) Ischemia dell'arto posteriore: In precedenza, l'aorta era occlusa in due punti: una nell'aorta discendente 0,5 cm sotto l'arteria renale, e un'altra sopra la biforcazione iliachica. La tecnica di bi-occlusione ha aiutato a mantenere l'arteria tesa, facilitando una collocazione più fluida dell'impianto e limitando il riflusso sanguigno. Tuttavia, in alcuni animali ha portato a ischemia degli arti posteriori se l'inserimento del catetere non viene eseguito rapidamente. Attualmente viene eseguita una mono-occlusione a 0,5 cm sotto l'arteria renale, che elimina efficacemente l'ischemia dell'arto posteriore nei ratti. Con la bi-occlusione si è osservata circa il 20%-30% di ischemia, mentre la mono-occlusione ha completamente eliminato l'ischemia degli arti posteriori.

Applicazioni

Gli impianti telemetrici (HD-S10) sono dispositivi attivati magneticamente progettati per registrare vari parametri fisiologici in modelli animali di piccole dimensioni. Il posizionamento di questi impianti nell'aorta discendente è un metodo preciso e affidabile per il monitoraggio emodinamico continuo in animali non vincolati, non anestetizzati e in movimento libero. Questa metodologia consente ai ricercatori preclinici di effettuare valutazioni in tempo reale di vari parametri cardiovascolari, temperatura e attività animale nel contesto della modellazione delle malattie, come LME, valutazione dell'efficacia dei farmaci e cambiamenti diurni nei parametri della funzione autonoma. I ricercatori possono ottenere dati fisiologici completi da un singolo impianto telemetrico in un animale, coprendo sia i momenti acuti che quelli cronici, rendendolo una tecnica efficiente. La Figura 1 evidenzia questa applicazione di telemetria e altre attualmente utilizzate in laboratorio.

I parametri emodinamici, inclusi SBP, DBP e MAP, possono essere registrati sia in periodi acuti che cronici. Il monitoraggio del ritmo di riposo 24/7 può essere un indicatore affidabile degli effetti acuti dellaSCI 34. Il monitoraggio simultaneo della frequenza cardiaca consente di rilevare la variabilità della frequenza cardiaca, inclusa tachicardia e bradicardia. Confrontare le fluttuazioni di pressione sanguigna e frequenza cardiaca prima e dopo la LM permette ai ricercatori di comprendere come cambia la fisiologia cardiovascolare dopo l'infortunio. Un ritmo quotidiano robusto nei parametri cardiovascolari, nella temperatura corporea centrale e nell'attività è importante per mantenere l'omeostasi fisiologica e la salute generale. I cambiamenti nella temperatura corporea centrale diurna indicano anche una termoregolazione compromessa dopo la SCI34. È ben noto che la LM è una sindrome che coinvolge tutto il corpo. Pertanto, l'incorporazione di risultati basati su telemetria consente ai ricercatori di raccogliere dati completi sull'attività post-LM oltre il recupero locomotore, che viene tipicamente valutato in isolamento.

Tuttavia, ci sono alcune limitazioni di questa tecnica che devono essere considerate. Il posizionamento di una sonda telemetrica nell'aorta discendente è una procedura complessa e richiede quindi competenze microchirurgiche. L'impianto può spostarsi successivamente per vari motivi, tra cui una cattiva gestione durante l'espressione della vescica nei ratti con LM, infezioni, irritazione dei tessuti o formazione di coaguli interni. La registrazione cardiovascolare sarà influenzata se si verificherà una di queste cose; I dati dovrebbero essere esclusi. Inoltre, se un ratto non si riprende correttamente, i dati cardiovascolari di base possono essere compromessi. L'installazione telemetrica e gli impianti sono costosi e richiedono software e attrezzature specializzate per l'acquisizione dati. Una LMS grave può potenzialmente portare a un aumento della mortalità; pertanto, è necessaria una pianificazione attenta del numero di animali per mantenere la potenza statistica complessiva dello studio.

In generale, valutare le disfunzioni cardiovascolari, la temperatura corporea centrale e l'attività tramite telemetria dopo LME, sia in periodi acuti che cronici, è fondamentale per comprendere l'impatto dell'infortunio sulla salute cardiovascolare, sul benessere generale e per progettare possibili interventi.

Dichiarazioni

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

La pubblicazione è stata resa possibile grazie a R01 NS116068, alla Craig H Nielsen Foundation Fellowship for SK (CHNF 1341200) e al metabolismo del CNS (CNS-MET) DELL'Università del Kentucky COBRE (P20 GM148326). Desideriamo ringraziare la Divisione delle Risorse per gli Animali da Laboratorio (DLAR) per il suo supporto e la sua collaborazione.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Pinze angolateInterventi chirurgici Dumont, SvizzeraS& T 00571Chirurgia telemetrica
Suture assorbibili (5-0), monofilamentoCovidien LLC, USAUM-213Chirurgia telemetrica e T3
Actril sterilizzante freddoMinntech renal systems, USAP/N 78270-000Chirurgia telemetrica
Lacrime artificialiHenry Schein, USANDC 11695-6832-1Chirurgia telemetrica e T3
BuprenorfinaHospira, Inc., USA & nbsp;0409-2012-32Chirurgia telemetrica e T3
Applicatori a punta di cotoneVWR Nord America, USA89031-272Chirurgia telemetrica e T3
CuretteWorld Precision Instruments, USA503753Chirurgia T3
Collare elettronicoHenry' s Cibo per animali freschi e sani, USARC404 VS- mediaChirurgia telemetrica
Rasoio elettricoRemington, USA & nbsp;HC-5855Chirurgia telemetrica e T3
EnrofloxacinaNorbrook laboratories limited, Regno Unito555529-154-01Chirurgia telemetrica e T3
Pincette per pesci (Micro-Adson)F.S.T., Germania11006-12Chirurgia telemetrica e T3
Spugne di calibroCorporazione Dukal, USADUK4162Chirurgia telemetrica e T3
Detersivo Haemo-SolHaemo-Sol International, USA026-050Chirurgia telemetrica
Portaaghi HalseyF.S.T., Germania12500-12Chirurgia telemetrica e T3
Cuscina riscaldanteSunbeam, USAPN126985-LChirurgia telemetrica e T3
Perossido di idrogeno (3%)Medline Industries, Inc, USAMDS098001ZCTChirurgia telemetrica e T3
Orizzonte Infinito, IHSistemi di Precisione e Strumentazione, USAIH-0400Chirurgia T3
IsofluranoAnimal health International, Inc., USA78949580Chirurgia telemetrica
KetaminaCovetrus, USA80524Chirurgia T3
MagneteData Science International, Inc., USAN/AChirurgia telemetrica
MeloxicamProdotti Dechra Veternary, USA e nbsp;17033-051-20Chirurgia telemetrica e T3
Pinza per microdissezione  Strumenti di precisione mondiale, Svizzera504515Chirurgia telemetrica
Pinze a finitura specchioInterventi chirurgici Dumont, Svizzera11251-23Chirurgia telemetrica
Retrattore muscolare (grande; 1)F.S.T., Germania17007-08Chirurgia telemetrica
Trasportatori muscolari (piccoli, 2)Wexler Chirurgical, USATL0086.1Chirurgia T3
Ago, 21G (piegato per punzere)Ago a scivolata di precisione BD, Becton, Dickinson and company, USA5296673Chirurgia telemetrica
Suture non assorbibili (4-0) Suture al polipropileneDEMETECH Corporation, USAPM194013F13MChirurgia telemetrica
Filo di occlusione (seta)Clover Needlecraft, Inc, Giappone96Chirurgia telemetrica
Ponemah SoftwareData Science International, Inc., USAN/AChirurgia telemetrica
Povidone- iodio (Betadine) (5%)Avrio health, USA304968-08Chirurgia telemetrica e T3
Stampa e sigilloGlad, USACLO70441Chirurgia telemetrica e T3
Regel-KitData Science International, Inc., USA276-0038-001Chirurgia telemetrica
Manico di bisturiF.S.T., Germania91003-12Chirurgia telemetrica e T3
Forbice (piccola, fine)F.S.T., Germania14959-11Chirurgia telemetrica e T3
Cloruro di sodio (0,9%)Vetivex, USA17033-492-50Chirurgia telemetrica
SomnofloKent Scientific Corp., USASF-01Chirurgia telemetrica
Staples  Fine Science Tools, USA12022-09Chirurgia T3
Assorbenti sterili per la preparazione dell'alcolCorporazione Dukal, USA  65517-0002-1Chirurgia telemetrica e T3
Guanti steriliMcKESSON, USA20-1065NChirurgia telemetrica e T3
Tende sterili per asciugamano (18" X26")Dynarex Corporation, USADYA4410Chirurgia telemetrica e T3
Intervento chirurgico sotto assorbenti (17" X24")Corporazione Dukal, USA22-415-758Chirurgia telemetrica e T3
Lama chirurgica (n. 11)Integra Lifesciences Production Corporation, Giappone2029-03--01Chirurgia telemetrica e T3
Impianto telemetrico HD-S10Data Sciences International, Inc., USA270-0180-001XChirurgia telemetrica
TransistorData Science International, Inc., USAN/AChirurgia telemetrica
Crema Tripla AntibioticaCosette Pharmaceuticals, Inc., USA29-62231CPLNC1Chirurgia telemetrica
Picchiatore di venaTecnologie di infusione Sai, IndiaVP-10Chirurgia telemetrica
Obbligatorio veterinario3M Animal Care Products, USA34-8720-6521-3Chirurgia telemetrica
Pompe riscaldanti dell'acquaC2Dx TP700 TCESS-95009-00Chirurgia telemetrica e T3
XilazinaCovetrus, USA e nbsp;61035Chirurgia T3

Riferimenti

  1. Bhattacharyya, S., Sahu, S., Kaur, S., Jain, S. Effect of low intensity magnetic field stimulation on calcium-mediated cytotoxicity after mild spinal cord contusion injury in rats. Ann Neurosci. 27 (2), 49-56 (2020).
  2. Hagen, E. M. Acute complications of spinal cord injuries. World J Orthop. 6 (1), 17-23 (2015).
  3. Hagen, E. M., Rekand, T., Gronning, M., Faerestrand, S. Cardiovascular complications of spinal cord injury. Tidsskr Nor Laegeforen. 132 (9), 1115-1120 (2012).
  4. Kaur, S., Jain, S., Bhardwaj, R., Kumaran, S. S., Kochhar, K. P. Modulation of the biphasic pattern of cortical reorganization in spinal cord-transected rats by external magnetic fields. J Biosci. 50, 71(2025).
  5. Furlan, J. C., Fehlings, M. G. Cardiovascular complications after acute spinal cord injury: pathophysiology, diagnosis, and management. Neurosurg Focus. 25 (5), E13(2008).
  6. Cragg, J. J., Noonan, V. K., Krassioukov, A., Borisoff, J. Cardiovascular disease and spinal cord injury: results from a national population health survey. Neurology. 81 (8), 723-728 (2013).
  7. Grossmann, F., Flueck, J. L., Perret, C., Meeusen, R., Roelands, B. The thermoregulatory and thermal responses of individuals with a spinal cord injury during exercise, acclimation and by using cooling strategies-A systematic review. Front Physiol. 12, 636997(2021).
  8. Grigorean, V. T., et al. Cardiac dysfunctions following spinal cord injury. J Med Life. 2 (2), 133-145 (2009).
  9. Weaver, L. C., Flemfing, J. C., Mathias, C. J., Krassioukov, A. V. Disordered cardiovascular control after spinal cord injury. Handb Clin Neurol. 109, 213-233 (2012).
  10. Partida, E., Mironets, E., Hou, S., Tom, V. J. Cardiovascular dysfunction following spinal cord injury. Neural Regen Res. 11 (2), 189-194 (2016).
  11. Garshick, E., et al. A prospective assessment of mortality in chronic spinal cord injury. Spinal Cord. 43 (7), 408-416 (2005).
  12. Krassioukov, A. V., Furlan, J. C., Fehlings, M. G. Autonomic dysreflexia in acute spinal cord injury: an under-recognized clinical entity. J Neurotrauma. 20 (8), 707-716 (2003).
  13. Eldahan, K. C., Rabchevsky, A. G. Autonomic dysreflexia after spinal cord injury: systemic pathophysiology and methods of management. Auton Neurosci. 209, 59-70 (2018).
  14. Karlsson, A. K. Autonomic dysreflexia. Spinal Cord. 37, 383-391 (1999).
  15. Canon, S., et al. Autonomic dysreflexia during urodynamics in children and adolescents with spinal cord injury or severe neurologic disease. J Pediatr Urol. 11 (1), 32.e1-32.e4 (2015).
  16. Lindan, R., Joiner, E., Freehafer, A. A., Hazel, C. Incidence and clinical features of autonomic dysreflexia in patients with spinal cord injury. Paraplegia. 18 (5), 285-292 (1980).
  17. Ho, C. P., Krassioukov, A. V. Autonomic dysreflexia and myocardial ischemia. Spinal Cord. 48 (9), 714-715 (2010).
  18. Wan, D., Krassioukov, A. V. Life-threatening outcomes associated with autonomic dysreflexia: A clinical review. J Spinal Cord Med. 37 (1), 2-10 (2014).
  19. Kalra, D. K., Raina, A., Sohal, S. Neurogenic orthostatic hypotension: State of the art and therapeutic strategies. Clin Med Insights Cardiol. 14, 1179546820953415(2020).
  20. Kim, M. J., Farrell, J. Orthostatic hypotension: A practical approach. Am Fam Physician. 105 (1), 39-49 (2022).
  21. Braga, V. A., Prabhakar, N. R. Refinement of telemetry for measuring blood pressure in conscious rats. J Am Assoc Lab Anim Sci. 48 (3), 268-271 (2009).
  22. Chinnadurai, S. K., et al. Comparison of an implantable telemetry device and an oscillometric monitor for measurement of blood pressure in anaesthetized and unrestrained green iguanas (Iguana iguana). Vet Anaesth Analg. 37 (5), 434-439 (2010).
  23. Harrison, D. G., et al. Tail-cuff versus radiotelemetry to measure blood pressure in mice and rats. Hypertension. 81 (1), 3-5 (2024).
  24. Rabchevsky, A. G., et al. Effects of gabapentin on muscle spasticity and both induced as well as spontaneous autonomic dysreflexia after complete spinal cord injury. Front Physiol. 3, 329(2012).
  25. Squair, J. W., White, B. A., Bravo, G. I., Martin Ginis, K. A., Krassioukov, A. V. The economic burden of autonomic dysreflexia during hospitalization for individuals with spinal cord injury. J Neurotrauma. 33 (15), 1422-1427 (2016).
  26. Squair, J. W., et al. Minocycline reduces the severity of autonomic dysreflexia after experimental spinal cord injury. J Neurotrauma. 35 (24), 2861-2871 (2018).
  27. Niemeyer, J. E. Telemetry for small animal physiology. Lab Anim (NY). 45 (7), 255-257 (2016).
  28. Cruz-López, E. O., Merkus, D., Danser, A. H. J. Blood pressure monitoring through radiotelemetry: exploring the viability of its application in multihoused small laboratory animals. Hypertension. 81 (5), 947-950 (2024).
  29. Molcan, L. Telemetric data collection should be standard in modern experimental cardiovascular research. Physiol Behav. 242, 113620(2021).
  30. Wang, Y., et al. Artificial intelligence measuring the aortic diameter assist in identifying adverse blood pressure status including masked hypertension. Postgrad Med. 134 (1), 111-121 (2022).
  31. DePaolo, J., et al. Relationship between ascending thoracic aortic diameter and blood pressure: a Mendelian randomization study. Arterioscl Throm Vas. 43 (2), 359-366 (2023).
  32. Hou, S., Blesch, A., Lu, P. A radio-telemetric system to monitor cardiovascular function in rats with spinal cord transection and embryonic neural stem cell grafts. J Vis Exp. (92), e51914(2014).
  33. Marie, B., et al. Carotid versus femoral access for transcatheter aortic valve replacement: comparable results in the current era. Eur J Cardiothorac Surg. 60 (4), 874-879 (2021).
  34. Gaudet, A. D., et al. Spinal cord injury in rats disrupts the circadian system. eNeuro. 5 (6), (2018).

Ristampe e permessi

Tag

Impianti telemetriciregistrazione della pressione arteriosamonitoraggio della frequenza cardiacatemperatura corporea centraletracciamento dell attivit animalechirurgia dell aorta discendentedisfunzione autonomica
In vivo Telemetria per registrare parametri cardiovascolari a lungo termine, temperatura e attività nei modelli di ratti con lesioni del midollo spinale
Contattaci
Raccomanda alla biblioteca

Privacy

Termini di utilizzo

Politiche

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Tutti i diritti riservati.