Name: Uso di un modello di maiale per lo studio della neurotossicità dello sviluppo sviluppato da anestetici (AIDN): un approccio di neuroscienza transazionale (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 38 s
Description: Scopri come valutare gli effetti degli anestetici sul cervello neonatale utilizzando un modello di maialino clinicamente rilevante. Questo metodo consente di studiare la neurotossicità da anestesia in un contesto pediatrico.

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Gli autori vorrebbero riconoscere i contributi dell&#39;Orhiv State University Laboratory Animal Resource Center (ULAR).

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</ol>

Gli autori dichiarano di non avere interessi in gioco.

Procedimento / risoluzione dei problemi di protocollo critico Come inizia l&#39;esperimento, il monitoraggio dei segni vitali non invasivi dovrebbe iniziare con l&#39;induzione. La pressione sanguigna, la frequenza cardiaca, la saturazione dell&#39;ossigeno e la temperatura rettale possono essere facilmente ottenute e monitorate. Il porcellino deve essere sotto un dispositivo di riscaldamento dell&#39;aria per mantenere una temperatura corporea adeguata, poiché questi animali possono diventare rapidamente ipotermici in anestesia generale. Il posizionamento rapido di un catetere periferico intravenoso consente il trattamento di emergenze se sorgono durante l&#39;induzione. È importante monitorare continuamente il porcellino, non invasivo o invasivo, per tutta la procedura isoflurana e la procedura di sacrificio. Il porcellino può sperimentare la desaturazione dell&#39;ossigeno arterioso molto rapidamente durante più passaggi durante tutto il protocollo, soprattutto durante la gestione delle vie aeree e l&#39;intubazione. Usiamo l&#39;8% di sevoflurano per indurre l&#39;anestesia per replicare la pratica pediatrica umana e per speeD induzione. Tuttavia, il 5% di isoflurano è stato utilizzato con successo ed è appropriato. Dato le differenze nell&#39;anatomia e una predisposizione per il laringospasmo, il porcellino può essere difficile da intubare. Se il porcellino inizia a desaturare durante l&#39;induzione e / o la gestione delle vie aeree, l&#39;ossigeno al 100% e il sevoflurano devono essere somministrati immediatamente mediante cono a faccia per ristabilire un livello di saturazione sicuro dell&#39;ossigeno e una profonda profondità di anestesia. Tieni presente che mentre il piano di anestesia deve essere abbastanza profondo per consentire l&#39;intubazione, l&#39;anestesia eccessiva può portare all&#39;apnea. È necessaria una vigilanza continua rispetto alla ventilazione e all&#39;ossigenazione dell&#39;animale, con la titolazione di anestetico inalato di conseguenza. L&#39;intubazione può essere quindi ripetuta dopo che l&#39;ossigenazione viene ripristinata e un&#39;adeguata anestesia è stata raggiunta. La ventilazione positiva della pressione attraverso il cono del viso può essere tentata, ma di solito non è riuscita. Se si verifica laringospasmo, si applica direttamente la soluzione lidocaina al vocI cavi sono indicati per consentire l&#39;intubazione tracheale. I farmaci di emergenza devono sempre essere disponibili e devono essere somministrati come necessario durante le porzioni critiche del protocollo per correggere i disturbi fisiologici. Mentre una discussione approfondita sull&#39;uso di droghe di anestesia e di emergenza nei suinetti non rientra nell&#39;ambito di questo manoscritto, Swindle&#39;s &quot;Saba nel laboratorio: Chirurgia, Anestesia, Imaging e Tecniche Sperimentali&quot; è una risorsa eccellente. 27 Allo stesso modo, il porcellino può cominciare a desaturarsi rapidamente durante il sacrificio, dopo aver aperto la cavità toracica durante la sternotomia della linea mediana. L&#39;operatore dovrebbe lavorare rapidamente ma in modo sicuro per esporre il cuore e inserire l&#39;angiocatetter per avviare il freddo PBS. È necessaria una perfetta perfusione di PBS a freddo (e una rapida fissazione con PFA, se indicata) per prevenire danni ischemici al cervello. Una volta intubato il porcellino, respiIl tasso di riabilitazione e l&#39;inseguimento di biossido di carbonio terminale ( Tabella 1 ). Stabilizzare l&#39;ossigenazione e la ventilazione end-tidal del porcellino titolando il supporto del ventilatore pur mantenendo un&#39;adeguata anestesia. Utilizziamo la ventilazione meccanica per imitare ciò che viene usato nell&#39;uomo quanto più possibile. L&#39;iperossia deve essere evitata per minimizzare la possibilità di stress ossidativo. I suinetti isofluranici subiscono una cannulazione dell&#39;arteria femorale per due motivi: monitorare continuamente la pressione arteriosa; E di prelevare sangue arterioso per la valutazione dello stato acido-base, dei gas ematici e degli elettroliti durante tutta la procedura. La cannulazione dell&#39;arteria femorale può essere impegnativa. Si prega di vedere il video per i dettagli completi. Per esperimenti di sopravvivenza, questa procedura dovrebbe essere effettuata in un ambiente operativo sterile in condizioni sterili. Dopo la cannulazione dell&#39;arteria femorale, iniziare il monitoraggio orario del gas sanguigno arterioso e degli elettroliti sierici, correggendo, se necessario,Mantenere l&#39;omeostasi ( tabella 1 ). Il porcellino deve ricevere fluido isotonica continuo contenente dextrose per mantenere un adeguato glucosio nel sangue. Durante l&#39;esperimento, l&#39;animale dovrebbe essere monitorato continuamente per la normotermia, e il riscaldamento a fuoco forzato dovrebbe essere fornito se necessario. È altrettanto importante evitare l&#39;ipotermia e l&#39;ipertermia. Mentre questo protocollo fornisce un emisfero di cervello &quot;fresco&quot; e un emisfero di tessuto neurale fisso, questo può essere facilmente adattato per accogliere disegni di studio alternativi. Ulteriori campioni possono essere raccolti anche dal porcellino. Il CSF può essere ottenuto dopo l&#39;anestesia del porcellino, con o senza guida di fluoroscopia. Il sangue può anche essere raccolto dal porcellino in varie fasi del protocollo, compreso il catetere dell&#39;arteria femorale, nonché direttamente dal ventricolo sinistro attraverso l&#39;angiotetro immediatamente prima della perfusione. Il periodo di convalescenza può anche essere prolungato o sh<html> Ortened, per l&#39;esame della risposta cronica o acuta, rispettivamente. Limitazioni della tecnica Questo protocollo e il modello sono tecnicamente impegnativi. È richiesto un esperto investigatore e una suite operativa completamente fornita, in particolare per esperimenti di sopravvivenza. Il ricercatore (e l&#39;assistente, per determinate porzioni del protocollo) deve essere a proprio agio con entrambi i componenti chirurgici ed anestetici di questo protocollo, che possono richiedere l&#39;addestramento e l&#39;esperienza da padroneggiare. Altre limitazioni includono la spesa dei suinetti relative ai modelli di roditore, anche se il modello di maiale è molto meno costoso rispetto ai primati non umani. Mentre i costi dei suinetti variano a seconda della regione e dell&#39;azienda da cui vengono ottenuti gli animali, si può prevedere che il costo per animali sia inferiore a 500 dollari, mentre i primati non umani possono essere migliaia di dollari per animale. Nella nostra esperienza, il costo medio per animale è di solito circa $ 200. Infine, poiché lo scopo del modello di suinetti è quello di simulare il cervello umano in sviluppo, bisogna utilizzare solo suinetti neonatali. Il sistema nervoso centrale è più vulnerabile durante il periodo di rapida crescita e nei suinetti questo periodo si estende da Sei settimane prima della nascita a cinque settimane dopo la nascita 8. L&#39;impiego di suini più vecchi più lontani dalla loro data di ritardo portano il rischio di indebolire la rilevanza clinica del modello di porcellino. Mentre esistono controversie significative per quanto riguarda l&#39;&quot;equivalenza&quot; dello sviluppo del cervello di Quello di un nuovo neonato umano, ci sono analogie sorprendenti quando si confronta il primo sviluppo del cervello postnatale tra umani e suini. Nascono i cervelli degli uomini e dei suini rispettivamente del 27% e del 25% del peso degli adulti. 14 Sulla base dell&#39;opera di Johnson E colleghi, possiamo dedurre che una settimana di porcellino è equivalente a un mese umano. Questi risultati, basati su wh<html> Ole-cervello, sono stati convalidati dal lavoro di Workman e colleghi. 28 Abbiamo selezionato i maialini da 7-14 giorni per approssimare un umano di 1-2 mesi di età. Tuttavia, può essere prudente l&#39;uso di animali più giovani (1-5 giorni) se l&#39;obiettivo sperimentale è quello di imitare lo zenit dello spruzzo di crescita cerebrale del porcellino. Questo è possibile, poiché i suinetti possono essere svezzati alla nascita. Il nostro uso del modello di maiale si adatterà in quanto nuovi dati divengono disponibili rispetto ai parallelismi tra lo sviluppo del cervello postnatale umano e maiale. Significato della tecnica nel rispetto dei metodi alternativi / esistenti Il porcellino possiede simili somiglianze ai neonati umani, inclusi i paralleli critici nello sviluppo del cervello e nelle risposte patofisiologiche. È quindi un modello mammifero clinicamente rilevante e lo studio di prova concreta indica che il porcellino è un modello idoneo per lo studio della neurotossicità anesteticaIl modello è stato progettato per indagare, con autorità scientifica, l&#39;estensione e il meccanismo dell&#39;AIDN minimizzando le preoccupazioni che i confondenti, come l&#39;ipossia o l&#39;ipercarbia, sono in grado di essere facilmente adattati ad altri tipi di ricerca neuroscienze allo sviluppo. Causando danni neurologici che potrebbero essere interpretati erroneamente come indotto da anestesia. Per far ciò, il porcellino viene trattato con le stesse condizioni perioperatorie chirurgiche ed anestetiche e il monitoraggio sperimentato da pazienti pediatrici. Future Direzioni e Applicazioni Dopo aver masterizzato la tecnica Andando avanti, i suinetti sono anche molto adatti ai test neurocognitivi 17 . Questo attributo permetterà una valutazione complessa e completa del risultato neurocognitivo dopo l&#39;esposizione anestetica negli esperimenti futuri. Va inoltre sottolineato che in ambito clinico, i bambini vengono spesso sottoposti ad anestesiaLa procedura fisiologicamente stressante (chirurgia). Le interazioni tra l&#39;anestesia e l&#39;infiammazione post-chirurgica, nonché il danno neuronale risultante e / o la tossicità (come si osservano nei roditori e nei primati) meritano ulteriore esplorazione e considerazione significativa. Il porcellino neonatale fornisce un modello di linea basale clinicamente rilevante per gli effetti degli anestetici sul cervello in via di sviluppo senza l&#39;influenza confondente dell&#39;intervento (che simula scenari clinici comuni nei bambini). L&#39;impatto di diversi tipi di chirurgia o di altri confondenti (ischemia, lesioni cerebrali, predisposizione genetica, ecc. ) Possono ora essere testati in modo affidabile utilizzando questo modello. In laboratorio, intendiamo utilizzare metodi elettrofisiologici e elettrochimici multipli per studiare ulteriormente i meccanismi di anestesia e AIDN in circuiti neurali intatti. Queste tecniche comprendono la misurazione in vivo dell&#39;attività di neurotrasmettitore, le registrazioni patch-clamp intere cellule, la neuroimaging eIndagini neurofisiologiche nelle fette del cervello. Per quanto riguarda la neuroscienza nel cervello immaturo, i suinetti sono più rilevanti per gli esseri umani rispetto ai modelli murini con pochissimi degli inconvenienti presenti con i primati non umani. Con ulteriore sviluppo, i suinetti possono essere il modello ideale per la ricerca umana dello sviluppo neuroscienze.

Ogni anno, milioni di bambini negli USA ricevono anestesia generale, molti dei quali sotto i 4 anni 1 . La neurotossicità dello sviluppo sviluppata da anestetici (AIDN) è diventata un punto focale della ricerca sull&#39;anestesia pediatrica, poiché è diventato imperativo acquisire una comprensione degli effetti dell&#39;anestesia su cervelli immaturi. Precedenti ricerche hanno dimostrato che anestetici comunemente usati, come l&#39;isoflurano, possono causare una maggiore apoptosi neuronale nei cervelli dei giovani animali. Gli studi nei bambini hanno dato risultati equivocali 2 . Comprendere la patogenesi di AIDN, individuare potenziali bersagli terapeutici per la sua prevenzione o miglioramento e descrivere i regimi più anestetici disponibili sono diventati obiettivi urgenti della comunità di anestesia pediatrica. Lo scopo primario di questo studio era quello di sviluppare un modello e un metodo di animazione ottimali per quantificare gli effetti degli anestetici sul cervello in via di sviluppo e stimolare con attenzioneStudiato sulla sicurezza degli anestetici attualmente ampiamente utilizzati. In una recente revisione sistematica del corpo attuale della letteratura preclinica su AIDN, gli autori hanno rilevato un&#39;eterogeneità metodologica significativa in oltre 900 studi 3 . Molti considerarono questo un invito ad un modello preclinico clinicamente rilevante e ben progettato, che non esiste ancora nonostante diversi anni di ricerca su questo argomento. La maggior parte dei modelli di roditori, per necessità, utilizza un approccio che non consente rigoroso monitoraggio fisiologico, campionamento del sangue o ventilazione meccanica. Dal momento che il cervello è squisitamente sensibile ai derangimenti fisiologici, è difficile fare affidamento sui risultati di tali modelli. Un obiettivo primario per lo sviluppo di questo modello è stato quello di progettarlo in modo che tutte le variabili fisiologiche quali i parametri del gas sangue, la temperatura corporea, i parametri respiratori, ecc. Siano monitorati e corretti quando necessario. <p claInoltre, poiché la neurotossicità dell&#39;anestesia dipende probabilmente dal progresso dello sviluppo del cervello al momento dell&#39;esposizione, dovrebbe essere scelto un modello di animali che possa meglio imitare lo sviluppo e la struttura del cervello umano neonatale per massimizzare La rilevanza traslativa dei risultati 4 . Il modello di pigleta traslatoria fornisce il livello di rilevanza clinica richiesto in queste revisioni e redazioni, in quanto è stato progettato per affrontare questa necessità di dati preclinici pertinenti che possono informare i futuri studi clinici. Isoflurane, un agonista del recettore GABA tipo A (GABA A ) e recettore debole del recettore NMDA, è un anestetico inalato comunemente usato nella pratica clinica in tutto il mondo. Anestetici come l&#39;isoflurano sono stati considerati sicuri finché non inducono ipotensione o ipossia; Tuttavia, possono verificarsi effetti più sottili. Quando il cervello è esposto ad anestesia generale, l&#39;equilibrio di GABA aIl gonismo e l&#39;antagonismo del NMDA sono interrotti, provocando alterazioni nell&#39;architettura cellulare, nella connettività e nella funzione. Inoltre, mentre GABA è generalmente un neurotrasmettitore inibitorio, è noto essere eccitatorio nei cervelli immaturi 5 . Proprio quando la transizione da GABA da eccitatorio a inibitore non è ben capita, ed è probabilmente dipendente dalla specie. Quando uno squilibrio tra input eccitatorio e inibitorio nel cervello si verifica durante il cosiddetto &quot;spurt di crescita del cervello&quot;, la conseguente disfunzione eccitotossica dei percorsi molecolari critici può portare a neurodevelopment anormale, come la neurodegenerazione apoptotica. Oltre all&#39;aumentata apoptosi, può anche essere indotto lo stress ossidativo e l&#39;infiammazione, mentre la proliferazione cellulare neuronale, la migrazione neuronale e l&#39;arborizzazione assonale diventano soppressi o disregolati 6 . Il risultato netto è disturbi neurocognitivi che possono persistere in adulTamburo 2 . Per misurare direttamente gli effetti neurotossici dell&#39;isoflurano nei giovani mammiferi, vengono utilizzati suinetti neonatali. Le porcellini condividono altre somiglianze con gli esseri umani rispetto a qualsiasi altro mammifero e, in quanto tali, le loro somiglianze neurodevelopmentali e neuroanatomiche li rendono un animale ideale per un modello mammifero clinicamente rilevante di AIDN. Sia gli esseri umani che i suinetti hanno cervello cerebrale, condividendo somiglianze nel carattere e nella distribuzione del cervello, della materia grigia e della materia bianca. L&#39;ippocampo dei porcellini, i gangli basali e il tronco cerebrale sono anche topograficamente simili a quelli dell&#39;uomo 7 . Sviluppamente, i suinetti sono uno dei pochi mammiferi non umani che subiscono la crescita e la mielinazione del cervello perinatale 8 . Nell&#39;utero, sia il cervello umano che il porcellino subiscono una crescita significativa durante la gestazione del trimestre trimestrale. In correlazione, alla nascita, i cervelli umani e porcellini sono rispettivamente del 27% e del 25% dei cervelli adulti. La formazione di immagini di risonanza magnetica ha rivelato che un cervello di porcellino di una settimana è circa equivalente a un cervello umano di un mese in termini di maturazione neuronale e arborizzazione dendritica 9 . Inoltre, il porcellino e il cervello umano condividono numerose somiglianze rispetto agli schemi del neurodevelopment. Ad esempio, l&#39;espressione e la sequenza mRNA di reelin 10 , la distribuzione topografica dei neuroni 5-HT 11 e la chiusura del tubo neurale 12 sono tutte parallele a quelle che si vedono negli esseri umani. Inoltre, esiste un&#39;ampia omologia tra i genomi dei suinetti e degli esseri umani 13 . La rilevanza di un modello animale deve essere intesa nel contesto della patologia umana, in particolare in relazione alla maturità cerebrale e alla pathobiologia del bambino umano. La maggior parte degli studi sull&#39;anestesia esistente utilizza un modello di roditore, con pochi utilizzatori non umaniModelli primati. Tuttavia, i roditori ei primati non possono essere gli animali ideali per indagare l&#39;AIDN. Anche se ampiamente usati, i cervelli del roditore sono molto diversi da quelli dell&#39;uomo durante lo sviluppo. In particolare, i roditori hanno cervello lissencephalic (o liscio). Il cervello del roditore manca di gyri e sulci che sono caratteristici di organismi complessi più neurologicamente complessi. Il cervello del roditore subisce anche una crescita di cervello postnatale 14 , diverso dagli umani e dai suinetti. È stato osservato che esistono variazioni nella vulnerabilità delle diverse regioni del cervello all&#39;anestesia inalata 15 . Pertanto, dovrebbe essere importante che il modello animale per lo studio di AIDN possieda un cervello neurodevelopmentally e neuroanatomically simile a quello di un essere umano, in modo da modellare al meglio le alterazioni cerebrali indotte da anestesia che si possono vedere nei pazienti pediatrici. Come descritto in precedenza, i suinetti hanno un cervello che iS molto più adatto per questo ruolo. Inoltre, le forme comuni di sperimentazione neurocognitiva dei roditori, come l&#39;apprendimento spaziale e la memoria valutata nel labirinto dell&#39;acqua di Morris, non sono direttamente rilevanti o paragonabili alle valutazioni neurocognitive nei bambini piccoli 16 . Uno dei vantaggi dell&#39;utilizzo di suinetti per la neuroscienza allo sviluppo è che sono estremamente adatti ai test neurocognitivi, anche in età precoce. Numerosi test neurocognitivi ritenuti utili per altre specie di mammiferi sono stati utilizzati con successo e validati nei suini. Mentre è ancora un campo in continua evoluzione, la valutazione neurocognitiva nei suinetti comprende test più complessi che meglio imitano i deficit umani, come un test a motori a inclinazione 17 , 18 e la prova di coscienza spaziale 19 . La prova del motore con il fascio inclinato, come parte dello studio traumatico di lesioni cerebrali nei suinetti, mostra un&#39;elevata affidabilità nella valutazioneDella funzione motore. Il test dello specchio dimostra la memoria dell&#39;ambiente circostante e il riconoscimento e l&#39;utilizzo di un&#39;immagine riflessa per cercare la ricompensa alimentare. D&#39;altra parte, i primati non umani possono essere un modello più appropriato per gli studi di anestesia pediatrica, ma ci sono una serie di fattori proibitivi, compresi i costi e la difficoltà di utilizzo. Inoltre, essi sono estremamente sensibili alle condizioni di allevamento precoce, in particolare lo stress e la separazione materna 20 . I fattori importanti per lo studio di AIDN, come i modulatori allosterici, le affinità dei recettori-ligandi, le modificazioni post-traduzionali, le composizioni di subunità di recettori e le varianti di splicing alternative, sono ignoti nel caso dei primati. Questo perché i geni rilevanti per tali concetti non sono stati clonati. Al contrario, sono stati clonati nei suini. In quanto tale, è stato fatto solo un lavoro limitato nei primati non umani 21 , 22 </sup&gt;. Il modello di maiale capitalizza i vantaggi dei modelli primati di roditore e non umano: è conveniente, facile da usare rispetto agli studi primati non umani ed è neuroanatomicamente e neurofisiologicamente simile al cervello umano pediatrico. Negli ultimi anni l&#39;impiego del porcellino nella ricerca di neuroscienze è cresciuto, tra cui alcuni studi che hanno esaminato le condizioni neuroinfiammatori pediatriche. Gli effetti dell&#39;infezione virale respiratoria sull&#39;ippocampo e sull&#39;apprendimento spaziale 23 , riducendo la morte delle cellule cerebrali dopo l&#39;ictus 24 , la neurogenesi dopo la lesione traumatica del cervello 25 e l&#39;attività enzimatica durante le crisi 26 sono alcuni degli studi che hanno utilizzato suinetti neonatali. Questo materiale sostanziale e crescente di letteratura attribuisce forza all&#39;adeguatezza e alla sostenibilità del modello pigletico clinicamente rilevante e altamente riproducibile per lo studio dell&#39;anestemaSia neurotossicità indotta.

<table><tbody><tr><td>Specialità a base di latte</td> <td>Liqui-Vean</td><td>454836</td><td></td></tr> maschera facciale per <tr><td>anestesia dei suinetti</td><td>VetEquip 921428</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pompa peristaltica Masterflex L/S</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-77916-20</td><td>È possibile utilizzare pompe peristaltiche alternative, purché sia possibile ottenere un tasso di perfusione costante e sufficiente</td></tr><tr><td>Tubo della pompa Masterflex L/S, 25 piedi</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-96410-24</td><td></td></tr><tr><td>14 G di atleta</td><td>Becton-Dickson</td><td>381164</td><td></td></tr><tr><td>10x PBS</td><td>Thermo-Fisher Scientific Polvere</td><td></td><td></td></tr><tr><td>di paraformaldeide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P6148-5KG</td><td>Il nostro laboratorio produce questo reagente dalla polvere in quanto è molto più economico. È possibile acquistare anche paraformaldeide preparata.</td></tr><tr><td>2-metilbutano</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M32631-4L</td><td></td></tr><tr><td>Porta aghi</td><td>Teleflex</td><td>152720</td><td></td></tr><tr><td>Morsetto ad angolo retto</td><td>Teleflex</td><td>496217</td><td></td></tr><tr><td>Rongeurs</td><td>Teleflex</td><td>028120</td><td></td></tr><tr><td>Forbici per tenotomia</td><td>Teleflex</td><td>423480</td><td></td></tr><tr><td>Forbici per punti</td><td>Teleflex</td><td>423440</td><td></td></tr><tr><td>Pinze per legatura McPherson</td><td>Teleflex</td><td>425200</td><td></td></tr><tr><td>Pinze per tessuti</td><td>Adson Teleflex</td><td>181223</td><td></td></tr><tr><td>sutura in nylon 3-0</td><td>Medline</td><td>ETH627H</td><td></td></tr><tr><td>Integra SL Stazione per anestesia</td><td>DRE Veterinary</td><td>2350</td><td>Questa workstation per anestesia è stata scelta per imitare al meglio il monitoraggio clinico sperimentato dai pazienti pediatrici in sala operatoria. Qualsiasi macchina per anestesia può essere utilizzata, purché consenta un monitoraggio e un intervento fisiologico sufficienti.</td></tr><tr><td>Manico per laringoscopio</td><td>Teleflex</td><td>8710000</td><td></td></tr><tr><td>Miller 1 Lama per laringoscopio</td><td>Teleflex</td><td>2216100</td><td></td></tr><tr><td>Bair Hugger</td><td>3M</td><td>750</td><td></td></tr><tr><td>Bair Hugger Torso Blanket</td><td>3M</td><td>540</td><td></td></tr><tr><td>iStat Handheld</td><td>Abbott Point of Care</td><td>300</td><td>Possono essere utilizzati dispositivi alternativi per l'analisi dei gas nel sangue arterioso</td></tr><tr><td>iStat Cartucce</td><td>Abbott Point of Care</td><td>CG8+</td><td></td></tr><tr><td>Dermabond Advanced Topic Adesivo per la pelle</td><td>Ethicon</td><td>DNX6</td><td></td></tr><tr><td>LMA Dispositivo di atomizzazione laringotracheale</td><td>Teleflex</td><td>MAD720</td><td>È possibile utilizzare anche un applicatore con punta in cotone imbevuto di anestetico locale</td></tr><tr><td>Sheridan CF 3.0 Tubo endotracheale cuffiato</td><td>Teleflex</td><td>5-10106</td><td>Questo modello ETT è stato scelto perché ha un occhio di Murphy, che è importante per prevenire l'occlusione dell'ETT durante l'esperimento</td></tr><tr><td>Intubazione pediatrica Stylet</td><td>Smiths Medical</td><td>100/120/100</td><td></td></tr><tr><td>24 G Angiocatheter</td><td>Becton-Dickson</td><td>381112</td><td></td></tr><tr><td>#10 Bisturi monouso</td><td>Ted Pella, Inc</td><td>549-9-10</td><td></td></tr><tr><td>Kit di monitoraggio della pressione arteriosa (3 cateteri francesi, 8 cm)</td> È <td>possibile utilizzare anche tubi in polietilene semplici</td> <td>Cook Medical</td><td>C-PMSY-300-FA</td> con adattatore luer-lock</tr><tr><td>Tubi in polietilene Intramedic PE90</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-170-12D</td><td></td></tr><tr><td>Cannula smussata monoject</td><td>VWR International</td><td>15141-144</td><td></td></tr></tbody></table>

uso di un modello di maiale per lo studio della neurotossicità dello sviluppo sviluppato da anestetici (aidn): un approccio di neuroscienza transazionale

Use of a Piglet Model for the Study of Anesthetic-induced Developmental Neurotoxicity (AIDN): A Translational Neuroscience Approach

L&#39;anestesia non può essere evitata in molti casi quando è richiesta la chirurgia, in particolare nei bambini. Recenti indagini sugli animali hanno suscitato preoccupazioni che l&#39;esposizione dell&#39;anestesia può portare all&#39;apoptosi neuronale, nota come neurotossicità dello sviluppo (AIDN) indotta da anestesia. Inoltre, alcuni studi clinici nei bambini hanno suggerito che l&#39;esposizione di anestesia può portare a deficit neurodevelopmental più tardi nella vita. Tuttavia, un modello animale ideale per lo studio preclinico deve ancora essere sviluppato. Il porcellino neonatale rappresenta un modello prezioso per lo studio preclinico, in quanto condivide un numero impressionante di somiglianze di sviluppo con gli esseri umani. L&#39;anatomia e la fisiologia dei suinetti permettono l&#39;attuazione di rigorose condizioni perioperatorie umane sia nelle procedure di sopravvivenza che di sopravvivenza. La cateterizzazione dell&#39;arteria femorale consente un monitoraggio stretta, consentendo così una rapida correzione di qualsiasi deviazione dei segni vitali e delle sostanze chimiche del porcellino. ioInoltre, esistono molteplici similitudini di sviluppo tra i suinetti ei neonati umani. Le tecniche necessarie per utilizzare i suinetti per la sperimentazione richiedono l&#39;esperienza di padroneggiare. Un anestesista pediatrico è un membro critico della squadra investigativa. Descriviamo, in senso generale, l&#39;uso appropriato di un modello di porcellino per lo studio neurodevelopmental.

<html> Sono stati studiati quaranta porcellini (18 isoflurane, 22 controlli). Le procedure di studio sono state ben tollerate da tutti gli animali. Tutti i suinetti studiati erano maschi. Non esisteva alcuna differenza significativa tra i gruppi rispetto all&#39;età o al peso ( Tabella 2, Figura 5 ). I valori medi di laboratorio durante la sperimentazione nel gruppo isoflurano sono riportati nella tabella 3 . Questi valori dimostrano che il protocollo sperimentale possiede consistenza e riproducibilità interna, in quanto abbiamo avuto più tecnici che eseguono l&#39;intervento nel corso di due anni. Non citati da questi numeri sono le molte regolazioni e correzioni che abbiamo dovuto eseguire durante gli interventi chirurgici per mantenere l&#39;emostasi fisiologica. La ritenzione di CO 2 , la bassa temperatura corporea e l&#39;ipoglicemia sono alcuni dei molti confondenti che abbiamo evitato attraverso un monitoraggio completo e un adeguamento, se necessario. T &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="Figura 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55193/55193fig1.jpg" /> Figura 1:. Posizionamento della linea intravenosa periferica. Un catetere endovenoso 24 G è posto nella vena marginale dell&#39;orecchio. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="figura 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55193/55193fig2.jpg" /> Figura 2: Sequenza di eventi in Intubazione dei Piglet. ( A ) Le maialine sono posizionate nella posizione di recupero laterale per l&#39;intubazione. Sono posizionati i monitor standard. ( B ) Un assistente ha spostato la lingua dalla cavità orale mentre il laringoscopio esegue la laringoscopia. ( C ) L&#39;epiglotta è morfologicamente simile a quella di un essere umano. In questa grafica, la punta della thLa lama è nella vallecula. ( D ) L&#39;anatomia laringea porcina è distintamente diversa da quella dell&#39;uomo; Le corde vocali sono diversi millimetri profondamente all&#39;entrata laringea. In questa grafica, la punta della lama ha spostato l&#39;epiglotta, esponendo la laringe. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55193/55193fig3.jpg" /> Figura 3: Approccio dell&#39;arteria femorale. ( A ) La temperatura animale viene mantenuta usando un dispositivo di riscaldamento a fuoco forzato. Il monitoraggio viene utilizzato per tutta la procedura. Viene preparato un ampio campo sterile con cloressina colorata e l&#39;animale è coperto da un tetto sterile fenestrato. ( B ) La palpazione alla piega inguinale rivela l&#39;impulso femorale. ( C ) Un crL&#39;incisione cutanea aniocaudale, approssimativamente perpendicolare alla piega inguinale e circa 1,5 cm di lunghezza, viene eseguita sovrastando l&#39;impulso femorale. ( D ) Si ottiene una dissezione stretta per esporre il fascio neurovascolare femorale. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55193/55193fig4.jpg" /> Figura 4: Cannulazione dell&#39;arteria femorale. ( A ) Dal lato laterale al mediale, il fascio neurovascolare contiene il nervo femorale, l&#39;arteria e la vena. ( B ) L&#39;arteria femorale è isolata usando gli anelli e / o la sutura dei vasi. La tensione sostenuta sulla cravatta prossimale impedisce la perdita di sangue eccessiva mentre l&#39;arteria viene forata (vedi sbiancamento del vaso). ( C ) Un ago viene usato per puntare il femore aRtery, evitando la perforazione della parete posteriore dell&#39;arteria. Quando il sangue ritorna, un guidewire viene avanzato nell&#39;arteria attraverso l&#39;ago. ( D ) L&#39;ago viene rimosso e il catetere viene avanzato sul cavo guida nella arteria femorale. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55193/55193fig5.jpg" /> Figura 5: confronto del peso medio e dell&#39;età del controllo e Porcellini trattati con Isoflurane. Le barre di errore rappresentano +/- 1 deviazione standard, con il valore di deviazione standard rilevato sopra ogni barra di errore. <img alt="Tabella 1" src="/files/ftp_upload/55193/55193table1.jpg" /> Tabella 1: Sintesi dei segni vitali del maiale, ArteriAl Blood Gas e Valori elettrolitici del siero con i metodi di correzione suggeriti. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193table1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa tabella.</a> <img alt="Tavolo 2" src="/files/ftp_upload/55193/55193table2.jpg" /> Tabella 2: Sintesi del peso medio e dell&#39;età del controllo contro i porcini trattati con isofluoro. È stato eseguito un test T di due tailed unpaired, che non mostrava alcuna differenza significativa tra i due gruppi. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193table2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa tabella.</a> <img alt="Tabella 3" src="/files/ftp_upload/55193/55193table3.jpg" /> Tabella 3: Segni vitali medi e valori di laboratorio degli animali trattati con isofluoro. Durante il corso di thGli interventi chirurgici, le deviazioni dei segni vitali e dei valori di laboratorio dalle gamme normali vengono tempestivamente corretti. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193table3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa tabella.</a>

La ricerca sulla neurotossicità dello sviluppo sviluppata da anestesia (AIDN) si è concentrata sui roditori, che non sono generalmente applicabili agli esseri umani. I modelli primati non umani sono più rilevanti, ma sono proibitivi e difficili da utilizzare per la sperimentazione. Il maiale, al contrario, è un modello animale clinicamente rilevante e pratico ideale per lo studio della neurotossicità anestetica.

Uso di un modello di maiale per lo studio della neurotossicità dello sviluppo sviluppato da anestetici (AIDN): un approccio di neuroscienza transazionale

Anesthesia cannot be avoided in many cases when surgery is required, particularly in children.  Recent investigations in animals have raised concerns that ...

L'obiettivo generale di questo procedimento sperimentale è valutare gli effetti degli anestetici sul cervello neonatale in un modello traslazionale di suinoletto clinicamente rilevante. Questo metodo può contribuire a rispondere a domande fondamentali nel campo della neurotossicità indotta da anestetici, come il meccanismo attraverso cui si manifesta la tossicità e le modifiche dello sviluppo associate a tale tossicità. Il vantaggio principale di questa tecnica è che fornisce un modello animale traslazionalmente rilevante per lo studio della neurotossicità neurosviluppativa indotta da anestetici, nel quale l'omeostasi fisiologica viene mantenuta per tutta la durata dell'esperimento.Durante l'induzione anestetica e per tutta la durata della procedura, monitorare i seguenti parametri: ossimetria del polso, pressione arteriosa non invasiva, elettrocardiografia e temperatura. Il passaggio singolarmente più critico durante questa procedura è il mantenimento dell'omeostasi fisiologica. Ciò comprende il monitoraggio, la gestione della temperatura, la ventilazione meccanica e l'analisi della chimica del sangue.Per preparare il cucciolo di maiale per l'intervento chirurgico, inserire innanzitutto un catetere endovenoso periferico da 24 gauge nella vena marginale dell'orecchio. Riscaldare il cucciolo con aria calda forzata. Monitorare la temperatura mediante termometro rettale e infondere in modo continuo una soluzione isotonica contenente destrosio alla velocità di mantenimento.Quindi posizionare il suinoletto in posizione dorsale per l'intubazione tracheale. Successivamente, spruzzare le corde vocali con 0,5 millilitri di lidocaina allo 2% per prevenire spasmi durante l'intubazione, quindi avanzare un tubo tracheale con cuffia da tre millimetri nella trachea. Fissare il tubo e quindi verificare la presenza di suoni respiratori bilaterali mediante auscultazione toracica con stetoscopio e controllare la presenza di anidride carbonica persistente nell'aria espirata.Successivamente, applicare un unguento oftalmico sugli occhi. Immediatamente prima dell'inizio dell'intervento chirurgico, somministrare un antibiotico a spettro ampio tramite la linea endovenosa periferica per prevenire infezioni del sito chirurgico. A questo punto, sterilizzare entrambe le regioni inguinali con almeno due passaggi di clorexidina per garantire un adeguato campo sterile.Fare indossare al personale chirurgico copricapi, mascherine, guanti e protezioni per gli occhi. Quindi coprire l'animale con un drappo. Per iniziare, palpare il polso femorale all'inguine.Quindi, utilizzando un bisturi, effettuare un'incisione superficiale craniocaudale di 1,5 centimetri. Successivamente, eseguire una dissezione ottusa tra le due porzioni del muscolo gracile. Ora, individuare il fascio neurovascolare femorale.Si trova tipicamente tra i due muscoli. Successivamente, utilizzando anelli vascolari o legature in seta, isolare l'arteria all'estremità prossimale e distale. Poi, servendosi dell'anello all'estremità prossimale, sollevare l'arteria fino al livello della cute in senso distale ed esercitare trazione sulla legatura prossimale per interrompere il flusso sanguigno.Mantenendo la trazione, utilizzare forbici da tenotomia per praticare una piccola arteriotomia. Quindi avanzare il catetere o il tubo in polietilene direttamente all'interno del vaso. Si dovrebbe osservare immediatamente il reflusso ematico.Ora, applicare e fissare immediatamente un catetere collegato a un trasduttore di pressione. Quindi coprire l'incisione completata con garza sterile e lavare il catetere con soluzione fisiologica. Durante tutta l'esposizione all'anestetico, monitorare i parametri vitali del suino.Cercare perturbazioni che potrebbero indicare ipotensione, aritmia, ipo- o ipertermia, oppure ipossia. Almeno una volta ogni ora durante l'esperimento, prelevare un campione di sangue arterioso dal catetere nell'arteria femorale. Successivamente, utilizzare un sistema di analisi automatizzato per raccogliere i valori ematici dal campione.Dopo un'esposizione sufficiente all'anestetico, rimuovere il catetere dell'arteria femorale e legare con cura il punto prossimale del filo di seta vascolare per occludere in modo permanente l'arteria femorale e prevenire emorragie. Successivamente, irrorare l'incisione con 10-20 millilitri di soluzione fisiologica per aiutare a prevenire infezioni. Una volta confermata l'emostasi completa, chiudere l'incisione utilizzando un punto di sutura in seta 3-0 in un modello semplice interrotto.Ora infiltrare la ferita con bupivacaina ed epinefrina per il controllo del dolore. Quindi ricoprire l'incisione con un adesivo chirurgico sterile per cute, interrompere l'anestetico e permettere al suino di riprendere conoscenza. Sono stati studiati 40 suini maschi.Non vi era alcuna differenza significativa tra i gruppi di controllo e sperimentale per quanto riguarda l'età o il peso. Tutti i soggetti sono stati monitorati in modo completo durante la procedura e l'hanno tollerata bene. I valori medi dei laboratori durante l'esperimento nel gruppo isoflurano illustrano la coerenza interna e la riproducibilità della procedura.La coerenza è stata osservata nell'arco di due anni, con dati raggruppati provenienti da diversi operatori. Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione di come utilizzare un modello traslazionale di suino fisiologicamente appropriato per rispondere a quasi ogni domanda di ricerca pediatrica preclinica. Non dimenticare che lavorare con agenti anestetici può essere pericoloso e che è sempre necessario adottare precauzioni, come l'aspirazione adeguata dei gas anestetici, quando si esegue questa procedura.

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Modelli animali di grandi dimensioni hanno buoni valori di traslazione nell'esame della fisiologia e farmacologia di asfissia neonatale. Utilizzando suinetti appena nati, sviluppiamo un protocollo sperimentale per simulare asfissia neonatale che presenta i vantaggi di studiare l'emodinamica sistemica e regionali, trasporti ossigeno con vie biochimiche e patologiche e correlazioni.

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Adattamento della tecnologia Array microelettrodo per lo studio di neurotossicità indotta da anestesia nel cervello intatto Piglet

Qui, presentiamo un protocollo per registrare telemetrici elettroencefalogrammi (EEG) di muoversi liberamente suinetti direttamente nel porcile senza l'uso di sedativi, rendendo possibile registrare tipico pattern EEG durante non - REM del sonno, come mandrino scoppia.

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Questo modello di suinetto prevede strumentazione chirurgica, asfissia fino all'arresto cardiaco, rianimazione e osservazione post-rianimazione. Il modello consente il campionamento multiplo per animale e, utilizzando la pressione arteriosa invasiva continua, l'ECG e il monitoraggio non invasivo della gittata cardiaca, fornisce conoscenze sull'emodinamica e sulla fisiopatologia cardiaca nell'asfissia perinatale e nella rianimazione cardiopolmonare neonatale.

Un modello di asfissia perinatale da maialino per studiare la lesione cardiaca e l'emodinamica dopo l'arresto cardiaco, la rianimazione e il ritorno della circolazione spontanea

Questo protocollo descrive lo sviluppo di un modello neonatale di suinetto di danno polmonare acuto che modella gli eventi patogeni precoci che si verificano nel polmone pretermine, tra cui quantità di tensioattivo inadeguata, iperossia, ventilazione ad alta pressione e infiammazione, per facilitare la comprensione dei fattori molecolari scatenanti della displasia broncopolmonare e migliorare la traduzione terapeutica.

Sviluppo di un modello di lesione polmonare acuta di suinetto neonatale che ricrea l'ambiente precoce dei polmoni del neonato pretermine

Un metodo innovativo per costruire matrici cerebrali espandibili in grado di tagliare le fette coronali o sagittali è descritto per l'applicazione ai maialini neonatali. Questo approccio economico utilizza lastre acriliche scolpite utilizzando modelli provenienti da modellatura cerebrale in gel di agarosio, si applica a più specie e consente l'espansione per consentire la crescita cerebrale.

Fabbricazione di una matrice cerebrale espandibile personalizzabile in tutte le fasi dello sviluppo

Una panoramica completa delle tecniche coinvolte nella generazione di un modello murino di cancro orale e monitoraggio quantitativo di invasione tumorale all'interno della lingua attraverso multi-fotone microscopia di cellule marcate è presentato. Questo sistema può essere utilizzato come piattaforma utile per la valutazione molecolare e di efficacia dei farmaci anti-invasiva composti.

Multi-fotone Imaging di invasione delle cellule tumorali in un modello di mouse ortotopico di carcinoma orale a cellule squamose

Scopri come valutare gli effetti degli anestetici sul cervello neonatale utilizzando un modello di maialino clinicamente rilevante. Questo metodo consente di studiare la neurotossicità da anestesia in un contesto pediatrico.

Uso di un modello di maiale per lo studio della neurotossicità dello sviluppo sviluppato da anestetici (AIDN): un approccio di neuroscienza transazionale (Video) | JoVE Journal

Uso di un modello di maiale per lo studio della neurotossicità dello sviluppo sviluppato da anestetici (AIDN): un approccio di neuroscienza transazionale

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