Targeting dell'intestino tenue del ratto: infusione a lungo termine nell'arteria mesenterica superiore
8 aprile 2021
L'accesso per infusione a lungo termine nell'arteria mesenterica superiore (SMA) dei ratti è una procedura chirurgica che consiste nella cannulazione di un ramo prossimale della SMA. La cannula esce dalla ferita addominale e viene tunnelizzata attraverso lo spazio sottocutaneo fino alla piega interscapolare.
La cannulazione dell'arteria mesenterica superiore nel ratto è difficile e non viene spesso utilizzata come modello sperimentale. Questa tecnica consente di eseguire una cannulazione funzionale e apre un campo di sperimentazione con effetti di primo passaggio di farmaci intra-arteriosi. Questo metodo evita sanguinamento e trombosi mentre consente la cannulazione dell'arteria mesenterica superiore.
E consentendo l'infusione a lungo termine di farmaci in un animale relativamente libero che può mangiare e muoversi. La ricerca farmacologica sui farmaci attivi sull'intestino può trarre grande beneficio da questa tecnica. Non c'è alternativa per studiare l'effetto di un singolo passaggio diretto del farmaco.
Inizia tagliando la cannula più grande. Quindi tagliare la cannula più piccola e inserirla di un centimetro nella cannula più grande. Fissare le due cannule insieme alla colla cianoacrilata evitando l'occlusione del lume.
Successivamente, collegare l'estremità libera della cannula più grande a un adattatore luer stub montato su una siringa da un millilitro riempita con soluzione salina. Affilare la punta libera della cannula più piccola con le forbici per facilitare l'inserimento del catetere nel ramo dell'arteria mesenterica superiore. Controllare la pervietà della cannula lavando con soluzione salina.
Radere la pelliccia dalle regioni chirurgiche del ratto anestetizzato, compreso l'addome per il ramo dell'arteria mesenterica superiore o la cannulazione SMA e la parte posteriore del collo per l'uscita della cannula. Pulire le regioni chirurgiche in modo asettico. E metti l'animale in posizione supina immobilizzando i quattro arti.
Utilizzare una lama di bisturi per aprire la parete addominale con un'incisione diritta di tre centimetri sulla linea mediana della regione meso gastrica attraverso tutti i piani addominali nel peritoneo. Posizionare garze imbevute di soluzione salina attorno all'incisione della laparotomia, utilizzando punti di sutura per mantenere aperta l'incisione chirurgica. Utilizzare tamponi di cotone per identificare ed esporre l'intestino tenue, ed estrarre il mesentere dal taglio laparotomia e posarlo verso il basso sulle garze.
Identifica la SMA sentendo la pulsazione. Usando tamponi di cotone, separare il grasso mesenterico e scoprire la SMA e due o tre dei suoi rami prossimali. Scegli un ramo prossimale della SMA che sia sufficientemente grande da consentire le manovre chirurgiche di cannulazione.
Legare questo ramo da tre a quattro centimetri a valle della sua origine per consentirne l'espansione mantenendo le estremità della sutura abbastanza a lungo da essere manipolate in seguito. Posizionare un supporto rigido sotto il ramo della SMA e tenere l'estremità della cannula più piccola usando una pinza, quindi tirare le estremità della sutura con l'altra mano per sforzare il vaso e facilitare l'ingresso del catetere. Tenere la punta della cannula con un angolo di 20 gradi dal piano della nave nella direzione opposta al flusso sanguigno.
Quindi premere leggermente la punta per penetrare nella parete dell'arteria e inserire la cannula. Continuare l'inserimento della cannula per un centimetro nel ramo arterioso vicino all'origine dalla SMA. Fissare la cannula all'arteria con un nodo chirurgico e verificarne il corretto funzionamento lavando un millilitro di soluzione salina sterile o mediante prelievo di sangue.
Fai un'incisione di un centimetro nella regione posteriore del collo e ospita una valvola sferica. Quindi passare la cannula dalla laparotomia all'accesso alla valvola posta nel collo attraverso i tessuti sottocutanei e chiudere l'estremità distale della cannula con un tappo del catetere per evitare l'afflusso di aria. Sostituire la piccola valvola nella cavità addominale e chiudere la parete addominale.
Quindi fissare la valvola alla pelle successiva con punti di sutura. Vesti il topo con una giacca per proteggere la valvola a bottone. Proteggere la parte esposta della cannula con un'asta di acciaio durante l'infusione e fissarla alla valvola.
Collegare l'estremità distale della cannula a una pompa elastomerica riempita con 50 millilitri di soluzione salina sterile e procedere con l'infusione per 24 ore. Dopo l'infusione, smontare il sistema di infusione esterno dell'animale rimuovendo la pompa, la camicia, l'asta di acciaio e la valvola dal ratto. Chiudere e tagliare la cannula come fuori dal collo, lasciando l'estremità sotto la pelle del collo dopo la sutura della ferita.
In questo studio, 15 ratti sono stati sottoposti a questa procedura e l'assunzione media giornaliera di cibo e acqua è aumentata progressivamente fino alla normalità dopo tre giorni. Anche l'aumento di peso è stato regolare e gradualmente aumentato fino alla fine del periodo di osservazione. Dopo 24 ore, c'erano residui salini in sole due pompe a palloncino, mentre le altre 13 erano completamente vuote.
Inoltre, dopo il periodo di infusione, 12 cannule erano ancora funzionali sia per il prelievo di sangue che per l'infusione salina, mentre tre cannule non erano più brevettabili. All'autopsia, il 100% delle cannule si trovava nel ramo SMA. E nessun ratto aveva segni di ischemia intestinale o sanguinamento intraaddominale.
Un'angiografia è stata ottenuta in cinque ratti iniettando mezzo di contrasto iodonato nella cannula mesenterica. Il cerchio arterioso mesenterico, in particolare la SMA e i suoi rami principali sono stati osservati senza diffusione del mezzo di contrasto nell'addome, confermando che la cannula era ben posizionata e fissata al ramo della SMA. Brevetto, una meticolosa desolazione del ramo per cannulare la legatura del vaso a valle passando la sutura sotto il vaso e scegliendo la posizione più appropriata per forare e inserire la cannula sono gli aspetti più importanti di questo protocollo.
Gli errori non sono correggibili.
Panoramica
Questo articolo descrive una procedura chirurgica per l'infusione a lungo termine nell'arteria mesenterica superiore (SMA) di ratti. La tecnica permette una cannullazione funzionale, facilitando la ricerca farmacologica su farmaci intestinali.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Farmacologia
- Tecniche chirurgiche
Sfondo
- La tecnica di canulazione dell'arteria mesenterica superiore è raramente utilizzata nei modelli sperimentali.
- Permette lo studio degli effetti farmacologici intra-arteriosi senza sanguinamento o trombosi.
- Consente la mobilità dell'animale e l'alimentazione normale durante l'infusione.
- Fondamentale per esaminare gli effetti del passaggio diretto del farmaco.
Scopo dello studio
- Stabilire un metodo affidabile per la cannullazione dell'arteria mesenterica superiore (SMA) nei ratti.
- Valutare la fattibilità dell'infusione cronica di farmaci.
- Valutare l'impatto di questa tecnica sulla salute degli animali e sui risultati sperimentali.
Metodi Utilizzati
- Preparazione delle cannule e degli strumenti chirurgici.
- Procedura chirurgica passo dopo passo per la cannulazione dell'arteria mesenterica superiore (SMA).
- Monitoraggio dell'assunzione di cibo e acqua dopo l'intervento chirurgico.
- Valutazione della funzionalità della cannula e del recupero dell'animale.
Risultati principali
- 15 ratti hanno subito la procedura con recupero progressivo.
- 12 cannule su 15 sono rimaste funzionali dopo 24 ore.
- Non sono stati osservati segni di ischemia intestinale o emorragia.
- Un'angiografia di successo ha confermato il corretto posizionamento della cannula.
Conclusioni
- La tecnica di cannullatura dell'arteria mesenterica superiore è efficace per studi farmacologici a lungo termine.
- Le tecniche chirurgiche corrette sono fondamentali per il successo.
- Questo metodo apre nuove prospettive per la ricerca farmacologica.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale Esecutiva
La creazione di un accesso vascolare affidabile per la somministrazione intra-arteriosa a lungo termine di farmaci in modelli preclinici supporta la riduzione del rischio meccanicistico di terapie mirate al tratto gastrointestinale. Questa tecnica consente studi sull'effetto di primo passaggio in animali non vincolati, migliorando la previsione dell'assorbimento e del metabolismo intestinale dei farmaci. Una cannulazione riuscita con pervietà mantenuta riduce la variabilità biologica e aumenta la riproducibilità nei flussi di lavoro della fase iniziale di scoperta.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Valore scientifico: Consente l'analisi di ipotesi terapeutiche somministrando farmaci direttamente al letto vascolare dell'arteria mesenterica superiore.
- Valore operativo: Supporta la validazione funzionale del bersaglio mediante un'esposizione prolungata al farmaco in un modello di circolazione intestinale fisiologicamente rilevante.
- Valore predittivo: Favorisce la valutazione degli effetti farmacologici al primo passaggio, fondamentali per ridurre i rischi nelle previsioni di biodisponibilità orale.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Fornisce un accesso vascolare standardizzato per una somministrazione costante di composti alla vascolarizzazione intestinale.
- Valore operativo: Permette protocolli di infusione riproducibili con risultati misurabili tramite campionamento ematico o verifica con lavaggio salino.
- Prontezza per saggi: Crea una piattaforma per valutare gli effetti dei composti sul trasporto e sul metabolismo intestinale dei farmaci in condizioni emodinamiche controllate.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Valore scientifico: Mantiene la rilevanza per la patologia consentendo la somministrazione del farmaco al letto vascolare dell'intestino tenue del ratto, riproducendo l'esposizione intestinale umana.
- Valore operativo: Permette studi longitudinali con movimento, alimentazione e idratazione liberi dell'animale, riducendo fattori confondenti indotti dallo stress.
- Continuità traslazionale: Collega la fase di scoperta alla validazione preclinica abilitando il profilo farmacocinetico di composti attivi a livello intestinale.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si integra nei flussi di lavoro della fase iniziale di scoperta in cui sono richiesti accesso vascolare e precisione nel rilascio del composto per studi meccanicistici sull'azione intestinale dei farmaci.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica delle ipotesi consentendo una somministrazione localizzata del farmaco al ramo dell'arteria mesenterica superiore, chiarificando gli effetti farmacologici specifici per tessuto.
- Screening: Migliora la standardizzazione dei saggi attraverso una tecnica di cannullazione affidabile e la verifica della pervietà post-chirurgica, garantendo un'esposizione costante ai composti.
- Analisi: Genera misurazioni quantitative di variabili dipendenti tramite campionamento del sangue e monitoraggio dell'output di infusione, permettendo l'analisi comparativa tra condizioni diverse.
- Ricerca traslazionale: Si collega al lavoro preclinico mantenendo la rilevanza dell'esposizione intestinale ai farmaci, senza complicazioni chirurgiche che alterino la fisiologia.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una capacità chirurgica riutilizzabile per cicli ripetuti di test su diversi composti, riducendo la variabilità di allestimento per ogni studio.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva nel targeting intestinale dei farmaci consentendo la somministrazione vascolare diretta e la misurazione dell'effetto di primo passaggio.
- Valore operativo: Garantisce standardizzazione e riproducibilità attraverso passaggi chirurgici documentati e parametri funzionali per la cannulazione (ad esempio, lavaggio con soluzione fisiologica, prelievo ematico).
- Valore strategico: Migliora le decisioni di avanzamento o interruzione dello sviluppo fornendo dati meccanicistici precoci sul metabolismo intestinale del farmaco, riducendo il rischio di fallimento in fasi avanzate.
- Impatto sul portafoglio: Permette una priorizzazione basata sul rischio dei candidati mirati al tratto gastrointestinale, in base alle prestazioni verificate nella somministrazione vascolare.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze microchirurgiche nell'isolamento dei vasi, nelle tecniche di cannullatura e di sutura specifiche per la vascolarizzazione dei roditori.
- Richiede strumentazione specializzata, tra cui pinze, microcannule, valvole sottocutanee e pompe elastomeriche per infusione.
- Necessita di una standardizzazione tra i diversi gruppi di lavoro (chirurgico, farmacologico e analitico) per garantire un posizionamento corretto delle cannule e la verifica della loro funzionalità.
- Comporta considerazioni di adattamento quando la tecnica viene applicata su diverse ceppi di roditori o modelli di malattia con anatomia vascolare alterata.
- Comprende limitazioni pratiche, come la necessità di un monitoraggio postoperatorio per confermare la pervietà della cannula e l'assenza di complicanze come trombosi o emorragie.
