In vivo Telemetria per registrare parametri cardiovascolari a lungo termine, temperatura e attività nei modelli di ratti con lesioni del midollo spinale
2 gennaio 2026
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.
L'ambito della mia ricerca è ottimizzare la chirurgia telemetrica dell'impianto per la registrazione a lungo termine dei parametri fisiologici nei ratti contusi spinali. Gli sviluppi più recenti nel nostro campo includono la caratterizzazione di variazioni acute, croniche, progressive, cardiovascolari e di attività termica dopo lesioni del midollo spinale. Per cominciare, utilizzando una siringa, riempire la punta del catetere a pressione di un impianto telemetrico con un gel biocompatibile.
Dopo aver sterilizzato gli impianti immergendoli sequencialmente per 24 ore ciascuno in detersivo, sterilante freddo e cloruro di sodio allo 0,9%, lasciali immersi nello 0,9% di cloruro di sodio. Copri un cuscinetto riscaldante con assorbenti chirurgici sottoscocchi, seguito da asciugamani sterili per mantenere il campo sterile. Imposta la borsa termica a 37-38 gradi Celsius.
A un ratto anestetizzato, somministrare sottocutaneamente buprenorfina, meloxicam e cinque millilitri di soluzione salina normale allo 0,9%, poi applicare gel lubrificante sugli occhi. Rasi l'area addominale da un centimetro sopra l'orifizio uretrale fino alla metà dell'addome usando una rasatura elettrica. Disinfetta la pelle esposta.
Poi posiziona una barriera press-and-seal e taglia un'apertura per esporre il sito chirurgico. Dopo aver confermato la profondità dell'anestesia tramite pizzicatura del dito del piede, eseguire un'incisione cutanea centrale da 4,5-5 centimetri sopra l'orifizio uretrale e eseguire un'incisione addominale. Fissare gli organi viscerali con spugne di garza a 16 strati imbepposte di soluzione salina e retrattori metallici.
Utilizzando due pinze sottili, separare delicatamente i corpi adiposi per esporre l'aorta discendente e la vena cava. Tieni i corpi grassi con una pinza e usa l'altra per dissezionare. Eseguire una dissezione contusiva circa 0,5 centimetri sotto l'arteria renale per separare l'aorta discendente dalla vena cava.
Separare ulteriormente l'aorta dal grasso sottostante per creare spazio per l'inserimento inclinato delle pinzep. Inserire le pinze angolate sotto l'aorta discendente attraverso lo spazio dissezionato. Strappa il tessuto connettivo tra l'aorta e la vena cava usando le pinze.
Poi passa un filo sterile di seta 4-0 sotto l'aorta discendente e fissa entrambe le estremità con un emostato. Temporaneamente mono-occluse l'aorta discendente prossimale al punto di inserimento del catetere. Rimuovere l'impianto dal cloruro di sodio e ispezionare la punta del catetere a pressione per eventuali bolle d'aria o spazi vuoti.
Dopo aver attivato l'impianto usando un magnete e una radio, aggiungi gel se necessario prima dell'inserimento. Fai tenere l'emostata a circa 45 gradi da un altro sperimentatore e fare aggiustamenti per minimizzare o eliminare il riflusso di sangue. Perforare la parete superiore dell'aorta discendente con un ago intrecciato calibro 21 e inserire la punta del catetere a pressione da 1,5 a due centimetri nell'aorta discendente.
Usa un pezzavena per guidare il catetere se necessario, e allenta il filo di occlusione per far avanzare il catetere. Pulisci il sangue circostante e applica un adesivo tissutale per fissare l'impianto. Lascia asciugare l'adesivo da 30 a 45 secondi, poi controlla eventuali perdite di sangue.
Taglia e rimuovi il filo di occlusione usando forbici fini e pinze. Conferma lo stato dell'impianto tramite radiotelemetria. Poi rimuovi il retrattore e la garza, e ancorate l'impianto al corpo mentre si utilizza per via intraperitoneale con suture non assorbibili.
Successivamente, chiudi la parete addominale usando suture assorbibili in un schema interrotto e chiudi la pelle con una tecnica continua intradermica. Pulisci l'incisione con perossido di idrogeno, seguito da povidone iodio. Applica la tripla crema antibiotica sul sito dell'incisione e segui le cure post-operatorie.
Eseguire lesioni del midollo spinale due settimane dopo utilizzando un dispositivo IH Impactor. Poi trasferire i ratti feriti su piastre telemetriche in una gabbia per l'acquisizione dei dati. Per iniziare la registrazione dei dati, avvia il software Ponemah.
Clicca su Crea nella scheda Esperimento e etichetta l'esperimento. Nella scheda Hardware, clicca su Modifica Configurazione APR. Poi scegli l'APR e clicca su Aggiungi per spostare nella regione disponibile.
Ora, premi Modifica PhysioTel HD MX2 Configuration nella scheda Hardware per selezionare l'MX2, poi clicca su Aggiungi e conferma che appare nel pannello sinistro. Aggiungi impianti assegnati a diversi animali dall'inventario di impianti sul lato destro ai pannelli centrale e sinistro. Clicca su ogni impianto e collegalo a una diversa piastra ricevitrice, poi salva ed esci una volta che tutte le connessioni sono state fatte.
Ora, vai alla scheda Impostazione, poi premi Configurazione Sperimentale e clicca su Abilita Pagina. Scegli lo sfondo nero, poi seleziona il soggetto prima di aggiungere la pressione nell'etichetta e cambiare l'unità in millimetri di mercurio. Imposta i valori bassi e alti, e scegli un colore per mostrare le tracce della pressione sanguigna.
Vai di nuovo nella scheda Setup e scegli Subject Setup. Clicca sul numero dell'animale, seleziona il genere e la specie, e clicca su Pressione per abilitare i parametri. Se è necessario visualizzare la frequenza cardiaca, clicca su Frequenza cardiaca.
Clicca su Applica Impostazioni Canale a Canali Simili se stai collegando più di un impianto, poi clicca su OK. Successivamente, clicca su Start All Continuous in alto sullo schermo per visualizzare le tracce di registrazione della pressione sanguigna. Per l'esportazione dei dati, vai alla scheda Esperimento. Clicca su Apri e seleziona i dati dalla cartella desiderata.
Naviga nella scheda Azione. Clicca su Avvia Revisione e seleziona il numero di soggetto, i tipi di segnale desiderati e l'intervallo temporale. Imposta la frequenza di logging per determinare come i dati vengono segmentati in secondi, minuti o ore.
Una volta completate le selezioni, vai nella scheda Sperimenti e scegli Salva Sezioni Contrassegnate, seguito da Salva Dati Derivati. Infine, vai nella scheda Azioni e clicca su Chiudi Sessione di Revisione per terminare l'esportazione dei dati. Otto settimane dopo la lesione del midollo spinale, la distensione colorettale ha indotto un aumento minimo di 20 millimetri di mercurio nella pressione sistolica durante una stimolazione di un minuto rispetto alla fase basale, dimostrando lo sviluppo di disreflexia autonoma.
La pressione sistolica, la diastolica e la pressione arteriosa media erano elevate uno o due giorni dopo la lesione del midollo spinale rispetto alle registrazioni pre-lesione. La frequenza cardiaca ha mostrato fluttuazioni aumentate dopo una lesione del midollo spinale rispetto alle registrazioni pre-lesione. La regolazione della temperatura corporea centrale è stata compromessa nei primi due giorni dopo la lesione del midollo spinale e l'attività animale è stata notevolmente ridotta dopo la lesione rispetto all'attività pre-lesione.
Il vantaggio del nostro protocollo è ridurre al minimo le sfide procedurali, migliorare la sopravvivenza e consentire una registrazione continua in animali svegli e in movimento libero. I nostri risultati progrediranno la ricerca fornendo una comprensione approfondita dei cambiamenti autonomi durante le fasi acute e croniche della lesione del midollo spinale. I nostri risultati aprono la strada a nuove domande affrontando le principali lacune e fornendo una base per una comprensione più profonda della disfunzione autonoma dopo una lesione del midollo spinale.
Panoramica
Questo articolo presenta una metodologia dettagliata per l’impianto chirurgico di dispositivi telemetrici nell’aorta discendente di ratti, al fine di consentire la registrazione continua e a lungo termine di parametri cardiovascolari, termici e di attività dopo una lesione midollare grave a livello alto toracico (T3) (SCI). Il protocollo è stato ottimizzato per ridurre al minimo le difficoltà procedurali, migliorare la sopravvivenza degli animali e facilitare la raccolta di dati affidabili in animali liberi di muoversi e svegli, fornendo informazioni fondamentali sulla disfunzione autonoma conseguente alla lesione midollare.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Fisiologia cardiovascolare
- Chirurgia animale e telemetria
Sfondo
- Un danno midollare a livello toracico superiore al 6° segmento interrompe la funzione autonoma, provocando complicanze secondarie come fluttuazioni della pressione sanguigna, della frequenza cardiaca e della temperatura corporea.
- Il monitoraggio continuo dei parametri fisiologici è essenziale per comprendere i cambiamenti acuti e cronici successivi al danno midollare.
- Gli impianti telemetrici consentono la raccolta di dati in tempo reale e a lungo termine nei modelli animali.
- I protocolli esistenti possono presentare difficoltà tecniche e influire sul benessere degli animali.
Scopo dello studio
- Fornire un protocollo passo dopo passo per l’impianto telemetrico nell’aorta discendente di ratti.
- Permettere la registrazione continua e a lungo termine di parametri cardiovascolari, della temperatura e dell’attività prima e dopo il danno midollare (SCI).
- Affrontare le comuni difficoltà procedurali e offrire indicazioni per la risoluzione dei problemi.
Metodi Utilizzati
- Sterilizzazione e preparazione degli impianti telemetrici con gel biocompatibile.
- Implantazione chirurgica del catetere a pressione nell’aorta discendente mediante tecnica di mono-occlusione.
- Assistenza e recupero post-chirurgici prima dell’induzione del trauma spinale.
- Induzione di un grave trauma spinale a livello T3 mediante dispositivo IH Impactor.
- Acquisizione continua dei dati mediante software Ponemah, inclusi configurazione, calibrazione ed esportazione dei dati fisiologici.
Risultati principali
- I ratti con lesione midollare hanno mostrato un aumento della pressione sistolica, diastolica e arteriosa media 1–2 giorni dopo la lesione rispetto ai valori basali.
- La frequenza cardiaca ha mostrato fluttuazioni aumentate dopo la lesione midollare.
- La regolazione della temperatura corporea centrale è risultata alterata nella fase acuta post-lesione.
- L'attività animale è risultata notevolmente ridotta dopo la lesione midollare.
- La distensione rettocolica a 8 settimane dalla lesione midollare ha indotto aumenti significativi della pressione sanguigna sistolica, indicativi di disreflessia autonoma.
Conclusioni
- Il protocollo descritto consente un monitoraggio fisiologico affidabile e a lungo termine nei modelli di ratto con lesione del midollo spinale (SCI).
- La telemetria continua fornisce dati preziosi sulla disfunzione autonoma durante le fasi acute e croniche della SCI.
- Questa metodologia supporta future ricerche sui meccanismi e sui trattamenti delle complicanze autonome indotte da SCI.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Contenuto
La telemetria continua in vivo nei modelli di ratto con lesione del midollo spinale (SCI) consente una quantificazione ad alta risoluzione e longitudinale delle alterazioni cardiovascolari, della temperatura e dell'attività dopo una lesione toracica grave. Questo approccio fornisce un'elevata affidabilità predittiva per i meccanismi di disfunzione autonoma e supporta la continuità traslazionale dalla scoperta alla validazione preclinica. La metodologia è in grado di ridurre i rischi associati alla validazione degli obiettivi terapeutici e di guidare le decisioni di portafoglio per terapie rivolte alle complicanze autonomiche indotte dalla lesione del midollo spinale.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Convalida del Target
- Consente un'analisi rigorosa della compromissione delle vie autonome dopo lesione midollare (SCI) mediante letture fisiologiche quantitative.
- Supporta la riduzione del rischio biologico distinguendo tra cambiamenti cardiovascolari e termoregolatori acuti e cronici.
- Facilita la validazione funzionale degli obiettivi correlando parametri indotti dalla lesione con gli esiti degli interventi.
Sviluppo di screening e saggi
- Fornisce endpoint fisiologici validati e riproducibili per lo screening di composti successivi in modelli di lesione spinale (SCI).
- Standardizza l'acquisizione e l'analisi dei dati mediante il software Ponemah per garantire la comparabilità tra studi.
- Consente un monitoraggio scalabile e continuo in animali liberi di muoversi, supportando lo sviluppo di saggi robusti.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Allinea endpoint preclinici a biomarcatori autonomi pertinenti alla malattia osservati nel danno midollare (SCI).
- Garantisce continuità dalla linea di base attraverso le fasi post-lesione e di intervento per un avanzamento aggiustato rispetto al rischio.
- Permette una riduzione predittiva del rischio acquisendo sia le alterazioni fisiologiche acute che croniche rilevanti per la patologia umana da SCI.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questo protocollo di telemetria si integra dalle prime fasi della scoperta fino alla ricerca preclinica, consentendo la verifica delle ipotesi, la chiarificazione dei percorsi metabolici e l'allineamento dei biomarcatori traslazionali nei modelli di lesione del midollo spinale.
- Biologia della scoperta: Quantifica le variazioni indotte dal trauma nella pressione sanguigna, nella frequenza cardiaca, nella temperatura e nell'attività per chiarire i meccanismi autonomi.
- Screening: Fornisce risultati riproducibili e quantitativi per la valutazione di interventi sperimentali in modelli validati di lesione del midollo spinale (SCI).
- Analisi: Fornisce flussi di dati continui e ad alta frequenza per confronti statistici robusti tra stati pre- e post-trauma.
- Ricerca traslazionale: Collega la fase di scoperta a quella preclinica allineando i risultati ottenuti nei modelli animali con gli endpoint clinici della disfunzione autonoma.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una piattaforma riutilizzabile per il monitoraggio fisiologico longitudinale in studi sulla lesione del midollo spinale e su patologie neurocardiovascolari correlate.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva e riduce l'ambiguità meccanicistica nella ricerca autonomiche su lesioni del midollo spinale (SCI).
- Valore operativo: Standardizza i flussi di lavoro della telemetria, migliorando la riproducibilità e la scalabilità tra gli studi.
- Valore strategico: Guida le decisioni di avanzamento o interruzione dei progetti e riduce i rischi biologici in fase avanzata per i portafogli terapeutici mirati alla SCI.
- Impatto sul portafoglio: Permette una priorizzazione adeguata ai rischi dei candidati terapeutici per il trattamento delle complicanze autonomiche post-SCI.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze chirurgiche nell'inserimento di impianti telemetrici e nella cura post-operatoria degli animali.
- Richiede l'accesso al software Ponemah e all'hardware telemetrico compatibile per l'acquisizione e l'analisi dei dati.
- Necessita di una standardizzazione condivisa tra i gruppi di lavoro per i protocolli di raccolta dati e i parametri di analisi.
- Potrebbe essere necessaria un'adattamento per diversi livelli di lesione spinale o per modelli animali alternativi.
- I potenziali limiti includono la complessità dell'intervento chirurgico e la necessità di risolvere problemi relativi all'impianto e all'acquisizione dei dati.
