局所または全身薬理学的介入後のマウスの揮発性全身麻酔の感度変化を評価する

サマリー

立ち直り反射の消失は、長い実験動物でも催眠呼ばれる、意識不明のための標準的な行動の代理を務めています。薬理学的介入によって引き起こされる揮発性麻酔薬感受性における変化は、任意の吸入治療剤の送達のために適合させることができる注意深く制御されたハイスループット評価システムを用いて検出することができる。

要約

全身麻酔の一つの望ましいエンドポイントはまた、催眠として知られ、無意識の状態です。動物で催眠状態を定義すると、それは人間の患者には投与しないほど簡単です。げっ歯類での催眠のための広く使用されている行動の代用には反射（ロア）、あるいは動物がもはや背側横臥位の脆弱性を回避するために、自分の生来の本能に応答する点を立ち直りの損失である。我々は慎重に、温度変動を含むとガスの流れを変える可能性のある交絡のために制御しながら、同時に24匹のマウスでLORRを評価するシステムを開発した。これらのチャンバは、固定麻酔曝露後の立ち直り反射（RORR）を返すために、待ち時間によって測定された麻酔薬感受性の信頼性の評価を可能にする。代替的に、麻酔薬濃度を段階的に増加する（または減少）を用いて、チャンバはまた、誘導（又は発生）に集団の感受性の決定を可能にすることによって測定されるようEC ₅₀およびヒル勾配。最後に、ここで説明する制御された環境チャンバーは他の薬物、毒物学研究、及びバイタルサインの同時リアルタイムモニタリングの吸入送達を含む代替的な用途、様々に適合させることができる。

概要

全身麻酔薬は、薬のような多様なクラスがすべて単数形エンドポイントが分かりにくいままで誘発することができる方法についての種の多種多様な、まだ説明で催眠の可逆的な状態を引き起こす能力によって定義されています。理論の数は、催眠^、1,2の基礎としての一般的なメンブレンの混乱を示唆した麻酔薬の効力および脂溶性の間マイヤー·オーバートン相関、で始まる、年間で断定されています。より最近の証拠は、神経細胞のシグナル伝達に影響を与えるタンパク質標的は麻酔効果に寄与することを示唆している。マウスが原因マウスおよびヒトの麻酔応答間の相同性のこれらの理論を探索するのに不可欠なモデルであることが証明されている。マウスは全身麻酔下で主観的な意識について質問することができませんが、ある種の原始反射はげっ歯類の催眠の有用な代理尺度として役立つ。出産後の最初の数日で、マウスは反射的復原RESPを開発受動的に仰臥位³に配置されるのを防ぎますオンセ。マウスは、その立ち直り反射を失うれる麻酔の投与量は、人間の催眠用量⁴とよく相関する。

正向反射（LORR）の損失の評価は、マウスにおける麻酔薬の感度をテストするだけでなく、ラット、モルモット、ウサギ、フェレット、ヒツジ、犬^5-8を含む他の種の様々な広く使用されている実験室の標準となっている。 LORRの種のメンバーのために行うために、所与の麻酔剤の用量は非常に一貫しているが、それは環境因子によって有意にシフトさせることができる。例えば、睡眠不足のラットは、高い有酸素容量の揮発性および静脈麻酔薬⁹およびラットの両方に対してより敏感であるイソフルラン¹⁰にあまり敏感である。低体温はまた^、11〜14種の大スペクトルにおいて催眠ために必要な多数の麻酔薬の投与量を減少させることが示されている。順番に確実にLORR実験動物の群において発生する麻酔薬の投与量を同定するために、評価環境は注意深く、応力を最小限euthermiaを維持し、全ての被験者への薬剤の等量を送達するように制御することが重要である。驚くことではないが、遺伝的因子もまた麻酔^15-18感度^を変えることが知られている。そのため、慎重に検討し、また遺伝的背景¹⁹をコントロールに与えられるべきである。

我々は一定の^37°Cの環境を維持しながら、24匹のマウスのそれぞれに同一の気体の麻酔薬の配信を保証する装置を開発した。エクスポージャー室の透明の円筒形デザインは、高速LORR評価と遠隔測定生理学的測定を容易に統合することができます。このシステムは、正確に、野生型マウス²⁰で出現にイソフルラン、ハロタン、セボフルラン及び誘導EC ₅₀および時間を測定することが示されている。また、使用している遺伝的変異を持つマウスでは麻酔薬の感度の変化を観察し^、21〜23視床下部の病変を対象とするこのシステム。ここでは、麻酔薬の感度が私達の制御された環境装置を用いて、薬理学的介入の後に評価することができる2つの方法について説明します。揮発性麻酔導入及び出現感度の定常状態の表現型は、8〜10時間を必要とし、結果的に最高の​​慢性または長時間作用薬理学的介入のような実験条件が変化しないような研究のために調整されています。しかし、その効果が時間の経過とともに大幅に放散する短時間作用型の治療のために我々はまた、定位的に標的とするマイクロインジェクションまたは大幅に麻酔薬の出現に影響を​​静脈内薬物処置後立ち直り反射の変化を評価するための簡単​​な手順を紹介します。これらの試験は、首題の任意の数に適合させることができるこの制御された環境システムのための潜在的な用途の小さなサブセットを表す様々な種のクトは、吸入治療のいずれかのタイプを受信する。

プロトコル

本明細書に概説動物に関わるすべての手順は、ペンシルベニア州の機関動物実験委員会の大学によって承認されている。

1。試験装置の概要

1. 試験装置24は、透明なアクリル製円筒チャンバ長さ10cmおよび直径5cm（合計200ml容量）から構成されている。このサイズは、一般的な25グラムの成体マウスに適しています。チャンバは、ガス入口及び出口のための各端部にポートを有する。動物がチャンバ内に容易に装填することができるように出口端部は、取り外し可能である。ゴム製のOリングガスケットは、円筒状チャンバの取り外し可能な端部をシールするために使用されている間、ガスポート開口部を慎重に、テフロンテープで封止されている。
2. 各チャンバは、水浴の内部に着座ラックに取り付けられている。 （ガス入口以下）チャンバの下部のみが浸漬されるように、ラックが嵌合されている。安定性のために、チャンバーのバックエンドは、支持体上に載るように全体CHAMBERは、水平方向に位置しています。これはバス付きのチャンバ全体のさえ接触を保証する。
3. ポリエチレン管は、麻酔剤気化器に酸素タンクを接続し、次いで、10 L /分の流量計を通過する。チューブは等しい流れがチャンバ24の各々に、エージェント·アナライザに配信されていることを確認する等しい長さの25小径抵抗に分かれる。
4. 真空ラインは、ガス入口の反対側の端部に各チャンバを出る。これは呼気の二酸化炭素の再呼吸を排除一方向の流れを促進する。真空ラインは、社​​内吸引ラインに接続するためのマニホールドに結合します。主真空ラインに沿ってポップアップ遮断弁は、各チャンバ内の気圧条件を確実にする。
5. 浴は、完全に各チャンバの底部に接触するように十分な水で満たされている。水は、ポンプ37により一定^°Cの浴に通って循環され、維持される。

2。露光前のシステムをチェックしてください

1. C言語一体これは水浴の温度が浴を通して37 ^度Cである。
2. 5 L /分（チャンバ+エージェント·アナライザあたり200 ml /分）の速度で酸素を流す。リークを示すもので、どちらも、水の下に各チャンバ水没し、気泡や室内への水の浸入を探します。実験を開始する前に、任意の漏れをシールする。
3. 各室には、フローは25ガスラインのそれぞれを渡ってバランスをとられていることを確認するために、チャンバの後の行に500ミリリットル/分の流量計を接続します。これは、各チャンバが200ml /分の流れを受け取るように入力5 L /分の流れが均等に分散されることを確実にする。予想される流れを受けていない任意のチャンバーは、その流入および流出管は障害物がないかチェックしている必要があります。
4. 100％酸素が流れているときに0.00％のイソフルランの読み取りを保証するために、エージェント·アナライザを較正する。

3。インプラント温度トランスポンダー

1. 馴化の前に一週間、2％イソフルランで各マウスを麻酔。
2. ベタジンと背側首エリアを殺菌。
3. 滅菌されたパッケージ化された注射器の針を用いて肩甲骨の間の温度トランスポンダ皮下に注射する。
4. 感染およびトランスポンダの移行のための毎日の注射部位を監視します。

4。試験室に動物を慣らす

1. 四日間最初の評価の前に、100％の酸素を流しながら2時間、個々の室にすべてのマウスを置く。
2. により新しい環境にストレスの交絡の影響を避けるために、事前評価に4日間毎日、手順4.1。

5。あなたは麻酔感度に対する効果についてテストする薬理学的介入を行う

1. この介入は、脳^24、静脈内または腹腔内注射^25、またはカニューレ²⁶を介して特定の脳領域への薬物の送達の特定の部分に定位注入することがあります。
2. これらの手順自体は、ナイーブ動物に比べて麻酔感度を変更する場合がありますので、適切な対照群は、ビヒクル注射と同様の手順を経る必要があります。
3. あなたは、以下の手順6に示すように増加させること、および/または麻酔薬感受性の決定を減少段階的に行うことを計画している場合は薬理学的介入は、アクションの適切長い持続時間を持っていることを確認し、そうでない場合は、手順7に進みます。

6。段階的なEC ₅₀誘導の判定と創発を使用して麻酔感度を評価

1. 100％の酸素が流れると、個々の室にそれぞれの動物を配置します。
2. 15分間0.4％*にイソフルラン濃度を設定します。マウスは、その背中に配置されるまで、この期間の最後の2分の間に、そっとチャンバーを圧延することにより、各動物の正向反射を評価する。正向反射、マウスは、すべてを復元することがある場合に限り、無傷であると考えられている2分以内室の床に、その足の。
   1. * 0.4％イソフルランをC57BL/6Jマウスにおけるsubhypnotic用量であることに注意してください。任意のマウスは、最初のステップで、その立ち直り反射を紛失した場合、初期投与量が大きすぎ、後続の日に減少させなければならない。
3. 各マウスについて正向反射の状態を記録し、温度データのために、各マウスをスキャンします。テンプレートレコードを表1に示す。
4. 15分間〜0.05％でイソフルラン濃度を増加させ、ステップ7.2を繰り返します。すべての動物が彼らの立ち直り反射を失ったまで、これを実行し続ける。
5. オプション：すべての動物は彼らの立ち直り反射を取り戻しれるまで（ステップ6.3参照）を段階的にイソフルラン投与量を減少させるための同じ手順を繰り返します。
6. 、実験を終了し、イソフルランをオフにして、15分間100％酸素で、システム全体をフラッシュする。マウスは彼らのホームケージに戻す前に回復し、experimeを保護しますので、これは低酸素症を防ぐことができますいずれの麻酔薬の曝露からNTER。
7. オプション：動物や麻酔薬の濃度の数の数が原因で、リソースや時間の制約に制限されている場合には、カーブフィットパラメータ推定値、特にはヒル勾配-は過小評価、不当に低い誤差推定している。このような場合には、十分に真のヒル勾配のパラメータとそれに対応する誤差推定を得るために最大2つの追加の実験日に6.1から6.6に記載の手順麻酔感度測定を繰り返す必要があり得る。

7。出現に時間とともに麻酔感度の短期変化を評価

1. 100％の酸素が流れると、個々の室にそれぞれの動物を配置します。
2. 野生型C57BL/6Jマウス²⁰用の誘導のED ₉₉に対応して1.2％のイソフルラン濃度を設定します。急性介入の作用の予想される期間に応じて、30〜60分間維持する。
3. LORRを確認で静かにマウスまで、各チャンバーを圧延することにより、全ての動物を背中に配置されます。
4. イソフルランをオフにして、100％酸素を流す。各動物がその立ち直り反射を取り戻すまでの時間を測定します。これは、チャンバの床にすべての4つの足の配置によって定義され、無傷の立ち直り反射を有する3つの連続した​​試験の存在によって確認される。

結果

図1に、薬理学的介入の長期的影響を決定するための段階的なLORRアッセイの有用性を実証している。イボテン酸（IBA）は、多くの場合、永久的な神経損傷を引き起こす興奮毒として使用されるグルタミン酸N-メチル-D-アスパラギン酸（NMDA）受容体のアゴニストである。ここでは、試験前に両側性C57BL/6Jマウスの腹外側視索前野（VLPO）1週に1％のIBAの10 ​​NLを注入された。この核のニューロンの大多数は、覚醒中に発火の低料金を示し、特に非急速眼球運動睡眠、レム睡眠、そして全身麻酔^23,27-29の催眠用量への曝露との間にその活性を増加させる。 VLPOで成功した病変はイソフルラン誘発性催眠に対する抵抗性を引き起こす必要があります。イソフルランの各増加レベルでは、立ち直り反射を失ったマウスの割合は、対数₁₀スケールの麻酔薬濃度に対してプロットした。データマウスの各群（ビヒクルを注射し、注射したIBA）、次いでシグモイド用量反応曲線に適合させた。このアッセイは、常に直立すべての動物で始まり、常に正向反射を失ったすべての動物で終わっているので、下部と上部の定...

ディスカッション

シングルマウスLORRの評価は、一見単純な作業ですが、それは動物の群から信頼性の高いデータを収集するために、対象者との間で同一の生理学的条件を維持するためにもかかわらず、必要不可欠である。ここで紹介する厳密に調整、大容量のLORR装置は、実験を標準化し、効率を最大化する方法を提供しています。体温調節と同等の流量分布の基本的な教義に従うことによって、このシステムは、簡単に再作成し、個々の実験者のニーズに合わせてカスタマイズすることができます。チャンバサイズは、例えば、ラットなどの他の種のためにスケーリングすることができる、追加チャンバは、流入し、真空にさらに分岐点を付加することによって対応することができる。すべての被験者は、結果の二次的事後確認のためにビデオ記録実験することを可能にする透明アクリルチャンバーを通して簡単に見ることができます。アクリルはまた、温度を監視するために使用することができる無線周波数遠隔測定システムと互換性があるTURE、血圧、および生体電位。

私たちは、薬理学的介入、次の麻酔薬感受性を評価するための2種類の方法を提示する。両方の出現と段階的に誘導試験に時間が立...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
試薬	の名前 会社	カタログ番号	コメント
酸素	空気ガス	OX300
イソフルラン	バトラー シャイン		関心のある任意の揮発性麻酔薬を代用することができます
材料の名前	会社	カタログ番号	コメント
質量流量計- 10 SLPM	オメガエンジニアリング	FMA-A2309
質量流量計-500 SCCM	オメガエンジニアリング	FMA-A2305
麻酔薬アナライザー/ガスインジケーター	AM ビックフォード	FI-21 理研
加熱ウォーターポンプ	フィッシャーサイエンティフィック	13-874-175
温度トランスポンダー	BMDS	IPTT-300
RF温度リーダー	BMDS	DAS-6007