本プロトコルは、ラットの腹部迷走神経に電極アレイを埋め込むための外科的技術と、埋め込まれたデバイスを使用した慢性電気生理学的検査および刺激の方法を説明する。
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この記事について
サマリー
要約
腹部迷走神経刺激(VNS)は、ラットの迷走神経の横隔膜下枝に適用できます。その解剖学的位置により、子宮頸部VNSに一般的に関連する呼吸器および心臓のオフターゲット効果はありません。呼吸器および心臓のオフターゲット効果がないため、子宮頸部VNS中に一般的に経験される副作用を軽減するために刺激の強度を下げる必要はありません。炎症性腸疾患、関節リウマチ、および2型糖尿病のラットモデルにおける血糖低下のラットモデルにおける腹部VNSの抗炎症効果を示す最近の研究はほとんどありません。ラットは、迷走神経の解剖学的構造が確立されていること、神経のサイズが大きいため取り扱いが容易であること、および多くの疾患モデルが利用できるため、この技術の可能性を探るのに最適なモデルです。ここでは、ラットにおける腹部VNS電極アレイの洗浄および滅菌方法と手術プロトコルについて説明します。また、誘発された化合物活動電位を記録することにより、閾値超刺激を確認するために必要な技術についても説明します。腹部VNSは、炎症性疾患を含む様々な疾患に対して選択的かつ効果的な治療を提供する可能性を秘めており、子宮頸部VNSと同様に用途拡大が期待されています。
概要
頸部の頸部に照射する迷走神経刺激療法(VNS)は、難治性てんかん、難治性うつ病、虚血性脳卒中後のリハビリテーション1に対して米国食品医薬品局(FDA)が承認した治療薬であり、欧州では心不全に対して欧州委員会が承認した治療薬2です。非侵襲的頸部VNSは、片頭痛と頭痛に対してFDA承認されています1。その用途は拡大すると予想され、最近の臨床試験では、クローン病3、関節リウマチ4,5、耐糖能障害、2型糖尿病6,7などの他の適応症でのVNSの有効性が示されています。有望ではあるが、頸部VNSは、肺と心臓を神経支配する神経線維のオフターゲット活性化により、徐脈や無呼吸を引き起こす可能性がある8,9,10。咳、痛み、声の変化、頭痛、無呼吸低呼吸指数の増加などの副作用は、子宮頸部VNS11,12
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プロトコル
動物に関するすべての処置は、セントビンセント病院(メルボルン)の動物倫理委員会によって承認され、科学的目的のための動物のケアと使用に関するオーストラリア法(オーストラリア国立保健医療研究評議会)および動物虐待防止法(1986年)に準拠しています。合計で、24匹の雌のダークアグーチラット(8〜9週齢)がこの研究に使用されました。実験グループは以下で構成されていました:コラーゲン注射またはVNSインプラントを受けていない正常なコホート(n = 8)。インプラントとコラーゲン注射を受けた刺激されていない疾患コホート(n = 8)(電気生理学的検査は実施されていない)。インプラント、コラーゲン注射、電気生理学的検査、およびVNS療法を受けた刺激疾患コホート(n = 8)。コラーゲン注入の5日前に移植手術を行い、コラーゲン注入の4日後にVNS療法の馴化を開始し、7日間にわたって行われました。VNS療法は、コラーゲン注射後11日目から17日目まで適用されました15。刺激性疾患コホートでは、麻酔下での着床手術直後、コラーゲン注入日、コラーゲン注入10日後、および終了日(コラーゲン注入17日後)に電気生理学的検査を実施した。
1.電極アレイの超音波処理と滅菌
- 超音波洗浄機の周波数を80kHzに設定し、超音波タンクに水道水を入れます。電極アレイを清潔なプラスチック容器の洗浄液に浸し、超音波タン....
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結果
手術直後に誘発された複合活動電位(ECAP、 図3A、B)を記録することは、アレイチャネル内の神経の正しい配置を確認するために使用できる技術であり、その刺激は迷走神経の活性化に効果的です。
図3では、雌の暗色アグーチラット(8〜9週齢)にVNS電極アレイを移植しました。治療刺激を受けるように無作為に選択されたラットでは、ECAPは手術直後(0日目、図3A)およびVNS治療セッションの終了時(23日目、図3B)に記録されました。.ECAPの存在(図3B)は、刺激強度が神経閾値を超えており、神経が正常に活性化されていることを示しました。VNS治療群の動物は、ECAPが記録されていない場合、刺激がうまく送達されたという保証がなかったため、除外されました
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ディスカッション
腹部VNSインプラント手術と迷走神経の慢性刺激およびECAPの記録のこの方法は、移植後のラットで5週間使用され、忍容性が良好です10,15,16。胃、肝臓、腸を引っ込めて食道と迷走神経をよく見ることは、手術の重要なステップの1つです。これらの臓器が引っ込められると、迷走神経にアクセスできるようになります。胃を引っ込めると呼吸が損なわれるリスクがあり、その場合、収縮器が緩みます。さらに、食道周囲の結合組織を切断して迷走神経にアクセスする場合は、胸腔内圧の乱れ、重度の呼吸抑制、および手術中の動物の死亡につながる可能性のある横隔膜の損傷を避けるように注意する必要があります。食道を取り巻く結合組織は、肝および腹腔枝の上の電極アレイに収まる程度に除去することをお勧めします。
術後の合併症としては、食道周辺の組織癒着、ヘルニア、術後イレウスなどがあります。組織の付着は、手術中および腹腔を閉じる前に腹腔内に滅菌.......
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開示事項
この調査は、潜在的な利益相反と解釈される可能性のある商業的または金銭的関係がない状態で実施されました。
謝辞
ラット腹部VNSインプラントの開発は、国防高等研究計画局(DARPA)BTOの資金提供を受け、Doug Weber博士とEric Van Gieson博士の後援の下、Space and Naval Warfare Systems Center(契約番号N66001-15-2-4060)を通じて行われました。本誌で報告された研究は、Bionics Institute Incubation Fundの支援を受けました。バイオニクス・インスティテュートは、ビクトリア州政府から運用インフラ支援プログラムを通じて受けた支援を認めています。機械設計のOwen Burns氏、解剖学の専門知識をしてくれたJohn B Furness教授、末梢界面、ニューロモデュレーション、レコーディングの専門知識をしてくれたRobert K Shepherd教授、畜産と試験のPhilippa Kammerer氏とAmy Morley氏、術後の動物ケアに関するアドバイスをしてくれたFenella Muntz氏とPeta Grigsby博士、VNSアレイの製造についてNeoBionicaのJenny Zhou氏と電極製造チームに感謝します。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 0.9%生理食塩水 | Briemarpak | SC3050 | |
| Baytril | Bayer | ||
| Betadine | Sanofi-Aventis Healthcare | ||
| Buprelieve(ブプレノルフィン) | Jurox | ||
| データ収集デバイス | National Instruments | USB-6210 | |
| DietGel Boost(ダイエットジェルサプリメント) | ClearH2O | ||
| デュモンピンセット、スタイル5 | ProSciTech | T05-822 | |
| デュモンピンセット、スタイルN7、自己閉鎖型 | ProSciTech | EMS72864-D | |
| エルマソニック P 超音波処理機 | エルマ | ||
| ・ハルトマンのソリューション | バクスター | AHB2323 | |
| 止太 | ProSciTech | TS1322-140 | |
| HPMC/PAAモイスチャライジングアイジェル | アルコン | ||
| イゴール Pro-8 ソフトウェア | Wavemetrics, Inc | ||
| Isoflo (イソフルラン) | Zoetis | ||
| 絶縁型差動増幅器 | World Precision Instruments | ISO-80 | |
| 液体ピロネグ | ディバーシー | HH12291 | 洗浄液 |
| マルカイン(ブピバカイン) | アスペン | ||
| プラスチックドレープ | Multigate | 22-203 | |
| ラット迷走神経インプラント | Neo-Bionica | ||
| Rimadyl (Carprofen) | Zoetis | ||
| シルク縫合糸 3-0 | Ethicon | ||
| Silk縫合糸 7-0 | Ethicon | ||
| SteriClaveオートクレーブ | コミノックス | 24S | |
| 滅菌使い捨て手術用ガウン | ゼブラベット | DSG-S | |
| 自殺 ニッケル フック | ジャービス ウォーカー | ||
| 超純水 | メルク ミリピール | ミリQダイレクト | |
| アンダーパッド | ゼブラベット | UP10SM | |
| バンナスはさみ | ProSciTech | EMS72933-01 | |
| Vicryl 縫合糸 4-0 | エチコン |
参考文献
- Fang, Y. T., et al. Neuroimmunomodulation of vagus nerve stimulation and the therapeutic implications. Front Aging Neurosci. 15, 1173987(2023).
- Fudim, M., et al. Device therapy in chronic heart failure: JACC state-of-the-art review.
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再版と許可
