방법 논문

로컬 또는 전신 약물 개입 후 마우스의 휘발성 전신 마취 감도의 변화를 평가

DOI:

10.3791/51079

⸱

2013년 10월 16일

 ,  , 
1Department of Anesthesiology and Critical Care, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, 2Department of Pharmacology, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, 3Department of Neuroscience, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, 4Center for Sleep and Circadian Neurobiology, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania

이 논문에서

요약

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복원력 반사 손실이 긴 동물 실험에서, 또한 최면이라는 의식을위한 표준 행동 대리 역임했다. 약리학 적 개입으로 인한 휘발성 마취제 감도의 변화는 흡입 치료제의 전달을 위해 적응 될 수있다 신중하게 제어 높은 처리량 평가 시스템으로 검출 될 수있다.

초록

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전신 마취의 하나의 바람직한 엔드 포인트는 최면으로 알려진, 무의식의 상태입니다. 동물 최면 상태를 정의하는 것은 인간의 환자에서보다 덜 간단합니다. 설치류에 최면을위한 널리 사용되는 행동 대리는 반사 (LORR), 또는 동물이 더 이상 지느러미 드러 누움의 취약점을 방지하기 위해 자신의 타고난 본능에 반응하는 지점을 보상하기의 손실이다. 우리는 신중하게 온도 변화 등의 가스 흐름을 변화 잠재적 인 혼동을위한 제어하면서 동시에 24 생쥐의 LORR을 평가하는 시스템을 개발했습니다. 고정 마취 노출 다음과 같은 복원력 반사 (RORR)의 반환 지연에 의해 측정이 챔버 마취 감도의 신뢰성 평가를 허용한다. 에 의해 측정되는 선택적으로, 마취제 농도가 단계적으로 증가 (또는 감소)를 사용하여, 챔버는 유도 (또는 출현)에 인구의 감도의 결정을 가능하게EC 50과 힐 슬로프입니다. 마지막으로, 여기에 설명 된 제어 환경 챔버는 흡입은 다른 약물의 전달, 독성 연구 및 생체 신호의 동시 실시간 모니터링을 포함하여 다른 용도의 다양한 적용 할 수 있습니다.

서론

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일반 마취제는 종의 다양한, 아직 약물 등 다양한 클래스가 모두 단일 엔드 포인트가 애매 남아 유도 할 수있는 방법에 대해서 설명 최면의 가역적 인 상태를 야기 할 수있는 능력에 의해 정의된다. 이론의 숫자는 최면 1,2의 기초로 일반 멤브레인 중단을 제안 마취 힘과 지질 용해도 사이의 마이어 - 오 버튼의 상관 관계로 시작, 수년에 걸쳐 상정되었다. 최근의 증거는 신경 세포의 신호 전달에 영향을 미치는 단백질 표적이 마취 효과에 기여하는 것이 좋습니다. 쥐 때문에 쥐와 인간의 마취 응답 사이의 상 동성이 이론을 탐구하기위한 필수 불가결 한 모델이 입증되었다. 마우스는 전신 마취의 주관적인 인식에 대해 질문 할 수 있지만, 특정 원시 반사는 설치류 최면의 유용한 지표로 봉사한다. 출생 후 첫 몇 일 동안, 마우스는 반사 복원력 RESP 개발온세 그 수동적 앙와위 3에 배치되는 것을 방지 할 수 있습니다. 마우스는 복원력 반사 손실되는 마취의 용량은 인간의 최면 용량 4과 잘 상관 관계.

바로 잡는 반사 (LORR)의 손실의 평가는 생쥐에서 마취 감도를 테스트뿐만 아니라 쥐, 기니피그, 토끼, 흰 족제비, 양, 강아지 5-8 등 다른 종의 다양한 널리 사용되는 실험실의 표준이되었습니다. LORR이 종의 구성원에 대해 발생하는 특정 마취제 투여 량은 매우 일관이지만, 환경 요인에 의해 크게 시프트 될 수있다. 예를 들어, 수면 박탈 쥐 휘발성 및 정맥 마취제 9 높은 유산소 능력을 가진 쥐 모두에 더 민감 이소 플루 란 (10)에 덜 민감하다. 저체온증은 11 ~ 14 종의 큰 스펙트럼에서 최면에 필요한 다양한 마취제의 용량을 줄이기 위해 표시되었습니다. 순서대로안정적 LORR는 실험 동물의 그룹에서 발생하는 마취제 투여 량을 파악하기 위해서는 평가 환경은 신중, 스트레스를 최소화 euthermia를 유지하고, 모든 피험자에게 약물의 동등한 양을 전달하도록 제어하는​​ 것이 중요하다. 당연히 유전 적 요인은 마취 감도 15-18을 변경하는 것으로 알려져있다. 따라서 신중하게 고려도 유전 배경 (19)에 대한 제어를 제공해야한다.

우리는 일정하게 37 오 C 환경을 유지하면서 24 생쥐의 각 동일한 기체 마취의 배달을 보장하는 장치를 개발했다. 우리의 노출 챔버의 투명한 원통형 디자인은 빠른 LORR 평가 및 원격 측정 생리 학적 측정을 쉽게 통합 할 수 있습니다. 이 시스템은 정확하게 야생형 마우스 (20)의 출현으로 이소 플루 란, 할로 탄, 및 sevoflurane 유도 EC (50) 및 시간을 측정하는 것으로 나타났다. 우리는 또한 사용했다유전자 변이와 대상 시상 하부 병변 21-23 생쥐에 마취 감도의 변화를 관찰하는이 시스템. 여기에서 우리는 마취 감도가 우리의 통제 된 환경 장치를 이용하여 약물의 개입 후 평가 될 수있는 두 가지 방법을 설명합니다. 휘발성 마취 유도 및 출현 감도의 정상 상태 표현형 8 ~ 10 시간이 필요하고 결과적으로 가장 만성 또는 지속 형 약물 개입에 같은 실험 조건이 변경되지 않는 한 연구에 맞게 조정됩니다. 그러나 그 효과가 시간이 지남에 따라 크게 분산 속효성 치료를 위해 우리는 또한 정위 타겟 microinjections 또는 크게 마취 출현에 영향을 정맥 주사 약물 치료 다음과 같은 반사 보상하기의 변화를 평가하는 간단한 절차를 제시한다. 이 테스트는 피사체의 수에 적용 할 수있는이 통제 된 환경 시스템에 대한 잠재적 인 응용 프로그램의 작은 부분 집합을 나타냅니다종의 다양한 ECTS는 흡입 치료의 모든 유형을받을 수 있습니다.

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프로토콜

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여기에 설명 된 동물과 관련된 모든 절차는 펜실베니아의 기관 동물 관리 및 사용위원회의 대학에 의해 승인되었습니다.

1. 시험 장치의 개요

  1. 시험 장치는 24 투명 아크릴 원통형 챔버 길이 10 ㎝, 직경 5 ㎝ (200 ML의 총 부피)로 구성되어 있습니다. 이 크기는 일반적인 25g 성인 마우스에 적합합니다. 챔버 가스 입구와 출구 각 끝 포트가 있습니다. 동물 쉽게 챔버 내로 로딩 될 수 있도록 출구 단부는 제외. 고무 O-링 가스켓은 원통형 챔버의 탈착 단부를 밀봉하기 위해 사용되는 동안 가스 측 포트 개구 신중 테플론 테이프로 밀봉된다.
  2. 각 챔버는 수조 안에 앉는 선반에 장착된다. (기체 입구 아래)의 챔버 만 하부가 침수되도록 랙 장착된다. 안정성을 위해, 챔버의 뒤끝은 지지체 상에 걸쳐 지도록 전체 chamb어 수평 앉아있다. 이 욕실 전체 챔버의 연락도 보장합니다.
  3. 폴리에틸렌 튜브 마취 기화기에 산소 탱크를 연결 한 후 10 L / 분 유량계를 통과한다. 튜브 같은 흐름이 24 각 챔버와 에이전트 분석기에 전달하기 위해 동일한 길이의 25 작은 직경의 저항으로 분할합니다.
  4. 진공 라인은 가스 유입구의 대향 단부에서 각 챔버를 종료. 이 호기 이산화탄소 재 호흡을 제거 단방향 흐름을 촉진합니다. 진공 라인은 내부 흡입 라인에 연결하는 매니 폴드에 결합한다. 주 진공 라인을 따라 팝업 차단 밸브는 각 챔버 내의 기압의 조건을 보장합니다.
  5. 목욕은 완전히 각 실의 바닥을 문의하기에 충분한 물이 가득합니다. 물은 펌프에 의해 일정하게 37 ℃로 목욕을 통해 순환 및 유지됩니다.

2. 이전 노출에 시스템을 확인

  1. C여하튼 그 수조의 온도는 욕 걸쳐 37 입출력 C이다.
  2. 5 L / min의 속도 (실 + 에이전트 분석기 당 200 ㎖ / 분)에 산소 흐름. 물 속에서 각 실 잠수함 누출을 나타내는 둘 중 기포 나 챔버에 물 항목을 찾습니다. 실험을 시작하기 전에 누출을 밀봉.
  3. 각 실의 경우, 흐름이 25 가스 라인의 각을 통해 균형 된 ㄴ다는 것을 확인하기 위하여 챔버 후 라인에 500 ㎖ / 분 유량계를 연결합니다. 이것은 각 챔버는 200 ㎖ / 분의 유량을받을 수 있도록 입력 5 L / min의 흐름이 균일하게 분포 할 것이라는 점을 보증한다. 예상 흐름을 수신되지 않은 챔버의 유입과 장애물을 검사 유출 관이 있어야합니다.
  4. 100 % 산소가 흐르는 0.00 %의 이소 플루 란의 판독을 보장하기 위해 에이전트 분석기를 보정합니다.

3. 임플란트 온도 트랜스 폰더

  1. 일주일 전에 습관에, 2 % 이소 플루 란 각 마우스를 마취.
  2. 베타 딘과 지느러미 목 부분을 소독.
  3. 멸균, 사전 패키지 된 인젝터 바늘을 사용하여 어깨 뼈 사이의 온도 트랜스 폰더 피하 주사.
  4. 감염 및 트랜스 폰더의 마이그레이션 매일 주사 부위를 모니터링합니다.

4. 시험 챔버에 동물을 길들

  1. 나흘 처음 평가하기 전에, 100 % 산소가 흐르는 2 시간 동안 각각의 챔버에 마우스를 모두 배치합니다.
  2. 이전으로 인해 새로운 환경에 스트레스의 혼란 함을 주죠 효과를 방지 할 수있는 평가에 4 일간 매일 4.1 단계를 반복합니다.

5. 당신은 마취 감도에 미치는 영향에 대해 테스트 할 약물 중재를 수행

  1. 이러한 개입은 캐 뉼러 (26)을 통해 뇌 24, 정맥 내 또는 복강 내 주사 (25) 또는 특정 뇌 영역에 대한 약물의 전달의 특정 부분에 정위 주사 수도.
  2. 이러한 절차 자체 나이브 동물에 비해 마취 감도를 변경하는 경우가 있기 때문에, 적절한 대조군 차량 주사와 같은 절차를 거쳐야한다.
  3. 단계 아래 6과 같이 마취 감도의 결정을 증가 및 / 또는 감소를 단계적으로 할 계획하는 경우 약물의 개입 조치의 적절하게 긴 시간이 있는지 확인하고, 그렇지 않으면 7 단계로 이동합니다.

6. 단계별 EC (50) 유도에 대한 결정 및 출현을 사용하여 마취 감도를 평가

  1. 100 % 산소가 흐르는 개별 챔버로 각 동물을 놓습니다.
  2. 15 분 동안 0.4 % *로 이소 플루 란의 농도를 설정합니다. 이 기간의 마지막 2 분 동안 마우스의 뒷면에 배치 될 때까지 가볍게 실을 압연하여 각 동물의 된 직립 반사를 평가합니다. 바로 잡는 반​​사가 마우스를 모두 복원 할 수있는 경우에만, 그대로로 간주됩니다2 분 내에 실의 바닥에 그것의 발의.
    1. * 0.4 % 이소 플루 란이 C57BL/6J 마우스의 subhypnotic 복용량합니다. 모든 마우스는 첫 번째 단계에서 자신의 복원력 휘어진를 잃는 경우, 초기 용량은 너무 커서 후속 기간을 감소시켜야한다.
  3. 각 마우스에 대한 반사 보상하기의 상태를 기록하고 온도 데이터를 각 마우스를 스캔 할 수 있습니다. 템플릿 레코드를 표 1에 나타낸다.
  4. 15 분 동안 0.05 % ~에 의해 이소 플루 란의 농도를 증가 단계 7.2를 반복합니다. 모든 동물은 자신의 복원력 반사 손실 될 때까지이 작업을 수행하는 것을 계속한다.
  5. 선택 사항 : (단계 6.3 참조) 모든 동물은 자신의 복원력 반사을 회복 할 때까지 단계별 이소 플루 란 복용량을 감소에 대해 동일한 절차를 반복합니다.
  6. 실험을 종료 이소 플루 란을 끄고 15 분 동안 100 % 산소로 시스템 전체를 세척합니다. 이 마우스는 자신의 홈 케이지에 반환되기 전에 복구로 저산소증을 방지하는 데 도움이 될 것입니다 및 experime을 보호 할 것어떤 마취 노출 NTER.
  7. 선택 사항 : 동물이나 마취 농도의 수의 수에 의한 자원이나 시간의 제약으로 제한하는 경우, 곡선 적합 매개 변수 추정, 특히 언덕의 경사가 - 수 과소 거짓으로 낮은 오류 추정이있다. 그러한 경우에, 그것은 완전히 진정한 힐 슬로프의 파라미터와 대응하는 에러 추정을 얻기 위해 최대 두 개의 추가 실험 일에 단계 6.1-6.6에서 설명 마취제 감도 측정을 반복 할 필요가있을 수있다.

7. 출현에 시간과 마취 감도의 단기 변화를 평가

  1. 100 % 산소가 흐르는 개별 챔버로 각 동물을 놓습니다.
  2. 야생형 C57BL/6J 마우스 (20)에 대한 유도 ED 99에 해당하는 1.2 % 이소 플루 란으로 농도를 설정한다. 급성 개입 조치의 예상 지속 기간에 따라 30 ~ 60 분 동안 유지한다.
  3. 에 LORR 확인부드럽게 마우스까지 각 실 롤링 모든 동물은 자신의 허리에 배치됩니다.
  4. 이소 플루 란을 끄고 100 % 산소를 흐른다. 각 동물의 복원력 반사를 회복 할 때까지의 시간을 측정한다. 이 챔버의 바닥에 네 발의 배치에 의해 정의 그대로 복원력 반사와 세 개의 연속적인 시험의 존재에 의해 확인된다.

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결과

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그림 1은 약리학 적 개입의 장기적 효과를 결정하기위한 단계별 LORR 분석의 유용성을 보여줍니다. Ibotenic 산 (IBA)는 종종 영구적 인 신경 병변을 일으키는 excitotoxin로서 사용되는 글루타메이트 N 메틸 D Asparate (NMDA) 수용체의 작용제이다. 여기에서 우리는 양자 C57BL/6J 마우스의 v​​entrolateral preoptic 지역 (VLPO) 일주 시험을하기 전에에 1 % IBA의 10 NL을 주입했다. 이 핵에있는 신경 세포의 대부분은 깨어있는 동안 소성 낮은 가격을 전시하고 특히 비 급속 안구 운동 수면, 빠른 안구 운동 수면, 일반 ​​마취제 23,27-29의 최면 용량에 노출하는 동안 자신의 활동을 증가. VLPO 성공적인 병변은 이소 플루 란 유도 최면에 저항을 야기한다. 이소 플루 란 각각 증가 수준에서 복원력 반사를 잃은 마우스의 비율은 로그 (10) 규모의 마취 농도에 대해 도시 하였다. 데이터생쥐 군...

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토론

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하나의 마우스에 LORR의 평가는 겉으로는 간단한 작업이지만, 동물의 그룹에서 신뢰할 수있는 데이터를 수집하기 위해 주체 사이의 동일한 생리적 조건을 유지하기 위해 그럼에도 불구하고 필수적이다. 여기에 제시된 밀접 규제 고용량 LORR 장치 실험을 표준화하고 효율을 최대화하는 방법을 제공한다. 체온 조절과 같은 흐름 분배의 기본 원칙에 따라,이 시스템은 쉽게 다시 개별 실험자의 요구에 맞게 사용자 정의 할 수 있습니다. 챔버의 크기는 쥐와 같은 다른 종에 대한 확장 할 수 있으며, 추가 챔버는 유입 및 진공에 더 많은 분기점을 연결하여 수용 할 수있다. 모든 과목은 가능한 결과의 차 사후 확인을위한 영상 기록 실험에 만드는, 투명 아크릴 실을 통해 쉽게 볼 수 있습니다. 아크릴로는 온도를 모니터링하는 데 사용될 수 라디오 주파수 원격 측정 시스템과 호환진짜야, 혈압, 및 biopotentials.

우리는 약물 개입 다음 마취 민감도를 평가하기위한 두 가지 방법을 제시한다. 출...

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공개 사항

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저자가 공개하는 게 없다.

감사의 글

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이 작품은 R01 GM088156 및 T32 HL007713-18에 의해 지원되었다. 우리는 우리의 바로 잡는 반​​사 장치를 조립하는 데 도움을 준 펜실베니아 연구 계측 숍의 대학에서 빌 페니와 마이클 전차 승무원에게 감사의 말씀을 전합니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
시약명회사카탈로그 번호코멘트
산소에어가스OX300
IsofluraneButler Schein관심 있는 휘발성 마취제는 대체할 수 있습니다
재료 이름회사카탈로그 번호코멘트
질량 유량계- 10 SLPMOmega EngineeringFMA-A2309
질량 유량계- 500 SCCMOmega EngineeringFMA-A2305
마취제 분석기/가스 표시기AM BickfordFI-21 Riken
가열 워터 펌프Fisher Scientific13-874-175
온도 트랜스폰더BMDSIPTT-300
RF 온도 판독기BMDSDAS-6007

참고문헌

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