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이소플루레인 마취 쥐의 꼬리 동맥 혈액 채취를 통한 스트레스 감소 및 신뢰도 향상

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DOI:

10.3791/71978

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2026년 8월 14일

1Core Facility Laboratory Animal Breeding and Husbandry, Medical University of Vienna

이 논문에서

요약

이소플루란 마취 하에 수행되는 쥐의 꼬리 동맥 채혈은 스트레스를 최소화하면서 비교적 많은 양의 혈액을 안정적으로 수집할 수 있게 합니다. 빠른 회복력과 반복 채혈에 적합하다는 점 덕분에, 이 방법은 신뢰할 수 있는 생리학적 매개변수가 필요한 종단적 연구에 이상적입니다.

초록

본 방법은 isoflurane로 마취된 쥐의 꼬리 동맥을 통한 혈액 채취 방법을 설명합니다. isoflurane를 사용하면 방어적 움직임을 최소화하여 동물과 연구자 모두에게 스트레스가 적고 제어된 절차를 수행할 수 있습니다. 추가적인 장점으로는 isoflurane의 짧은 작용 시간 덕분에 채혈 후 동물이 빠르게 회복된다는 점, 단일 천자 부위에서 비교적 많은 양의 혈액을 수집할 수 있다는 점, 그리고 반복적인 혈액 채취에 적합하다는 점 등이 있습니다. 또한, 빠른 동맥 혈류는 응고 아티팩트의 가능성을 줄일 수 있으나, 이는 본 연구에서 구체적으로 평가되지 않았습니다. 결과는 약동학 연구의 일환으로 결정되었습니다. 모든 동물에서 혈액 수집이 성공적으로 이루어져 100%의 채취 성공률을 기록했습니다. 혈액 채취 24 h 후 유의미한 체중 감소는 관찰되지 않았으며, 동물들은 가시적인 고통이나 절차 관련 합병증 없이 빠르게 회복되었습니다. 종합적으로, 이 접근 방식은 핸들링 스트레스를 최소화하면서 신뢰할 수 있고 재현 가능한 혈액 수집이 필요한 실험 환경에 매우 적합합니다. 짧은 학습 단계 이후, 이 절차는 일상적인 실험용으로 신뢰할 수 있음이 입증되었습니다. 다만, 실험을 계획하고 결과를 해석할 때 isoflurane 마취가 혈액 가스, 대사 및 내분비 파라미터에 미칠 수 있는 잠재적 영향이 고려되어야 합니다.

서론

채혈은 쥐를 이용한 실험 연구에서 생리학적 및 약동학적 파라미터를 평가하기 위한 핵심 기술입니다. 권장되는 기술로는 꼬리 절개, 꼬리 외측정맥, 복재정맥, 설하정맥, 경정맥 및 안와하 정맥동에서의 채혈과 카테터 삽입이 있습니다1,2,3,4,5,6,7. 하지만 방법의 선택은 원하는 결과에 따라 달라지며, 각 방법은 고유한 제한점이 있습니다.

측면 미정맥 채혈 및 꼬리 절개법은 얻을 수 있는 혈액량이 제한적일 수 있으며, 안와하 채혈법은 효율적이지만 더 침습적이고 회복에 영향을 미치며1 조직 손상의 위험4,8 및 윤리적 문제를 수반합니다. 복제정맥 채혈법은 보정 및 천자 부위의 제모가 필요하며2, 이는 스트레스를 유발하여 실험 결과에 영향을 줄 수 있습니다. 복제정맥은 길이가 짧고 지혈 문제로 인해 반복적인 채혈이 어려울 수 있습니다. 이는 설하정맥 채혈 시에도 마찬가지입니다. 경정맥 천자를 통해 다량의 혈액을 빠르게 얻을 수 있지만, 기흉으로 이어지는 폐 손상의 위험이 있습니다. 또한, 정맥이 보이지 않기 때문에 맹목적으로 천자를 수행해야 합니다6.

이러한 맥락에서 샘플의 품질을 보장하면서 동물의 고통을 최소화하는 정교한 방법들이 점점 더 중요해지고 있습니다. isoflurane 마취 하의 꼬리 동맥 혈액 채취가 바로 이러한 접근법을 제공합니다. 작용 시간이 짧은 흡입 마취제의 사용은 핸들링 스트레스를 줄이고 제어된 절차 수행을 용이하게 합니다. 또한, 동맥 혈액 채취는 빠른 혈류 덕분에 응고 아티팩트의 위험이 적어 고품질의 혈액 샘플을 제공할 것으로 기대됩니다. 이 기술은 동물의 회복이 빠르고 생리적 교란이 최소화되므로, 반복적인 채취 및 종단적 연구 설계에 특히 적합합니다. 종합적으로, 이 방법은 기술적 신뢰성과 향상된 동물 복지를 결합한 것으로, 정밀하고 재현 가능한 혈액 측정이 필요한 실험 환경에 매우 적합합니다.

프로토콜

제시된 방법을 포함하는 모든 실험은 빈 의과대학 윤리위원회와 오스트리아 교육과학연구부의 승인을 받았습니다.

1. 준비 단계

참고: 원활하고 효율적인 절차를 위해 마취 전 모든 필요한 재료를 준비하십시오.

  1. 혈액 응고를 방지하기 위해 시린지에 3.2% citrate를 채웁니다(양은 원하는 파라미터에 따라 다릅니다).
  2. 산소 유량을 0.5 L/min으로 설정하여 유도 챔버와 마스크로 향하게 합니다.
  3. 마스크에 연결된 호스를 차단하여 유도 가스와 산소가 챔버 내부로만 흐르도록 합니다.
  4. 쥐를 케이지에서 꺼내 유도 챔버에 넣습니다.
  5. 쥐의 꼬리나 발이 끼지 않도록 주의하며 유도 챔버의 뚜껑을 닫습니다.
  6. 이소플루란을 3%로 설정하고(호스 시스템에 따라 다름), 동물이 자발적 움직임과 정위 반사를 잃을 때까지 유지합니다.
  7. 챔버를 앞뒤로 부드럽게 흔들어 정위 반사 소실을 확인합니다.
  8. 박스에 연결된 호스를 차단하여 가스와 산소가 마스크로 향하게 합니다.
  9. 챔버 뚜껑을 열고 쥐를 꺼냅니다.
  10. 쥐의 코가 마스크에 위치하도록 가열 패드(38 °C) 위에 배와 닿게 눕힙니다(그림 1).
  11. 꼬리를 물로 세척하고 티슈로 닦아 건조시킵니다.
  12. 알코올로 꼬리를 소독합니다.
  13. 쥐의 뒷발 발가락 사이를 꼬집어 회피 반응이 없는지 확인하여 지간 반사(interdigital reflex)의 소실을 확인합니다.

쥐 마취 설정; 주사기, 바이알, 거즈; 의생명 연구를 위한 실험실 실험에 사용됨.
그림 1쥐의 위치. 쥐를 등으로 눕힌 자세로 배치하고 코를 마취 마스크에 맞춥니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

2. 채혈

참고: 동맥은 꼬리의 복측에 위치합니다. 최적의 천자 부위는 꼬리의 중간 부분과 말단 부분 사이에 있습니다. 동맥은 주로 해부학적 위치로 식별하지만, 색소 침착이 적은 랫드(예: Sprague Dawley)의 경우 복측 꼬리 동맥이 희미한 푸른색 혈관으로 보일 때가 있습니다. 이 경우, 복측 꼬리 동맥은 보통 꼬리 기저부의 복측 정중선이라는 해부학적 위치를 통해 쉽게 식별할 수 있습니다. 일단 식별되면, 의도한 천자 부위까지 말단 방향으로 그 경로를 따라갈 수 있습니다.

  1. 근위부에서 원위부 방향으로 동맥을 따라갑니다.
  2. 바늘의 사면(bevel)이 위를 향하도록 조절합니다.
  3. 약 30 ° 각도로 바늘을 삽입합니다(그림 2).
  4. 바늘을 두측으로 전진시킨 후, 꼬장과 평행하게 진입시킵니다(그림 2).
  5. 시린지로 혈액을 채취합니다(그림 2).
    참고: 바늘이 쉽게 진입하는 경우, 해당 지침에 따라 필요한 혈액량을 채취하십시오. 채혈하기에 혈압이 너무 낮은 경우, isoflurane 농도를 2.5%로 낮추고 천자 부위에서 바늘을 제거하지 않은 상태에서 절차를 반복하십시오. 이후의 추가 혈액 채취 시, 천자 부위는 이전 부위보다 두측에 위치해야 합니다.
  6. 바늘을 제거하기 전, 면봉을 사용하여 주사 부위를 압박합니다.
  7. 가스 마취를 끄고 삽입 부위를 확인합니다.
    참고: 출혈이 멈추면 쥐를 원래의 케이지로 돌려보냅니다.

뱀 주사 기법, 수의학적 처치, 주사기 사용법, 파충류 핸들링, 의료 설정.
그림 2천자 부위천자 부위는 꼬리의 중간과 원위 1/3 지점 사이의 복측에 위치하며, 바늘은 다음의 각도로 삽입해야 합니다. 30°. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭하십시오.

3. 혈액 처리

  1. 채취한 혈액을 튜브에 붓습니다.
  2. 원심분리 전까지 혈액을 얼음 위에 보관합니다.

결과

본 방법론 논문에 제시된 데이터는 약동학 연구 과정에서 얻은 것입니다. 체중이 393 g에서 429 g 사이인 6~8주령의 수컷 Sprague Dawley 랫트만 포함되었습니다. 0일 차에 꼬리 동맥에서 단일 혈액 샘플(0.3 mL)을 채취하였습니다. 체중은 혈액 채취 직전과 샘플링 24 h 후에 각각 기록되었습니다. 마취 가스는 빠르게 배출되었으며, 동물들은 신속하게 회복되었습니다. 그 직후 동물들은 먹이 섭취를 시작했으며 전신 건강 상태의 악화 징후는 나타나지 않았습니다. 랫트들은 이후의 혈액 샘플링을 위해 케이지에서 꺼내졌을 때 스트레스나 공포 징후를 보이지 않았습니다. 또한, 시술 후 며칠 동안 방어 행동은 관찰되지 않았습니다. 시술이 정확하게 수행되었을 때 꼬리에 혈종은 보이지 않았습니다. 동물들은 채혈 직후나 그 이후 며칠 동안 통증 징후를 보이지 않았으며, 꼬리의 채혈 부위 또한 촉진 시 통증이 없었습니다. 혈액 채취 후 24 h 이내에 체중 감소는 관찰되지 않았습니다. 평균 체중은 0일 차 409 g에서 1일 차 419 g로 증가했으며, 이는 평균 체중 증가율 2.6% ±± 1.1%에 해당하며 혈액 샘플링 과정이 잘 내용되었음을 시사합니다(그림 3).

12명의 피험자에 대한 체중 변화 선 그래프로, 0일차(d0)부터 1일차(d1)까지의 체중을 그램(g) 단위로 추적함.
그림 3체중 변화쥐(n = 12)의 채혈 전(d0) 및 채혈 24시간 후(d1) 체중(g). 채혈 후 체중 감소는 관찰되지 않았다. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭하십시오.

토론

본 논문에서 제시하는 꼬리 동맥 혈액 채취 기술은 반복적인 혈액 채취가 필요하거나 비교적 많은 양의 혈액 샘플이 필요한 연구에 특히 적합합니다. 꼬리 정맥 채취와 비교했을 때, 이 기술은 단일 천자 부위에서 더 많은 양의 혈액을 수집할 수 있게 하며, 반복적인 정맥 천자 시 혈종 형성 및 정맥 접근성 저하로 인해 채취가 어려워질 수 있다는 점을 고려하면 반복 채취 시 실질적인 이점을 제공할 수 있습니다. Die Gesellschaft für Versuchstierkunde / Society of Laboratory Animal Science (GV-SOLAS) 및 Federation of European Laboratory Animal Science Associations (FELASA)의 권고 사항에 따르면, 1회 혈액 채취량은 순환 혈액량의 10%를 초과해서는 안 되며, 매일 반복적으로 채취하는 경우 24 h당 순환 혈액량의 약 1%로 제한하고 이후 적절한 회복 기간을 가져야 합니다. 설명된 기술을 통해 이러한 권장 채취량을 신뢰할 수 있고 재현 가능한 방식으로 얻을 수 있으므로, 단일 및 반복 혈액 채취 프로토콜 모두에 적합합니다.

이상적인 채혈 기술은 분석에 필요한 충분한 혈액량을 제공하는 동시에 시술 스트레스를 최소화하고 고품질의 샘플을 확보해야 합니다. 안와하 정맥총(retro-orbital venous plexus) 및 설하정맥(sublingual vein)에서의 채혈은 조직 손상으로 인한 응고 문제를 일으킬 수 있으며8,9, 이는 응고 연구에 부적합할 수 있습니다. 마찬가지로 꼬리 정맥을 "밀킹(milking)"하는 것과 같은 드립(drip) 기술 또한 샘플링으로 인한 응고를 유발할 수 있습니다. 이러한 샘플링 방법들과 비교했을 때, 꼬리를 통해 얻은 동맥혈은 조기 응고가 일어날 가능성이 더 낮은 것으로 보입니다. 이는 신속한 수집 과정, 조직 손상의 부재, 그리고 주사기 내의 시트르산(citrate)과 혈액이 즉각적으로 접촉하여 응고를 효과적으로 방지하기 때문일 수 있습니다. 경정맥 천자와 같은 다른 기술들은 장기 손상의 위험이 있으며1,6, 권장되는 카테터 삽입 절차는 전신 마취와 그에 따른 수술 후 관리 및 상처 관리가 필요합니다. 또한 폐쇄를 막기 위해 카테터를 정기적으로 세척해야 하며, 동물이 카테터를 제거할 위험이 항상 존재합니다.

미미동맥(caudal artery)에서의 혈액 채취는 동물을 앙와위(supine position)로 배치해야 하며 천자 시 통증이 수반되어 방어적인 움직임이 나타날 가능성이 높으므로, 짧은 시간의 진정이 필요합니다. 이소플루레인(isoflurane) 마취를 사용하면 방어적인 움직임을 최소화하여 절차를 통제되고 효율적인 방식으로 수행할 수 있습니다. 결과적으로 혈액 채취를 신속하게 완료할 수 있으며, 이는 원하는 양의 혈액을 수집하는 데 더 많은 시간이 소요될 수 있는 꼬리 정맥(tail vein)을 이용한 정맥 천자 기술에 비해 동물의 전반적인 부담을 줄여줍니다. 또한 방어적인 움직임이 없으므로 반복적인 바늘 찔림의 가능성도 낮아집니다. 중요한 점은, 동물이 절차를 의식적으로 인지하지 못하고 빠르게 회복하며, 일반적으로 샘플링 후 곧 정상적인 행동으로 돌아간다는 것입니다1. 혈액 채취 후 동물들은 이소플루레인 마취에서 빠르게 회복되었으며, 통상적으로 그 직후 정상적인 행동을 재개했습니다. 본 연구에서 혈액 샘플링 24시간 후에 측정한 체중은 기저치(baseline)에 비해 약간 증가한 것으로 나타났으며, 이는 식이 섭취가 해당 절차로 인해 부정적인 영향을 받지 않았음을 시사하며 단기 회복 과정에 문제가 없었음을 뒷받침합니다.

Isoflurane는 혈압을 낮추는 것으로 알려져 있으며10,11, 이는 정맥 충전 감소로 인해 정맥혈 채취를 어렵게 만들 수 있습니다. 반면, 마취 없이 정맥 채취를 수행하려면 보정이 필요하며1,2, 이는 상당한 스트레스를 유발하여 잠재적으로 실험 결과에 영향을 미칠 수 있습니다. 그 외에도 스트레스는 혈관 수축을 일으켜 혈액 수집을 더욱 어렵게 만들 수 있습니다. 혈압 감소는 동맥 채취에도 영향을 줄 수 있으나, 본 연구진의 경험상 이는 Isoflurane 농도를 조절하여 채취에 충분한 혈류량을 유지함으로써 쉽게 해결할 수 있습니다.

그러나 isoflurane은 호흡 억제로 인해 생리학적 파라미터, 특히 혈액 가스 수치에 영향을 주는 것으로 알려져 있습니다12,13. isoflurane은 호흡 기능과 가스 교환에 영향을 미쳐 동맥혈 산소 및 이산화탄소 농도를 변화시킬 가능성이 있습니다. 여러 연구에 따르면 isoflurane은 혈당, 젖산, 인슐린, corticosterone 및 지질 대사를 포함한 대사 및 내분비 파라미터 또한 변화시킬 수 있음이 입증되었습니다14,15,16. 그럼에도 불구하고, isoflurane은 다른 여러 마취법보다 스트레스 관련 파라미터의 변화를 적게 유도하며, 빠른 도입, 짧은 회복 시간, 마취 깊이의 정밀한 조절이라는 장점이 있어 일상적인 채혈 절차에 매우 적합합니다14. 따라서 마취 하에 얻은 동맥혈 샘플이 기저 생리학적 상태를 정확하게 반영하지 못할 수 있으므로, 실험 계획 및 결과 해석 시 isoflurane의 잠재적 영향을 고려해야 합니다. 다만, 약동학 연구의 경우, 이러한 영향은 핸들링 관련 스트레스를 최소화하면서 재현성 있는 혈액 샘플을 얻는 이점에 비해 상대적으로 중요도가 낮은 경우가 많습니다.

추가적으로 고려해야 할 사항은 실험자의 이소플루레인(isoflurane) 직업적 노출입니다. 시스템이 완전히 밀폐되어 있지 않으므로, 시술 중 마취 가스에 노출될 위험이 있습니다. 층류 후드(laminar flow hood) 아래에서 작업하거나 적절한 가스 회수 시스템을 사용하면 노출을 최소화할 수 있으나, 모든 실험 환경에서 이러한 장비를 사용할 수 있는 것은 아닙니다.

종합적으로, 본 기술은 예상되는 우수한 샘플 품질과 스트레스 감소 및 개선된 핸들링 조건을 결합함으로써 기존의 채혈 방법을 대체할 수 있는 가치 있는 대안이 됩니다. 이는 동물 복지와 절차적 효율성 측면에서 분명한 이점을 제공합니다. 최종적인 적합성은 구체적인 연구 질문에 따라 달라지겠지만, 신뢰할 수 있는 혈액 파라미터와 최소한의 생리학적 교란이 필수적인 실험 환경에서 특히 유리합니다.

공개 사항

저자는 공개할 이해관계 충돌이 없습니다.

감사의 글

저자는 이 방법을 출판하도록 영감을 준 Katharina Tillmann에게 감사를 표하고자 합니다  

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
마취 시스템 Dräger https://www.draeger.com/en-us_us/Productfinder/Anaesthesia/Anaesthesia-Machines#products가스 마취
Citrate Vacuette (구연산나트륨 3.2%)Greiner Bio-One454332항응고제
Eppendorf Tube 1.5 mLEppendorf 3,01,25,150혈액 보관
Isoflurane 액체 (Isospire)Dechra가스 마취
바늘 (25 G ´ 5/8'')BD Microlance300600혈액 채취
주사기 1 mL (Tuberculin Luer)Chirana CHTUB01혈액 채취
Thermomaquet 2000MaquetThermomaquet 2000가열 시스템
Zelletten 셀룰로오스 스왑 5 cm ´ 4 cmLohmann&Rauscher지혈

참고문헌

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