Een in vivo muismodel van totale intraveneuze anesthesie tijdens kankerresectiechirurgie

Samenvatting

Dit artikel beschrijft een methode voor het modelleren van totale intraveneuze anesthesie (TIVA) tijdens kankerresectiechirurgie bij muizen. Het doel is om de belangrijkste kenmerken van anesthesielevering aan patiënten met kanker te repliceren. De methode maakt het mogelijk om te onderzoeken hoe anesthesietechniek het recidief van kanker na resectiechirurgie beïnvloedt.

Samenvatting

Anesthesie is een routinematig onderdeel van kankerzorg dat wordt gebruikt voor diagnostische en therapeutische procedures. De verdovingstechniek is onlangs betrokken bij het beïnvloeden van de langetermijnresultaten van kanker, mogelijk door modulatie van adrenerge-inflammatoire reacties die het gedrag van kankercellen en de immuuncelfunctie beïnvloeden. Opkomend bewijs suggereert dat op propofol gebaseerde totale intraveneuze anesthesie (TIVA) gunstig kan zijn voor kankeruitkomsten op lange termijn in vergelijking met geïnhaleerde vluchtige anesthesie. De beschikbare klinische bevindingen zijn echter inconsistent. Preklinische studies die de onderliggende betrokken mechanismen identificeren, zijn van cruciaal belang om het ontwerp van klinische studies te begeleiden die het inzicht zullen versnellen. De meeste preklinische modellen van anesthesie zijn geëxtrapoleerd uit het gebruik van anesthesie in in vivo onderzoek en zijn niet optimaal ontworpen om de impact van anesthesie zelf als het primaire eindpunt te bestuderen. Dit artikel beschrijft een methode voor het toedienen van propofol-TIVA-anesthesie in een muismodel van borstkankerresectie dat belangrijke aspecten van klinische bevalling bij kankerpatiënten repliceert. Het model kan worden gebruikt om werkingsmechanismen van anesthesie op kankeruitkomsten in verschillende soorten kanker te bestuderen en kan worden geëxtrapoleerd naar andere niet-kankergebieden van preklinisch anesthesieonderzoek.

Inleiding

Meer dan 60% van de patiënten met kanker krijgt anesthesie voor chirurgische resectie¹. Momenteel zijn er geen specifieke klinische richtlijnen die de keuze van anesthesie bepalen die wordt gebruikt bij kankerpatiënten. Enquêtes onder anesthesisten wijzen op een voorkeur voor vluchtige anesthesie, ook tijdens kankerchirurgie ^2,3. Er is echter een groeiend aantal aanwijzingen dat het gebruik van op propofol gebaseerde totale intraveneuze anesthesie (TIVA) tijdens kankerchirurgie kan associëren met verbeterde postoperatieve resultaten (progressievrije overleving, algehele overleving) in vergelijking met vluchtige anesthesie⁴. Latere klinische studies blijven tegenstrijdige resultaten rapporteren 5,6,7,8. Deze bevindingen ondersteunen de noodzaak van preklinische studies om de mechanistische effecten van verschillende anesthetica op kankergerelateerde uitkomsten beter te begrijpen.

In in vivo studies die kankerchirurgie modelleren, is anesthesie echter vaak een incidenteel onderdeel van de procedure. De reden voor de keuze van anesthesie is vaak niet de focus van het experimentele ontwerp en de impact ervan op kankergerelateerde eindpunten kan niet worden geëvalueerd. In vivo studies die onderhoud van anesthesie voor kankerchirurgie vereisen, gebruiken bijvoorbeeld meestal geïnhaleerde vluchtige anesthesie⁹. Waar propofol in in vivo studies is gebruikt, is het toegediend door enkelvoudige bolusdosering met intraperitoneale toediening, die geen klinische onco-anesthetische protocollen repliceert¹⁰. Die benadering van propofoltoediening induceert lichte anesthesie die geschikt is voor snelle procedures. Het staat echter geen onderhoud van anesthesie toe die nodig is voor kankerresectiechirurgie die langdurig kan zijn. Bovendien is de absorptiekinetiek van intraperitoneale toediening verschillend van klinische toedieningsmethoden.

Een model van propofol-gebaseerde TIVA voor kankerresectiechirurgie werd ontwikkeld om aan deze behoefte te voldoen. Een protocol voor langdurig onderhoud van anesthesie met titratie van het anestheticum om respons op de chirurgische stimulus mogelijk te maken, werd ontwikkeld om belangrijke aspecten van anesthesieafgifte te repliceren aan patiënten die een kankeroperatie ondergaan. Het resulterende protocol wordt gebruikt met een muismodel van kanker om TIVA te bieden tijdens kankerresectiechirurgie. Het effect op kankergerelateerde uitkomsten op korte en lange termijn wordt geëvalueerd.

Protocol

Alle dierstudies werden uitgevoerd onder de goedkeuring van de Institutional Animal Care and Use Committee aan de Monash University. In deze studie werden vrouwelijke Balb / c-muizen van 6-8 weken gebruikt.

1. Bereid kankercellen voor

1. Kweek tumorcellen in medium. Kweek 66cl4 muizenmaboomkankercellen in alfa-MEM met 10% FBS en 200 mM glutamine. Cellen moeten negatief sms'en voor mycoplasma. OPTIONEEL: Gebruik cellen die stabiel zijn getransduceerd om vuurvlieg luciferase tot expressie te brengen voor bioluminescentie beeldvorming om kankerrecidiefmonitoring na resectiechirurgie mogelijk te maken¹¹ (zie stap 4).
   OPMERKING: De cellijn en het hierboven genoemde medium werden in deze studie gebruikt.
2. Kweek cellen bij 37 °C met 5% CO₂. Passagecellen aseptisch in een kap bij <80% samenvloeiing. Gebruik cellen met een lage doorgang in de logaritmische groeifase voor optimale in vivo resultaten.
3. Til de aanhangende cellen op met 0,5 mg /ml trypsine in PBS met 10 mM EDTA; 2 ml voor een T75 kolf. Wanneer opgetild, voeg medium toe om trypsine te inactiveren en was de cellen in PBS.
4. Tel de cellen met behulp van een hemocytometer. Verdun de cellen in PBS voor injectie. Voor 66cl4 borstkankercellen, injecteer 1 x 10⁵ cellen in 20 μL PBS per muis.
5. Plaats de cellen op ijs voorafgaand aan de injectie.

2. Genereer een muismodel van borstkanker

1. Gebruik 4% isofluraan om de muis in een inductiekamer te verdoven. Onderhoud vervolgens anesthesie met 2% -3% isofluraan met behulp van een neuskegel. Bevestig de juiste anesthesie door gebrek aan reactie op teenknijpen.
2. Bereid de injectieplaats voor door het vierde linker borstvetkussengebied af te vegen met een alcoholdoekje voor eenmalig gebruik.
3. Zuig tumorcellen op (zie stap 1.4) in een Hamilton-spuit van 25 μL die is bevestigd aan een steriele hypodermische naald van 27 G.
4. Injecteer de cellen in het vierde linker borstvetkussen. Gebruik een tang om de huid vast te zetten en te liften. Injecteer ongeveer 1 mm van de tepel.
5. OPTIONEEL: Als cellen worden gelabeld met luciferase, bevestig dan succesvolle injectie van tumorcellen door bioluminescentie beeldvorming. Injecteer 100 μL van 150 mg/kg D-luciferine in de laterale staartader van de verdoofde muizen met behulp van een insulinespuit van 0,5 ml met een hypodermische naald van 30 G.
6. OPTIONEEL: Plaats de muis in een bioluminescentiebeeldvormingssysteem met de borstvetpad naar boven gericht. Wacht 2 minuten vanaf de luciferine-injectie voor een optimale weefselopname van luciferine en beeld vervolgens gedurende 10 s.
7. Plaats de muis in een schone kooi en laat hem herstellen van de anesthesie.
8. Blijf het dierenwelzijn monitoren volgens de institutionele richtlijnen voor dierethiek.

3. Induceer stabiele anesthesie met intraveneuze toediening van propofol

1. Monitor de groei van de primaire tumor met behulp van remklauwmeting en bereken het tumorvolume met behulp van de vergelijking: Volume (mm³) = (lengte x (breedte)² ÷ 2).
2. Voer tumorresectiechirurgie uit bij muizen wanneer de primaire tumor het vereiste volume bereikt (hier 80-90 mm³).
3. Stel een geautomatiseerde spuitpomp in met een insulinespuit van 30 G 1 ml met propofolformulering (2% Lipuro-propofol) (figuur 1A).
4. Induceer anesthesie van de muis in een inductiekamer met 3% sevofluraan of isofluraan.
   OPMERKING: Hier werd sevofluraan gebruikt omdat dit de overheersende vluchtige is die klinisch wordt gebruikt.
5. Breng de muis over op een verwarmingskussen van 37 °C voor de duur van de operatie. Onderhoud kort anesthesie met 2% -3% sevofluraan met behulp van een neuskegel.
6. Breng waterig glijmiddel aan op de ogen om uitdroging te voorkomen.
7. Injecteer 0,05 mg/kg buprenorfine subcutaan voor analgesie.
8. Om u voor te bereiden op een operatie, scheert u de buik en bereidt u de huid voor op een operatie met een jodium-povidonoplossing. Veeg de huid af met een alcohol- of steriel doekje.
9. Om TIVA op basis van propofol te leveren, kunt u de laterale staartader vergemakkelijken met behulp van een steriele hypodermische naald van 30 G die aan een steriele polyurethaankatheter is bevestigd. Bevestig de juiste plaatsing door bloed flashback in de katheter (figuur 1B). Pas de toediening van sevofluraan aan zoals vereist tijdens intraveneuze cannulatie om een stabiele diepte van anesthesie te behouden, aangetoond door verlies van cornea- en pedaalreflex, en ademhalingsfrequentie < 100 ademhalingen per minuut.
10. Begin met propofol-TIVA door 2% propofol toe te dienen als een initiële bolus van 27 mg/kg gedurende meer dan 1 min. Stop de toediening van sevofluraan.
11. Ga door met de infusie van propofol met een onderhoudssnelheid van 2,2-4,0 mg/kg/min om een stabiele diepte van de anesthesie te behouden voor de duur van de operatie (figuur 1C).

4. Reseceer de primaire tumor

1. Maak een rechte incisie van 1 cm inferieur aan de tumor in het gebied van de linker vierde borst fatpad. Reseceer de tumor en de linker inguinale lymfeklier zorgvuldig met behulp van dissectie met een stompe tang.
2. OPTIONEEL: Als u luciferase-gelabelde tumorcellen gebruikt, gebruik dan bioluminescentie beeldvorming om duidelijke chirurgische marges te bevestigen. Injecteer 150 mg/kg D-luciferine in de laterale staartader, wacht 2 minuten en maak vervolgens 60 s beeld met behulp van een bioluminescentiebeeldvormingssysteem. Als een resterende tumor wordt geïdentificeerd, reseceert u extra weefsel van het borstvetpad en beeldt u opnieuw om duidelijke marges te bereiken.
3. Zorg voor hemostase op de operatieplaats en sluit de huid met 5-0 nylon hechtingen. Zorg ervoor dat de vacht de chirurgische site niet binnendringt.
4. Aan het einde van de resectiechirurgie, stop met anesthesie. Plaats de muis in een schone kooi op een verwarmingskussen van 37 °C en laat hem herstellen van de anesthesie.
5. Controleer elke 15 minuten na anesthesie totdat de muis weer normaal alert is. Controleer vervolgens de muis elke 12 uur gedurende 48 uur na de operatie.
6. Dien 0,05 mg/kg buprenorfine subcutaan elke 12 uur gedurende 48 uur na de operatie toe.
7. Verwijder na 7-10 dagen hechtingen met steriele gebogen steeksnijders onder korte sevofluraan- of isofluraanane-anesthesie.

5. Volg het recidief van kanker met in vivo beeldvorming

1. Gebruik bioluminescentie beeldvorming om het recidief van kanker na resectiechirurgie niet-invasief te volgen. Gebruik een bioluminescentiebeeldvormingssysteem om de muizen eenmaal per week te controleren op bewijs van primair tumorrecidief of recidief op afstand, beginnend in de week na de operatie.
2. Induceer anesthesie van de muis in een inductiekamer met 4% isofluraan. Breng vervolgens de muis over naar een verwarmingskussen van 37 ° C voor de duur van de anesthesie en onderhoud de anesthesie met 2% -4% isofluraan met behulp van een neuskegel.
3. Breng waterig glijmiddel aan op de ogen om uitdroging te voorkomen.
4. Injecteer D-luciferine 150 mg/kg in de laterale staartader. Wacht 2 minuten en meet vervolgens de bioluminescentie gedurende een blootstelling van 60 s om herhaling van de primaire tumor of metastase op afstand te detecteren.
5. Als de primaire tumor terugkeert en voelbaar wordt, begin dan met het monitoren van tumorgroei met behulp van remklauwmetingen.
6. Aan het einde van het experiment dood je de muizen op humane wijze volgens het goedgekeurde protocol. Hier werd CO₂ gebruikt, gevolgd door cervicale dislocatie.

Resultaten

Deze methode beschrijft een model van totale intraveneuze anesthesie (TIVA) met propofol tijdens kankerresectiechirurgie bij muizen. Propofol wordt in dit muismodel toegediend via een intraveneuze katheter met behulp van een spuitpomp (figuur 1A, B) om de toediening van TIVA te repliceren in de klinische setting van anesthesie voor kankerchirurgie. Het gebruik van de spuitpomp minimaliseert de blootstelling aan vluchtige anesthesie door een snelle conversie mogelijk te maken...

Discussie

Deze studie rapporteert over een protocol voor het toedienen van totale intraveneuze anesthesie (TIVA) met propofol in een muismodel van borstkanker dat belangrijke aspecten van de klinische praktijk voor TIVA repliceert bij patiënten die kankerchirurgie nodig hebben. Het protocol maakt onderzoek mogelijk van zowel korte als lange termijn klinisch relevante uitkomsten na kankerchirurgie in een muismodel van kankerprogressie, inclusief meting van cytokineniveaus en kankerrecidief (figuur 2 en...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
0.9% zoutoplossing	Fresnius Kabi	AUST R 197198
Slagadertang	Proscitech	TS1322-140
Buprenorfine	Temgesic	TEMG I
Verwarmde chirurgische mat	Aangepast	-
Hypodermische naald (30 G, 1 mL insulinesyringe)	Terumo	NN3013R
IVIS Lumina	PerkinElmer	126274
Luciferine	Promega	P1041/2/3
Polyurethaan katheter	Intramedic	427401
Povidon-jodium	Betadine	AUST R 29562
Propofol Lipuro, 2%	Braun	3521490
Sevofluraan	Baxter	ANZ2L9117
Sevofluraan verdamper	Vetquip	VQ1334
Steriele gaas	Multigate Medical Products	11-600A
Chirurgische schaar	Proscitech	TS1044
Hechtdraad, 5-0 nylon	Dynek	V504
Spuitpomp	Harvard Apparatus	70-4500
Spuiten (1 mL)	Terumo	SS+01T