Dit protocol beschrijft een reproduceerbaar model van een brandwond met meerdere diepgangen in een Yucatan-minipigs.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Dit protocol beschrijft een reproduceerbaar model van een brandwond met meerdere diepgangen in een Yucatan-minipigs.
Brandwondgenezing is een complex en lang proces. Ondanks uitgebreide ervaring staan plastisch chirurgen en gespecialiseerde teams in brandwondencentra nog steeds voor grote uitdagingen. Een van deze uitdagingen is dat de omvang van het verbrande zachte weefsel in de vroege fase kan evolueren, waardoor een delicaat evenwicht ontstaat tussen conservatieve behandelingen en verwijdering van necroserend weefsel. Thermische brandwonden zijn het meest voorkomende type en de branddiepte varieert afhankelijk van meerdere parameters, zoals temperatuur en belichtingstijd. De branddiepte varieert ook in de tijd en de secundaire verergering van de "schaduwzone" blijft een slecht begrepen fenomeen. Als reactie op deze uitdagingen zijn verschillende innovatieve behandelingen bestudeerd, en meer bevinden zich in de vroege ontwikkelingsfase. Nanodeeltjes in moderne wondverbanden en kunstmatige huid zijn voorbeelden van deze moderne therapieën die nog steeds worden geëvalueerd. Alles bij elkaar hebben zowel de diagnose van brandwonden als de behandeling van brandwonden substantiële vooruitgang nodig, en onderzoeksteams hebben een betrouwbaar en relevant model nodig om nieuwe hulpmiddelen en therapieën te testen. Van de diermodellen zijn varkens het meest relevant vanwege hun sterke overeenkomsten in huidstructuur met mensen. Meer specifiek vertonen Yucatan-minivarkens interessante kenmerken zoals melaninepigmentatie en langzame groei, waardoor hoge fototypes kunnen worden bestudeerd en genezing op lange termijn kan worden uitgevoerd. Dit artikel heeft tot doel een betrouwbaar en reproduceerbaar protocol te beschrijven voor het bestuderen van brandwonden met meerdere diepten bij minivarkens in Yucatan, waardoor follow-up op lange termijn mogelijk is en een relevant model wordt geboden voor diagnose en therapeutische studies.
Brandwonden zijn een groot probleem voor de volksgezondheid en treffen elk jaar meer dan 480.000 patiënten in de VS, volgens de National Burn Repository 1,2. Dit leidt tot meer dan 50.000 jaarlijkse ziekenhuisopnames voor niet-fatale complexe gevallen die diepgaande zorg vereisen2. Bovendien zijn brandwonden een fundamentele oorzaak van militaire mortaliteit en morbiditeit en zijn ze verantwoordelijk voor 10% tot 30% van de militaire slachtoffers 3,4. De behandeling van brandwonden is lange tijd vrijwel onveranderd gebleven, ondanks de immense en diverse gevolgen voor patiënten, variërend van fysiek tot psychologisch en emotioneel5.
De eerste diagnose en evaluatie van brandwonden leiden tot een basisclassificatie op basis van het type brandwonden (eerste, tweede en derde) of de diepte van het aangetaste weefsel (oppervlakkige, gedeeltelijke dikte en diepe brandwonden)6,7,8. Brandwonden met gedeeltelijke dikte (eerste en tweedegraads) hebben betrekking op de epidermis en verschillende dieptes van de dermis (oppervlakkige of diepe dermis, d.w.z. oppervlakkige en diepe tweedegraads brandwonden)9. In het bijzonder sluit schade aan de aanhangsels in de diepe dermis de mogelijkheid van re-epithelialisatie van het adnexale epitheeluit 10. Brandwonden van volledige dikte bereiken per definitie het onderhuidse vet, de fascia en/of de onderliggende spier (derdegraads brandwonden) en soms het bot (ook wel vierdegraads brandwonden genoemd)11,12.
Na ziekenhuisopname krijgen brandwondenpatiënten speciale zorg met een strategie die bestaat uit een delicaat evenwicht tussen weefseldebridement en conservering. Het beschadigde en/of secundair geïnfecteerde zachte weefsel moet geleidelijk worden verwijderd totdat gezond weefsel wordt blootgesteld, waardoor het gebruik van specifieke verbanden en huidtransplantaten mogelijk is om het genezingsproces te verbeteren 13,14,15,16. Toch is voorzichtigheid geboden tijdens de operatie om onbedoelde verwijdering van genezend weefsel te voorkomen en complicaties te verminderen voor een optimaal herstel. Biologisch gezien vertonen brandwonden een centraal necrotisch gebied omringd door een 'schaduw'- of 'stasis'-zone, wat wijst op mogelijk omkeerbare ischemie. Dit gebied kan ofwel verslechteren, wat resulteert in een verlengde necrosezone, of genezen door het apoptotische proces om te keren17,18. Deze variërende ernst van brandwonden vormt een uitdaging voor chirurgen om nauwkeurig te beoordelen, wat de balans tussen conservatieve behandelingen en chirurgische excisie bemoeilijkt19. Tot op heden is er geen efficiënt hulpmiddel beschikbaar om deze "schaduwzone" voorafgaand aan de brandconversie te karakteriseren. Het ontwikkelen van dergelijke tools is cruciaal om dit delicate evenwicht te optimaliseren.
Er zijn verschillende behandelingen getest om de conversie van secundaire brandwonden te helpen verminderen. Toch is er momenteel geen specifieke therapie beschikbaar in de kliniek18. Andere voorbeelden van vooruitgang in de behandeling van brandwonden zijn de ontwikkeling van moderne wondverbanden en nanomaterialen20,21, weefselgemanipuleerde huid22,23 en nieuwe epidermale kweekbenaderingen24,25. Ook hebben moderne reconstructieve chirurgie en fasciocutane flappen de behandeling van langdurige nawerkingen verbeterd, met name brandwondencontracturen na pathologische genezing van plooigebieden26,27. Deze vooruitgang biedt veelbelovende perspectieven voor brandwondenpatiënten, waardoor hun behandelingsstrategieën en kwaliteit van leven worden verbeterd, maar recente resultaten tonen aan dat de functionele impact nog steeds aanzienlijk is, zowel op fysiek als op psychologisch gebied. Alles bij elkaar is de vraag naar innovatieve ontwikkelingen op het gebied van zowel de diagnose van brandwonden als de behandeling van brandwonden aanzienlijk.
Over het algemeen zijn veel benaderingen gericht op het verbeteren van de diagnose, het beheer en de behandeling van complexe brandwonden, en onderzoekers hebben een reproduceerbaar en relevant model nodig om deze nieuwe benaderingen te testen. Vanwege de biologische complexiteit, waarbij verschillende organen en systemische reacties betrokken zijn, is geen enkel in vitro-model relevant gebleken om het proces van brandwonden te bestuderen29. Knaagdiermodellen hebben grote verschillen met mensen aangetoond als gevolg van grote verschillen in biologie, huidarchitectuur, elasticiteit en gebrek aan naleving van de onderliggende structuren29. Daarentegen is het varkensmodel relevant gebleken vanwege de structurele gelijkenis van varkenshuid met menselijke huid 30,31,32. Het presenteert zich met een vergelijkbare vascularisatie, elastische vezelsamenstelling en vernieuwingstiming. Bovendien maken de haarfollikel en apocriene bijlagen re-epithelialisatie op het eiland mogelijk, zoals kan worden waargenomen bij klinische oppervlakkige brandwonden 33,34. Meer specifiek bieden Yucatan-minivarkensmodellen interessante functies, waardoor ze relevant zijn voor het bestuderen van een gepigmenteerde huid35 en langetermijnresultaten met minimale fysieke veranderingen36.
Het doel van dit artikel is om een betrouwbaar model voor brandwonden van meerdere graden bij Yucatán-varkens te beschrijven, waardoor verschillende tweede- en derdegraads brandwonden over hetzelfde onderwerp kunnen worden bestudeerd. Dit biedt een relevant en reproduceerbaar model voor het bestuderen van diagnostische en therapeutische innovaties voor de behandeling van brandwonden. Verder bevat dit model verschillende soorten brandwonden en ernst, een follow-up op lange termijn die de studie van contractuur van brandwonden en pathologische genezing mogelijk maakt, en differentieel gedrag van de gepigmenteerde huid, waarvan bekend is dat het specifieke kenmerken heeft.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Al het dierwerk werd uitgevoerd in overeenstemming met de ARRIVE (Animal Research: Reporting In Vivo Experiments) checklist37 en was in overeenstemming met het Massachusetts General Hospital Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) onder protocol #2021N000271. Er werd humane zorg verleend aan de dieren, volgens de Gids voor de verzorging en het gebruik van proefdieren38. Voor deze experimenten werden vijf vrouwelijke Yucatán-minivarkens van 30 kg gebruikt. De dieren zijn afkomstig van een commerciële bron (zie Materiaaltabel).
1. Preoperatieve zorg en anesthesie
2. Ontwerp en randomisatie van brandwonden
3. Afbakening van tatoeagewonden
OPMERKING: De eerste procedure bestaat uit het maken van cirkelvormige tatoeages op de rug van het varken om de willekeurige wonden te lokaliseren en te nummeren (Figuur 1). Dit wordt twee dagen voor de eerste brandprocedure uitgevoerd om een betere acclimatisatie mogelijk te maken, maar het kan ook op de dag van de brandprocedure worden uitgevoerd.
4. Creatie van brandwonden en geavanceerd wondverband
NOTITIE: Brandwonden worden gecreëerd door het messing blok gedurende 30 s (onveranderlijk) in contact te brengen met de huid op de daarvoor bestemde plek (randomisatie). De temperatuur bepaalt de branddiepte.
5. Escharotomie van brandwonden over de volledige dikte
OPMERKING: Tussen 1 en 3 dagen na de operatie krijgen de dieren een chirurgische excisie van de korst over de volledige dikte na de derdegraads brandwonden.
6. Follow-up wondverbanden
OPMERKING: Vervolgverbanden worden elke 2 tot 7 dagen uitgevoerd, afhankelijk van de opzet van de experimentele behandeling en de tolerantie van het dier. Wondverbanden kunnen na 21 dagen worden gestopt om herepithelialisatie in een droge omgeving mogelijk te maken en de tolerantie van het dier te verbeteren. Als alternatief, als de behandelingsgroep een vochtige of natte omgeving vereist, kunnen de verbanden worden verlengd tot het einde van het onderzoek. De follow-upperiode werd verlengd tot 10 weken om zowel de acute als de langdurige genezingsprocessen te bestuderen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Figuur 2A,B toont de resultaten van meerdere brandwonden op de rug van een Yucatàn minivarken. Wonden (I) en (VII) zijn controlewonden (37 °C). Tweedegraads wonden (II; III en VIII) presenteren zich met intense roodheid en blaren. Derdegraads wonden daarentegen (IV; V; en VI) zijn bleek en verhard voor palpatie. Opgemerkt moet worden dat wond VIII het midden houdt tussen de tweede en derde graad: met het oog op een lopend onderzoek hebben we...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Wondgenezing na brandwonden is een lang proces dat tot enkele maanden kan duren, met verschillende behandelingsopties en overwegingen voor patiëntenzorg 2,13. Om het te bestuderen is een betrouwbaar en reproduceerbaar model nodig. Er zijn verschillende diermodellen beschreven, waaronder voornamelijk knaagdieren 29,45,46 en varkens
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben geen belangenconflict te melden.
Dit werk werd ondersteund door genereuze financiering van Shriners Children's Research Grant aan S.N.T. Y.B. werd ondersteund door Shriners Hospital for Children. We zijn ook dankbaar voor de financiering aan S.N.T. van het Amerikaanse National Institute of Health (K99/R00 HL1431149; R01HL157803; R01DK134590, R24OD034189), American Heart Association (18CDA34110049), Harvard Medical School Eleanor en Miles Shore Fellowship, Polsky Family Foundation en de Claflin Distinguished Scholar Award namens het MGH Department of Surgery en/of MGH Executive Committee on Research. Verder erkennen we de steun van het Massachusetts General Hospital Executive Committee of Research voor het toekennen van de Fund for Medical Discovery (FMD)-prijs aan RJ Ten slotte wordt de steun van de "Fondation des Gueules Cassées" (Frankrijk), de Universiteit van Rennes (Frankrijk), CHU de Rennes (Frankrijk) en de Franse Vereniging voor Plastische Chirurgie aan Y.B. zeer erkend. De auteurs bedanken het Knight Surgery Research Laboratory voor hun bijdrage en hulp bij de anesthesie van de dieren.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Adson tissue forceps | Jarit | 130-234 | |
| Aluminiumkralen | Lab Armor | 42370-002 | Lab Armor Beads |
| Buprenorfine hydrochloride | Ranbaxy Pharmaceuticals | NDC:12469-0757-01 | Buprenex Injectable |
| Carprofen | Pfizer | NADA 141-199 | Rymadyl 50mg/ml injecteerbaar |
| Cilindrisch messingblok | Handgemaakt | N/A | Technische tekening opgenomen in het manuscript |
| Dermografische pen | McKesson | Surgical Skin Marker Sterile | |
| Wegwerp chirurgische scalpels #15 | Medline | MDS15315 | Scalpelmesjes |
| Fentanylpleister | Mylan | NDC:60505-7082 | Fentanyl transdermaal systeem |
| Isofluraan | Piramal | NDC:66794-013-25 | Isofluraan, USP |
| McPherson bipolaire coagulatiepincet | Bovie | A842 | Herbruikbaar, autoklaveerbaar |
| Miltex geassorteerde biopsiepunches (3,4 en 5 mm) | Integra | 33-38 | Biopsiepunches- grootte om aan te passen aan de studie |
| Niet-geweven gaas | Starryshine | GZNW22 | 2 x 2" niet-geweven 4-laagse medische gaaskussens |
| Povidon-jodium | Betadine | NDC:0034-9200-88 | Chirurgisch scrub 7,5% |
| Steriele isotone natriumchloride-oplossing 0,9% | Aqualite System | RL-2095 | Steriele zoutoplossing |
| Tattoo-inkt | Spaulding & Rogers | Zwart - 2 oz - #9053 | |
| Tattoo-marker | Spaulding & Rogers | Special Electric Tattoo Marker | |
| Tattoo-naald | Spaulding & Rogers | 1310251 | Tattoo 5-puntsnaald |
| Tegaderm transparante filmverband | 3M | 1.628 | Groot transparant zelfklevend verband |
| Temperatuurgestuurde hotplate | Cole-Parmer | 03407-11 | StableTemp hotplate roerder |
| Thermometer | American Scientific | U14295 | Buiskwikthermometerr |
| Tiletamine en zolazepamhydrochloride | Zoetis | NDC:54771-9050 | Telazol |
| Tinctuur van Benzoin Spray | Smith&Nephew | 407000 | Hechtlaag spray |
| Drievoudige antibioticumzalf | Fougera | NDC 0168-0012-31 | Drievoudige antibioticumzalf |
| Buisvormig stokijn | Medline | NONNET02 | Curad Medline Latexvrije elastische netten |
| Verwarmingsdeken | 3M | Bair Hugger 750 verwarmingseenheid | |
| Xeroform occlusieve gaasstrip | Covidien | 8884433301 | Xeroform petrolatum wondverbanden |
| Xylazine | Vetone | NDC:13985-704-10 | AnaSed LA |
| Yucatán minipigs (vrouwelijk, 30 kg) | Sinclair Bio Resources | N/A | Vol pigmentatie |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.