Niniejszy artykuł opisuje protokół hipertermii całego ciała u myszy, który może stymulować stany przypominające gorączkę przez okres od 12 do 24 hr.
Artykuł metodologiczny
Protokół długotrwałej hipertermii całego ciała u myszy
* These authors contributed equally
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Hipertermia to ogólny termin służący do zdefiniowania wzrostu temperatury głębokiej ciała powyżej normy. Często jest on używany do opisania podwyższonej temperatury głębokiej ciała obserwowanej podczas gorączki. Wykorzystanie hipertermii jako terapii wspomagającej stało się obiecującą procedurą w zakresie regresji guzów w biologii nowotworów. W tym celu najważniejszym wymogiem jest posiadanie niezawodnych i jednolitych protokołów ogrzewania. Opracowaliśmy protokół hipertermii (całego ciała) u myszy. W tym protokole zwierzęta są poddawane cyklom hipertermii przez 90 min, po których następuje 15 min okresu odpoczynku. W tym czasie myszy mają łatwy dostęp do pokarmu i wody. Przed wysokimi skokami temperatury ciała u myszy podczas pierwszych kilku cykli ekspozycji na hipertermię zapobiega unieruchomienie zwierzęcia. Dodatkowo, w pierwszych kilku cyklach podawana jest sól fizjologiczna, aby zminimalizować skutki odwodnienia. Protokół ten może symulować stany gorączkowe u myszy przez okres od 12 do 24 hr. Do zademonstrowania protokołu wykorzystaliśmy samice myszy BALB/Cj w wieku od 8 do 12 tygodni.
Protokół
1. Etyka badań na zwierzętach
Przed przeprowadzeniem długotrwałej hipertermii u myszy należy upewnić się, że procedura została zatwierdzona przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Wykorzystania Zwierząt (IACUC). Wszystkie procedury omówione w niniejszej pracy i przedstawione w towarzyszącym filmie zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet Etyki Badań nad Zwierzętami Narodowego Instytutu Immunologii.
2. Zrozumienie hipertermii
Hipertermia całego ciała (WBH) jest realizowana poprzez umieszczenie zwierząt w wstępnie ogrzanych klatkach, które następnie umieszcza się w inkubatorze utrzymującym temperaturę 39,5°C. Podczas standaryzacji protokołu u myszy chirurgicznie zaimplantowano czujnik temperatury, a ich temperatura ciała była monitorowana w różnych warunkach eksperymentalnych. Zaobserwowano, że po umieszczeniu zwierząt w ogrzewanym środowisku ich temperatura stopniowo wzrastała z 37 °C do nawet 42 °C w ciągu 100 min (Rycina 1). Powstały „skok” temperatury jest interesujący, ponieważ wewnętrzna temperatura ciała wzrosła powyżej temperatury otoczenia.
Gdy temperatura ciała przekroczyła 40 °C, u zwierzęcia pojawiały się oznaki stresu i odwodnienia, takie jak wilgoć wokół pyska. Podniesienie temperatury ciała powyżej 40 °C prowadzi do nadmiernego pocenia się i nieodwracalnego stresu, a nawet do śmierci zwierząt w wyniku stresu cieplnego. Dlatego ważne jest zapobieganie nagłym skokom temperatury podczas indukcji hipertermii.
Zjawisko wysokich skoków temperatury wiąże się z fizyczną hiperaktywnością zwierząt podczas narażenia na hipertermię. Podobne skoki temperatury zostały zaobserwowane również przez inne grupy badawcze i były powiązane z fizyczną hiperaktywnością zwierzęcia po wprowadzeniu go do środowiska o wyższych temperaturach 10.
W naszym protokole myszy są unieruchamiane podczas ekspozycji na hipertermię. Jak pokazano na Rysunku 2, unieruchomienie zwierzęcia zapobiega gwałtownym skokom temperatury.
Do zademonstrowania tego protokołu wykorzystaliśmy myszy szczepu BALB/Cj w wieku od 8 do 12 tygodni. Protokół ten nie jest ograniczony do konkretnego typu lub szczepu myszy.
3. Przygotowanie do eksperymentu
3.1 Inkubator
Ten eksperyment można przeprowadzić w zwykłym inkubatorze CO2, ponieważ posiadają one dobrą kontrolę temperatury. Odłącz dopływ gazu CO2 i wyjmij tackę z wodą z inkubatora CO2. W niektórych modelach inkubatorów istnieje możliwość wyłączenia kontrolera CO2. Ustaw półki inkubatora tak, aby klatka dla myszy mogła zostać w niej wygodnie umieszczona. Ustaw temperaturę inkubatora na 39.5 °C.
3.2 Klatki
Zazwyczaj eksperyment z hipertermią przeprowadza się na 4 myszach jednocześnie. Wymagane są dwie klatki; jedną umieszcza się w inkubatorze, a drugą na zewnątrz w temperaturze pokojowej. Unika się stosowania ściółki w klatkach, ponieważ z czasem fragmenty ściółki stają się wilgotne, co prowadzi do nierównomiernego rozkładu temperatury wewnątrz klatki. Klatka zewnętrzna powinna zawierać granulaty pokarmowe i butelkę z wodą.
3.3 Tuby do unieruchamiania myszy
W trakcie pierwszych 4 cykli hipertermii myszy są unieruchamiane w perforowanych probówkach. Probówki do unieruchamiania można wykonać z probówek „wirówkowych” o pojemności 50 ml, wykonując w ich ściankach otwory o średnicy 3 mm; wymagane będą cztery takie probówki. Probówka 50 ml pozwala na wygodne unieruchomienie myszy szczepu BALB/Cj w wieku powyżej 8 tygodni. W przypadku nietypowych szczepów myszy lub zwierząt bardzo młodych bądź starszych niż 50 tygodni mogą być wymagane probówki o odpowiednio dobranym rozmiarze.
Umieść probówki unieruchamiające oraz klatkę w inkubatorze utrzymującym temperaturę 39.5 °C. Odczekaj co najmniej 2 hour, aby klatka i probówki unieruchamiające osiągnęły temperaturę inkubatora.
4. Pierwszy cykl hipertermii
Myszy mogą ulec odwodnieniu podczas ekspozycji na hipertermię. Dlatego przed rozpoczęciem eksperymentu należy podać każdej myszy 0,5 ml soli fizjologicznej drogą dosytroniczną. Należy użyć igły 26 G i strzykawki 1 ml.
Szybko wyjmij klatkę umieszczoną w inkubatorze, umieść jedno zwierzę w każdej rurce unieruchamiającej, a następnie włóż klatkę z powrotem do inkubatora. Zanotuj czas. Niezbędne jest, aby klatka była za każdym razem umieszczana w tym samym miejscu w inkubatorze.
Po 90 min wyjmij klatkę z inkubatora. Zwolnij zwierzęta z tub immobilizacyjnych i umieść je w klatce w temperaturze pokojowej, zapewniając im łatwy dostęp do pokarmu i wody. Puste tuby immobilizacyjne włóż z powrotem do inkubatora.
Po 15 min rozpoczyna się drugi cykl hipertermii poprzez podanie 0,5 ml soli fizjologicznej do jamy otrzewnej każdej myszy.
Następnie są one unieruchamiane w 50 ml perforowanych probówkach do unieruchamiania i umieszczane w inkubatorze.
5. Kolejne cykle hipertermii
W ciągu pierwszych 4 cykli niezbędne jest unieruchomienie myszy podczas ekspozycji na hipertermię, a w przypadku dwóch pierwszych cykli przed rozpoczęciem okresu hipertermii podaje się iniekcję soli fizjologicznej.
Po zakończeniu tych cykli hipertermii i następujących po nich okresów odpoczynku myszy aklimatyzują się i nie wykazują nadaktywności podczas ekspozycji na hipertermię. Dożylne wstrzyknięcie soli fizjologicznej może nie być konieczne, jeśli myszy chętnie przyjmują pokarm i wodę w czasie odpoczynku.
6. Po zakończeniu wszystkich cykli ostatnim krokiem jest zbadanie zwierząt
Podczas cykli hipertermii nie powinno dojść do żadnych zgonów. Każde zwierzę musi być bardzo uważnie obserwowane podczas pierwszych kilku cykli. Należy szybko sprawdzać, czy wokół pyska nie pojawia się wilgoć. Objaw ten jest charakterystyczny dla odwodnienia. Myszy z takimi objawami powinny natychmiast otrzymać 0,5 ml soli fizjologicznej d.o. i odpoczywać w temperaturze pokojowej. Większość unieruchomionych myszy nie będzie wymagała dodatkowej opieki i pomyślnie zniesie stres związany z hipertermią.
Po zakończeniu wymaganych cykli zwierzęta mogą wyglądać na osłabione i odwodnione, jednak szybko dojdą do siebie w ciągu kilku godzin.
Rycina 1. Zmiany wewnętrznej temperatury ciała myszy po umieszczeniu klatki w inkubatorze w 39,5 °C. Po 90 min klatkę wyjęto z inkubatora i umieszczono w temperaturze 25 °C. Czerwone okręgi wskazują wysokie skoki temperatury.
Rysunek 2. Zmiany wewnętrznej temperatury ciała unieruchomionej myszy podczas cykli hipertermii. Po unieruchomieniu zwierzęcia nie zaobserwowano gwałtownych wzrostów temperatury po umieszczeniu klatki w temperaturze 39,5 °C.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Już w 5000 r. p.n.e. egipscy lekarze leczyli guzy za pomocą ciepła. Grecy dostrzegali wartość ciepła w niektórych terapiach medycznych. Najstarsze teksty Prawa Mojżeszowego wspominają o gorących źródłach (Księga Rodzaju 36:24) w celu terapeutycznego podniesienia temperatury ciała.
Wcześniejsze techniki wykorzystywały albo pirogenne ekstrakty mikrobiologiczne do wywoływania gorączki, albo kąpiele w gorącej wodzie w celu indukcji hipertermii 1. Żadne z tych podejść nie pozwalało jedna...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Nie mamy nic do ujawnienia.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Termistor | RS components | 528-8558 | |
| Inkubator CO2 | Heraeus | B5060 EK-CO2 | |
| Klatki dla myszy | Citizen industries ltd. | Typ B 365X207X190 cm | |
| Pasza dla zwierząt | Provimi India | ||
| Butelka z wodą do klatki | Lokalny dostawca | Butelka szklana | |
| Lutownica | Solderon, India | ||
| Probówki do wirowania 50 ml | BD Biosciences | 352070 | |
| Timer | Lokalny dostawca | ||
| Strzykawka 1 ml z igłą 26G | BD Biosciences | 309602 | |
| Sól fizjologiczna | Lokalny dostawca |
Bibliografia
- Braude, A. I., Beck, J., Zalesky, M. Febrile response to bacterial pyrogens in leukemia. Blood. 16, 1279(1960).
- Dovern, E. Hyperthermic intraperitoneal chemotherapy added to the treatment of ovarian cancer. A review of achieved results and complications. Eur. J. Gynaecol. Oncol. 31, 256(2010).
- Gaworek, J., Mayer, C. T. Systemic whole body hyperthermia in oncology: fatal heat for tumor cells. Pflege. Z. 56, 15(2003).
- Hegewisch-Becker, S. Effects of whole body hyperthermia (41.8 degrees C) on the frequency of tumor cells in the peripheral blood of patients with advanced malignancies. Clin. Cancer Res. 9, 2079( ).
- Jia, D. Inhibition of B16 murine melanoma metastasis and enhancement of immunity by fever-range whole body hyperthermia. Int. J. Hyperthermia. 27, 275(2011).
- Maluta, S., Dall'oglio, S., Nadalini, L. Treatment for intermediate and high-risk prostate cancer: controversial issues and the role of hyperthermia. Int. J. Hyperthermia. 26, 765(2010).
- Moyer, H. R., Delman, K. A. The role of hyperthermia in optimizing tumor response to regional therapy. Int. J. Hyperthermia. 24, 251(2008).
- Muthana, M., Multhoff, G., Pockley, A. G. Tumour infiltrating host cells and their significance for hyperthermia. Int. J. Hyperthermia. 26, 247(2010).
- Ostberg, J. R., Repasky, E. A. Comparison of the effects of two different whole body hyperthermia protocols on the distribution of murine leukocyte populations. Int. J. Hyperthermia. 16, 29(2000).
- Pritchard, M. T. Protocols for simulating the thermal component of fever: preclinical and clinical experience. Methods. 32, 54(2004).
- Repasky, E. A. Characterization of mild whole-body hyperthermia protocols using human breast, ovarian, and colon tumors grown in severe combined immunodeficient mice. Infect. Dis. Obstet. Gynecol. 7, 19(1999).
- Willnow, U. Treatment of otherwise incurable tumor diseases in childhood using whole-body hyperthermia and chemotherapy. Dtsch. Med. Wochenschr. 114, 208(1989).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie