Biopsja to procedura polegająca na pobraniu od osób badanych wycinka tkanki do celów medycznych lub badawczych. Jest to minimalnie inwazyjna i szeroko stosowana technika pobierania tkanek jako alternatywa dla eutanazji1, aby umożliwić analizę odpowiedzi tkanek na leczenie lub inne czynniki będące przedmiotem zainteresowania. Próbki tkanek gruczołu sutkowego bydła (MG) są niezbędne w badaniach mleczarskich w celu zbadania ekspresji genów i białek, histologii, organizacji organelli komórkowych, szlaków sygnałowych i procesów metabolicznych w odpowiedzi na zmiany w zarządzaniu lub środowisku. Dodatkowo, tkanka MG jest potrzebna do diagnozowania i badania niektórych chorób zakaźnych, takich jak zapalenie wymienia u bydła spowodowane infekcjami bakteryjnymi2.
Wymię bydła zawiera cztery oddzielne gruczoły, a każdy gruczoł zawiera niezależny system wydzielania mleka, zbiorczo nazywany miąższem. Pęcherzyki płucne, przewody i tkanka łączna są obecne w miąższu sutka. Pęcherzyki płucne to mikroskopijne kuliste puste struktury, które składają się z komórek nabłonka na powierzchni wewnętrznej (luminal) i wyspecjalizowanych komórek mioepitelialnych na powierzchni zewnętrznej (podstawnej). Pęcherzyki płucne są odpowiedzialne za syntezę i wydzielanie mleka. Włóknista tkanka łączna obecna w miąższu może oddzielić grupę pęcherzyków płucnych od innych grup pęcherzyków płucnych, a każda grupa nazywana jest zrazikiem3. Na rozwój i funkcjonowanie MG może wpływać kilka czynników, w tym fizjologia zwierząt, żywienie, zarządzanie, genetyka i środowisko4. Zapalenie wymienia jest również krytycznym czynnikiem, który negatywnie wpływa na funkcję MG i jakość mleka5. Toksyny uwalniane przez patogeny mastyksa mogą powodować uszkodzenia pęcherzyków płucnych i indukować martwicę, powodując zmiany biochemiczne i histologiczne w tkance MG6. Tak więc histologia i procesy metaboliczne każdego pęcherzyka płucnego lub zrazika w MG mogą znacznie różnić się od innych. W związku z tym pożądane są biopsje, które są reprezentatywnymi próbkami całego gruczołu sutkowego. Małe biopsje mogą uchwycić tylko pojedynczy płatek lub pojedynczy pęcherzyk zębodołowy, co ogranicza uzyskane informacje naukowe lub diagnostyczne. Do celów badawczych należy mieć świadomość, że biopsja sutka dostarcza "migawki" charakterystyki tkanki, ale biopsja nie może odpowiednio scharakteryzować całkowitej funkcji sutka przy braku szacunków całkowitej masy gruczołu sutkowego.
W ciągu ostatnich 30 lat opracowano kilka narzędzi do biopsji do użytku u ludzi. Obecnie dostępne są adaptacje tych instrumentów do użytku ze zwierzętami. W przypadku bydła mlecznego próbki tkanki MG zostały uzyskane przy użyciu różnych technik, w tym chirurgicznego wycięcia (rozwarstwienia)7, igieł do biopsji1,8 i instrumentów do biopsji podstawowej9,10. W związku z tym techniki biopsji MG u krów mlecznych w okresie laktacji przeszły od procedur wykorzystujących sedację leżącą z chirurgicznym rozwarstwieniem za pomocą hemostazy elektrokoagulacyjnej w 1992 roku7 do zbierania biopsji gruboigłowych w sedacji stojącej9,10,11,12. Biopsja chirurgiczna jest metodą inwazyjną, która może być kosztowna i powodować większą częstość występowania powikłań, takich jak krwiak, problemy z ranami i rozprzestrzenianie się guza13. Obecnie biopsja gruboigłowa i biopsja igłowa (znana również jako biopsja tru-cut) są szeroko stosowane jako alternatywa dla biopsji chirurgicznej. Zalety biopsji gruboigłowej i igłowej w porównaniu z biopsją chirurgiczną obejmują: procedura jest minimalnie inwazyjna; poważne powikłania są rzadkie; znieczulenie ogólne nie jest wymagane; Procedura jest relatywnie szybka; czas rekonwalescencji jest krótki; negatywny wpływ na zdrowie wymion jest minimalny, a jedynie krótkotrwały wpływ na wydajność i skład mleka8,9,10; a koszt jest niższy niż biopsja chirurgiczna13.
Jedna procedura biopsji rdzeniowej opisana w 1996 roku używała sterylnej, stalowej kaniuli z wyjmowanym wysuwanym ostrzem do usunięcia reprezentatywnej ilości tkanki z bydlęcego MG bez znieczulenia ogólnego9,10,11,12. Podczas zabiegu instrument został przymocowany do wiertarki akumulatorowej, aby wytworzyć ruch obrotowy o niskiej prędkości, który czysto przecinał rdzeń tkanki, gdy narzędzie było wprowadzane w tkankę. Korzyścią była większa próbka tkanki (70 mm x 4 mm średnicy, około 0,75 do 1 g) 9. Niedawne badanie10 wykazało, że procedura biopsji opisana przez V. C. Farret al.9 może być używany do wykonywania powtarzających się pobrań tkanek MG bez negatywnego wpływu na wydajność i zdrowie wymion krów mlecznych w okresie laktacji. Ostatnio przeprowadzono badanie14 u krów mlecznych w celu oceny powtarzających się biopsji MG przy użyciu większego trokaru (31 cm długości, średnica zewnętrzna 9,5 mm, średnica wewnętrzna 8 mm) z podciśnieniem zastosowanym do wewnętrznej kaniuli ze stali nierdzewnej w celu pobrania biopsji. W tej metodzie stosowano sedację (ksylazyna) i znieczulenie miejscowe (2% chlorowodorek lidokainy).
Biopsja igłowa to kolejna technika pobierania tkanki sutka. W kilku badaniach zastosowano tę technikę. W jednym z badań1 zastosowano sedację (detomidynę) i znieczulenie miejscowe (1% lidokainy) w procedurze. Po biopsji krowy otrzymały profilaktyczną antybiotykoterapię. Gruczoł sutkowy był ręcznie masowany przed i po udoju. Krew w mleku obserwowano do 84 godzin po biopsji. Ilość i skład mleka uległy zmianie przez krótki okres czasu. Niedawno w badaniu użyto igły do biopsji do wykonywania powtarzających się biopsji MG u krów mlecznych8. Zwierzętom podawano sedację (1% acepromazyna, domięśniowo) i znieczulenie miejscowe (2% chlorowodorek lidokainy, podskórnie). Zwierzęta nie otrzymywały leków dosutkowych ani antybiotyków przed lub po zabiegu, a w okresie pooperacyjnym nie było żadnych oznak infekcji w miejscu biopsji. W tym badaniu powtarzające się biopsje MG bydła przy użyciu igły miały niewielki negatywny wpływ na produkcję mleka i zdrowie wymion krów mlecznych. Ogólnie rzecz biorąc, biopsja igłowa wydaje się być mniej inwazyjną metodą niż instrument do biopsji gruboigłowej. Jednak, jak wspomniano wcześniej, w technice biopsji niezbędne jest pobranie reprezentatywnej próbki tkanki MG. Ograniczeniem biopsji igłowej jest to, że uzyskuje się niewielką ilość bydlęcej tkanki MG (około 20 do 25 mg)8,15.
Prawie wszystkie badania stosowały kombinację sedacji agonistycznej α-2 i znieczulenia miejscowego8,9,10, niezależnie od tego, czy biopsja została wykonana za pomocą igły, czy większego rdzenia. U MG bydlęcego większość zakończeń nerwowych jest związana ze skórą. Unerwienie tkanki miąższowej odbywa się w dużej mierze za pośrednictwem receptorów rozciągania z rzadkimi włóknami nerwowymi typu A w celu wykrycia ostrego bólu chirurgicznego. W rezultacie, fizjologiczne mechanizmy bólu spowodowanego chirurgiczną manipulacją MG przebiegają przez skórę i tkanki podskórne3, a nie przez tkanki głębokie, takie jak tkanka miękiszowa. Dlatego w przypadku zabiegów biopsyjnych konieczne jest jedynie miejscowe znieczulenie skóry i tkanek podskórnych, ponieważ infiltracja środka znieczulającego miejscowo do głębszych tkanek nie zmniejsza znacząco bólu chirurgicznego. Po odpowiednim przygotowaniu obszaru biopsji, dyskomfort zwierząt wiąże się przede wszystkim z powściągliwością.
Pobieranie większych próbek rdzenia może zwiększyć tworzenie się krwiaków i zwiększyć ryzyko infekcji w miąższu MG. Dlatego protokoły okołooperacyjne często obejmują podawanie antybiotyków pozajelitowych7, chociaż nie jest to universals8. Osiągnięcie hemostazy jest również ważnym czynnikiem zmniejszającym zachorowalność krów. We wspomnianym wyżej badaniu z użyciem dużego instrumentu do biopsji gruboigłowej 14, zastosowano ręczny nacisk na miejsce biopsji i użyto biustonosza krowiego do nakładania lodu na rany przez co najmniej 2 godziny po zabiegu. Pomimo dużej ilości pobranych tkanek zaobserwowano jedynie niewielkie zmniejszenie pobrania paszy i wydajności mlecznej, a zabieg powtarzano co trzy tygodnie bez negatywnego wpływu na zdrowie krów.
Badacze wykonujący biopsję MG u krów mlecznych muszą wziąć pod uwagę jakość diagnostyczną lub analityczną wynikającej biopsji, łatwość techniki i zachorowalność krów. Dokładne i wcześniej zaplanowane techniki chirurgiczne są niezbędne do osiągnięcia tych celów. Do tej pory badania nad biopsją MG koncentrowały się na opisie wyników biopsji, a nie na opisie samej techniki biopsji, a opisy krów mlecznych w okresie laktacji nie są wystarczająco szczegółowe, aby umożliwić replikację. W związku z tym celem niniejszej pracy było opisanie zarówno technik biopsji igłowej, jak i większej biopsji gruboigłowej na tyle szczegółowo, aby umożliwić bezpieczną i humanitarną replikację biopsji gruboigłowej bydła.