Ten protokół opisuje powtarzalny model ran oparzeniowych o dużej głębokości u miniświnek z Jukatanu.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Ten protokół opisuje powtarzalny model ran oparzeniowych o dużej głębokości u miniświnek z Jukatanu.
Gojenie ran po oparzeniach to złożony i długi proces. Pomimo dużego doświadczenia, chirurdzy plastyczni i wyspecjalizowane zespoły w ośrodkach leczenia oparzeń nadal stoją przed poważnymi wyzwaniami. Wśród tych wyzwań zakres spalonej tkanki miękkiej może ewoluować we wczesnej fazie, tworząc delikatną równowagę między leczeniem zachowawczym a usuwaniem martwiczych tkanek. Najczęstszym typem oparzeń termicznych są oparzenia termiczne, a głębokość spalania różni się w zależności od wielu parametrów, takich jak temperatura i czas ekspozycji. Głębokość oparzenia zmienia się również w czasie, a wtórne zaostrzenie "strefy cienia" pozostaje słabo poznanym zjawiskiem. W odpowiedzi na te wyzwania przebadano kilka innowacyjnych metod leczenia, a kolejne są we wczesnej fazie rozwoju. Nanocząsteczki w nowoczesnych opatrunkach na rany i sztucznej skórze to przykłady tych nowoczesnych terapii, które są nadal poddawane ocenie. Podsumowując, zarówno diagnostyka oparzeń, jak i leczenie oparzeń wymagają znacznych postępów, a zespoły badawcze potrzebują wiarygodnego i odpowiedniego modelu do testowania nowych narzędzi i terapii. Wśród modeli zwierzęcych świnie są najbardziej istotne ze względu na ich silne podobieństwa w budowie skóry do ludzi. Mówiąc dokładniej, miniświnki z Jukatanu wykazują interesujące cechy, takie jak pigmentacja melaniny i powolny wzrost, co pozwala na badanie wysokich fototypów i długotrwałe gojenie. Niniejszy artykuł ma na celu opisanie wiarygodnego i powtarzalnego protokołu badania wielogłębokich ran oparzeniowych u świnek miniaturowych z Jukatanu, umożliwiającego długoterminową obserwację i dostarczającego odpowiedniego modelu do diagnozy i badań terapeutycznych.
Oparzenia są poważnym problemem zdrowia publicznego i dotykają ponad 480 000 pacjentów w USA każdego roku, według National Burn Repository1,2. Prowadzi to do ponad 50 000 hospitalizacji rocznie z powodu złożonych przypadków niezakończonych zgonem, wymagających dogłębnej opieki2. Co więcej, oparzenia są podstawową przyczyną śmiertelności i zachorowalności w wojsku i są odpowiedzialne za 10% do 30% ofiar wojskowych3,4. Leczenie oparzeń pozostaje prawie niezmienione od dłuższego czasu, pomimo ogromnego i różnorodnego wpływu na pacjentów, od fizycznego po psychologiczne i emocjonalne5.
Wstępna diagnoza i ocena oparzeń prowadzą do podstawowej klasyfikacji według rodzaju oparzeń (pierwsze, drugie i trzecie) lub głębokości dotkniętej tkanki (powierzchowne, częściowej grubości i głębokie oparzenia)6,7,8. Oparzenia częściowej grubości (pierwszego i drugiego stopnia) obejmują naskórek i różne głębokości skóry właściwej (powierzchowne lub głębokie oparzenia właściwe, tj. powierzchowne i głębokie oparzenia drugiego stopnia)9. W szczególności uszkodzenie przydatków w głębokiej skórze właściwej wyklucza możliwość ponownego nabłonka z nabłonka przydatków10. Z definicji oparzenia pełnej grubości docierają do podskórnej tkanki tłuszczowej, powięzi i/lub leżącego poniżej mięśnia (oparzenia trzeciego stopnia), a czasami do kości (określane również jako oparzenia czwartego stopnia)11,12.
Po hospitalizacji, pacjenci z oparzeniami otrzymują specjalną opiekę, polegającą na strategii polegającej na delikatnej równowadze między oczyszczaniem tkanek a ich zachowaniem. Uszkodzona i/lub wtórnie zakażona tkanka miękka musi być stopniowo usuwana, aż do odsłonięcia zdrowej tkanki, co pozwala na zastosowanie specjalnych opatrunków i przeszczepów skóry w celu usprawnienia procesu gojenia13,14,15,16. Jednak podczas operacji należy zachować ostrożność, aby uniknąć niezamierzonego usunięcia gojącej się tkanki i zmniejszyć powikłania w celu optymalnego powrotu do zdrowia. Z biologicznego punktu widzenia oparzenia wykazują centralny obszar martwiczy otoczony strefą "cienia" lub "zastoju", co wskazuje na potencjalnie odwracalne niedokrwienie. Obszar ten może ulec pogorszeniu, co skutkuje rozszerzeniem strefy martwicy, lub zagoić się poprzez odwrócenie procesu apoptozy17,18. To zróżnicowane nasilenie oparzeń stanowi wyzwanie dla chirurgów w dokładnej ocenie, komplikując równowagę między leczeniem zachowawczym a wycięciem chirurgicznym19. Do tej pory nie jest dostępne żadne skuteczne narzędzie, które pomogłoby scharakteryzować tę "strefę cienia" poprzedzającą konwersję spalania. Opracowanie takich narzędzi ma kluczowe znaczenie dla optymalizacji tej delikatnej równowagi.
Przetestowano kilka metod leczenia, które pomagają zmniejszyć wtórną konwersję oparzeń. Jednak żadna specyficzna terapia nie jest obecnie dostępna w clinic18. Inne przykłady postępów w leczeniu oparzeń obejmują rozwój nowoczesnych opatrunków na rany i nanomateriałów20,21, skóra < inżynierii tkankowej sup class="xref">22,23, oraz nowatorskie podejścia do hodowli naskórka24,25. Również nowoczesna chirurgia rekonstrukcyjna i płaty powięziowo-skórne poprawiły radzenie sobie z długoterminowymi skutkami ubocznymi, w szczególności przykurczami oparzeń po patologicznym gojeniu się obszarów fałdów26,27. Postępy te dają obiecujące perspektywy dla pacjentów z oparzeniami, poprawiając ich strategie leczenia i jakość życia, ale ostatnie wyniki pokazują, że wpływ funkcjonalny nadal pozostaje znaczący, zarówno w sferze fizycznej, jak i psychicznej28. Podsumowując, zapotrzebowanie na innowacyjne postępy zarówno w diagnostyce, jak i leczeniu oparzeń jest znaczne.
Ogólnie rzecz biorąc, wiele podejść ma na celu poprawę diagnozy, zarządzania i leczenia skomplikowanych przypadków oparzeń, a badacze potrzebują powtarzalnego i odpowiedniego modelu do testowania tych nowych podejść. Ze względu na jego złożoność biologiczną, obejmującą kilka narządów i reakcje ogólnoustrojowe, żaden model in vitro nie okazał się odpowiedni do badania procesu powstawania ran oparzeniowych29. Modele gryzoni wykazały duże rozbieżności w stosunku do ludzi ze względu na duże różnice w biologii, architekturze skóry, elastyczności i braku przylegania do podstawowych struktur29. Natomiast model świń okazał się istotny ze względu na strukturalne podobieństwo skóry świni do skóry ludzkiej30,31,32. Charakteryzuje się podobnym unaczynieniem, elastycznym składem włókien i czasem odnowy. Co więcej, mieszek włosowy i apokrynowe aneksy pozwalają na wyspową reepitelializację, co można zaobserwować w klinicznych oparzeniach powierzchownych33,34. Mówiąc dokładniej, modele miniświnek z Jukatanu zapewniają interesujące cechy, dzięki czemu są przydatne do badania pigmentowanej skóry35 i długoterminowych wyników przy minimalnych zmianach fizycznych36.
Celem tego artykułu jest opisanie wiarygodnego modelu oparzeń wielostopniowych u świń na Jukatanie, umożliwiającego badanie kilku oparzeń drugiego i trzeciego stopnia na ten sam temat. Zapewnia to odpowiedni i powtarzalny model do badania innowacji diagnostycznych i terapeutycznych w leczeniu oparzeń. Co więcej, model ten charakteryzuje się różnymi typami i ciężkością oparzeń, długoterminową obserwacją pozwalającą na badanie przykurczu oparzeń i patologicznego gojenia oraz zróżnicowanym zachowaniem pigmentowanej skóry, o którym wiadomo, że ma określone cechy.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie prace na zwierzętach zostały wykonane zgodnie z listą kontrolną ARRIVE (Animal Research: Reporting In Vivo Experiments) checklist37 i były zgodne z Massachusetts General Hospital Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) zgodnie z protokołem #2021N000271. Zwierzętom zapewniono humanitarną opiekę, zgodnie z Przewodnikiem dotyczącym opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych38. Do eksperymentów wykorzystano pięć ważących 30 kg samic świnek miniaturowych z Jukatanu. Zwierzęta zostały pozyskane ze źródła komercyjnego (patrz tabela materiałów).
1. Opieka przedoperacyjna i znieczulenie
2. Projektowanie ran oparzeniowych i randomizacja
3. Wyznaczanie granic ran tatuażu
UWAGA: Pierwsza procedura polega na tworzeniu okrągłych tatuaży na grzbiecie świni w celu zlokalizowania i ponumerowania losowych ran (Rysunek 1). Wykonuje się to dwa dni przed początkową procedurą oparzenia, aby umożliwić lepszą aklimatyzację, ale można to wykonać w dniu zabiegu oparzenia.
4. Tworzenie ran oparzeniowych i zaawansowane opatrywanie ran
UWAGA: Oparzenia zostaną utworzone przez umieszczenie mosiężnego bloku w kontakcie ze skórą w dedykowanym miejscu (randomizacja) na 30 s (niezmiennie). Temperatura określi głębokość spalania.
5. Escharotomia oparzeń pełnej grubości
UWAGA: Między 1 a 3 dniem po operacji, zwierzęta otrzymają chirurgiczne wycięcie strupa na całej grubości po oparzeniach trzeciego stopnia.
6. Kolejne opatrunki na rany
UWAGA: Kolejne opatrunki są wykonywane co 2 do 7 dni, w zależności od eksperymentalnego projektu leczenia i tolerancji zwierzęcia. Opatrunki można przerwać po 21 dniach, aby umożliwić ponowną epitelializację w suchym środowisku i poprawić tolerancję zwierzęcia. Alternatywnie, jeśli grupa leczona wymaga wilgotnego lub mokrego środowiska, opatrunki można przedłużyć do końca badania. Okres obserwacji został przedłużony do 10 tygodni w celu zbadania zarówno ostrych, jak i przedłużonych procesów gojenia.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Rysunek 2A,B przedstawia wyniki wielokrotnych oparzeń na grzbiecie miniswiń z Jukatanu. Rany (I) i (VII) to rany kontrolne (37 °C). Rany drugiego stopnia (II; III i VIII) charakteryzują się intensywnym zaczerwienieniem i pęcherzami. W przeciwieństwie do nich, rany trzeciego stopnia (IV; V i VI) są blade i stwardniałe w badaniu dotykowym. Należy zauważyć, że rana VIII wygląda pośrednio między drugim a trzecim stopniem: na potrzeby trwającego badania zwiększono czas kontaktu d...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Gojenie się ran po oparzeniach to długi proces, który może trwać nawet kilka miesięcy, przy różnych opcjach leczenia i rozważaniach dotyczących opieki nad pacjentem 2,13. Aby to zbadać, potrzebny jest wiarygodny i powtarzalny model. Opisano kilka modeli zwierzęcych, w tym głównie gryzonie 29,45,46 i świnie 29,47....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają do zadeklarowania konfliktu interesów.
Ta praca była wspierana przez hojne fundusze z Shriners Children's Research Grant dla S.N.T. Y.B. była wspierana przez Shriners Hospital for Children. Wyrażamy również wdzięczność za dofinansowanie dla S.N.T. przez amerykański Narodowy Instytut Zdrowia (K99/R00 HL1431149; R01HL157803; R01DK134590, R24OD034189), American Heart Association (18CDA34110049), Harvard Medical School Eleanor and Miles Shore Fellowship, Polsky Family Foundation oraz Claflin Distinguished Scholar Award w imieniu Wydziału Chirurgii MGH i/lub Komitetu Wykonawczego MGH ds. Badań. Ponadto wyrażamy uznanie dla wsparcia udzielonego przez Komitet Wykonawczy ds. Badań Szpitala Ogólnego Massachusetts w związku z przyznaniem nagrody Fund for Medical Discovery (FMD) dla R.J. Wreszcie, bardzo dziękujemy za wsparcie ze strony "Fondation des Gueules Cassées" (Francja), Uniwersytetu w Rennes (Francja), CHU de Rennes (Francja) i Francuskiego Towarzystwa Chirurgii Plastycznej dla Y.B. Autorzy dziękują Knight Surgery Research Laboratory za ich wkład i pomoc w znieczuleniu zwierząt.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Kleszczyki do tkanek Adson | Jarit | 130-234 | |
| Koraliki aluminiowe | Lab Armor | 42370-002 | Koraliki do zbroi laboratoryjnej |
| Chlorowodorek buprenorfiny | Ranbaxy Pharmaceuticals | NDC: 12469-0757-01 | Buprenex Karprofen do wstrzykiwań |
| Pfizer | NADA 141-199 | Rymadyl 50 mg / ml do wstrzykiwań | |
| Cylindryczny blok mosiężny | Ręcznie robione | Nie dotyczy | Rysunek techniczny zawarty w rękopisie |
| Pióro dermograficzne | McKesson | Chirurgiczny marker skóry Sterylne | |
| jednorazowe skalpele chirurgiczne #15 Medline | MDS15315 | Ostrza skalpela | |
| Plaster fentanylowy | Mylan | NDC:60505-7082 | System transdermalny fentanylu |
| Izofluran | Piramal | NDC: 66794-013-25 | Izofluran, USP |
| McPherson Bipolarne kleszcze do krzepnięcia | Bovie | A842 | Wielokrotnego użytku, autoklawowalne |
| stemple do biopsji Miltex (3,4 i 5 mm) | Integra | 33-38 | Stemple do biopsji - rozmiar dostosowany do badania |
| z włókniny | Starryshine | GZNW22 | 2 x 2" włóknina 4-warstwowa gaza medyczna |
| Powidon-Jod | Betadine | NDC:0034-9200-88 | Peeling chirurgiczny 7,5% |
| Sterylny izotoniczny roztwór chlorku sodu 0,9% | Aqualite System | RL-2095 | Sterylny roztwór soli |
| fizjologicznej Tusz do tatuażu | Spaulding & Rogers | Black - 2 uncje - #9053 | |
| Marker do tatuażu | Spaulding & Rogers | Special Electric Tattoo Marker | |
| Igła do tatuażu | Spaulding & Rogers | 1310251 | Tattoo 5-punktowa igła |
| Tegaderm Przezroczysty opatrunek foliowy | 3M | 1.628 | Duży przezroczysty opatrunek samoprzylepny |
| Płyta grzejna z kontrolowaną temperaturą | Cole-Parmer | 03407-11 | Mieszadło z płytą grzejną StableTemp |
| Termometr | American Scientific | U14295 | Rurkowy termometr rtęciowy |
| Chlorowodorek tyletyminy i zolazepamu | Zoetis | NDC: 54771-9050 | Nalewka Telazol |
| z benzoesu w sprayu | Smith & Siostrzeniec | 407000 | Klej w sprayu |
| Maść z potrójnym antybiotykiem | Fougera | NDC 0168-0012-31 | Maść z potrójnym antybiotykiem |
| Pończocha rurkowa | Medline | NONNET02 | Curad Medline Siatki elastyczne bez lateksu |
| Koc ocieplający | 3M | Bair Hugger 750 Jednostka | |
| Xeroform Occlusive Gauze Strip | Covidien | 8884433301 | Xeroform opatrunki na rany wazelinowe |
| Ksylazyna | Vetone | NDC: 13985-704-10 | AnaSed LA |
| Jukatà n świnki miniaturowe (samica, 30 kg) | Sinclair Bio Resources | N/A | Pełna pigmentacja |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.