Protokół ten przedstawia dostępną metodę tworzenia gazoszczelnego środowiska do podawania lotnych środków znieczulających larwom danio pręgowanego w eksperymentach behawioralnych.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Protokół ten przedstawia dostępną metodę tworzenia gazoszczelnego środowiska do podawania lotnych środków znieczulających larwom danio pręgowanego w eksperymentach behawioralnych.
Badanie to opisuje unikalną metodę podawania lotnych środków znieczulających, takich jak izofluran i sewofluran, larwom danio pręgowanego podczas eksperymentów behawioralnych. Podczas gdy danio pręgowany oferuje wiele zalet jako organizm modelowy kręgowców - w tym złożone zachowania, podatność genetyczną, przezroczyste zarodki i szybki rozwój - ich zastosowanie w badaniu lotnych środków znieczulających było ograniczone. Podawanie lotnych środków znieczulających często wymaga skomplikowanych lub nieporęcznych aparatów, które mogą nie być powszechnie dostępne, co stwarza bariery dla badań farmakologicznych lotnych środków znieczulających w wodnych organizmach modelowych. Ta metoda przedstawia prostą technikę wykorzystującą samoprzylepne arkusze silikonu do stworzenia gazoszczelnego uszczelnienia na szklanych płytkach 96-dołkowych. Walidację przeprowadzono poprzez ocenę spontanicznego ruchu, który nie wykazał istotnych różnic między odwiertami uszczelnionymi i otwartymi w okresie 90 minut. Ponadto stężenie środka znieczulającego pozostawało stabilne w czasie, mierzone za pomocą HPLC. Reprezentatywne wyniki obejmują eksperymentalne oznaczenie średnich wartości skutecznego stężenia (EC50) sewofluranu. Badanie to zapewnia proste i przystępne podejście do eksperymentów farmakologicznych z wykorzystaniem lotnych środków znieczulających, które można łatwo dostosować do badania innych czynników lotnych i eksperymentalnych punktów końcowych.
Modele zwierząt niewodnych (robaki, muchy, gryzonie, króliki, naczelne itp.) były historycznie modelami najczęściej używanymi do badania farmakologii anestezjologicznej. U każdego z tych gatunków lotne środki znieczulające (podawane przez wdychanie gazu) są znacznie mniej trudne niż podawanie dożylnych środków znieczulających (podawanych drogą dożylną lub dootrzewnową)1. Oprócz wyzwania technicznego, jakim jest proste podawanie leków dożylnie, osiągnięcie stałego stanu znieczulenia jest znacznie łatwiejsze w przypadku środków lotnych niż środków dożylnych2.
Dożylne podawanie środków znieczulających larwom organizmów wodnych może być osiągnięte poprzez dyfuzję z otaczającego je środowiska wodnego 3,4, a zatem jest bardziej zbliżone do podawania lotnych środków znieczulających dla gatunków niewodnych. Przez wiele lat kijanki (Xenopus laevis) były modelem z wyboru do badań nad środkami znieczulającymi ze względu na łatwość podawania leków i farmakokinetykę w stanie ustalonym osiągniętą przez proste dodanie środka znieczulającego do sztucznej wody w stawie w kąpieli 5,6. Istnieje jednak stosunkowo niewiele przykładów badania lotnych środków znieczulających w tym modelu ze względu na wymóg stosowania gazoszczelnych aparatów, które często są specjalnie skonstruowane i mogą być kłopotliwe w użyciu 7,8.
W ostatnich latach danio pręgowany stał się preferowanym modelem do badania dożylnych środków znieczulających ze względu na tę samą łatwość podawania leków, a także inne zalety, takie jak dobrze opisane złożone zachowania i dostępność komercyjnych jednostek do obserwacji tych zachowań9. W wielu ostatnich badaniach wykorzystano takie komercyjnie dostępne jednostki obserwacyjne do badań przesiewowych pod kątem związków neuroaktywnych, w tym środków znieczulających, przy użyciu 96-dołkowych i 24-dołkowych formatów płytek do ilościowego określenia zachowania larw danio pręgowanego 4,10,11,12,13,14,15 . Stadia larwalne szczególnie dobrze nadają się do badań farmakologicznych ze względu na ich zdolność do oceny wielu reakcji behawioralnych, ich mały rozmiar, wysoką kompatybilność przepustową i dobrze scharakteryzowane obwody neuronalne 9,16,17. Jednak jednym z istotnych ograniczeń w tych badaniach środków znieczulających w modelu danio pręgowanego jest względna trudność w podawaniu lotnych środków znieczulających. To ograniczenie doprowadziło do powstania nielicznych przykładów porównań między środkami lotnymi i dożylnymi 4,15,18. Możliwość łatwego badania i porównywania obu klas środków znieczulających w jednym modelu zwierzęcym stanowi ważne narzędzie ułatwiające badanie farmakologii anestezjologicznej we wszystkich klasach.
Tradycyjnie, badanie dożylnych środków znieczulających u gatunków wodnych wymagało specjalistycznego, często niestandardowego sprzętu, który może być trudny w użyciu lub może nie być wystarczająco gazoszczelny, aby zapobiec utracie środka znieczulającego na czas trwania eksperymentu. Opisana tutaj procedura przedstawia łatwo dostępny alternatywny sposób wytwarzania gazoszczelnego uszczelnienia w szklanej komorze, która jest odpowiednia do obserwacji zachowania larw danio pręgowanego za pomocą komercyjnego urządzenia obserwacyjnego (patrz Tabela materiałów).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie eksperymenty z danio pręgowanym przeprowadzono zgodnie z protokołami wykorzystania zwierząt zatwierdzonymi przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami i Ich Wykorzystania (IACUC). Dorosłe rybo pręgowane były utrzymywane w ośrodku wodnym Uniwersytetu Pensylwanii pod nadzorem Uniwersyteckich Zasobów Zwierząt Laboratoryjnych (ULAR). Danio pręgowany długopłetwy w Tybindze był hodowany we własnym zakresie na potrzeby wszystkich eksperymentów i utrzymywany w standardowych warunkach hodowlanych z 13/11-godzinnym cyklem światła/ciemności aż do osiągnięcia 5 dni po zapłodnieniu (dpf). Eksperymenty prowadzono z wykorzystaniem replik biologicznych, z lęgami pochodzącymi z odrębnych par godowych, aby zapewnić odpowiednią różnorodność biologiczną. Szczegółowe informacje na temat odczynników i sprzętu użytego w tym badaniu znajdują się w Tabeli materiałów.
1. Produkcja samoprzylepnych arkuszy silikonowych
UWAGA: Odpowiedniki tego materiału (arkusz silikonowy plus klej) mogą być pozyskiwane komercyjnie, ale często przy większych kosztach i mniejszej dostępności.
2. Przygotowanie roztworów
UWAGA: Wszystkie roztwory podstawowe i testowe lotnych środków znieczulających zostały przygotowane tuż przed eksperymentem, aby uniknąć utraty stężenia lotnych związków.
3. Przygotowanie eksperymentu behawioralnego
UWAGA: Ten krok protokołu może wymagać pewnej praktyki. Zaleca się pracę bez ryb lub roztworów zawierających cenny materiał, dopóki nie poczujesz się komfortowo z techniką.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Porównanie z tradycyjną obserwacją w studni otwartej
Aby ocenić, czy uszczelnianie adhezyjne ma jakikolwiek wpływ na ruch spontaniczny, porównano kontrole w studniach otwartych i uszczelnionych. Jak widać na rysunku 2A, nie zaobserwowano statystycznie istotnej różnicy w ruchu między tymi grupami przez standardowy czas trwania ~30 minut stosowany w eksperymentach opisanych w tym artykule. Uznając, że inne paradygmaty eksperymentalne mogą wymagać dłuższej ekspozycji ekspery...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W artykule opisano metodę łatwego podawania lotnych środków znieczulających, takich jak sewofluran, larwom danio pręgowanego, która została wykorzystana do ilościowego określenia siły działania lotnego środka znieczulającego u ryb typu dzikiego. Chociaż technika ta jest koncepcyjnie prosta, może wymagać praktyki, aby zapewnić odpowiednio uszczelniony, wolny od pęcherzyków rząd studni w krótkim czasie, aby zminimalizować utratę czynników lotnych. Ponieważ metoda ta jest przeznaczona do związków lotnych, wymaga nie tylko s...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają żadnych konfliktów do ujawnienia.
Praca ta została sfinansowana przez Fundację Edukacji i Badań Anestezjologicznych (FAER). Rysunek 1 jest tworzony w BioRender.com.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Mikropłytki szklane 96-dołkowe | Zinsser Ameryka Północna | 3600500 | "Te szklane mikropłytki są wykonane ze specjalnego, odpornego na temperaturę szkła borokrzemianowego o wysokiej czystości, a powierzchnie są polerowane kwasem. Płytki są prostokątne w standardowym śladzie mikropłytki SBS (85 x 127 mm). Te szklane płytki reaktorowe są przeznaczone głównie do zastosowań chemicznych i są odporne na temperatury do 530 stopni Celsjusza. C. Mogą być sterylizowane w autoklawie. Są one obrabiane z jednorodnej tafli szkła i charakteryzują się jednolitą geometrią i kształtem, aby zapewnić stałą temperaturę od studni do studni (zwykle w granicach 0,2 stopnia C)". |
| 2,0 ml przezroczyste, duży otwór, fiolki z gwintem 9 mm | Chemglass Nauki przyrodnicze | CV-1150-1232 | "Dzięki otworowi większemu o 40% fiolki te są specjalnie zaprojektowane do pracy w automatycznych próbnikach z ramieniem robota. Zawierają one również unikalną konstrukcję Step Vial, która precyzyjnie centruje wkładkę o ograniczonej objętości w szyjce fiolki. " |
| Taśma podwójnie powlekana 3M 9490LE | AbbVie Inc | Zobacz materiał 24WG90 TGL | "Taśma podwójnie powlekana 3M 9490LE z klejem do laminowania 3M 300LSE zapewnia wysoką siłę wiązania do większości powierzchni, w tym wielu tworzyw sztucznych o niskiej energii powierzchniowej, takich jak polipropylen i farby malowane proszkowo. Klej akrylowy zapewnia również doskonałą przyczepność do powierzchni lekko zabrudzonych olejem, zwykle stosowanych w przypadku części maszyn. Taśma 3M z podwójną powłoką 9490LE oferuje dodatkową funkcję kleju do laminowania 3M 300MP z jednej strony, aby zapewnić doskonałą siłę wiązania z różnymi materiałami piankowymi i tkaninowymi (6 cali x 5 jardów)" |
| Komora obserwacyjna DanioVision | Noldus powiedział: | DVOC-0041 (wersja angielska) | "DanioVision to kompletny system, przeznaczony do wysokoprzepustowego badania larw danio pręgowanego na płytkach wielodołkowych. Obejmuje komorę obserwacyjną i renomowane oprogramowanie do śledzenia wideo EthoVision XT". |
| Regulator temperatury DanioVision | Noldus powiedział: | DVTCU-0011 (rejestrator DVTCU-0011) | "Jednostka kontroli temperatury DanioVision to system przepływowy: woda przepływa równomiernie pod płytą studzienki w wybranej przez Ciebie temperaturze. Temperatura jest taka sama na całej płycie studzienki". |
| Oprogramowanie Ethovision XT16 | Noldus powiedział: | BAZA NSE-EV | "EthoVision XT to najczęściej stosowane oprogramowanie do śledzenia wideo, które śledzi i analizuje zachowanie, ruch i aktywność dowolnego zwierzęcia, będące znakiem towarowym Noldus" |
| Izofluran | Intensywna terapia Piramal | NDC # 66794-017-10 | Płyn do inhalacji, niepalny, niewybuchowy środek znieczulający do inhalacji, zawierający 100 ml izofluranu. Przechowywany w kontrolowanej temperaturze pokojowej 20º do 25º C |
| Scotch-Weld Podkład klejowy błyskawiczny AC79 bezbarwny | 3 mln | "62-3916-0860-1 (ID produktu) C2103N (partia)" | "3M Scotch-Weld Instant Adhesive Primer AC79 jest przeznaczony do stosowania na trudnych do sklejenia elastomerach o niskiej energii powierzchniowej, takich jak EPDM, silikon i inne gumy. Przygotowanie powierzchni i aplikacja są proste, a podkład adhezyjny szybko schnie, dzięki czemu prace przebiegają szybko". |
| Arkusze silikonowe o grubości 0,5 mm | Różni dostawcy | N/A | Półprzezroczyste arkusze silikonowe zostały zakupione od wielu dostawców |
| Brayer z twardej gumy Speedball Pop-in z plastikową ramą, 4 cale" | Speedball | 793728 | "Speedball Pop-In Hard Brayer ma wałek, który wysuwa się, co ułatwia czyszczenie. Plastikowa, jednoczęściowa rama z odpinanym wałkiem o szerokości 4 cali. Wykonane z czystej naturalnej gumy gumowej o szlifowanym wykończeniu. Brayer z twardej gumy ma 4 cale szerokości z solidną plastikową ramą i doskonale nadaje się do nakładania kleju" |
| SureSTART 9 mm Nakrętki do zastosowań o wysokiej przepustowości, poziom 2, Typ: AVCS Nakrętka PP, Biała Silikon/CZERWONY PTFE Septa 1,0 mm | Thermo Scientific | 6ASC9ST1B | "Używaj zakrętek Thermo Scientific SureSTART 9 mm z zakręcanymi fiolkami z otworem 9 mm. Nasadki poziomu wydajności 2 są produkowane i testowane w celu zapewnienia niskiego krwawienia, solidności i powtarzalności wyników rutynowych analiz GC-MS i LC-MS. Wybieraj spośród nasadek polipropylenowych z uniwersalnymi przegrodami silikonowo-PTFE o różnych wartościach twardości, zaprojektowanych w celu zmniejszenia problemów z igłą automatycznego podajnika próbników. Nasze nakrętki AVCS zawierają technologię zaawansowanego systemu zamykania fiolek, aby zapewnić optymalną kompresję uszczelnienia podczas zamykania fiolki". |
| Ultan Sewofluran | AbbVie Inc | NDC # 0074-4456-04 | Lotny płyn do inhalacji jest pakowany w bursztynowe butelki zawierające 250 ml sewofluranu. Przechowywany w kontrolowanej temperaturze pokojowej 15º do 30º C |
| Fiolki scyntylacyjne Wheaton Liquid, nakrętki dołączone do fiolek, szkło, folia metalowa / miazga, 24-400, 20 mL | DWK Nauki Przyrodnicze | 986561 | Fiolki scyntylacyjne o pojemności 20 ml przekształcone z rurki ze szkła borokrzemianowego typu I, PET lub HDPE. Dostępny z dołączoną nasadką. |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.