Umieszczenie implantu telemetrycznego w aortę zstępującą zapewnia wiarygodną metodę pomiaru parametrów sercowo-naczyniowych, temperatury ciała oraz aktywności zwierząt. Telemetria oferuje wyraźne przewagi nad technikami nietelemetrycznymi. Umożliwia zbieranie danych od obudzonych, swobodnie poruszających się zwierząt, eliminując zakłócające działanie znieczulenia, które może wpływać na ciśnienie krwi i tętno21,27. W przeciwieństwie do metod nietelemetrycznych, telemetria zapobiega stresowi termicznemu i zwierzęcemu, zapewniając dokładne pomiary sercowo-naczyniowe23,28. Umożliwia ciągłe monitorowanie ciśnienia krwi, tętna, temperatury ciała i aktywności przez tygodnie, a nawet miesiące, podczas gdy badania nietelemetryczne rejestrują tylko przerywanie, 21,28,29. Ogólnie monitorowanie telemetryczne zapewnia większą dokładność i precyzję niż podejścia nietelemetryczne27.
Metody telemetryczne zmniejszają stres fizyczny i fizjologiczny, zachowując naturalne zachowania i zapewniając zgodność z wytycznymi dotyczącymi dobrostanu zwierząt27. Ich wysoka precyzja i mniejsza zmienność w porównaniu z technikami nietelemetrycznymi zmniejszają liczbę wymaganych zwierząt i zwiększają moc statystycznąo 21,23. Telemetria ma również dużą wartość translacyjną w odkrywaniu leków i badaniach nad sercowo-naczyniem, ponieważ dane bardzo przypominają ludzkie odpowiedzi fizjologiczne28. Łącznie podejście telemetryczne jest lepsze i etycznie lepsze od metod nietelemetrycznych.
Umieszczenie implantu telemetrycznego w aortze zstępującej szczurów oferuje kilka zalet dla badań nad rdzeniem rdzeniowym w porównaniu z umieszczeniem w tętnicach szyjnych lub udowych, które w modelach zwierzęcych służą jako alternatywne miejsca implantacji. Jako duże naczynie centralne, aorta zstępująca zapewnia stabilne i reprezentatywne pomiary ciśnienia krwi i tętna, co jest kluczowymi wskaźnikami oceny dysfunkcji sercowo-naczyniowych po SCI30,31. Wszczepienie w tym miejscu minimalizuje zakłócenia przepływu krwi kończyn oraz zmniejsza ryzyko niedokrwienia i innych powikłań często związanych z umieszczeniem tętnicy obwodowej30,31. Umożliwia także ciągłe monitorowanie podstawowych parametrów sercowo-naczyniowych oraz dysrefleksji autonomicznej, które są kluczowe w badaniach nad rdzeniem rdzeniowym24. Wszczepienie się w tętnicy udowej może ograniczyć dopływ krwi do tylnej kończyny po ipsilateralnej stronie, potencjalnie wpływając na wyniki eksperymentalne i dobrostan zwierząt32,33. Chociaż jest technicznie prostsza, implantacja tętnicy szyjnej wiąże się z ryzykiem takim jak udar czy komplikacje neurologiczne ze względu na bliskość krążenia mózgowego, co jest niepożądane w badaniach dotyczących obwodowych efektów sercowo-naczyniowych33. Dlatego implantacja w aorcie zstępującej zapewnia niezawodne miejsce, minimalizuje lokalne komplikacje oraz zwiększa zarówno rzetelność eksperymentalną, jak i wartość translacyjną danych zebranych od świadomych, swobodnie poruszających się zwierząt. Podczas zakładania implantów telemetrycznych w aortę zstępującą napotyka się kilka typowych wyzwań.
Metodą prób i błędów zabieg został zoptymalizowany, aby pokonać następujące przeszkody: (1) Stan zapalny brzuszny: Stan zapalny u szczurów obserwowano zarówno na etapie ostrym, jak i przewlekłym po operacji implantu telemetrycznego. Aby temu zaradzić, zastosowano pooperacyjny schemat obejmujący przeciwból buprenorfiny i przeciwzapalny meloksykam, co skutkowało zmniejszeniem częstości występowania stanu zapalnego jamy brzusznej. Wcześniej w każdej kohorcie kilka zwierząt rozwijało wzdęcia, jędrne odwłoki i ostatecznie umierało. Podczas pobierania implantów jama brzuszna często zawierała przezroczysty płyn lub, w niektórych przypadkach, brązowawy płyn o intensywnym zapachu. Ten schemat zmniejszył tempo zapalenia o około 70%-80% w porównaniu ze zwierzętami, które przeszły operację bez niego; (2) Rozległe krwawienie podczas rozwarstwiania aorty zstępującej od żyły głównej: Użyj cienkich kleszczy (pęsety mikrodisekcji i kleszczy z lustrzanym końcem), aby delikatnie oddzielić aortę zstępującą od żyły głównej za pomocą tępego rozwarstwienia (trzymaj i rozrywaj). Unikaj cięcia między tymi dwoma nożyczkami lub ostrzem, ponieważ może to powodować rozległe krwawienie w wyniku pęknięcia naczyń leżących pod spodem; (3) Wprowadzenie implantu telemetrycznego do warstwy powierzchniowej: Podczas przekłucia aorty zstępującej upewnij się, że igła przechodzi przez wszystkie trzy warstwy górnej ściany, a nie tylko przez warstwę powierzchniową. Wyciekanie krwi po przekłuciu wskazuje, że wszystkie warstwy górnej ściany są przebite. Implant telemetryczny nie zarejestruje prawidłowo, jeśli cewnik ciśnieniowy zostanie włożony tylko do warstwy powierzchniowej; (4) Wprowadzenie niewłaściwej długości cewnika: Używaj mikroskopu podczas i/lub po wszczepieniu implantu, aby upewnić się, że cewnik ciśnieniowy przecina nić okluzyjną. Implant nie będzie działał prawidłowo, jeśli długość założonego cewnika jest nieprawidłowa; (5) Wyciek krwi z aorty schodzącej w dół: Pozwól 30-45 sekund po włożeniu implantu, aby klej wyschł. Zapewnia to całkowite uszczelnienie przekłucia w aorcie zstępującej i nie krwawi. Ponowne uszczelnienie, jeśli pojawi się niewielkie krwawienie spowodowane przepływem krwi. Unikaj zrywania końcówki cewnika ciśnieniowego implantu podczas przyszywania korpusu implantu do ściany brzucha, ponieważ może to powodować krwawienie; (6) Szczury usuwające szwy brzuszne: Szczury mogą gryźć i usuwać szwy, co prowadzi do uszkodzeń skóry i narządów wewnętrznych. Aby to ograniczyć, stosuj nieprzerwane szwy z kwadratowym węzłem do zamknięcia ściany brzucha. Do zamknięcia skóry należy stosować szwy wewnętrzne i ciągłe, aby zminimalizować dostęp zwierzęcia do szwów i sęków. Załóż obrożę elektroniczną na 3 dni po operacji, aby jeszcze bardziej ograniczyć dostęp. Upewnij się, że dopasowanie jest ciasne, ale nie ograniczające, wkładając palec wskazujący między obrożę a szyję szczura; (7) Niedokrwienie kończyny tylnej: Wcześniej aorta była zasłonięta w dwóch miejscach: jednym przy aorcie zstępującej, 0,5 cm poniżej tętnicy nerkowej, oraz drugim powyżej rozgałęzienia biodrowego. Technika dwuokluzji pomogła utrzymać napięcie tętnice, ułatwiając płynniejsze założenie implantu i ograniczając cofający się przepływ krwi. Jednak u niektórych zwierząt doprowadziło to do niedokrwienia kończyn tylnych, jeśli nie przeprowadzono szybkiego założenia cewnika. Obecnie wykonywana jest mono-okluzja 0,5 cm poniżej tętnicy nerkowej, która skutecznie eliminuje niedokrwienie kończyny tylnej u szczurów. W przypadku dwuokluzji obserwowano około 20%-30% niedokrwienia, podczas gdy mono-okluzja całkowicie wyeliminowała niedokrwienie kończyn tylnych.
Zastosowania
Implanty telemetryczne (HD-S10) to urządzenia aktywowane magnetycznie zaprojektowane do rejestrowania różnych parametrów fizjologicznych w modelach małych zwierząt. Umieszczenie tych implantów w aortze zstępującej to precyzyjna i niezawodna metoda ciągłego monitorowania hemodynamicznego u zwierząt nieokierowanych, nieznieczulonych i swobodnie poruszających się. Ta metodologia pozwala badaczom przedklinicznym na przeprowadzanie ocen w czasie rzeczywistym różnych parametrów sercowo-naczyniowych, temperatury i aktywności zwierząt w kontekście modelowania chorób, takich jak SCI, ocena skuteczności leków oraz zmiany w parametrach autonomicznych funkcji w ciągu dnia. Naukowcy mogą uzyskać kompleksowe dane fizjologiczne z pojedynczego implantu telemetrycznego u zwierzęcia, obejmujące zarówno ostre, jak i przewlekłe punkty czasowe, co czyni tę technikę efektywną. Rysunek 1 podkreśla tę aplikację telemetryczną oraz inne obecnie stosowane w laboratorium.
Parametry hemodynamiczne, w tym SBP, DBP i MAP, mogą być rejestrowane zarówno w okresach ostrych, jak i przewlekłych. Monitorowanie całodobowego rytmu odpoczynku i aktywności może stanowić wiarygodny wskaźnik ostrych skutków SCI34. Jednoczesne monitorowanie tętna umożliwia wykrywanie zmienności tętna, w tym tachykardii i bradykardii. Porównanie wahań ciśnienia krwi i tętna przed i po SCI pozwala naukowcom zrozumieć, jak fizjologia układu krążenia zmienia się po urazie. Solidny dzienny rytm parametrów sercowo-naczyniowych, temperatury ciała i aktywności jest ważny dla utrzymania homeostazy fizjologicznej i ogólnego zdrowia. Zmiany w dobowej temperaturze ciała rdzenia również wskazują na zaburzenia termoregulacji po SCI34. Jest powszechnie udokumentowane, że SCI to zespół całego ciała. Dlatego uwzględnienie wyników opartych na telemetryce pozwala badaczom zbierać kompleksowe dane aktywności po SCI wykraczające poza proces powrotu lokomotorycznego, który zazwyczaj ocenia się w izolacji.
Jednak istnieją pewne ograniczenia tej techniki, które należy wziąć pod uwagę. Umieszczenie sondy telemetrycznej w aortze zstępującej to skomplikowany zabieg i dlatego wymaga wiedzy mikrochirurgicznej. Implant może później ulec przesunięciu z różnych powodów, takich jak nieprawidłowe obsługiwanie pęcherza podczas wypływu pęcherza u szczurów z rdzeniem rdzeniowym, infekcje, podrażnienia tkanek lub powstawanie skrzepów wewnętrznych. Jeśli pojawi się którykolwiek z tych objawów, rejestracja sercowo-naczyniowa zostanie zmieniona; Dane powinny zostać wykluczone. Ponadto, jeśli szczur nie dojdzie do zdrowia prawidłowo, dane wyjściowe z układu sercowo-naczyniowego mogą zostać naruszone. Konfiguracja i implanty telemetryczne są kosztowne i wymagają specjalistycznego oprogramowania oraz sprzętu do akwizycji danych. Ciężkie rdzenie rdzeniowe może prowadzić do zwiększonej śmiertelności; Dlatego konieczne jest staranne planowanie liczby zwierząt, aby utrzymać ogólną statystyczną moc badania.
Ogólnie rzecz biorąc, ocena zaburzeń układu sercowo-naczyniowego, temperatury ciała i aktywności ciała za pomocą telemetrii po SCI, w obu okresach ostrych i przewlekłych, jest kluczowa dla zrozumienia wpływu urazu na zdrowie układu sercowo-naczyniowego, ogólne samopoczucie oraz projektowanie potencjalnych interwencji.