1. Przygotowanie
2. Pobieranie tkanek
Źródło: Kay Stewart, RVT, RLATG, CMAR; Valerie A. Schroeder, RVT, RLATG. Uniwersytet Notre Dame, IN
W 1959 roku Trzy R zostały wprowadzone przez W.M.S…
1. Przygotowanie
2. Pobieranie tkanek
Wiele eksperymentów wymaga pobrania komórek z wyciętej tkanki. W takich przypadkach konieczne jest, aby zabieg pobrania tkanek został wykonany w sposób sterylny. Wykorzystanie linii komórkowych i kultur tkankowych, które pochodzą od zwierząt badawczych, pozwala na przeprowadzenie wielu eksperymentów in vitro, co z kolei zmniejsza wykorzystanie zwierząt w badaniach.
W tym filmie omówimy aseptyczną metodę pobierania powszechnie pobieranych narządów od zwierząt laboratoryjnych. Po tym nastąpi krótki przegląd kilku przykładowych eksperymentów wykorzystujących tę sterylną technikę do osiągnięcia różnych celów badawczych.
Zacznijmy od etapów przygotowania wymaganych do zapewnienia sterylności przestrzeni, narzędzi i personelu podczas pobierania tkanek zwierzęcych.
Ta procedura jest wykonywana w okapie z przepływem laminarnym. Przed rozpoczęciem procesu wentylator okapu powinien pracować przez co najmniej 15 minut, a pomieszczenie należy zdezynfekować 70% alkoholem. Następnie umieść kilka ręczników papierowych w kapturze i zwilż je 70% etanolem. Następnie załaduj sterylny sprzęt i uporządkuj według kolejności, w jakiej każdy instrument będzie używany, zwykle od lewej do prawej. Pozwala to na jednokierunkowy przebieg pracy, zapobiegając przypadkowemu zanieczyszczeniu tuszy zwierzęcej.
Zaleca się, aby obecny był technik niesterylny, który pomoże technikowi sterylnemu. Obaj operatorzy muszą nosić maskę i bouffant. Sterylny technik musi założyć sterylny fartuch i dwie pary sterylnych rękawiczek chirurgicznych. Należy pamiętać, że fartuch i rękawiczki muszą zakrywać nadgarstki, aby zapobiec złuszczaniu się komórek skóry do otwartej jamy ciała, szalek Petriego lub sterylnych mediów.
Osoba niesterylna otwiera sterylne opakowanie narzędzi bez dotykania wewnętrznej powierzchni, dzięki czemu osoba sterylna może wyjąć narzędzie w sposób aseptyczny. Na koniec niesterylny technik dokonuje eutanazji zwierzęcia, umieszcza tuszę na ręcznikach papierowych i całkowicie nasącza ją 70% alkoholem, aby bezpłodna osoba mogła rozpocząć zbiory.
Najpierw przyjrzymy się ekstrakcji narządów jamy brzusznej, w tym śledziony, wątroby, nerek, jajników i jąder.
Za pomocą zestawu sterylnych nożyczek i kleszczyków wykonaj poziome nacięcie w skórze tuż przed napletkiem u mężczyzn i kością miednicy u kobiet. Unikaj przecinania mięśni brzucha. Następnie umieść kciuk pod nacięciem i chwyć krawędź czaszki cięcia. Drugą ręką mocno trzymaj tylne kończyny i ogon, jednocześnie ciągnąc skórę w kierunku głowy. Skóra oderwie się od ciała tuż nad tylnymi kończynami i może zostać wywrócona na lewą stronę nad głową i przednimi kończynami. To skutecznie usuwa zanieczyszczenia włosów, które mogą zakłócać sterylne pobieranie narządów. Następnie ponownie namocz ciało w 70% alkoholu i zdejmij powierzchowną parę rękawiczek, które nie są już sterylne. Wyrzuć również wszystkie narzędzia, które były używane na skórze.
Aby pobrać śledzionę, ustaw ciało w prawej pozycji bocznej. Śledziona powinna być widoczna przez mięsień brzucha. Za pomocą nożyczek wykonaj cięcie bezpośrednio nad śledzioną i delikatnie wycofaj narząd z jamy ciała. Przetnij wszystkie przyczepy między śledzioną a żołądkiem i tkanką trzustki, ale unikaj nakłuwania lub rozrywania narządu.
Aby pobrać wszystkie inne narządy jamy brzusznej, umieść ciało w pozycji leżącej grzbietowej. Następnie unieś i odetnij mięsień brzucha, pozostawiając owalny otwór bezpośrednio nad jamą brzuszną. Aby pobrać wątrobę, odbij narząd doogonowo od przepony. Teraz użyj nożyczek, aby ostrożnie odciąć wszelkie membrany między dwiema strukturami. Następnie wykonaj cięcie prostopadłe do kręgosłupa przez naczynia krwionośne. Następnie podnieś wątrobę i odbij ją w kierunku przepony, aby uwidocznić przyczepy pod nią. Pojawią się cienkie błony łączące mniejsze płaty wątroby z żołądkiem i jelitem cienkim. Chwyć włóknisty węzeł w środku wątroby na spodzie i podnieś narząd, aby znaleźć wszystkie przyczepy. Teraz oddziel narząd od leżących pod nim tkanek. Należy pamiętać, że wątroba jest delikatna i może być łatwo nakłuta, co powoduje nadmierne uwalnianie krwi. Dlatego należy obchodzić się z nim ostrożnie.
Aby pobrać nerki, popchnij jelita w lewo, aby odsłonić prawą nerkę lub w prawo, aby odsłonić lewą nerkę. Teraz użyj ostrzy kleszczy, aby chwycić pod nerką i za pomocą nożyczek przetnij pod kleszczami, usuwając narząd z ciała.
Aby pobrać jajniki, przesuń jelita czaszką, aby uwidocznić macicę. Podążaj za lewym i prawym rogiem macicy do jajników. Są to małe narządy, a u starszych zwierząt mogą być zanurzone w tłuszczu. Wsuń kleszcze pod jajnik, aby odizolować go od ciała i odciąć od tłuszczu i jajowodu.
U mężczyzn, aby usunąć jądra, delikatnie chwyć pachwinową poduszkę tłuszczową i pociągnij do przodu. Spowoduje to wyciągnięcie jądra z moszny. Gdy staną się widoczne, odetnij przyczepy do moszny i nasieniowodów, aby uwolnić te struktury z ciała.
Następnie nauczmy się, jak pobierać narządy klatki piersiowej, takie jak serce i płuca. Serce i płuca najłatwiej usuwa się razem. Aby otworzyć klatkę piersiową, zacznij od umieszczenia zwierzęcia w pozycji grzbietowej. Najpierw chwyć i podnieś wyrostek mieczykowaty. Następnie wykonaj cięcie przez mięsień brzucha tuż doogonowo do żeber. Rozciągnij nacięcie wzdłuż dolnej krzywizny klatki piersiowej po obu stronach, odsłaniając membranę.
Następnie przebij przeponę, wykonując małe nacięcie w klatce piersiowej w najbardziej bocznym możliwym punkcie z każdej strony. Następnie odetnij membranę od żeber. Teraz podnieś żebra w mieczykowatej, aby uwidocznić narządy klatki piersiowej. Przedłuż boczne cięcie do górnej części mostka po obu stronach, aby otworzyć klatkę piersiową. Następnie umieść kleszcze prostopadle do tchawicy i mocno chwyć tchawicę. Teraz za pomocą nożyczek wykonaj prostopadłe cięcie tuż przed kleszczami. Powinno to przeciąć tchawicę i przełyk. Nie poluzowując uchwytu tchawicy, podnieś ją doogonowo i odetnij wszelkie przyczepy płuc do powierzchni kręgosłupa w klatce piersiowej. Kontynuuj, aż będziesz w stanie podnieść serce i płuca z jamy klatki piersiowej.
Aby usunąć tylko serce, podnieś narząd i ostrożnie przetnij worek osierdziowy. Następnie przytrzymaj aortę kleszczami i wykonaj cięcie dystalnie do kleszczy. Następnie przeciąć żyłę główną przednią, tętnice płucne i żyły. Następnie powinieneś być w stanie podnieść serce z jamy klatki piersiowej.
Przyjrzyjmy się teraz procedurze pobierania mózgu przy użyciu techniki aseptycznej. W przypadkach, gdy mózg jest jedynym organem, który ma zostać pobrany, etapy przygotowania są takie same.
Aby rozpocząć żniwa, nasącz ciało alkoholem i zdzierz skórę z ciała, tak jak poprzednio - w górę i nad czaszką. Dzięki temu od tego momentu wszystko może być sterylne. Następnie ponownie nasącz zwierzę alkoholem, zdejmij zewnętrzne rękawiczki i wyrzuć użyte narzędzia na skórze. Teraz wykonaj nacięcie na karku i przedłuż je wzdłuż linii środkowej od grzbietowej części szyjki macicy do czubka nosa.
Teraz, używając dedykowanej pary sterylnych nożyczek do pobierania mózgu, wykonaj nacięcie przez kręgosłup u podstawy czaszki. Aby otworzyć czaszkę, umieść czubek nożyczek w otworze wielkim i przetnij wzdłuż linii środkowej. Należy zauważyć, że podczas tej procedury pobierania mózgu jedna ręka jest uważana za niesterylną, ponieważ chwyta skórę z czaszki odbitą pod brodą, aby ustabilizować głowę, podczas gdy sterylna ręka jest używana do cięcia czaszki. Następnie użyj płaskiej krawędzi ostrza nożyczek, aby podważyć kości ciemieniowe z dala od mózgu. Za pomocą szpatułki ostrożnie zakłócić przyczepy nerwowe w pniu mózgu i skrzyżowanie wzrokowe pod mózgiem. Na koniec przesuń zamknięte kleszcze do przodu i złamij nasadki na opuszkach węchowych. Mózg może być następnie upuszczony z czaszki bezpośrednio do sterylnego podłoża.
Teraz, gdy omówiliśmy podstawy sterylnego pobierania tkanek, omówmy niektóre z wielu zastosowań tej procedury w badaniach biomedycznych.
Naukowcy zajmujący się neuronalnymi badaniami macierzystymi wykorzystują technikę sterylnego pobierania tkanek z mózgu noworodków myszy, aby hodować te komórki in vitro. Dzięki temu mogą badać rolę nerwowych komórek macierzystych w rozwoju i progresji raka.
Innym aktywnym obszarem badań, który obejmuje pobieranie tkanek, jest profilowanie metaboliczne, które polega na badaniu fizjologii tkanek poprzez analizę różnych metabolitów w próbce. W tym przykładzie naukowcy, stosując technikę aseptyczną, pobrali biopsje wątroby od myszy typu dzikiego i wolnych od zarazków oraz wykorzystali spektroskopię magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR), aby wyjaśnić różnicę w profilu metabolicznym wątroby w obu populacjach zwierząt.
Wreszcie, immunolodzy często pobierają sterylne tkanki, aby zbadać rozprzestrzenianie się infekcji. W tym konkretnym eksperymencie naukowcy przeprowadzili wstrzyknięcie dotchawicze bakterii Pseudomonas aeruginosa w celu wywołania przewlekłej infekcji płuc. Następnie zwierzęta poddano eutanazji, a płuca pobrano przy użyciu techniki aseptycznej, aby określić obciążenie bakteryjne po 3, 7, 14 i 28 dniach od zakażenia.
Właśnie obejrzałeś film JoVE na temat pobierania tkanek od zwierząt laboratoryjnych przy użyciu techniki aseptycznej. Powinieneś teraz lepiej zrozumieć, jakie kroki musisz podjąć, aby zapewnić utrzymanie sterylności przez cały okres zbiorów. I powinieneś być w stanie wydobyć narządy jamy brzusznej i klatki piersiowej oraz mózgi od tych zwierząt, nie powodując żadnych uszkodzeń tkanek. Jak zawsze, dziękujemy za oglądanie!
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: Why is sterile tissue harvest important in laboratory animal research?
Sterile tissue harvest prevents contamination of cells and organs collected from research animals, which is essential for cell and tissue cultures, protein and RNA analysis, and metabolic profiling. Using harvested tissues for in vitro experiments reduces overall animal usage in research, supporting the replacement principle of the 3 R's framework for humane research practices.
Q2: What equipment and preparation are needed before starting a sterile tissue harvest?
The procedure requires a laminar flow hood running for at least 15 minutes before use. Disinfect the hood with 70% alcohol and place wet paper towels inside. Arrange sterile instruments in order of use from left to right to maintain unidirectional workflow. The sterile technician must wear a sterile gown and two pairs of sterile surgical gloves covering the wrists to prevent skin cell contamination.
Q3: How are abdominal organs like the liver and spleen removed during sterile harvest?
For the spleen, position the animal in right lateral recumbency and cut directly over the organ, gently retracting it while avoiding punctures. For the liver, place the animal in dorsal recumbency, reflect it away from the diaphragm, and carefully sever membranes and blood vessels. The liver is fragile and easily punctured, so handle it carefully to prevent excessive blood release that could compromise tissue quality.
Q4: What is the proper technique for harvesting the heart and lungs together?
Place the animal in dorsal recumbency and open the thoracic cavity by cutting through the abdominal muscle and diaphragm. Puncture the diaphragm at the lateral rib cage and extend cuts to the sternum. Grasp the trachea with forceps and sever it with scissors, then lift and remove lung attachments from the spinal surface until the heart and lungs can be lifted free from the chest cavity.
Q5: How is the brain harvested using aseptic technique?
Strip the skin from the body and over the skull, then saturate with alcohol and remove outer gloves. Make a cut along the midline from the cervical area to the nose. Using dedicated sterile scissors, cut through the spine at the skull base and along the midline through the foramen magnum. Lever the parietal bones away, disrupt nerve attachments with a spatula, and break olfactory bulb attachments with forceps before dropping the brain into sterile media.
Q6: What research applications use sterile tissue harvest techniques?
Neural stem researchers extract tissue from mouse neonatal brains to study stem cell development and cancer progression in vitro. Metabolic profiling studies analyze tissue metabolites using nuclear magnetic resonance spectroscopy. Immunologists harvest lungs aseptically to measure bacterial load in infection models, collecting samples at multiple time points to track disease progression.
Q7: What roles do sterile and non-sterile technicians play during tissue harvest?
Both technicians wear masks and bouffants. The non-sterile technician euthanizes the animal, places the carcass on paper towels, soaks it with 70% alcohol, and opens sterile instrument packages without touching inner surfaces. The sterile technician wears a sterile gown and two pairs of gloves, removes instruments aseptically, and performs the actual organ extraction to maintain sterility throughout the procedure.
Chapters in this video
0:00
Overview
1:06
Prepping for Sterility: Space, Instruments, and Personnel
3:04
Harvesting Abdominal Organs
7:08
Harvesting Thoracic Organs
9:12
Harvesting Brain
11:00
Applications
12:02
Summary
Videos from this collection: