Wykorzystanie modelu prosiąt do badania neurotoksyczności rozwojowej wywołanej znieczuleniem (AIDN): podejście neurologiczne translacyjne
11 czerwca 2017
Ogólnym celem tej procedury eksperymentalnej jest ocena wpływu środków znieczulających na mózg noworodka w klinicznie istotnym modelu translacyjnym prosiąt. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie neurotoksyczności wywołanej znieczuleniem, takie jak sposób zachodzenia toksyczności i zmiany rozwojowe, które towarzyszą takiej toksyczności. Główną zaletą tej techniki jest to, że zapewnia ona translacyjnie istotny model zwierzęcy do badania neurotoksyczności rozwojowej wywołanej znieczuleniem, w której fizjologiczna homeostaza jest utrzymywana przez cały okres eksperymentów.
Podczas indukcji znieczulenia i przez cały czas trwania zabiegu należy monitorować: pulsoksymetrię, nieinwazyjne ciśnienie krwi, elektrokardiografię i temperaturę. Najważniejszym krokiem podczas tej procedury jest utrzymanie fizjologicznej homeostazy. Obejmuje to monitorowanie, zarządzanie temperaturą, wentylację mechaniczną i analizę biochemiczną krwi.
Aby przygotować prosię do operacji, najpierw umieść obwodowy cewnik dożylny o rozmiarze 24 w żyle ucha brzeżnego. Ogrzej prosię podgrzanym wymuszonym powietrzem. Monitoruj jego temperaturę za pomocą termometru doodbytniczego i w sposób ciągły podawaj płyn izotoniczny zawierający dekstrozę w tempie konserwacji.
Następnie umieść prosię w pozycji grzbietowej leżącej w celu intubacji tchawicy. Następnie spryskaj struny głosowe 0,5 mililitra 2% lidokainy, aby zapobiec skurczom podczas intubacji, a następnie wsuń trzymilimetrową rurkę tchawicy z mankietem do tchawicy. Zabezpiecz rurkę, a następnie sprawdź, czy nie ma obustronnych dźwięków oddechu za pomocą osłuchiwania klatki piersiowej za pomocą stetoskopu i sprawdź, czy nie ma trwałego końcowego dwutlenku węgla w oddechu.
Następnie nałóż maść okulistyczną na oczy. Tuż przed rozpoczęciem operacji należy podać antybiotyk o szerokim spektrum działania przez obwodową linię dożylną, aby zapobiec zakażeniu miejsca operowanego. Teraz wysterylizuj obie pachwiny za pomocą co najmniej dwóch peelingów z chlorheksydyną, aby zapewnić odpowiednie sterylne pole.
Poproś personel chirurgii o noszenie czepek, masek, rękawiczek i ochrony oczu. Następnie udrapuj zwierzę. Na początek zbadaj palpacyjnie tętno udowe w zgięciu pachwinowym.
A następnie za pomocą skalpela wykonaj powierzchowne 1,5-centymetrowe nacięcie czaszkowo-ogonowe. Następnie wykonaj rozwarstwienie między dwiema głowami mięśnia gracilis. Teraz zlokalizuj pęczek nerwowo-naczyniowy kości udowej.
Zazwyczaj znajduje się między dwoma mięśniami. Następnie za pomocą pętli naczyniowych lub jedwabnych opasek odizoluj tętnicę na bliższym i dalszym końcu. Następnie, za pomocą pętli na bliższym końcu, pociągnij tętnicę do poziomu skóry dystalnie i nałóż nacisk na proksymalny krawat, aby przerwać przepływ krwi.
Utrzymując przyczepność, użyj nożyczek do tenotomii, aby wykonać małą arteriotomię. Następnie wsuń cewnik lub rurkę polietylenową bezpośrednio do naczynia. Należy natychmiast zaobserwować powrót krwi.
Teraz natychmiast podłącz i zabezpiecz cewnik podłączony do przetwornika ciśnienia. Następnie przykryj ukończone nacięcie sterylną gazą i przepłucz cewnik zwykłą solą fizjologiczną. Przez cały czas ekspozycji na środek znieczulający monitoruj parametry życiowe prosiąt
.Szukaj perturbacji, które mogą wskazywać na niedociśnienie, arytmię, hipotermię lub hipertermię lub niedotlenienie. Co najmniej raz na godzinę podczas eksperymentu należy pobrać próbkę krwi tętniczej z cewnika do tętnicy udowej. Następnie użyj zautomatyzowanego systemu analizy, aby pobrać wartości krwi z próbki.
Po odpowiedniej ekspozycji na środek znieczulający należy usunąć cewnik do tętnicy udowej i ostrożnie zawiązać proksymalny szew jedwabny naczyniowy, aby trwale zamknąć tętnicę udową i zapobiec krwawieniu. Następnie przepłucz nacięcie 10 do 20 mililitrami soli fizjologicznej, aby zapobiec infekcji. Po potwierdzeniu całkowitej hemostazy zamknij nacięcie za pomocą jedwabnego szwu 3-0 w prostym przerywanym wzorze.
Teraz naciekaj ranę bupiwakainą i epinefryną w celu kontroli bólu. Następnie pokryj nacięcie sterylnym chirurgicznym klejem do skóry, odstaw znieczulenie i pozwól prosięciu się obudzić. Przebadano 40 prosiąt płci męskiej.
Pomiędzy grupą kontrolną a eksperymentalną nie stwierdzono istotnej różnicy w odniesieniu do ich wieku czy masy ciała. Wszyscy byli kompleksowo monitorowani podczas zabiegu i wszyscy dobrze go tolerowali. Średnie wyniki laboratoryjne uzyskane podczas eksperymentów w grupie izofluranów ilustrują wewnętrzną spójność i odtwarzalność procedury.
Spójność zaobserwowano w ciągu dwóch lat z danymi zebranymi od różnych operatorów. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak używać fizjologicznie odpowiedniego translacyjnego modelu prosiąt, aby odpowiedzieć na prawie każde przedkliniczne pytanie dotyczące badań pediatrycznych. Nie zapominaj, że praca ze środkami znieczulającymi może być niebezpieczna, a podczas wykonywania tej procedury należy zawsze podejmować środki ostrożności, takie jak odpowiednie oczyszczanie gazów znieczulających.
Przegląd
Niniejsze badanie analizuje wpływ środków znieczulających na mózg noworodka z wykorzystaniem klinicznie istotnego modelu prosięcia. Celem badań jest zrozumienie indukowanej przez anestezję neurotoksyczności rozwojowej oraz jej implikacji dla anestezjologii pediatrycznej.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Biologia rozwojowa
- Anestezjologia
Wstęp
- Poprzednie badania nad neurotoksycznością indukowaną anestezją koncentrowały się głównie na modelach gryzoni.
- Modele naczelnych niebędących ludźmi są istotne, lecz kosztowne i trudne w zastosowaniu.
- Prosię stanowi praktyczny i istotny klinicznie model do badania neurotoksyczności środków znieczulających.
- Utrzymanie homeostazy fizjologicznej jest kluczowe podczas przeprowadzania eksperymentów.
Cel badania
- Ocena wpływu środków znieczulających na mózg noworodka.
- Badanie mechanizmów toksyczności oraz związanych z nimi zmian rozwojowych.
- Ustanowienie wiarygodnego modelu do przedklinicznych badań pediatrycznych.
Zastosowane metody
- Monitorowanie funkcji życiowych, w tym pulsoksymetrii, ciśnienia tętniczego i temperatury.
- Wprowadzanie w znieczulenie i przeprowadzanie procedur chirurgicznych na prosiętach.
- Pobieranie próbek krwi tętniczej do analizy w trakcie eksperymentu.
- Zapewnienie homeostazy fizjologicznej przez cały czas trwania procedury.
Główne wyniki
- Badaniem objęto 40 prosiąt płci męskiej, nie stwierdzając istotnych różnic w wieku lub masie ciała pomiędzy grupami.
- Wszystkie osobniki dobrze tolerowały procedurę, co potwierdza niezawodność modelu.
- Dane wykazały spójność wewnętrzną oraz powtarzalność w okresie dwóch lat.
- Monitorowanie nie ujawniło istotnych działań niepożądanych podczas ekspozycji na anestetyki.
Wnioski
- Model prosięcia jest skuteczny w badaniu neurotoksyczności rozwojowej indukowanej przez znieczulenie.
- Wyniki przyczyniają się do zrozumienia bezpieczeństwa znieczulenia w pediatrii.
- Przyszłe badania mogą wykorzystać ten model do odpowiedzi na kluczowe pytania w tej dziedzinie.
Często zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Model prosiąt stanowi istotny translacyjnie system do oceny neurotoksyczności rozwojowej indukowanej anestetykami, wypełniając krytyczną lukę w przedklinicznej ocenie bezpieczeństwa pediatrycznego. Dzięki utrzymaniu homeostazy fizjologicznej w trakcie eksperymentów, model ten umożliwia wiarygodne badanie mechanizmów wpływu środków znieczulających na rozwijający się mózg. Wspiera to predykcyjne ograniczanie ryzyka we wczesnej fazie odkrywania leków poprzez wyjaśnianie szlaków biologicznych powiązanych z wynikami neurorozwojowymi, co dostarcza informacji niezbędnych do podejmowania decyzji o kontynuacji lub przerwaniu prac nad związkami aktywnymi w obrębie OUN.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutyków
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych dotyczących mechanizmów neurotoksyczności środków anestetycznych w systemie odpowiednim pod względem rozwojowym.
- Wartość operacyjna: Wspiera funkcjonalną walidację celu poprzez spójne monitorowanie parametrów fizjologicznych w grupach eksperymentalnych.
- Wartość prognostyczna: Zwiększa pewność w wyborze celu poprzez modelowanie odpowiedzi neurorozwojowych istotnych dla ludzi na ekspozycję na środki anestetyczne.
Przesiewy i opracowywanie analiz
- Wartość naukowa: Przygotowanie zwalidowanych systemów biologicznych do późniejszej standaryzacji testów z wykorzystaniem pobierania krwi tętniczej i monitorowania funkcji życiowych.
- Wartość operacyjna: Zapewnienie powtarzalności testów poprzez standaryzowane protokoły kaniulacji tętnicy udowej i stabilizacji hemodynamicznej.
- Skalowalność: Ułatwia ponowne wykorzystanie platformy dla różnych związków anestetycznych dzięki spójnemu wykonaniu procedur na przestrzeni wielu lat i przez wielu operatorów.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Zapewnia dopasowanie systemu istotne z punktu widzenia choroby poprzez odzwierciedlenie fizjologii noworodka i harmonogramów rozwojowych człowieka.
- Wartość operacyjna: Umożliwia ciągłość translacyjną od etapu odkrywania po walidację przedkliniczną dzięki spójnym protokołom ekspozycji na środki znieczulające i rekonwalescencji.
- Minimalizacja ryzyka: Wspiera decyzje o rozwoju skorygowane o ryzyko poprzez wczesną identyfikację sygnałów neurorozwojowych w continuum procesu odkrywania.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta integruje się z wczesnymi etapami procesów odkrywania leków, umożliwiając testowanie hipotez dotyczących związków anestetycznych w fizjologicznie stabilnym modelu noworodkowym, co bezpośrednio wspiera identyfikację wiodących kandydatów na leki poprzez mechanistyczne ograniczanie ryzyka.
- Biologia odkrywcza: Wspiera wyjaśnianie szlaków sygnałowych i ograniczanie ryzyka biologicznego poprzez utrzymywanie warunków homeostatycznych podczas ekspozycji na środki znieczulające w celu wyizolowania efektów specyficznych dla danej substancji.
- Przesiewy: Zapewnia gotowość do analizy dzięki niezawodnemu dostępowi naczyniowemu i monitorowaniu funkcji życiowych w czasie rzeczywistym, co umożliwia ilościową ocenę związków.
- Analityka: Generuje mierzalne wyniki, w tym chemię krwi tętniczej, temperaturę i dane hemodynamiczne do porównań między różnymi warunkami.
- Badania translacyjne: Zapewnia ciągłość przedkliniczną poprzez protokoły rekonwalescencji i pielęgnację ran, które odzwierciedlają kliniczną opiekę pooperacyjną.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Ustanawia możliwość wielokrotnego wykorzystania w ocenie bezpieczeństwa OUN dzięki spójności proceduralnej i powtarzalności niezależnej od operatora.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwowy
- Wartość naukowa: Zwiększenie pewności prognostycznej w walidacji celów poprzez redukcję niejednoznaczności mechanistycznej w szlakach rozwoju neurologicznego.
- Wartość operacyjna: Standaryzacja i powtarzalność dzięki protokołowanemu monitorowaniu, kontroli temperatury oraz pobieraniu krwi.
- Wartość strategiczna: Udoskonalenie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) poprzez redukcję biologicznego ryzyka w późnych etapach rozwoju środków znieczulających w pediatrii.
- Wpływ na portfolio: Priorytetyzacja związków z uwzględnieniem ryzyka na podstawie profili bezpieczeństwa neurorozwojowego pochodzących z modeli translacyjnych.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w zakresie anestezjologii dziecięcej oraz neonatalnych technik chirurgicznych w celu uzyskania dostępu naczyniowego i intubacji.
- Zależne od oprzyrządowania do transdukcji ciśnienia tętniczego, analizy gazów popielniczych i regulacji temperatury.
- Wymaga standaryzacji protokołów monitorowania oraz systemów odsysania gazów anestetycznych pomiędzy zespołami w celu zapewnienia integralności danych.
- Wiąże się z koniecznością uwzględnienia adaptacji przy ekstrapolacji harmonogramów rozwoju neurologicznego prosiąt na ludzkie niemowlęta.
- Ograniczone potrzebą posiadania aseptycznych placówek chirurgicznych i przeszkolonego personelu w celu utrzymania stabilności fizjologicznej podczas przedłużonej ekspozycji na środki anestetyczne.
