Name: Wykorzystanie modelu prosiąt do badania neurotoksyczności rozwojowej wywołanej znieczuleniem (AIDN): podejście neurologiczne translacyjne (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 38 s
Description: Poznaj metodę oceny neurotoksyczności znieczulenia na rozwijający się mózg u prosiąt. Model ten pozwala badać mechanizmy toksyczności przy zachowaniu homeostazy fizjologicznej.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Autorzy chcieliby podziękować za wkład Centrum Zasobów Zwierzęcych Uniwersytetu Stanowego Ohio (ULAR).

<ol><li>Buie, V. C., Owings, M. F., DeFrances, C. J., Golosinskiy, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((National+hospital+discharge+survey%3A+2006+annual+summary%5BTitle%5D)+AND+%22Vital+Health+Stat+13%22%5BJournal%5D)">National hospital discharge survey: 2006 annual summary.</a> Vital Health Stat 13. (168), 1-79 (2010).</li>
<li>Hays, S. R., Deshpande, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Newly+postulated+neurodevelopmental+risks+of+pediatric+anesthesia%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Neurol+Neurosci+Rep%22%5BJournal%5D)">Newly postulated neurodevelopmental risks of pediatric anesthesia.</a> Curr Neurol Neurosci Rep. 11, 205-210 (2011).</li>
<li>Disma, N., Mondardini, M. C., Terrando, N., Absalom, A. R., Bilotta, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+systematic+review+of+methodology+applied+during+preclinical+anesthetic+neurotoxicity+studies%3A+important+issues+and+lessons+relevant+to+the+design+of+future+clinical+research%5BTitle%5D)+AND+%22Paediatr+Anaesth%22%5BJournal%5D)">A systematic review of methodology applied during preclinical anesthetic neurotoxicity studies: important issues and lessons relevant to the design of future clinical research.</a> Paediatr Anaesth. 26, 6-36 (2016).</li>
<li>Loepke, A. W., Vutskits, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+lessons+for+clinical+practice+can+be+learned+from+systematic+reviews+of+animal+studies%3F+The+case+of+anesthetic+neurotoxicity%5BTitle%5D)+AND+%22Paediatr+Anaesth%22%5BJournal%5D)">What lessons for clinical practice can be learned from systematic reviews of animal studies? The case of anesthetic neurotoxicity.</a> Paediatr Anaesth. 26, 4-5 (2016).</li>
<li>Cherubini, E., Rovira, C., Gaiarsa, J. L., Corradetti, R., Ben Ari, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((GABA+mediated+excitation+in+immature+rat+CA3+hippocampal+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22International+journal+of+developmental+neuroscience%22%5BJournal%5D)">GABA mediated excitation in immature rat CA3 hippocampal neurons.</a> International journal of developmental neuroscience. 8, 481-490 (1990).</li>
<li>Kaindl, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brief+alteration+of+NMDA+or+GABAA+receptor-mediated+neurotransmission+has+long+term+effects+on+the+developing+cerebral+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Cell+Proteomics%22%5BJournal%5D)">Brief alteration of NMDA or GABAA receptor-mediated neurotransmission has long term effects on the developing cerebral cortex.</a> Mol Cell Proteomics. 7, 2293-2310 (2008).</li>
<li>Glauser, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advantages+of+piglets+as+experimental+animals+in+pediatric+research%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Med+Surg%22%5BJournal%5D)">Advantages of piglets as experimental animals in pediatric research.</a> Exp Med Surg. 24, 181-190 (1966).</li>
<li>Dickerson, J., Dobbing, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prenatal+and+postnatal+growth+and+development+of+the+central+nervous+system+of+the+pig%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+Royal+Society+of+London+B%3A+Biological+Sciences%22%5BJournal%5D)">Prenatal and postnatal growth and development of the central nervous system of the pig.</a> Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 166 (1005), 384-395 (1967).</li>
<li>Conrad, M. S., Johnson, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+domestic+piglet%3A+an+important+model+for+investigating+the+neurodevelopmental+consequences+of+early+life+insults%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Anim+Biosci%22%5BJournal%5D)">The domestic piglet: an important model for investigating the neurodevelopmental consequences of early life insults.</a> Annu Rev Anim Biosci. 3, 245-264 (2015).</li>
<li>Nielsen, K. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reelin+expression+during+embryonic+development+of+the+pig+brain%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Reelin expression during embryonic development of the pig brain.</a> BMC Neuroscience. 11, 75(2010).</li>
<li>Niblock, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+anatomical+assessment+of+the+piglet+as+a+model+for+the+devleoping+human+medullary+serotonergic+system%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res+Brain+Res+Rev%22%5BJournal%5D)">Comparative anatomical assessment of the piglet as a model for the devleoping human medullary serotonergic system.</a> Brain Res Brain Res Rev. 50 (1), Netherlands. 169-183 (2005).</li>
<li>van Straaten, H. W., Peeters, M. C., Hekking, J. W., van der Lende, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurulation+in+the+pig+embryo%5BTitle%5D)+AND+%22Anat+Embryol+%28Berl%29%22%5BJournal%5D)">Neurulation in the pig embryo.</a> Anat Embryol (Berl). 202 (2), 75-84 (2000).</li>
<li>Goureau, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conserved+synteny+and+gene+order+difference+between+human+chromosome+12+and+pig+chromosome+5%5BTitle%5D)+AND+%22Cytogenetics+and+cell+genetics%22%5BJournal%5D)">Conserved synteny and gene order difference between human chromosome 12 and pig chromosome 5.</a> Cytogenetics and cell genetics. 94 (1-2), 49-54 (2001).</li>
<li>Dobbing, J., Sands, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+aspects+of+the+brain+growth+spurt%5BTitle%5D)+AND+%22Early+Human+Development%22%5BJournal%5D)">Comparative aspects of the brain growth spurt.</a> Early Human Development. 3 (1), 79-83 (1979).</li>
<li>Istaphanous, G. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+and+quantification+of+isoflurane-induced+developmental+apoptotic+cell+death+in+mouse+cerebral+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Anesth+Analg%22%5BJournal%5D)">Characterization and quantification of isoflurane-induced developmental apoptotic cell death in mouse cerebral cortex.</a> Anesth Analg. 116 (4), 845-854 (2013).</li>
<li>Loepke, A. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+neonatal+isoflurane+exposure+in+mice+on+brain+cell+viability%2C+adult+behavior%2C+learning%2C+and+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Anesth+Analg%22%5BJournal%5D)">The effects of neonatal isoflurane exposure in mice on brain cell viability, adult behavior, learning, and memory.</a> Anesth Analg. 108 (1), 90-104 (2009).</li>
<li>Sullivan, S., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3796335/">Improved behavior, motor, and cognition assessment in neonatal piglets.</a> J Neurotrauma. 30 (20), 1770-1779 (2013).</li>
<li>Gieling, E. T., Nordquist, R. E., van der Staay, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessing+learning+and+memory+in+pigs%5BTitle%5D)+AND+%22Anim+Cogn%22%5BJournal%5D)">Assessing learning and memory in pigs.</a> Anim Cogn. 14 (12), 151-173 (2011).</li>
<li>Broom, D. M., Sena, H., Moynihan, K. L. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003347209003571">Pigs learn what a mirror image represents and use it to obtain information.</a> Animal Behaviour. 78 (5), 1037-1041 (2009).</li>
<li>Martin, L. J., Spicer, D. M., Lewis, M. H., Gluck, J. P., Cork, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Social+deprivation+of+infant+rhesus+monkeys+alters+the+chemoarchitecture+of+the+brain%3A+I.+Subcortical+regions%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+neuroscience%22%5BJournal%5D)">Social deprivation of infant rhesus monkeys alters the chemoarchitecture of the brain: I. Subcortical regions.</a> The Journal of neuroscience. 11 (11), 3344-3358 (1991).</li>
<li>Rizzi, S., Ori, C., Jevtovic-Todorovic, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Timing+versus+duration%3A+determinants+of+anesthesia-induced+developmental+apoptosis+in+the+young+mammalian+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+the+New+York+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Timing versus duration: determinants of anesthesia-induced developmental apoptosis in the young mammalian brain.</a> Annals of the New York Academy of Sciences. 1199, 43-51 (2010).</li>
<li>Brambrink, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isoflurane-induced+neuroapoptosis+in+the+neonatal+rhesus+macaque+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Anesthesiology%22%5BJournal%5D)">Isoflurane-induced neuroapoptosis in the neonatal rhesus macaque brain.</a> Anesthesiology. 112 (4), 834-841 (2010).</li>
<li>Elmore, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Respiratory+viral+infection+in+neonatal+piglets+causes+marked+microglia+activation+in+the+hippocampus+and+deficits+in+spatial+learning%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Respiratory viral infection in neonatal piglets causes marked microglia activation in the hippocampus and deficits in spatial learning.</a> J Neurosci. 34 (6), 2120-2129 (2014).</li>
<li>Alonso-Alconada, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+cell+death+is+reduced+with+cooling+by+3.5+degrees+C+to+5+degrees+C+but+increased+with+cooling+by+8.5+degrees+C+in+a+piglet+asphyxia+model%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Brain cell death is reduced with cooling by 3.5 degrees C to 5 degrees C but increased with cooling by 8.5 degrees C in a piglet asphyxia model.</a> Stroke. 46 (1), 275-278 (2015).</li>
<li>Costine, B. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+subventricular+zone+in+the+immature+piglet+brain%3A+anatomy+and+exodus+of+neuroblasts+into+white+matter+after+traumatic+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+neuroscience%22%5BJournal%5D)">The subventricular zone in the immature piglet brain: anatomy and exodus of neuroblasts into white matter after traumatic brain injury.</a> Developmental neuroscience. 37 (2), Switzerland. 115-130 (2015).</li>
<li>Holtzman, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+phosphocreatine+and+ATP+in+piglet+cerebral+gray+and+white+matter+during+seizures%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+research%22%5BJournal%5D)">In vivo phosphocreatine and ATP in piglet cerebral gray and white matter during seizures.</a> Brain research. 783 (1), 19-27 (1998).</li>
<li>Swindle, M. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSwindle%2C+MM+%22Swine+in+the+Laboratory%22">Swine in the Laboratory</a>. , 2nd ed, CRC Press. (2007).</li>
<li>Workman, A. D., Charvet, C. J., Clancy, B., Darlington, R. B., Finlay, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+transformations+of+neurodevelopmental+sequences+across+mammalian+species%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Modeling transformations of neurodevelopmental sequences across mammalian species.</a> J Neurosci. 33 (17), 7368-7383 (2013).</li>
<li>Lunney, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+swine+biomedical+model+genomics%5BTitle%5D)+AND+%22International+journal+of+biological+sciences%22%5BJournal%5D)">Advances in swine biomedical model genomics.</a> International journal of biological sciences. 3 (3), 179-184 (2007).</li>
<li>Nemzek, J. A., Hugunin, K. M., Opp, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+sepsis+in+the+laboratory%3A+merging+sound+science+with+animal+well-being%5BTitle%5D)+AND+%22Comparative+medicine%22%5BJournal%5D)">Modeling sepsis in the laboratory: merging sound science with animal well-being.</a> Comparative medicine. 58 (2), 120-128 (2008).</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie mają sprzecznych interesów.

Krytyczne kroki protokołu/Rozwiązywanie problemów
Na początku eksperymentu monitorowanie nieinwazyjnych parametrów życiowych należy rozpocząć od indukcji. Ciśnienie krwi, tętno, nasycenie tlenem i temperaturę w odbycie można łatwo uzyskać i monitorować. Prosię powinno znajdować się pod urządzeniem ogrzewającym powietrze, aby utrzymać odpowiednią temperaturę ciała, ponieważ zwierzęta te mogą szybko stać się hipotermiami w znieczuleniu ogólnym. Szybkie umieszczenie obwodowego cewnika dożylnego pozwala na leczenie nagłych przypadków, jeśli pojawią się one podczas indukcji. Ważne jest, aby stale monitorować prosię, nieinwazyjnie lub inwazyjnie, zarówno podczas procedury izofluranu, jak i procedury uśmiercania. Prosięt może bardzo szybko doświadczyć desaturacji tlenu w tętnicach podczas wielu etapów całego protokołu, zwłaszcza podczas udrażniania dróg oddechowych i intubacji. Używamy 8% sewofluranu do wywołania znieczulenia w celu odtworzenia praktyki pediatrycznej u ludzi i przyspieszenia indukcji. Jednak 5% izofluran jest stosowany z powodzeniem i jest odpowiedni. Biorąc pod uwagę różnice w anatomii i predyspozycje do skurczu krtani, prosię może być trudne do zaintubowania. Jeśli prosięt zacznie desaturować się podczas indukcji i/lub udrażniania dróg oddechowych, należy natychmiast podać 100% tlenu i sewofluranu przez stożek twarzowy w celu przywrócenia bezpiecznego poziomu nasycenia tlenem i odpowiedniej głębokości znieczulenia. Należy pamiętać, że chociaż płaszczyzna znieczulenia musi być wystarczająco głęboka, aby umożliwić intubację, nadmierne znieczulenie może prowadzić do bezdechu. Wymagana jest ciągła czujność w odniesieniu do wentylacji i natleniania zwierzęcia, wraz z odpowiednim dozowaniem wziewnego środka znieczulającego. Intubację można następnie powtórzyć po przywróceniu natlenienia i uzyskaniu odpowiedniego znieczulenia. Można próbować wentylacji nadciśnieniowej przez stożek twarzowy, ale zwykle kończy się to niepowodzeniem. Jeśli wystąpi skurcz krtani, wskazane jest zastosowanie roztworu lidokainy bezpośrednio na struny głosowe, aby umożliwić intubację tchawicy.
Leki stosowane w nagłych wypadkach powinny być zawsze dostępne i powinny być podawane w razie potrzeby podczas krytycznych części protokołu w celu skorygowania zaburzeń fizjologicznych. Podczas gdy dokładna dyskusja na temat stosowania środków znieczulających i leków w nagłych wypadkach u prosiąt wykracza poza zakres tego manuskryptu, "Świnie w laboratorium: chirurgia, znieczulenie, obrazowanie i techniki eksperymentalne" Swindle'a jest doskonałym źródłem informacji. 27 Rozdział 27
Podobnie, prosię może zacząć gwałtownie desaturować się podczas składania ofiary, po otwarciu jamy klatki piersiowej podczas sternotomii linii środkowej. Operator powinien pracować szybko, ale bezpiecznie, aby odsłonić serce i wprowadzić angiocewnik, aby uruchomić zimny PBS. Dokładna perfuzja PBS na zimno (i szybkie utrwalenie za pomocą PFA, jeśli jest to wskazane), jest potrzebna, aby zapobiec niedokrwiennemu uszkodzeniu mózgu.
Po zaintubowaniu prosiąt rozpoczyna się śledzenie częstości oddechów i dwutlenku węgla pod koniec oddechu (Tabela 1). Ustabilizuj natlenienie i wentylację końcowo-oddechową prosiącia, miareczkując wsparcie respiratora przy zachowaniu odpowiedniego znieczulenia. Stosujemy wentylację mechaniczną, aby jak najwierniej naśladować to, co jest stosowane u ludzi. Należy unikać hiperoksji, aby zminimalizować ryzyko stresu oksydacyjnego.
Prosięta izofluranu przechodzą kaniulację tętnicy udowej z 2 powodów: w celu ciągłego monitorowania ciśnienia tętniczego krwi; oraz pobieranie próbek krwi tętniczej w celu oceny stanu kwasowo-zasadowego, gazometrii krwi i elektrolitów podczas całej procedury. Kaniulacja tętnicy udowej może być wyzwaniem. Zobacz film, aby uzyskać szczegółowe informacje. W przypadku eksperymentów mających na celu przeżycie, procedura ta powinna być wykonywana w sterylnym środowisku operacyjnym w sterylnych warunkach. Po kaniulacji tętnicy udowej należy rozpocząć godzinowe monitorowanie gazometrii krwi tętniczej i elektrolitów w surowicy, korygując w razie potrzeby w celu utrzymania homeostazy (Tabela 1). Prosięt powinien otrzymywać ciągły płyn izotoniczny zawierający dekstrozę w celu utrzymania odpowiedniego poziomu glukozy we krwi. Przez cały czas trwania eksperymentu zwierzę powinno być stale monitorowane pod kątem normotermii, a w razie potrzeby należy zapewnić ogrzewanie wymuszonym powietrzem. Równie ważne jest unikanie hipotermii i hipertermii.
Chociaż protokół ten zapewnia jedną półkulę "świeżego" mózgu i jedną półkulę utrwalonej tkanki nerwowej, można ją łatwo dostosować do alternatywnych projektów badań. Od prosiąt można również pobrać dodatkowe próbki. Płyn mózgowo-rdzeniowy można uzyskać po znieczuleniu prosiaka, pod kontrolą fluoroskopii lub bez. Krew może być również pobierana od prosiąt na różnych etapach protokołu, w tym z cewnika do tętnicy udowej, a także bezpośrednio z lewej komory przez angiocewnik bezpośrednio przed perfuzją. Okres rekonwalescencji może być również wydłużony lub skrócony, w celu zbadania odpowiednio przewlekłej lub ostrej odpowiedzi.
Ograniczenia techniki
Ten protokół i model są technicznie trudne. Wymagany jest wykwalifikowany badacz i w pełni wyposażona sala operacyjna, szczególnie w przypadku eksperymentów dotyczących przetrwania. Badacz (i asystent w przypadku niektórych części protokołu) musi czuć się komfortowo zarówno z chirurgicznymi, jak i anestezjologicznymi elementami tego protokołu, których opanowanie może wymagać szkolenia i doświadczenia. Inne ograniczenia obejmują koszt prosiąt w porównaniu z modelami gryzoni, chociaż model prosiąt jest znacznie mniej kosztowny niż w przypadku naczelnych innych niż ludzie. Chociaż koszt prosiąt będzie się różnić w zależności od regionu i gospodarstwa, z którego pozyskiwane są zwierzęta, można oczekiwać, że koszt na zwierzę będzie mniejszy niż 500 USD, podczas gdy naczelne mogą wynosić tysiące dolarów za zwierzę. Z naszego doświadczenia wynika, że średni koszt na zwierzę wynosi zazwyczaj około 200 USD.
Wreszcie, ponieważ celem modelu prosiąt jest naśladowanie rozwijającego się ludzkiego mózgu, należy używać tylko nowonarodzonych prosiąt. Ośrodkowy układ nerwowy jest najbardziej wrażliwy w okresie szybkiego wzrostu, a u prosiąt okres ten trwa od sześciu tygodni przed urodzeniem do pięciu tygodni po urodzeniu8. Wykorzystywanie starszych prosiąt bardziej odległych od daty ich porodu niesie ze sobą ryzyko osłabienia klinicznego znaczenia modelu prosiąt. Chociaż istnieją poważne kontrowersje w odniesieniu do "równoważności" rozwoju mózgu prosiąt z rozwojem ludzkiego noworodka, istnieją uderzające podobieństwa, gdy porówna się wczesny pourodzeniowy rozwój mózgu między ludźmi a świniami. Po urodzeniu mózgi ludzi i świń stanowią odpowiednio 27% i 25% masy dorosłego osobnika. 14 Na podstawie prac Johnsona i współpracowników możemy wywnioskować, że jeden tydzień dla prosiąt odpowiada mniej więcej jednemu ludzkiemu miesiącowi. 9 Wyniki te, oparte na danych dotyczących objętości całego mózgu, zostały potwierdzone przez Workmana i jego współpracowników. 28 Wybraliśmy prosięta w wieku 7-14 dni, aby w przybliżeniu zbliżyć się do człowieka w wieku 1-2 miesięcy. Jednak rozsądne może być wykorzystanie młodszych zwierząt (w wieku 1-5 dni), jeśli celem eksperymentalnym jest naśladowanie zenitu gwałtownego wzrostu mózgu prosiąt. Jest to wykonalne, ponieważ prosięta mogą być odsadzone od matki po urodzeniu. Nasze zastosowanie modelu prosiąt będzie dostosowywane w miarę pojawiania się nowych danych w odniesieniu do podobieństw między pourodzeniowym rozwojem mózgu u ludzi i świń.
Znaczenie techniki w odniesieniu do alternatywnych/istniejących metod
Prosię wykazuje uderzające podobieństwa do ludzkich noworodków, w tym krytyczne podobieństwa w rozwoju mózgu i reakcjach patofizjologicznych. Jest to zatem klinicznie istotny model ssaków, a badanie potwierdzające słuszność koncepcji wskazuje, że prosięt jest odpowiednim modelem do badania neurotoksyczności anestezjologicznej29,30. Można go również łatwo dostosować do innych rodzajów badań neurobiologicznych dotyczących rozwoju. Model został zaprojektowany w celu zbadania, z autorytetem naukowym, zakresu i mechanizmu AIDN, minimalizując obawy, że czynniki zakłócające, takie jak niedotlenienie lub hiperkarbia, powodują uszkodzenia neurologiczne, które mogą być błędnie interpretowane jako wywołane znieczuleniem. Aby to osiągnąć, prosię jest leczone tymi samymi okołooperacyjnymi warunkami chirurgicznymi i anestezjologicznymi oraz monitorowaniem, jak pacjenci pediatryczni.
Przyszłe kierunki i zastosowania po opanowaniu techniki
Idąc dalej, prosięta są również bardzo podatne na testy neurokognitywne17. Atrybut ten pozwoli na złożoną, kompleksową ocenę wyników neurokognitywnych po ekspozycji na środek znieczulający w przyszłych eksperymentach. Należy również podkreślić, że w warunkach klinicznych dzieci najczęściej poddawane są znieczuleniu do fizjologicznie stresującego zabiegu (operacji). Interakcje między znieczuleniem a stanem zapalnym po operacji, a także wynikające z tego uszkodzenie neuronów i/lub toksyczność (obserwowane u gryzoni i naczelnych) zasługują na dalsze badania i znaczące rozważenie. Nowonarodzone prosięt stanowi unikalny, klinicznie istotny model wyjściowy dla wpływu środków znieczulających na rozwijający się mózg bez zakłócającego wpływu operacji (naśladując typowe scenariusze kliniczne u dzieci). Wpływ różnych rodzajów operacji lub innych czynników zakłócających (niedokrwienie, uszkodzenie mózgu, predyspozycje genetyczne itp.) można teraz wiarygodnie przetestować przy użyciu tego modelu.
W laboratorium planujemy wykorzystać wiele metod elektrofizjologicznych i elektrochemicznych do dalszego badania mechanizmów znieczulenia i AIDN w nienaruszonych obwodach neuronalnych. Techniki te obejmują pomiar in vivo aktywności neuroprzekaźników, zapisy klamry krosowej całej komórki, neuroobrazowanie i badania neurofizjologiczne w wycinkach mózgu. Jeśli chodzi o neurobiologię w niedojrzałym mózgu, prosięta są bardziej istotne dla ludzi niż modele mysie z bardzo niewielkimi wadami obecnymi u naczelnych innych niż ludzie. Dzięki dalszemu rozwojowi prosięta mogą być idealnym modelem do badań neurobiologicznych nad rozwojem człowieka.

Każdego roku miliony dzieci w USA otrzymują znieczulenie ogólne, wiele z nich poniżej 4 roku życia1. Neurotoksyczność rozwojowa wywołana znieczuleniem (AIDN) stała się przedmiotem badań nad anestezjologią dziecięcą, ponieważ konieczne stało się zrozumienie wpływu znieczulenia na niedojrzałe mózgi. Wcześniejsze badania wykazały, że powszechnie stosowane środki znieczulające, takie jak izofluran, mogą powodować zwiększoną apoptozę neuronów w mózgach młodych zwierząt. Badania na dzieciach przyniosły niejednoznaczne wyniki2. Zrozumienie patogenezy AIDN, identyfikacja potencjalnych celów terapeutycznych w celu jej zapobiegania lub poprawy oraz opisanie najbezpieczniejszych dostępnych schematów znieczulenia stały się pilnymi celami społeczności anestezjologicznej dziecięcej. Głównym celem tego badania było opracowanie optymalnego modelu zwierzęcego i metody ilościowego określania wpływu środków znieczulających na rozwijający się mózg oraz stymulowanie starannie zaprojektowanych badań nad bezpieczeństwem obecnie powszechnie stosowanych środków znieczulających.
W niedawnym systematycznym przeglądzie aktualnej literatury przedklinicznej na temat AIDN, autorzy zauważyli znaczącą niejednorodność metodologiczną w ponad 900 badaniach3. Wielu uznało to za wezwanie do stworzenia klinicznie istotnego, dobrze zaprojektowanego modelu przedklinicznego, który jeszcze nie istnieje pomimo kilku lat badań na ten temat. Większość modeli gryzoni, z konieczności, stosuje podejście, które nie pozwala na rygorystyczne monitorowanie fizjologiczne, pobieranie próbek krwi lub wentylację mechaniczną. Ponieważ mózg jest wyjątkowo wrażliwy na zaburzenia fizjologiczne, trudno jest polegać na wynikach takich modeli. Podstawowym celem opracowania tego modelu było zaprojektowanie go w taki sposób, aby wszystkie zmienne fizjologiczne, takie jak parametry gazometryczne krwi, temperatura ciała, parametry oddechowe itp. są monitorowane i korygowane w razie potrzeby.
Dodatkowo, ponieważ neurotoksyczność znieczulenia prawdopodobnie zależy od postępu rozwojowego mózgu w momencie ekspozycji, powinien zostać wybrany model zwierzęcy, który najlepiej naśladuje rozwój i strukturę ludzkiego mózgu noworodka, aby zmaksymalizować translacyjne znaczenie wyników4. Translacyjny model prosiąt zapewnia poziom znaczenia klinicznego poszukiwany w tych przeglądach i artykułach redakcyjnych, ponieważ został zaprojektowany w celu zaspokojenia zapotrzebowania na odpowiednie dane przedkliniczne, które mogą stanowić podstawę przyszłych badań klinicznych.
Izofluran, agonista receptora GABA typu A (GABAA) i słaby antagonista receptora NMDA, jest powszechnie stosowanym wziewnym środkiem znieczulającym w praktyce klinicznej na całym świecie. Środki znieczulające, takie jak izofluran, zostały uznane za bezpieczne, o ile nie wywołują niedociśnienia lub niedotlenienia; Mogą jednak wystąpić bardziej subtelne efekty. Kiedy mózg jest wystawiony na znieczulenie ogólne, równowaga agonizmu GABA i antagonizmu NMDA zostaje zakłócona, co powoduje zmiany w architekturze komórkowej, łączności i funkcji. Ponadto, podczas gdy GABA jest na ogół neuroprzekaźnikiem hamującym, wiadomo, że jest pobudzający w niedojrzałych mózgach5. Dokładnie to, kiedy następuje przejście GABA od pobudzającego do hamującego, nie jest dobrze poznane i prawdopodobnie zależy od gatunku.
Gdy podczas tak zwanego "zrywu wzrostu mózgu" dochodzi do braku równowagi między bodźcem pobudzającym i hamującym w mózgu, wynikająca z tego ekscytotoksyczna dysregulacja krytycznych szlaków molekularnych może prowadzić do nieprawidłowego rozwoju neurologicznego, takiego jak neurodegeneracja apoptozy. Oprócz zwiększonej apoptozy może być również wywołany stres oksydacyjny i stan zapalny, podczas gdy proliferacja komórek neuronalnych, migracja neuronów i arboryzacja aksonów zostają stłumione lub rozregulowane6. Wynikiem netto są zaburzenia neurokognitywne, które mogą utrzymywać się do wieku dorosłego2.
Do bezpośredniego pomiaru neurotoksycznego wpływu izofluranu na młode ssaki, wykorzystuje się nowonarodzone prosięta. Prosięta mają więcej podobieństw do OUN z ludźmi niż jakikolwiek inny ssak, a zatem ich podobieństwa neurorozwojowe i neuroanatomiczne sprawiają, że są idealnym zwierzęciem dla klinicznie istotnego ssaczego modelu AIDN. Zarówno ludzie, jak i prosięta posiadają mózgi gyrencefaliczne, dzielące podobieństwa w charakterze i rozmieszczeniu zakrętów mózgowych, istoty szarej i istoty białej. Hipokamp prosiąt, zwoje podstawy i pień mózgu są również topograficznie podobne do ludzkich7. Pod względem rozwojowym prosięta są jednymi z niewielu ssaków innych niż ludzie, które przechodzą okołoporodowy wzrost mózgu i mielinizację8. W życiu płodowym zarówno mózgi ludzkie, jak i prosięcia ulegają znacznemu wzrostowi w późnym trymestrze ciąży. W korelacji, po urodzeniu, mózgi ludzi i prosiąt stanowią odpowiednio 27% i 25% mózgów dorosłych. Rezonans magnetyczny wykazał, że mózg tygodniowego prosiąt jest w przybliżeniu równoważny miesięcznemu mózgowi ludzkiemu pod względem dojrzewania neuronów i arboryzacji dendrytycznej9. Ponadto prosięt i ludzki mózg mają wiele podobieństw pod względem wzorców rozwoju neurologicznego. Na przykład ekspresja i sekwencja mRNA reelin10, topograficzna dystrybucja neuronów 5-HT 11 i zamknięcie cewy nerwowej 12 są równoległe do tego, co obserwuje się u ludzi. Ponadto istnieje rozległa homologia między genomami prosiąt i ludzi13.
Znaczenie modelu zwierzęcego musi być rozumiane w kontekście ludzkiej patologii, szczególnie w odniesieniu do dojrzałości mózgu i patobiologii ludzkiego niemowlęcia. Większość istniejących badań toksyczności anestezjologicznej wykorzystuje model gryzonia, a kilka z nich wykorzystuje modele naczelnych innych niż ludzie. Jednak gryzonie i naczelne mogą nie być idealnymi zwierzętami do badania AIDN.
Chociaż powszechnie stosowane, mózgi gryzoni bardzo różnią się od mózgów ludzi na przestrzeni całego rozwoju. Przede wszystkim gryzonie posiadają mózgi lissencefaliczne (lub gładkie). W mózgu gryzonia brakuje zakrętów i bruzd, które są charakterystyczne dla bardziej złożonych neurologicznie organizmów. Mózg gryzonia również przechodzi poporodowy gwałtowny wzrost mózgu14, w przeciwieństwie do ludzi i prosiąt. Zaobserwowano, że istnieją różnice w podatności różnych obszarów mózgu na wziewne znieczulenie15. Dlatego ważne jest, aby model zwierzęcy do badania AIDN posiadał mózg, który jest neurorozwojowo i neuroanatomicznie podobny do ludzkiego, tak aby jak najlepiej modelować zmiany w mózgu wywołane znieczuleniem, które mogą być obserwowane u pacjentów pediatrycznych. Jak opisano wcześniej, prosięta posiadają mózg, który znacznie lepiej nadaje się do tej roli. Co więcej, powszechne formy testów neurokognitywnych gryzoni, takie jak uczenie się przestrzenne i pamięć oceniane w labiryncie wodnym Morrisa, nie są bezpośrednio istotne ani porównywalne z ocenami neurokognitywnymi u małych dzieci16. Jedną z zalet wykorzystywania prosiąt do neuronauki rozwojowej jest to, że są one niezwykle podatne na testy neurokognitywne, nawet w młodym wieku. Liczne testy neurokognitywne, które są uważane za przydatne dla innych gatunków ssaków, zostały z powodzeniem wykorzystane i zatwierdzone u świń. Chociaż wciąż jest to rozwijająca się dziedzina, ocena neurokognitywna u prosiąt obejmuje bardziej złożone testy, które lepiej naśladują ludzkie deficyty, takie jak test motoryczny pochylonej wiązki17,18 i lustrzany test świadomości przestrzennej19. Badanie motoryczne z nachyloną belką, w ramach badania urazowego uszkodzenia mózgu u prosiąt, wykazuje wysoką wiarygodność w ocenie funkcji motorycznych. Test lustra demonstruje pamięć otaczającego środowiska oraz rozpoznawanie i wykorzystanie odbitego obrazu w celu poszukiwania nagrody w postaci jedzenia.
Z drugiej strony, naczelne mogą być bardziej odpowiednim modelem do badań anestezjologicznych u dzieci, ale istnieje wiele czynników utrudniających, w tym koszt i trudność użycia. Ponadto są niezwykle wrażliwe na warunki wczesnego odchowu, szczególnie stres i separację matki20. Czynniki ważne dla badania AIDN, takie jak modulatory allosteryczne, powinowactwo receptor-ligand, modyfikacje potranslacyjne, skład podjednostek receptora i alternatywne warianty splicingu, są nieznane w przypadku naczelnych. Dzieje się tak dlatego, że geny istotne dla takich koncepcji nie zostały sklonowane. W przeciwieństwie do tego, zostały sklonowane u świń. W związku z tym przeprowadzono tylko ograniczoną pracę na naczelnych innych niż ludzie21,22.
Model prosiąt wykorzystuje zalety modeli gryzoni i naczelnych innych niż ludzie: jest opłacalny, łatwy w użyciu w porównaniu do badań na naczelnych innych niż ludzie, i jest neuroanatomicznie i neurofizjologicznie podobny do ludzkiego mózgu pediatrycznego. Zastosowanie prosiąt w badaniach neurobiologicznych wzrosło w ostatnich latach, w tym w wielu badaniach, które dotyczyły dziecięcych stanów neurozapalnych. Wpływ wirusowej infekcji układu oddechowego na hipokamp i uczenie się przestrzenne23, zmniejszenie śmierci komórek mózgowych po udarze24, neurogeneza po urazowym uszkodzeniu mózgu25 oraz aktywność enzymów podczas napadów26 to tylko niektóre z badań, w których wykorzystano nowonarodzone prosięta. Ta obszerna i stale rosnąca literatura potwierdza przydatność i trwałość klinicznie istotnego i wysoce odtwarzalnego modelu prosiąt do badania neurotoksyczności wywołanej znieczuleniem.

<table><tbody><tr><td>Specjały z mleka</td> <td>liqui-westor</td><td>454836</td><td></td></tr><tr><td>Maska do znieczulenia twarzy dla prosiąt</td><td>VetEquip</td><td>921428</td><td></td></tr><tr><td>Pompa perystaltyczna Masterflex L/S</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-77916-20</td><td>Można stosować alternatywne pompy perystaltyczne, o ile można osiągnąć stałą i wystarczającą szybkość perfuzji</td></tr><tr><td>Rurka pompy Masterflex L/S, 25 stóp</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-96410-24</td><td></td></tr><tr><td>14 G angiocewnik</td><td>Becton-Dickson</td><td>381164</td><td></td></tr><tr><td>10x PBS</td><td>Thermo-Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Paraformaldehyd w proszku</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P6148-5KG</td><td>Nasze laboratorium wytwarza ten odczynnik z proszku, ponieważ jest znacznie bardziej opłacalny. Można również kupić przygotowany paraformaldehyd.</td></tr><tr><td>2-metylobutan</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M32631-4L</td><td></td></tr><tr><td>Uchwyt na igłę</td><td>Teleflex</td><td>152720</td><td></td></tr><tr><td>Zacisk kątowy</td><td>Teleflex</td><td>496217</td><td></td></tr><tr><td>Rongeurs</td><td>Teleflex</td><td>028120</td><td></td></tr><tr><td>Nożyczki do tenotomii</td><td>Teleflex</td><td>423480</td><td></td></tr><tr><td>Nożyczki do ściegów</td><td>Teleflex</td><td>423440</td><td></td></tr><tr><td>Kleszcze do wiązania McPherson</td><td>Teleflex</td><td>425200</td><td></td></tr><tr><td>Kleszcze do tkanek Adson</td><td>Nicze nylonowe szwy Teleflex</td><td>181223</td><td></td></tr><tr><td>3-0</td><td>Medline</td><td>ETH627H</td><td></td></tr><tr><td>Integra SL Stacja anestezjologiczna</td><td>DRE Veterinary</td><td>2350</td><td>Ta stacja anestezjologiczna została wybrana tak, aby jak najlepiej naśladować monitorowanie kliniczne doświadczane przez pacjentów pediatrycznych na sali operacyjnej. Można użyć dowolnego urządzenia do znieczulenia, o ile pozwala na wystarczające monitorowanie fizjologiczne i interwencję.</td></tr><tr><td>Uchwyt do laryngoskopu</td><td>Teleflex</td><td>8710000</td><td></td></tr><tr><td>Miller 1 Ostrze laryngoskopu</td><td>Teleflex</td><td>2216100</td><td></td></tr><tr><td>Bair Hugger</td><td>3M</td><td>750</td><td></td></tr><tr><td>Bair Hugger Koc tułowia</td><td>3M</td><td>540</td><td></td></tr><tr><td>iStat Ręczny</td><td>Abbott Point of Care</td><td>300</td><td>Alternatywne urządzenia do analizy gazometrii krwi tętniczej w miejscu opieki mogą być używane</td></tr><tr><td>iStat Wkłady</td><td>Abbott Point of Care</td><td>CG8 +</td><td></td></tr> <tr><td>Dermabond Advanced Topic Klej do skóry</td><td>Ethicon</td><td>DNX6</td><td></td></tr><tr><td>LMA Urządzenie do atomizacji krtani i tchawicy</td><td>Teleflex</td><td>MAD720</td><td>Można również użyć aplikatora z bawełnianą końcówką nasączonego środkiem znieczulającym</td></tr> miejscowo <tr><td>Sheridan CF 3.0 Rurka dotchawicza z mankietem</td><td>Teleflex</td><td>5-10106</td><td>Ten model ETT został wybrany, ponieważ ma oko Murphy'ego, co jest ważne, aby zapobiec niedrożności ETT podczas eksperymentu</td></tr><tr><td>Pediatric Intubation Stylet</td><td>Smiths Medical</td><td>100/120/100</td><td></td></tr><tr><td>24 G angiocatheter</td><td>Becton-Dickson</td><td>381112</td><td></td></tr><tr><td>#10 Jednorazowy skalpel</td><td>Ted Pella, Inc</td><td>549-9-10</td><td></td></tr><tr><td>Zestaw do monitorowania ciśnienia tętniczego (3 francuskie, cewnik 8 cm)</td><td>Cook Medical</td><td>C-PMSY-300-FA</td><td>Można również stosować proste rurki polietylenowe z adapterem luer-lock</td></tr><tr><td>Rurka polietylenowa Intramedic PE90 Fisher</td><td>Scientific</td><td>14-170-12D</td><td></td></tr><tr><td>Monoject Blunt Cannula</td><td>VWR International</td><td>15141-144</td><td></td></tr></tbody></table>

wykorzystanie modelu prosiąt do badania neurotoksyczności rozwojowej wywołanej znieczuleniem (aidn): podejście neurologiczne translacyjne

Use of a Piglet Model for the Study of Anesthetic-induced Developmental Neurotoxicity (AIDN): A Translational Neuroscience Approach

Znieczulenia nie da się uniknąć w wielu przypadkach, gdy wymagana jest operacja, szczególnie u dzieci. Ostatnie badania na zwierzętach wzbudziły obawy, że narażenie na znieczulenie może prowadzić do apoptozy neuronów, znanej jako neurotoksyczność rozwojowa wywołana znieczuleniem (AIDN). Co więcej, niektóre badania kliniczne na dzieciach sugerują, że ekspozycja na znieczulenie może prowadzić do deficytów neurorozwojowych w późniejszym życiu. Niemniej jednak idealny model zwierzęcy do badań przedklinicznych nie został jeszcze opracowany. Nowonarodzone prosięta stanowią cenny model do badań przedklinicznych, ponieważ mają uderzającą liczbę podobieństw rozwojowych do ludzi.
Anatomia i fizjologia prosiąt pozwala na wdrożenie rygorystycznych warunków okołooperacyjnych zarówno w procedurach przeżycia, jak i nieprzeżycia. Cewnikowanie tętnicy udowej pozwala na ścisłe monitorowanie, umożliwiając w ten sposób szybką korektę wszelkich odchyleń parametrów życiowych i chemicznych prosiąt. Ponadto istnieje wiele podobieństw rozwojowych między prosiętami a ludzkimi noworodkami. Techniki wymagane do wykorzystania prosiąt do eksperymentów będą wymagały doświadczenia do opanowania. Anestezjolog dziecięcy jest kluczowym członkiem zespołu dochodzeniowego. Opisujemy, w ogólnym sensie, właściwe wykorzystanie modelu prosiąt do badań neurorozwojowych.

Badaniem objęto czterdzieści prosiąt (18 w grupie izofluranu, 22 w grupie kontrolnej). Procedury badawcze były dobrze tolerowane przez wszystkie zwierzęta. Wszystkie badane prosięta były samcami. Nie stwierdzono istotnych różnic między grupami pod względem wieku lub masy ciała (Tabela 2, Rysunek 5). Średnie wartości laboratoryjne podczas eksperymentu w grupie izofluranu przedstawiono w Tabeli 3. Wartości te wykazują, że protokół eksperymentalny charakteryzuje się spójnością wewnętrzną i powtarzalnością, ponieważ operacje były wykonywane przez wielu techników w ciągu dwóch lat. Powyższe liczby nie oddają wielu korekt i dostosowań, które musieliśmy wprowadzić podczas zabiegów chirurgicznych, aby utrzymać fizjologiczną hemostazę. Retencja CO2, niska temperatura głęboka ciała oraz hipoglikemia to niektóre z wielu czynników zakłócających, których uniknęliśmy dzięki kompleksowemu monitorowaniu i wprowadzaniu niezbędnych korekt.
<img alt="Proces wkłucia żylnego, pobieranie krwi, igła w rurce kapilarnej, procedura medyczna, technika flebotomii." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55193/55193fig1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1: Umieszczenie obwodowego dostępu żylnego. W brzeżnej żyle ucha umieszczono cewnik dożylny 24 G. <a href="https://cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193fig1large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Procedura intubacji na modelu prosięcia, identyfikacja anatomii dróg oddechowych; eksperyment, szkolenie medyczne." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55193/55193fig2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 2"> 
Rycina 2: Kolejność zdarzeń podczas intubacji prosięcia.  (A) Prosięta są ułożone w pozycji bocznej do intubacji. Podłączono standardowe monitory. (B) Asystent odsuwa język z jamy ustnej, podczas gdy laryngoskopista wykonuje laryngoskopię. (C) Nagłośnia jest morfologicznie podobna do ludzkiej. Na tym schemacie końcówka zgłębika znajduje się w wgłębku nadgłośniowym. (D) Anatomia krtani świni wyraźnie różni się od ludzkiej; struny głosowe znajdują się kilka milimetrów głębiej względem wejścia do krtani. Na tym schemacie końcówka zgłębika odsunęła nagłośnię, odsłaniając krtań. <a href="https://cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193fig2large.jpg" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Ustawienie procedury chirurgicznej z opisanym nacięciem anatomicznym, podejście pachwinowe u psa, przewodnik krok po kroku." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55193/55193fig3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rysunek 3"> 
Rysunek 3: Podejście przez tętnicę udową. (A) Temperatura zwierzęcia jest utrzymywana za pomocą urządzenia do ogrzewania powietrzem wymuszonym. Monitorowanie odbywa się przez cały czas trwania procedury. Przygotowano szerokie pole sterylne przy użyciu barwionej chlorheksydyny, a zwierzę zostało przykryte sterylną draperią z otworem. (B) Palpacja w zgięciu pachwinowym pozwala zlokalizować tętno udowe. (C) Wykonuje się nacięcie skóry w kierunku głowowo-ogonowym, mniej więcej prostopadle do zgięcia pachwinowego, o długości około 1,5 cm, nad miejscem wyczuwalnego tętna udowego. (D) Przeprowadzono rozczep tępe, aby odsłonić pęczek naczyniowo-nerwowy kończyny dolnej. <a href="https://cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193fig3large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Operacja tętnicy udowej; opisowy schemat; proces chirurgiczny; procedura medyczna; dyssekcja naczyniowa." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55193/55193fig4.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 4"> 
Rycina 4: Kanulacja tętnicy udowej. (A) Od strony bocznej do przyśrodkowej pęczek naczyniowo-nerwowy obejmuje nerw udowy, tętnicę oraz żyłę udową. (B) Tętnica udowa zostaje wyizolowana przy użyciu pętli naczyniowych i/lub nici chirurgicznej. Utrzymanie napięcia wiązania proksymalnego zapobiega nadmiernej utracie krwi podczas nakłuwania tętnicy (widoczne wybielenie naczynia). (C) Do nakłucia tętnicy udowej używa się igły, unikając perforacji tylnej ściany tętnicy. Po pojawieniu się krwi, przez igłę do tętnicy wprowadza się prowadnicę. (D) Igłę usuwa się, a cewnik wprowadza wzdłuż prowadnicy do tętnicy udowej. <a href="https://cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193fig4large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Wykres słupkowy porównujący wpływ wieku i masy ciała; grupa kontrolna vs izofluran; słupki błędów wskazują zmienność." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55193/55193fig5.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rysunek 5"> 
Rysunek 5: Porównanie średniej masy ciała i wieku prosiąt z grupy kontrolnej oraz prosiąt leczonych izofluranem. Słupki błędów reprezentują +/- 1 odchylenie standardowe, a wartość odchylenia standardowego jest zaznaczona nad każdym słupkiem błędu.
<img alt="Tabela parametrów życiowych, gazometrii krwi i elektrolitów w surowicy dla prosiąt; dane dotyczące pH, pCO2, glukozy i ciśnienia tętniczego." src="/files/ftp_upload/55193/55193table1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Tabela 1"> 
Tabela 1: Podsumowanie prawidłowych parametrów życiowych, wartości gazometrii krwi tętniczej i elektrolitów w surowicy prosiąt wraz z sugerowanymi metodami korekcji. <a href="https://cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193table1large.jpg" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej tabeli.</a>
<img alt="Tabela statystyczna porównująca wiek i masę ciała w grupach kontrolnej i izofluranowej; zawiera wartości p." src="/files/ftp_upload/55193/55193table2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Tabela 2"> 
Tabela 2: Podsumowanie średniej masy ciała i wieku prosiąt z grupy kontrolnej vs grupy leczonej izofluranem. Przeprowadzono nieparzysty dwustronny test T, który nie wykazał istotnych różnic między dwiema grupami. <a href="https://cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193table2large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej tabeli.</a>
<img alt="Tabela danych gazometrii krwi tętniczej, elektrolity u prosiąt poddanych działaniu izofluranu, przedstawia pH, pCO₂, pO₂, HCO₃." src="/files/ftp_upload/55193/55193table3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Tabela 3"> 
Tabela 3: Średnie parametry życiowe i wartości laboratoryjne zwierząt leczonych izofluranem.W trakcie operacji odchylenia parametrów życiowych i wartości laboratoryjnych od zakresów normy są niezwłocznie korygowane. <a href="https://cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/55193/55193table3large.jpg" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej tabeli.</a>

Badania nad neurotoksycznością rozwojową wywołaną znieczuleniem (AIDN) skupiły się na gryzoniach, które nie mają szerokiego zastosowania u ludzi. Modele naczelnych innych niż ludzie są bardziej odpowiednie, ale są zbyt kosztowne i trudne do wykorzystania do eksperymentów. Z kolei prosięt jest klinicznie istotnym, praktycznym modelem zwierzęcym, idealnym do badania neurotoksyczności znieczulającej.

Wykorzystanie modelu prosiąt do badania neurotoksyczności rozwojowej wywołanej znieczuleniem (AIDN): podejście neurologiczne translacyjne

Anesthesia cannot be avoided in many cases when surgery is required, particularly in children.  Recent investigations in animals have raised concerns that ...

Ogólnym celem niniejszej procedury eksperymentalnej jest ocena wpływu środków znieczulających na mózg noworodka w klinicznie istotnym translacyjnym modelu prosięcia. Metoda ta może pomóc w udzieleniu odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie neurotoksyczności indukowanej anestezją, takie jak mechanizm powstawania toksyczności oraz zmiany rozwojowe towarzyszące temu zjawisku. Główną zaletą tej techniki jest dostarczenie istotnego translacyjnie modelu zwierzęcego do badania neurotoksyczności rozwojowej indukowanej anestezją, w którym podczas całego eksperymentu zachowana jest homeostaza fizjologiczna.Podczas indukcji znieczulenia oraz w trakcie całego zabiegu należy monitorować następujące parametry: pulsoksymetrię, nieinwazyjne ciśnienie tętnicze, elektrokardiografię oraz temperaturę. Najważniejszym elementem podczas tej procedury jest utrzymanie homeostazy fizjologicznej. Obejmuje to monitorowanie, kontrolę temperatury, wentylację mechaniczną oraz analizę składu chemicznego krwi.Aby przygotować prosię do operacji, w pierwszej kolejności wprowadź obwodowy kaniulę dożylną o rozmiarze 24 G do brzegowej żyły ucha. Ogrzewaj prosię za pomocą wymuszonego ciepłego powietrza. Monitoruj jego temperaturę za pomocą termometru rektalnego i prowadź ciągłą infuzję dekstrozy w płynie izotonicznym z prędkością podtrzymującą.Następnie ułożenie prosięcia w pozycji na plecach w celu przeprowadzenia intubacji tchawicy. Kolejno, spryskaj struny głosowe 0,5 mililitrów 2% lidokainy, aby zapobiec skurczom podczas intubacji, a następnie wprowadź do tchawicy mankietowaną rurkę intubacyjną o średnicy 3 milimetrów. Zabezpiecz rurkę, a następnie sprawdź obustronne szumy oddechowe za pomocą osłuchania klatki piersiowej stetoskopem oraz zweryfikuj utrzymywanie się poziomu dwutlenku węgla w powietrzu wydychanym.Następnie należy nanieść maść oftalmiczną na oczy. Tuż przed rozpoczęciem operacji podaj antybiotyk o szerokim spektrum działania za pomocą obwodowego dostępu żylnego, aby zapobiec zakażeniu miejsca operacyjnego. Teraz wysterylizuj oba pachwiny, wykonując co najmniej dwa mycia z użyciem chlorheksydyny, aby zapewnić odpowiednie pole sterylne.Personel operacyjny powinien założyć czepki, maseczki, rękawiczki oraz ochronę oczu. Następnie należy przykryć zwierzę sterylną draperią. Na początek należy wyczuć tętno udowe w fałdzie pachwinowym.Następnie za pomocą skalpela wykonaj powierzchowne nacięcie w kierunku kraniokaudalnym o długości 1,5 centymetra. Następnie przeprowadź rozwarstwienie tępe między dwiema głowami mięśnia smukłego. Teraz zlokalizuj pęczek naczyniowo-nerwowy uda.Zazwyczaj znajduje się ona pomiędzy dwoma mięśniami. Następnie, używając pętli naczyniowych lub nici jedwabnych, należy wyizolować tętnicę na odcinku proksymalnym i dystalnym. Kolejnym krokiem jest użycie pętli na końcu proksymalnym do odciągnięcia tętnicy dystalnie do poziomu skóry i zastosowanie trakcji na wiązanie proksymalne w celu przerwania przepływu krwi.Podtrzymując trakcję, należy za pomocą nożyczek do tenotomii wykonać niewielką arteriotomię. Następnie wprowadza się cewnik lub rurkę polietylenową bezpośrednio do naczynia. Powinien nastąpić natychmiastowy powrót krwi.Następnie należy niezwłocznie przymocować i zabezpieczyć cewnik połączony z przetwornikiem ciśnienia. Po tym czasie miejsce nacięcia należy przykryć sterylną gazą, a cewnik przepłukać solą fizjologiczną. Przez cały czas trwania ekspozycji na środek znieczulający należy monitorować parametry życiowe prosięcia.Należy monitorować zaburzenia, które mogłyby wskazywać na niedociśnienie, arytmię, hipotermię lub hipertermię, a także hipoksję. Przynajmniej raz na godzinę podczas eksperymentu należy pobrać próbkę krwi tętniczej z cewnika tętnicy udowej. Następnie należy wykorzystać automatyczny system analizy w celu oznaczenia parametrów krwi z pobranej próbki.Po odpowiednim czasie ekspozycji na środek znieczulający, należy usunąć cewnik z tętnicy udowej i ostrożnie zawiązać proksymalną jedwabną szwę naczyniową, aby trwale zamknąć tętnicę udową i zapobiec krwawieniu. Następnie miejsce nacięcia należy przemyć od 10 do 20 mililitrów soli fizjologicznej w celu zapobiegania infekcji. Po potwierdzeniu całkowitej hemostazy należy zamknąć nacięcie, stosując jedwabną szwę 3-0 w prostym szwie przerywanym.Następnie wykonaj infiltrację rany bupiwakainą i epinefryną w celu opanowania bólu. Po tym pokryj nacięcie sterylnym chirurgicznym klejem skórnym, zakończ podawanie środka znieczulającego i poczekaj, aż prosię się obudzi. Badaniem objęto 40 prosiąt płci męskiej.Między grupą kontrolną a eksperymentalną nie stwierdzono istotnych różnic pod względem wieku lub masy ciała. Wszystkie zwierzęta były objęte kompleksyjnym monitorowaniem podczas procedury i wszystkie dobrze ją zniosły. Średnie wartości laboratoryjne uzyskane podczas eksperymentu w grupie z izofluranem obrazują spójność wewnętrzną oraz powtarzalność procedury.Spójność wyników obserwowano w ciągu dwóch lat, gromadząc dane od różnych operatorów. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś mieć dobrą wiedzę na temat tego, jak wykorzystać fizjologicznie odpowiedni translacyjny model prosięcia do odpowiedzi na niemal każde pytanie z zakresu przedklinicznych badań pediatrycznych. Pamiętaj, że praca z środkami anestetycznymi może być niebezpieczna i podczas wykonywania tej procedury należy zawsze stosować środki ostrożności, takie jak odpowiednie systemy odprowadzania gazów anestetycznych.

use-piglet-model-for-study-anesthetic-induced-developmental

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Modele dużych zwierząt mają wysoką wartość translacyjną w badaniu fizjologii i farmakologii niedotlenienia okołoporodowego. Wykorzystując noworodki prosiąt, opracowaliśmy eksperymentalny protokół symulacji niedotlenienia okołoporodowego, który umożliwia badanie hemodynamicznych parametrów systemowych i regionalnych, transportu tlenu wraz z szlakami biochemicznymi i patologicznymi oraz ich korelacji.

Model niedotlenienia okołoporodowego u świń

Ten film demonstruje pomiar poziomu glutaminianu w mózgu znieczulonego noworodka prosiąt za pomocą układu mikroelektrod (MEA). Procedura polega na stworzeniu okienka kraniotomii w czaszce świni i wprowadzeniu MEA do obszaru mózgu będącego przedmiotem zainteresowania. Pokryte oksydazą glutaminianu miejsca zapisu MEA przekształcają zewnątrzkomórkowy glutaminian mózgu w nadtlenek wodoru, który generuje mierzalny prąd. Prąd ten jest mierzony i normalizowany na tle szumu tła w celu określenia...

Pomiar poziomu glutaminianu w mózgu w znieczuleniu u nowonarodzonych prosiąt za pomocą układu mikroelektrod

encefalopatia niedotlenieniowo-niedokrwienna po uduszeniu okołoporodowym może być badana na modelach zwierzęcych. Przedstawiono procedury niezbędne do ustalenia modelu encefalopatii niedotlenieniowo-niedokrwiennej noworodków u prosiąt.

Model prosięcia encefalopatii niedotlenieniowo-niedokrwiennej noworodków

Encefalopatia wcześniaków obejmuje nieprawidłowości ośrodkowego układu nerwowego związane z uszkodzeniem spowodowanym przedwczesnym porodem. W niniejszym raporcie opisano klinicznie istotny szczurzy model przejściowego ogólnoustrojowego niedotlenienia i niedokrwienia w macicy oraz podawania lipopolisacharydów owodniowych (LPS), który naśladuje zapalenie błon płodowych i związanego z tym wpływu bodźców zakaźnych i niedostatecznej perfuzji łożyska na rozwój OUN.

Modelowanie encefalopatii wcześniaków za pomocą prenatalnej hipoksji-niedokrwienia lipopolisacharydem wewnątrzowodniowym u szczurów

To badanie bada nowatorskie zastosowanie technologii matryc mikroelektrod opartych na enzymach (MEA) do monitorowania in vivo aktywności neuroprzekaźników  u prosiąt.Postawiono hipotezę, że rozregulowanie glutaminianu przyczynia się do mechanizmu neurotoksyczności znieczulającej. W tym miejscu przedstawiamy protokół adaptacji technologii MEA do badania mechanizmu neurotoksyczności wywołanej znieczuleniem.

Adaptacja technologii matryc mikroelektrod do badania neurotoksyczności wywołanej znieczuleniem w nienaruszonym mózgu prosiąt

Tutaj prezentujemy protokół do rejestrowania telemetrycznych elektroencefalogramów (EEG) od swobodnie poruszających się prosiąt bezpośrednio w kojcu bez użycia środka uspokajającego, umożliwiając rejestrowanie typowych wzorców EEG podczas snu non-REM, takich jak pęknięcia wrzeciona.

Nieinwazyjne zapisy EEG od swobodnie poruszających się prosiąt

Ten model prosiąt obejmuje narzędzia chirurgiczne, uduszenie aż do zatrzymania krążenia, resuscytację i obserwację po resuscytacji. Model pozwala na wielokrotne pobieranie próbek na zwierzę, a dzięki zastosowaniu ciągłego inwazyjnego monitorowania ciśnienia tętniczego krwi, EKG i nieinwazyjnego monitorowania rzutu serca, dostarcza wiedzy na temat hemodynamiki i patofizjologii serca w asfiksji okołoporodowej i resuscytacji krążeniowo-oddechowej noworodków.

Model asfiksji okołoporodowej prosiąt do badania uszkodzenia serca i hemodynamiki po zatrzymaniu krążenia, resuscytacji i powrocie krążenia spontanicznego

Protokół ten opisuje opracowanie modelu noworodkowego prosięta ostrego urazu płuc, który modeluje wczesne zdarzenia patogenne występujące w przedwczesnym płucu, w tym niewystarczającą ilość surfaktantu, hiperoksję, wentylację pod wysokim ciśnieniem oraz stan zapalny, aby ułatwić zrozumienie molekularnych czynników wyzwalających dysplazję oskrzelowo-monową oraz poprawić terapeutyczne tłumaczenie.

Opracowanie modelu ostrego uszkodzenia płuc u prosiatka noworodkowego, odtwarzającego wczesne środowisko przedwcześniackich płuc

Opisano innowacyjną metodę budowy rozszerzalnych macierzy mózgu do cięcia koronalnych lub strzałkowych plasterków do stosowania u noworodkowych prośiąt. To przystępne cenowo podejście wykorzystuje akrylowe płytki rzeźbione szablonami z agarozowego żelu do formowania mózgu, stosuje się do wielu gatunków i pozwala na rozszerzanie się w celu rozwoju mózgu.

Wytwarzanie rozszerzalnej matrycy mózgu, którą można dostosować na różne etapy rozwoju

Przedstawiono kompleksowy przegląd technik wykorzystywanych w tworzeniu mysiego modelu raka jamy ustnej oraz ilościowego monitorowania inwazji nowotworowej w obrębie języka za pomocą mikroskopii wielofotonowej komórek znakowanych. System ten może służyć jako użyteczna platforma do oceny molekularnej oraz skuteczności leków w przypadku związków przeciwinwazyjnych.

Obrazowanie wielofotonowe inwazji komórek nowotworowych w ortotopowym modelu mysim dla raka płaskonabłonkowego jamy ustnej

Poznaj metodę oceny neurotoksyczności znieczulenia na rozwijający się mózg u prosiąt. Model ten pozwala badać mechanizmy toksyczności przy zachowaniu homeostazy fizjologicznej.

Wykorzystanie modelu prosiąt do badania neurotoksyczności rozwojowej wywołanej znieczuleniem (AIDN): podejście neurologiczne translacyjne (Wideo) | JoVE Journal

Wykorzystanie modelu prosiąt do badania neurotoksyczności rozwojowej wywołanej znieczuleniem (AIDN): podejście neurologiczne translacyjne

Przeglądaj więcej filmów