Celowanie w jelito cienkie szczura: długotrwała infuzja do tętnicy krezkowej górnej
8 kwietnia 2021
Dostęp do długotrwałej infuzji w tętnicy krezkowej górnej (SMA) szczurów to zabieg chirurgiczny, który polega na kaniulacji bliższej gałęzi SMA. Kaniula wychodzi z rany brzusznej i jest tunelowana przez przestrzeń podskórną z powrotem do fałdu międzyłopatkowego.
Kaniulacja tętnicy krezkowej górnej u szczura jest trudna i nie jest często stosowana jako model eksperymentalny. Technika ta umożliwia wykonanie funkcjonalnej kaniulacji i otwiera pole do eksperymentów z efektami pierwszego pasażu leków dotętniczych. Ta metoda pozwala uniknąć krwawienia i zakrzepicy, jednocześnie wyrażając zgodę na kaniulację tętnicy krezkowej górnej.
I pozwala na długotrwałe podawanie leków stosunkowo wolnemu zwierzęciu, które może jeść i poruszać się. Badania farmakologiczne nad lekami działającymi na jelita mogą przynieść znaczne korzyści z tej techniki. Nie ma alternatywy do badania wpływu bezpośredniego pojedynczego pasażu leku.
Zacznij od przecięcia większej kaniuli. Następnie odetnij mniejszą kaniulę i włóż ją na jeden centymetr do większej kaniuli. Zamocuj dwie kaniule razem za pomocą kleju cyjanoakrylowego, unikając niedrożności światła.
Następnie podłącz wolny koniec większej kaniuli do adaptera luer stub zamontowanego na jednomililitrowej strzykawce wypełnionej roztworem soli fizjologicznej. Naostrz wolną końcówkę mniejszej kaniuli nożyczkami, aby ułatwić wprowadzenie cewnika do gałęzi tętnicy krezkowej górnej. Sprawdź drożność kaniuli, przepłukując ją roztworem soli fizjologicznej.
Ogolić sierść z obszarów chirurgicznych znieczulonego szczura, w tym brzucha w przypadku gałęzi tętnicy krezkowej górnej lub kaniulacji SMA oraz tylnej części szyi w przypadku wyjścia kaniuli. Oczyść obszary operacyjne w sposób aseptyczny. I ułóż zwierzę w pozycji leżącej, unieruchamiając cztery kończyny.
Użyj ostrza skalpela, aby otworzyć ścianę brzucha z prostym trzycentymetrowym nacięciem na linii środkowej mezożołądka przez wszystkie płaszczyzny brzucha do otrzewnej. Umieść gazy nasączone roztworem soli fizjologicznej wokół nacięcia laparotomii, używając szwów, aby utrzymać otwarte nacięcie chirurgiczne. Użyj bawełnianych wacików, aby zidentyfikować i odsłonić jelito cienkie, a następnie wyjmij krezkę z cięcia laparotomii i połóż ją w dół na gazach.
Zidentyfikuj SMA, czując pulsację. Za pomocą wacików bawełnianych oddziel tłuszcz krezkowy i odkryj SMA oraz dwie do trzech jej bliższych gałęzi. Wybierz proksymalną gałąź SMA, która jest wystarczająco duża, aby umożliwić chirurgiczne manewry kaniulacji.
Przywiąż tę gałąź trzy do czterech centymetrów w dół rzeki od jej początku, aby umożliwić jej ekspansję, utrzymując końce szwu wystarczająco długo, aby można było nimi później manipulować. Umieść sztywną podporę pod gałęzią SMA i przytrzymaj koniec mniejszej kaniuli za pomocą kleszczy, a następnie drugą ręką pociągnij końce szwu, aby napiąć naczynie i ułatwić wprowadzenie cewnika. Trzymaj końcówkę kaniuli pod kątem 20 stopni od płaszczyzny naczynia w kierunku przeciwnym do przepływu krwi.
Następnie lekko naciśnij końcówkę, aby przeniknąć do ściany tętnicy i włóż kaniulę. Kontynuuj wprowadzanie kaniuli na jeden centymetr w gałęzi tętniczej w pobliżu początku SMA. Przymocuj kaniulę do tętnicy za pomocą węzła chirurgicznego i sprawdź jej prawidłowe działanie, przepłukując jeden mililitr sterylnego roztworu soli fizjologicznej lub pobierając próbki krwi.
Wykonaj jednocentymetrowe nacięcie w tylnej części szyi i umieść kulistą zastawkę. Następnie przełóż kaniulę z dostępu do laparotomii do zastawki umieszczonej w szyi przez tkanki podskórne i zamknij dystalną końcówkę kaniuli zatyczką cewnika, aby uniknąć napływu powietrza. Wymień małą zastawkę w jamie brzusznej i zamknij ścianę brzucha.
Następnie przymocuj zawór do następnej skóry za pomocą szwów. Ubierz szczura w kurtkę, aby chronić zawór guzikowy. Podczas infuzji należy zabezpieczyć odsłoniętą część kaniuli stalowym prętem i przymocować ją do zaworu.
Podłącz dystalny koniec kaniuli do pompy elastomerowej wypełnionej 50 mililitrami sterylnego roztworu soli fizjologicznej i kontynuuj infuzję przez 24 godziny. Po infuzji należy zdemontować zewnętrzny system infuzyjny zwierzęcia, wyjmując pompę, płaszcz, stalowy pręt i zawór ze szczura. Zamknij i odetnij kaniulę tak, jak wychodzi z szyi, pozostawiając kończynę pod skórą szyi po założeniu szwu.
W tym badaniu 15 szczurów zostało poddanych tej procedurze, a średnie dzienne spożycie pokarmu i wody stopniowo wzrastało, aż do normy po trzech dniach. Przyrost masy ciała był również regularny i stopniowo zwiększał się aż do końca okresu obserwacji. Po 24 godzinach pozostałości soli fizjologicznej pozostały tylko w dwóch pompach balonowych, podczas gdy pozostałe 13 było całkowicie pustych.
Co więcej, po okresie infuzji 12 kaniul nadal działało zarówno do pobierania krwi, jak i infuzji soli fizjologicznej, podczas gdy trzy kaniule nie były już opatentowane. Podczas sekcji zwłok 100% kaniul znajdowało się w odgałęzieniu SMA. Żadne szczury nie miały oznak niedokrwienia jelit lub krwawienia śródbrzusznego.
Angiografię uzyskano u pięciu szczurów poprzez wstrzyknięcie jodonego środka kontrastowego do kaniuli krezkowej. Krąg tętniczy krezki, szczególnie SMA i jego główne odgałęzienia obserwowano bez środka kontrastowego rozprzestrzeniającego się w jamie brzusznej, co potwierdza, że kaniula była dobrze umieszczona i przymocowana do gałęzi SMA. Patent, skrupulatne opróżnienie gałęzi w celu kaniulacji ligatury naczynia w dół rzeki, przejście szwu pod naczyniem i wybranie najbardziej odpowiedniej pozycji do nakłucia i włożenia kaniuli to najważniejsze aspekty tego protokołu.
Błędów nie da się naprawić.
Przegląd
Niniejszy artykuł opisuje procedurę chirurgiczną długotrwałej infuzji do tętnicy krezkowej górnej (SMA) u szczurów. Technika ta umożliwia funkcjonalną kanulację, co ułatwia badania farmakologiczne nad lekami działającymi na jelita.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Farmakologia
- Techniki chirurgiczne
Wstęp
- Technika kaniulacji SMA jest rzadko stosowana w modelach eksperymentalnych.
- Umożliwia ona badanie efektów działania leków podanych do tętnicy bez ryzyka krwawienia lub zakrzepicy.
- Pozwala na zachowanie mobilności zwierzęcia oraz normalne żywienie podczas infuzji.
- Jest niezbędna do badania efektów bezpośredniego przejścia leku.
Cel badania
- Opracowanie wiarygodnej metody kaniulacji SMA u szczurów.
- Ocena wykonalności długotrwałej infuzji leku.
- Ocena wpływu tej techniki na stan zdrowia zwierząt i wyniki eksperymentalne.
Zastosowane metody
- Przygotowanie kaniul i narzędzi chirurgicznych.
- Krok po kroku procedura chirurgiczna kaniulacji SMA.
- Monitorowanie spożycia pokarmu i wody po operacji.
- Ocena funkcjonalności kaniuli i rekonwalescencji zwierząt.
Główne wyniki
- U 15 szczurów przeprowadzono procedurę z progresywnym wybudzaniem.
- 12 z 15 kaniul pozostało funkcjonalnych po 24 godzinach.
- Nie zaobserwowano objawów niedokrwienia jelit ani krwawienia.
- Pomyślna angiografia potwierdziła prawidłowe umiejscowienie kaniuli.
Wnioski
- Technika kaniulacji SMA jest skuteczna w przypadku długoterminowych badań nad lekami.
- Właściwe techniki chirurgiczne są kluczowe dla osiągnięcia sukcesu.
- Metoda ta otwiera nowe możliwości w badaniach farmakologicznych.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla sektora przemysłowego
Ustanowienie niezawodnego dostępu naczyniowego do długotrwałego wewnątrzarterialnego podawania leków w modelach przedklinicznych wspiera mechanistyczną redukcję ryzyka w przypadku terapeutyków celowanych w układ pokarmowy. Technika ta umożliwia badania efektu pierwszego przejścia u zwierząt w warunkach nieograniczonych, co zwiększa pewność prognostyczną w zakresie wchłaniania i metabolizmu leków w jelitach. Skuteczna kanulacja z zachowaniem długotrwałej drożności zmniejsza zmienność biologiczną i poprawia powtarzalność w procesach wczesnego odkrywania leków.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych poprzez dostarczanie leków bezpośrednio do łożyska naczyniowego tętnicy krezkowej górnej.
- Wartość operacyjna: Wspiera funkcjonalną walidację celu poprzez długotrwałą ekspozycję na lek w fizjologicznie istotnym modelu krążenia jelitowego.
- Wartość prognostyczna: Ułatwia ocenę efektu pierwszego przejścia leku, co jest kluczowe dla zmniejszenia ryzyka w prognozach dotyczących biodostępności doustnej.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Zapewnia standaryzowaną drogę dostępu naczyniowego w celu spójnego podawania związków do naczyń krwionośnych jelit.
- Wartość operacyjna: Umożliwia stosowanie powtarzalnych protokołów infuzji z mierzalnymi wynikami poprzez pobieranie próbek krwi lub weryfikację za pomocą płukania solą fizjologiczną.
- Gotowość do analizy: Tworzy platformę do oceny wpływu związków na transport i metabolizm leków w jelitach w kontrolowanych warunkach hemodynamicznych.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Zachowuje istotność w kontekście choroby, umożliwiając dostarczanie leków do łożyska naczyniowego jelita cienkiego szczura, co odzwierciedla ekspozycję jelitową u ludzi.
- Wartość operacyjna: Wspiera badania podłużne przy nieograniczonym ruchu zwierząt, karmieniu i nawadnianiu, co redukuje czynniki zakłócające wywołane stresem.
- Ciągłość translacyjna: Łączy etap odkrycia z walidacją przedkliniczną, umożliwiając profilowanie farmakokinetyczne związków aktywnych w obrębie jelit.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta integruje się z wczesnymi etapami procesów badawczymi, w których wymagany jest dostęp naczyniowy oraz precyzyjne dostarczanie związków do mechanistycznych badań nad działaniem leków w jelitach.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez poprzez umożliwienie miejscowego podawania leku do odgałęzienia tętnicy krezkowej górnej, co pozwala na wyjaśnienie tkance specyficznych efektów farmakologicznych.
- Przesiewanie: Poprawia standaryzację testów dzięki niezawodnej technice kanulacji i pooperacyjnej weryfikacji drożności, zapewniając spójną ekspozycję na związek.
- Analityka: Generuje ilościowe pomiary zmiennych zależnych poprzez pobieranie krwi i monitorowanie wydatku infuzyjnego, co umożliwia analizę porównawczą warunków.
- Badania translacyjne: Wiążą się z pracami przedklinicznymi poprzez utrzymanie istotności ekspozycji jelit na lek, bez powikłań chirurgicznych zmieniających fizjologię.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Ustanawia powtarzalną zdolność chirurgiczną dla wielu cykli testowania związków, redukując zmienność konfiguracji w ramach poszczególnych badań.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwa
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną w kierowaniu leków do jelit poprzez umożliwienie bezpośredniego podawania naczyniowego i pomiar efektu pierwszego przejścia.
- Wartość operacyjna: Zapewnia standaryzację i powtarzalność dzięki udokumentowanym krokom chirurgicznym oraz funkcjonalnym punktom końcowym kaniuli (np. płukanie solą fizjologiczną, pobieranie krwi).
- Wartość strategiczna: Usprawnia podejmowanie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) poprzez dostarczenie wczesnych danych mechanistycznych na temat przetwarzania leków w jelitach, co zmniejsza ryzyko niepowodzenia na późnych etapach.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację kandydatów ukierunkowanych na układ pokarmowy z uwzględnieniem ryzyka, w oparciu o zwalidowaną skuteczność podawania naczyniowego.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga wiedzy z zakresu mikrochirurgii w obszarze izolacji naczyń, kaniulacji oraz technik szycia specyficznych dla układu naczyniowego gryzoni.
- Zależność od specjalistycznego instrumentarium, w tym pęset, mikrokaniul, zaworów podskórnych i elastomerycznych pomp infuzyjnych.
- Konieczność standaryzacji działań pomiędzy zespołami chirurgicznymi, farmakologicznymi i analitycznymi w celu zapewnienia spójności rozmieszczenia kaniul oraz weryfikacji ich funkcji.
- Konieczność uwzględnienia adaptacji przy stosowaniu techniki u różnych szczepów gryzoni lub w modelach chorobowych z zaburzoną anatomią naczyniową.
- Obejmuje ograniczenia praktyczne, takie jak potrzeba monitorowania pooperacyjnego w celu potwierdzenia drożności kaniuli oraz braku powikłań, np. zakrzepicy lub krwawień.
