Powtarzalny model endotoksyny zorientowany na oddział intensywnej terapii u szczurów
20 lutego 2021
Tutaj prezentujemy powtarzalny model endotoksyny zorientowany na oddział intensywnej terapii u szczurów.
Protokół ten jest solidnym i powtarzalnym modelem endotoksemii, w którym parametry fizjologiczne i molekularne mogą być wielokrotnie oceniane. Takie podejście może pomóc odpowiedzieć na pytania w badaniach nad sepsą. Chociaż nasz model nie zastępuje eksperymentów na zwierzętach, udoskonala modele sepsy poprzez ciągłą sedację i zmniejsza liczbę zwierząt poprzez wielokrotne pobieranie próbek.
Początkujący mogą mieć problemy z wprowadzaniem cewników tętniczych i żylnych, ale do opanowania tych technik wymagane jest tylko ograniczone szkolenie. Wizualizacja całego układu eksperymentalnego ułatwia naukowcom ustawienie lub dostosowanie modeli w celu dokładniejszego naśladowania sytuacji na OIOM. Zacznij od przeniesienia znieczulonego zwierzęcia na matę grzewczą.
Utrzymywanie temperatury ciała w zakresie od 36,5 do 37 stopni Celsjusza. Upewnij się, że zwierzę spontanicznie oddycha, dostarczając tlen za pomocą stożka nosowego. Potwierdź poziom znieczulenia poprzez brak odruchu szczypania palca u nogi przed założeniem tracheostomii oraz cewników tętniczych i żylnych.
Użyj maści, aby chronić oczy. Przygotuj sterylne narzędzia chirurgiczne i cewniki wraz z monitorowaniem ciśnienia i saturacji tlenem w celu uzyskania wystarczającego natlenienia. Załóż opaskę uciskową na proksymalny ogon szczura, aby ułatwić dostęp żylny i trzykrotnie zdezynfekuj ogon alkoholem.
Wprowadzić cewnik dożylny o rozmiarze 26 do jednej z dwóch bocznych żył ogonowych, unikając wstrzyknięcia powietrza. Po umieszczeniu cewnika dożylnego rozwiąż opaskę uciskową i przymocuj cewnik dożylny za pomocą taśmy klejącej. Podłączyć pompy strzykawkowe z trójdrogowymi zaworami odcinającymi do dostępu dożylnego w celu ciągłego podawania płynów i leków.
Rozpocznij tracheostomię od ogolenia przedniej części szyi zwierzęcia, a następnie trzykrotnie zdezynfekuj ogoloną skórę roztworem jodu powidonu. Wykonaj dwucentymetrowe nacięcie wzdłużne za pomocą ostrza skalpela nr 10. Cofnij skórę za pomocą jedwabnych szwów 2-0.
Następnie tępo przygotuj krtań i tchawicę do otwarcia nożyczkami chirurgicznymi. Włóż sterylną kaniulę tchawicy do tchawicy, uważając, aby nie wniknąć zbyt głęboko, aby uniknąć jednostronnej wentylacji. Zamocuj kaniulę na miejscu za pomocą jedwabnego szwu 2-O, a następnie podłącz kaniulę do respiratora, aby uzyskać wentylację o regulowanym ciśnieniu lub objętości.
Zdefiniuj protokoły wymiany płynów, protokoły aplikacji środków zwężających naczynia krwionośne i kryteria aborcji przed rozpoczęciem eksperymentu. Zdezynfekuj ogon szczura trzykrotnie roztworem jodu powidonu, a następnie przeciąć krąg skóry o jeden centymetr wzdłuż po stronie brzusznej za pomocą skalpela, uważając, aby nie ciąć zbyt głęboko, aby uniknąć uszkodzenia tętnicy ogonowej. Użyj mikroskopu chirurgicznego, aby dokładnie odsłonić tętnicę.
Przetnij powięź otaczającą tętnicę za pomocą mikronożyczek chirurgicznych. Następnie podwiąż dystalną część tętnicy, wykonując proksymalny szew jedwabny 6-0, ale nie napinaj jedwabiu. Wprowadź cewnik o rozmiarze 26 do tętnicy między dystalnym i proksymalnym szwem jedwabnym, a następnie zaciśnij proksymalny szew jedwabny, aby zamocować cewnik na miejscu.
Podłącz cewnik do przetwornika ciśnienia, aby zapewnić ciągły pomiar ciśnienia tętniczego. Dodatkowo umieść trójdrożny kran odcinający między cewnikiem podłączonym do przetwornika ciśnienia a cewnikiem o rozmiarze 26 w celu pobrania próbki krwi tętniczej. Po osiągnięciu przez zwierzę stanu stacjonarnego wywołała sepsę poprzez wstrzyknięcie LPS i pobranie próbek krwi.
Ubytek płynu z próbek krwi należy zastąpić roztworem Ringera w stosunku od jednego do czterech, unikając wstrzykiwania powietrza przez cały czas, aby zapobiec zatorowości powietrznej. Średnie ciśnienie tętnicze pozostaje stabilne u zwierząt ze stymulacją LPS i bez niej. U zwierząt, którym podano LPS, rozwijają się cechy sepsy, takie jak ujemny nadmiar zasad.
U zwierząt leczonych LPS rozwinęła się również silna reakcja zapalna, którą mierzono za pomocą cytokin osocza, takich jak białko chemoatraktantu-1, białko chemoatraktantu monocytów-1 i interleukina-6. Próbując tego protokołu, należy pamiętać o wstępnym zdefiniowaniu schematów płynów i wazopresorów, a także o zdefiniowaniu kryteriów zakończenia w celu uzyskania solidnych i powtarzalnych danych badawczych. Protokół ten można dostosować do innych modeli sepsy.
Tak więc na pytanie badawcze odpowiada się najwłaściwszym podejściem i zgodnie z zasadami reduce, refine, replace of animal welfare.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia solidny i powtarzalny model endotoksemii u szczurów, opracowany na potrzeby badań zorientowanych na intensywną terapię. Model ten umożliwia wielokrotną ocenę parametrów fizjologicznych i molekularnych, wspierając badania nad sepsą.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Badania nad sepsą
- Modele zwierzęce
Wprowadzenie
- Endotoksemia jest stanem krytycznym w sepsie.
- Istniejące modele często wymagają wykorzystania licznych zwierząt.
- Ciągła sedacja może usprawnić podejścia eksperymentalne.
- Wielokrotne pobieranie próbek pozwala uzyskać więcej danych z mniejszej liczby zwierząt.
Cel badania
- Opracowanie modelu naśladującego warunki panujące na oddziale intensywnej terapii.
- Umożliwienie wielokrotnej oceny odpowiedzi fizjologicznych.
- Poprawa standardów etycznego wykorzystania zwierząt w badaniach.
Zastosowane metody
- Przeniesienie znieczulonych szczurów na matę grzewczą.
- Wprowadzenie cewników tętniczych i żylnych.
- Ciągły monitoring parametrów fizjologicznych.
- Wizualizacja układu eksperymentalnego w celu lepszej adaptacji.
Główne wyniki
- Model jest powtarzalny i stabilny w badaniach nad endotoksemią.
- Parametry fizjologiczne i molekularne mogą być oceniane wielokrotnie.
- Zmniejsza liczbę zwierząt potrzebnych do przeprowadzenia eksperymentów.
- Ułatwia szkolenie osób początkujących w zakresie technik wprowadzania cewników.
Wnioski
- Model ten usprawnia badanie sepsy w sposób kontrolowany.
- Stanowi on podstawę dla przyszłych badań w zakresie intensywnej terapii.
- Oferuje bardziej etyczne podejście do badań nad sepsą z wykorzystaniem zwierząt.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ten model endotoksynowy zorientowany na oddziały intensywnej terapii (OIT) umożliwia powtarzalną ocenę parametrów fizjologicznych i molekularnych w badaniach nad sepsą, pozwalając na iteracyjne testowanie interwencji terapeutycznych przy jednoczesnym ograniczeniu liczby wykorzystywanych zwierząt dzięki wielokrotnemu pobieraniu próbek. Model ten jest zgodny z zasadami 3R i ułatwia przedkliniczną ewaluację związków modulujących sepsę w klinicznie istotnych warunkach sedacji, wentylacji oraz monitorowania hemodynamicznego.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia badanie szlaków zapalnych, takich jak sygnalizacja TLR4 i kaskady cytokin (np. MCP-1, IL-6), w kontrolowanych warunkach endotoksemii.
- Wartość operacyjna: Zapewnia powtarzalne odczyty hemodynamiczne i zapalne dla badań nad zaangażowaniem celu i modulacją szlaków.
- Wartość naukowa: Wspiera mechanistyczną redukcję ryzyka poprzez powiązanie interwencji molekularnych z wynikami fizjologicznymi, takimi jak średnie ciśnienie tętnicze i nadmiar zasad.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Pozwala na uzyskanie mierzalnych parametrów cytokin plazmy oraz parametrów fizjologicznych, odpowiednich do powiązania z analizami biomarkerów w patofizjologii sepsy.
- Wartość operacyjna: Ustandaryzowane protokoły resuscytacji płynowej i stosowania wazopresorów zapewniają spójne warunki wyjściowe dla screeningu związków.
- Wartość naukowa: Umożliwia wielokrotne pobieranie krwi z tego samego zwierzęcia, co zwiększa gęstość danych na osobnik i poprawia powtarzalność analiz.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Odzwierciedla kliniczne zarządzanie na oddziałach intensywnej terapii, w tym wentylację mechaniczną, ciągły monitoring ciśnienia tętniczego oraz stosowanie norepinefryny, co zwiększa istotność translacyjną.
- Wartość operacyjna: Zdefiniowane kryteria zakończenia oraz protokoły uzupełniania płynów wspierają standaryzację przebiegu badań przedklinicznych i powtarzalność między laboratoriami.
- Wartość naukowa: Ułatwia ocenę markerów wielonarządowej niewydolności, wspierając decyzje o dalszym rozwoju terapii sepsy w oparciu o analizę ryzyka.
Integracja rurociągu i przepływu pracy
Model ten wpisuje się w kontinuum odkrywania leków w sepsie, od walidacji celu po przedkliniczne testy skuteczności, w szczególności w przypadku związków ukierunkowanych na hiperzapalenie lub dysfunkcję naczyniową.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących celów immunomodulacyjnych poprzez mierzalne odpowiedzi cytokinowe i hemodynamiczne na wyzwanie LPS.
- Przesiewowanie: Umożliwia tworzenie gotowych do analizy systemów biologicznych ze standaryzowanymi fenotypami sepsy do oceny biblioteki związków.
- Analityka: Dostarcza wyników ilościowych, w tym MAP, nadmiaru zasad oraz cytokin osoczowych (MCP-1, IL-6), do analizy zależności dawka-odpowiedź i zaangażowania celu.
- Badania translacyjne: Odzwierciedla protokoły opieki na oddziałach intensywnej terapii, poprawiając ciągłość od etapu odkrywania do przedklinicznej walidacji leków przeciwsepsycznych.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Ustanowione procedury kaniulacji, wentylacji i monitorowania umożliwiają ponowne wykorzystanie platformy w wielu badaniach nad mechanizmami sepsy.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwa
- Wartość naukowa: Przewidywalna pewność w walidacji celu dzięki powtarzalnym fenotypom sepsy i mierzalnym kaskadom zapalnym.
- Wartość operacyjna: Standaryzowane procedury chirurgiczne i monitorujące zwiększają powtarzalność i zmniejszają zmienność między eksperymentami.
- Wartość strategiczna: Zmniejszenie liczby zwierząt dzięki wielokrotnemu pobieraniu próbek obniża obciążenie zasobami i wspiera etyczne schematy badań przedklinicznych.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia wcześniejsze podejmowanie decyzji go/no-go poprzez dostarczenie odczytów mechanistycznych i fizjologicznych, które zmniejszają ryzyko hipotez dotyczących celów terapeutycznych w sepsie.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Doświadczenie w kaniulacji naczyń krwionośnych gryzoni oraz w sterylnych technikach chirurgicznych.
- Aparatura do transdukcji ciśnienia tętniczego, sterowania respiratorem i analizy gazometrii krwi.
- Znormalizowane protokoły resuscytacji płynowej, dawkowania wazopresorów i utrzymywania temperatury (36.5–37°C).
- Kwestie adaptacyjne dla różnych szczepów szczurów lub schorzeń współistniejących w modelowaniu sepsy.
- Ograniczenia obejmują złożoność techniczną kaniulacji tętniczej oraz konieczność stosowania technik aseptycznych w celu zapobiegania infekcjom zakłócającym wyniki.
Najczęściej zadawane pytania dotyczące Biofarmacji
Chapters in this video
0:05
Introduction
1:06
Anesthesia Induction, Animal Monitoring, Intravenous Access and Tracheostomy
3:06
Arterial Access, Baseline Measurement, Sepsis Induction and Follow-Up Measurements
4:37
Results: The Analysis of the Arterial Pressure, Sepsis and the Inflammatory Reaction in LPS-Treated and Non-Treated Animals
5:11
Conclusion
