Opracowanie klinicznie istotnego modelu wstrząsu krwotocznego u szczurów
22 marca 2024
Wstrząs krwotoczny zabija co roku 1,9 miliona ludzi na całym świecie. Małe zwierzęta są często wykorzystywane jako modele wstrząsu krwotocznego, ale wiążą się z problemami standaryzacji, odtwarzalności i znaczenia klinicznego, co ogranicza ich znaczenie. W artykule opisano opracowanie nowego, klinicznie istotnego modelu wstrząsu krwotocznego u szczurów.
Wstrząs krwotoczny jest przyczyną 2 milionów zgonów na całym świecie każdego roku. Badamy patofizjologiczny mechanizm wstrząsu krwotocznego w celu zidentyfikowania nowego celu, a tym samym zaproponowania innowacyjnych strategii terapeutycznych. Wstrząs krwotoczny jest trudnym stanem samym w sobie, zmianą hemodynamiczną z uszkodzeniem metabolicznym i dysfunkcją narządów.
Różnorodność protokołów eksperymentów sprawia, że jego badanie jest jeszcze bardziej złożone. W tym badaniu zaproponowaliśmy opracowanie reprodukcyjnego, standaryzowanego i klinicznie istotnego szczurzego modelu wstrząsu krwotocznego. Mamy nadzieję, że ten model wstrząsu krwotocznego stanie się jednym ze standardowych modeli do przyszłych badań.
Zastosowanie modelu standardowego ułatwiłoby postęp w tej dziedzinie, a przynajmniej dlatego, że umożliwiłoby porównanie wyników między różnicami w pracy nad wstrząsem krwotocznym. Na początek włóż nasmarowaną sondę doodbytniczą, aby kontrolować temperaturę znieczulonego szczura podczas operacji. Po zlokalizowaniu okolicy szyjnej w dolnej prawej części szyi znieczulonego szczura powyżej obojczyka, użyj atraumatycznych kleszczy DeBakey, aby delikatnie chwycić skórę i wykonać precyzyjne nacięcie cienkimi ostrymi nożyczkami lub skalpelem.
Delikatnie przetnij tkankę za pomocą standardowych kleszczy. Zlokalizuj i delikatnie uwolnij żyłę szyjną z jej przedziału mięśniowego. Umieść jedwabną nić do szwów 4-0, aby bezpiecznie podwiązać dystalną stronę żyły szyjnej.
Użyj szwu z uchwytami na igły, aby napiąć żyłę szyjną. Umieść szew 4-0 po bliższej stronie żyły szyjnej i przygotuj węzeł chirurgiczny bez jego zaciskania. Za pomocą mikronożyczek preparacyjnych Vannas wykonaj małe nacięcie w żyle szyjnej.
Po ostrożnym uchwyceniu ściany żyły małymi kleszkami, wprowadź cewnik PE50 do żyły szyjnej. Nieznacznie przesuń cewnik i aby potwierdzić jego prawidłowe umiejscowienie w żyle, pobierz niewielką ilość krwi i ponownie ją wstrzyknij. Zaciśnij wcześniej przygotowany węzeł, aby zabezpieczyć cewnik.
Nałóż kroplę lidokainy na nacięty obszar. Przykryj nacięcie wilgotnym, sterylnym gazikiem. Użyj atraumatycznych kleszczy DeBakeya, aby chwycić skórę trójkąta Scarpa na lewej nodze i wykonaj nacięcie cienkimi ostrymi nożyczkami lub skalpelem.
Delikatnie rozdrobnij tkankę za pomocą kleszczyków o standardowym wzorze. Zlokalizuj triadę udową i umieść jeden kleszcz pod triadą. Następnie za pomocą drugich standardowych kleszczyków ostrożnie oddziel tętnicę od nerwu i żyły udowej.
Założyć szew 4-0 na tętnicę udową dystalnie i założyć szew za pomocą uchwytów na igły, aby naprężyć tętnicę udową. Teraz umieść szew 4-0 po bliższej stronie tętnicy udowej i przygotuj węzeł chirurgiczny bez jego zamykania. Po zaciśnięciu tętnicy za pomocą mikronożyczek preparacyjnych Vannas wykonaj poprzeczne nacięcie w tętnicy udowej.
Chwyć ścianę tętnicy za pomocą kleszczyków o standardowym wzorze i kaniuluj tętnicę udową za pomocą cewnika, przytrzymując ją kleszczami. Delikatnie odblokuj tętnicę i upewnij się, że krew nie przepływa z powrotem do cewnika. Jeśli sygnał jest dobry, lekko wsuń cewnik do tętnicy i zaciśnij wcześniej przygotowany węzeł chirurga.
Podaj szczurowi heparynę i umieść zwilżony sterylny gazik na naciętym obszarze. Po 10 minutach stabilizacji zapisuj podstawowe wartości hemodynamiczne przez pięć minut. Aby wywołać wstrząs krwotoczny, użyj strzykawki o pojemności 1 ml, aby pobrać 5 ml krwi z tętnicy udowej w ciągu pięciu minut.
Przygotuj mieszaninę 50% roztworu Ringera z mleczanami i 50% pobranej krwi w temperaturze pokojowej. Umieść strzykawkę o pojemności 2 ml wypełnioną mieszanką na końcu kaniuli żyły szyjnej. W przypadku utrzymania wstrząsu krwotocznego, gdy średnie ciśnienie tętnicze przekracza 38 mmHg, należy pobrać 200 l krwi z tętnicy udowej.
Jeśli ciśnienie spadnie poniżej 32 mmHg, wstrzyknij 200 mikrolitrów 50% krwi i 50% mieszanki Ringera z mleczanami przez żyłę szyjną. Po sterylnym przygotowaniu ogona za pomocą gaziku, za pomocą końcówki igły należy pobrać kroplę krwi z końca ogona, aby zmierzyć poziom mleczanu we krwi obwodowej. Na koniec reanimować szczura roztworem Ringera z mleczanami, używając strzykawki o pojemności 20 ml przez cewnik szyjny z pompką strzykawkową.
Po leczeniu wstrząsu krwotocznego zaciśnij żyłę szyjną znieczulonego szczura. Usuń cewnik z żył. Po podwiązaniu upewnij się, że nie ma wycieku krwi z naczyń.
Teraz użyj sterylnego szwu 5-0, aby zamknąć nacięte obszary szwami podskórnymi i skórnymi. Zdezynfekuj obszar operacyjny 10% roztworem jodu powidonu. Za pomocą strzykawki o pojemności 1 ml wyposażonej w igłę o rozmiarze 26 wstrzyknąć podskórnie buprenorfinę.
Po przebudzeniu umieść szczura na macie grzewczej w klatce. Po 16 godzinach indukcji wstrząsu krwotocznego pobierz kroplę krwi z końca ogona, aby zmierzyć poziom mleczanu we krwi. Umieść znieczulonego szczura na stole operacyjnym i włóż sondę doodbytniczą.
W przypadku kaniulacji tętnicy szyjnej użyj atraumatycznych kleszczy DeBakeya, aby chwycić skórę i wykonać nacięcie na środku szyi cienkimi i ostrymi nożyczkami lub skalpelem. Za pomocą kleszczyków o standardowym wzorze delikatnie rozdrobnij tkankę. Oddziel gruczoły ślinowe i otwórz mięsień tchawicy, aby odsłonić pierścienie tchawicy.
Odizoluj lewą tętnicę szyjną od nerwu za pomocą kleszczy o standardowym wzorze i podwiąż ją dystalnie jedwabną nicią 4-0. Teraz umieść nić do szwu po bliższej stronie tętnicy i przygotuj węzeł chirurgiczny bez jej zamykania. Po zaciśnięciu użyj mikronożyczek preparacyjnych Vannas, aby naciąć tętnicę szyjną.
Za pomocą standardowych kleszczy operacyjnych delikatnie chwyć ścianę tętnicy, aby powiększyć otwór i kaniulować tętnicę za pomocą dostarczonego cewnika, przytrzymując go za pomocą kleszczy. Delikatnie odblokuj tętnicę i upewnij się, że krew nie przepływa z powrotem do cewnika. Po potwierdzeniu prawidłowego sygnału ciśnienia krwi należy lekko wsunąć cewnik do tętnicy i zacisnąć wcześniej przygotowany węzeł chirurga.
Podstawowe średnie ciśnienie tętnicze było podobne w grupach pozorowanego i wstrząsu krwotocznego. 24 godziny po indukcji wstrząsu krwotocznego średnie ciśnienie tętnicze znacznie spadło w grupie wstrząsu krwotocznego z powodu obniżenia rozkurczowego ciśnienia krwi. Nie zaobserwowano zmian w skurczowym ciśnieniu krwi, ciśnieniu tętna i częstości akcji serca we wszystkich grupach.
Podczas gdy indeks wstrząsu pozostał niezmieniony, zmodyfikowany indeks wstrząsu wykazał znaczny wzrost w grupie wstrząsu krwotocznego. Laktatemia, wskazująca na globalne upośledzenie metaboliczne, wykazała znaczny wzrost po wstrząsie krwotocznym, który uległ dalszemu wzrostowi po 16 godzinach wstrząsu krwotocznego. Temperatura i częstość oddechów, markery zespołu układowej odpowiedzi zapalnej, pozostały niezmienione między grupami 16 godzin po indukcji wstrząsu krwotocznego.
Oceny behawioralne wykazały zwiększony wynik behawioralny w grupie wstrząsu krwotocznego, co sugeruje zmienione postawy i czynności.
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia nowy model szczurzy do badania wstrząsu krwotocznego, rozwiązujący ograniczenia modeli na małych zwierzętach. Celem jest zwiększenie standaryzacji oraz istotności klinicznej przeprowadzanych badań.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neurobiologia
- Patofizjologia
- Modele zwierzęce
Wstęp
- Wstrząs krwotoczny powoduje rocznie około 2 milionów zgonów na całym świecie.
- Obecne modele na małych zwierzętach borykają się z problemami dotyczącymi standaryzacji i istotności klinicznej.
- Zrozumienie mechanizmów wstrząsu krwotocznego jest kluczowe dla opracowania strategii terapeutycznych.
- Zestandaryzowany model mógłby ułatwić porównywanie wyników pomiędzy różnymi badaniami.
Cel badania
- Opracowanie powtarzalnego i istotnego klinicznie modelu wstrząsu hemoragicznego u szczura.
- Poprawa zrozumienia mechanizmów wstrząsu hemoragicznego.
- Ustanowienie standardowego modelu dla przyszłych badań w tym obszarze.
Zastosowane metody
- Wprowadzenie sondy odbytniczej w celu kontroli temperatury podczas operacji.
- Kaniulacja tętnicy szyjnej i udowej do pobierania krwi i infuzji.
- Indukcja wstrząsu krwotocznego poprzez kontrolowane pobieranie krwi.
- Monitorowanie parametrów hemodynamicznych oraz poziomu mleczanów we krwi.
Główne wyniki
- Opracowanie znormalizowanego protokołu chirurgicznego dla modelu szczurzego.
- Skuteczne wywołanie i utrzymanie wstrząsu krwotocznego.
- Porównanie wartości hemodynamicznych pomiędzy grupą pozorowaną (sham) a grupą z wstrząsem krwotocznym.
- Potencjał tego modelu do pełnienia roli standardu w przyszłych badaniach.
Wnioski
- Opracowany model szczura rozwiązuje kluczowe ograniczenia istniejących modeli.
- Model ten może przyczynić się do lepszego zrozumienia wstrząsu krwotocznego.
- Standaryzacja ułatwi postępy w badaniach nad wstrząsem krwotocznym.
Często zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Znormalizowane modele przedkliniczne są kluczowe dla ograniczania ryzyka w testowaniu hipotez terapeutycznych w przypadku wstrząsu hemoragicznego, który jest złożonym wskazaniem o wysokiej śmiertelności. Ten model szczurzy umożliwia powtarzalne badanie mechanizmów patofizjologicznych oraz ilościową ocenę potencjalnych interwencji. Jego istotność kliniczna i powtarzalność wspierają rzetelną walidację celów oraz selekcję projektów w portfelu na wczesnym etapie odkrywania leków.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia mechanistyczną redukcję ryzyka poprzez odtwarzanie istotnych dla człowieka odpowiedzi hemodynamicznych i metabolicznych.
- Wspiera funkcjonalną walidację celu poprzez ilościowy pomiar uszkodzeń narządów i markerów metabolicznych.
- Ułatwia opartą na hipotezach ocenę nowych celów molekularnych w zestandaryzowanym systemie.
Przesiewanie i opracowanie testu
- Zapewnia zwalidowaną platformę in vivo do oceny skuteczności potencjalnych leków w kontrolowanych warunkach wstrząsu.
- Dostarcza powtarzalnych punktów końcowych, takich jak poziom mleczanu, oceny behawioralne i parametry hemodynamiczne, służących do przesiewu ilościowego.
- Umożliwia standaryzację analizy oraz porównywalność między badaniami w celu oceny związków.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Koreluje wyniki przedkliniczne z istotnymi klinicznie punktami końcowymi, wspierając rozwój biomarkerów translacyjnych.
- Zapewnia ciągłość od etapu odkrycia po walidację przedkliniczną poprzez modelowanie interwencji w opiece nad pacjentem.
- Zmniejsza ryzyko translacyjne dzięki odzwierciedleniu ludzkiej patofizjologii oraz odpowiedzi terapeutycznej.
Integracja potoku i przepływu pracy
Model ten stanowi pomost między wczesną fazą odkryć a walidacją przedkliniczną, wspierając identyfikację wiodących związków oraz badania mechanistyczne w obszarze wstrząsu krwotocznego.
- Biologia odkrywcza: Umożliwia rygorystyczną weryfikację hipotez i wyjaśnienie szlaków sygnałowych w systemie istotnym dla danej jednostki chorobowej.
- Przesiewanie: Zapewnia powtarzalne, ilościowe wyniki służące do selekcji i priorytetyzacji związków.
- Analityka: Wspiera statystyczne porównanie efektów interwencji z wykorzystaniem standaryzowanych odczytów hemodynamicznych i metabolicznych.
- Badania translacyjne: Ułatwia dopasowanie biomarkerów i podejmowanie decyzji o dalszym rozwoju projektu w oparciu o ocenę ryzyka.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy wielokrotnego użytku, standaryzowaną platformę do ciągłej oceny terapeutycznej w wstrząsie krwotocznym.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i zmniejsza niejednoznaczność mechaniczną w walidacji celu.
- Wartość operacyjna: Poprawia powtarzalność, standaryzację i skalowalność w ramach zespołów badawczych.
- Wartość strategiczna: Poprawia jakość decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) oraz efektywność kapitałową poprzez redukcję ryzyka biologicznego na późnych etapach.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację i rozwój kandydowanych terapii w oparciu o dostosowanie do ryzyka.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w zakresie chirurgii małych zwierząt oraz monitorowania hemodynamicznego.
- Wymaga dostępu do aparatury do pomiaru ciśnienia krwi, poziomu mleczanów oraz oceny behawioralnej.
- Konieczna jest standaryzacja protokołu w celu zapewnienia powtarzalności wyników między zespołami.
- Metoda może być dostosowana do różnych szczepów szczurów lub rodzajów interwencji poprzez wprowadzenie korekt w protokole.
- Ograniczenia obejmują specyficzne dla gatunku odpowiedzi organizmu oraz konieczność posiadania wykwalifikowanego personelu.
