In Vivo Telemetria do rejestrowania długoterminowych parametrów sercowo-naczyniowych, temperatury i aktywności w modelach szczurów z urazami rdzenia kręgowego
2 stycznia 2026
W tym artykule przedstawiono krok po kroku protokół dotyczący wszczepienia implantu telemetrycznego in vivo w aortę zstępującą szczurów, umożliwiając ciągłe i długotrwałe monitorowanie parametrów sercowo-naczyniowych, temperatury ciała oraz aktywności zwierząt przed i po ciężkim urazie rdzenia piersiowego wysokiego stopnia piersiowego.
Zakres moich badań polega na optymalizacji operacji implantów telemetrycznych do długoterminowego rejestrowania parametrów fizjologicznych u szczurów z kontuzją kręgosłupa. Najnowsze osiągnięcia w naszej dziedzinie obejmują charakteryzację ostrych, przewlekłych, postępujących, układów sercowo-naczyniowych zmian aktywności temperatury po urazie rdzenia kręgowego. Aby zacząć, używając strzykawki, napełni końcówkę cewnika ciśnieniowego implantu telemetrycznego żelem biokompatybilnym.
Po sterylizacji implantów poprzez kolejne zanurzenie przez 24 godziny w detergentze, środku sterylnym na zimno i 0,9% chlorku sodu, trzymaj je zanurzone w 0,9% chlorku sodu. Przykryj termofor podkładką chirurgiczną, a następnie sterylnymi ręcznikami, aby utrzymać sterylne pole. Ustaw termofor na 37 do 38 stopni Celsjusza.
Znieczulonemu szczurowi podskórnie podaj buprenorfinę, meloksykam oraz pięć mililitrów soli fizjologicznej o stężeniu 0,9%, a następnie nałóż żel nawilżający na oczy. Ogol okolice brzucha od jednego centymetra powyżej otwóru cewki moczowej do środkowej części brzucha za pomocą golarki elektrycznej. Dezynfekuj odsłoniętą skórę.
Następnie załóż barierę typu press-and-seal i wyciąć otwór, aby odsłonić miejsce operacji. Po potwierdzeniu głębokości znieczulenia za pomocą uszczypnięcia palca u palca wykonaj nacięcie środkowe o szerokości 4,5 do 5 centymetrów powyżej otworu cewki moczowej i wykonaj nacięcie brzuszne. Zabezpiecz narządy trzewne gąbkami nasączonymi solą fizjologiczną, 16-warstwowymi gazami oraz metalowymi retraktorami.
Używając dwóch cienkich kleszczy, delikatnie rozdzielaj tłuszczowe ciała, odsłaniając aortę zstępującą i żyłę sierżną. Trzymaj tłuszczowe ciała jedną kleszczycą, a drugą do rozwarstwienia. Wykonaj tępe rozwarstwienie około 0,5 centymetra poniżej tętnicy nerkowej, aby oddzielić aortę zstępującą od żyły głównej.
Dodatkowo oddziel aortę od tłuszczu pod spodem, aby zrobić miejsce na penetrację kleszczy pod kątem. Włóż skośne kleszcze pod opadającą aortą przez rozciętą przestrzeń. Rozerwij tkankę łączną między aortą a żyłą głową za pomocą szczypiec.
Następnie przeprowadź sterylną nić 4-0 jedwabną pod aortą zstępującą i zabezpiecz oba końce hemostatem. Tymczasowo mono-okluzyjnie zatkać aortę zstępującą blisko punktu wszczepienia cewnika. Usuń implant z chlorku sodu i sprawdź końcówkę cewnika ciśnieniowego pod kątem pęcherzyków lub szczelin powietrza.
Po włączeniu implantu za pomocą magnesu i radia, dodaj żel, jeśli jest to potrzebne, przed włożeniem. Niech inny eksperymentator trzyma hemostat pod kątem około 45 stopni i wprowadza korekty, aby zminimalizować lub wyeliminować cofający się przepływ krwi. Przebij górną ścianę aorty zstępującej za pomocą skręconej igły 21 gauge i włóż końcówkę cewnika ciśnieniowego 1,5 do dwóch centymetrów w aortę schodzącą.
Użyj żyłowego wytrycha, aby prowadzić cewnik, jeśli trzeba, i poluzuj nić okluzyjną, aby przesunąć cewnik do przodu. Oczyść otaczającą krew i nałożyć klej tkankowy, aby zabezpieczyć implant. Odczekaj od 30 do 45 sekund na wyschnięcie kleju, a następnie sprawdź, czy nie wycieka krew.
Przetnij i usuń nić okluzyjną za pomocą cienkich nożyczek i kleszczy. Potwierdź status implantu za pomocą telemetrii radiowej. Następnie usuń retraktor i gazę, a implant zakotwiczony jest przy ciele, dootrzewnowkowo za pomocą niewchłanialnych szwów.
Następnie zamknąć ścianę brzucha za pomocą szwów wchłaniających w wzorzec przerwany, a skórę zamknąć techniką ciągłą wewnątrz-śródskórową. Oczyść nacięcie nadtlenkiem wodoru, a następnie powidonem jodem. Nałóż potrójny krem antybiotyczny na miejsce nacięcia i postępuj zgodnie z procedurą opieki pooperacyjnej.
Dwa tygodnie później wykonaj uraz rdzenia kręgowego za pomocą urządzenia IH Impactor. Następnie przenieś ranne szczury na płyty telemetryczne w klatce do pozyskiwania danych. Aby rozpocząć rejestrowanie danych, uruchom oprogramowanie Ponemah.
Kliknij Stwórz w zakładce Eksperyment i oznacz eksperyment. W zakładce Sprzęt kliknij Edytuj konfigurację APR. Następnie wybierz APR i kliknij Dodaj do dostępnego regionu.
Teraz naciśnij Edytuj PhysioTel HD MX2 Configuration w zakładce Hardware, aby wybrać MX2, następnie kliknij Dodaj i popewnij, że pojawia się w lewym panelu. Dodaj implanty przypisane różnym zwierzętom z inwentarza implantów po prawej stronie do środkowego i lewego panelu. Kliknij na każdy implant i podłącz go do innej płytki odbiorczej, a następnie zapisz i wyjdź, gdy wszystkie połączenia zostaną nawiązane.
Teraz przejdź do zakładki Setup, naciśnij Experimental Setup i kliknij Enable Page. Wybierz czarne tło, następnie wybierz obiekt przed dodaniem ciśnienia na etykiecie i zmianą jednostki na milimetry rtęci. Ustaw wartości niskie i wysokie oraz wybierz kolor do wyświetlania śladów ciśnienia krwi.
Przejdź ponownie do zakładki Setup i wybierz Subject Setup. Kliknij na numer zwierzęcia, wybierz płeć i gatunek, a następnie kliknij Presja, aby włączyć parametry. Jeśli trzeba wyświetlić tętno, kliknij na Tętno.
Kliknij Zastosowanie ustawień kanału do podobnych kanałów, jeśli podłączasz więcej niż jeden implant, a następnie kliknij OK. Następnie kliknij Start All Continuous u góry ekranu, aby zobaczyć ślady pomiaru ciśnienia krwi. Aby eksportować dane, przejdź do zakładki Eksperyment. Kliknij na Otwórz i wybierz dane z zamierzonego folderu.
Przejdź do zakładki Akcja. Kliknij Start Review i wybierz numer tematu, pożądane typy sygnałów oraz zakres czasowy. Ustaw szybkość logowania, aby określić, jak dane są segmentowane na sekundy, minuty lub godziny.
Po zakończeniu wyboru przejdź do zakładki Eksperyment i wybierz Zapisz oznaczone sekcje, a następnie Zapisz dane pochodne. Na koniec przejdź do zakładki Akcje i kliknij Zamknij sesję przeglądu, aby zakończyć eksport danych. Osiem tygodni po urazie rdzenia kręgowego wydłużenie jelita grubego spowodowało minimalny wzrost tętnicy o 20 milimetrów ciśnienia skurczowego podczas jednej minuty stymulacji w porównaniu do poziomu wyjściowego, co wykazuje rozwój dysrefleksji autonomicznej.
Ciśnienie skurczowe, rozkurczowe i średnie ciśnienie tętnicze były podwyższone od jednego do dwóch dni po uszkodzeniu rdzenia kręgowego w porównaniu z wynikami sprzed urazu. Tętno wykazało zwiększone wahania po uszkodzeniu rdzenia kręgowego w porównaniu z wynikami sprzed urazu. Regulacja temperatury ciała została zakłócona w ciągu pierwszych dwóch dni po urazie rdzenia kręgowego, a aktywność zwierząt po urazie rdzenia kręgowego znacznie się zmniejszyła w porównaniu do aktywności sprzed urazu.
Zaletą naszego protokołu jest minimalizacja wyzwań proceduralnych, poprawa przeżywalności oraz umożliwienie ciągłego rejestrowania u swobodnie poruszających się, obudzonych zwierząt. Nasze wyniki przyczynią się do rozwoju badań, dostarczając dogłębnego zrozumienia zmian autonomicznych w fazach ostrych i przewlekłych urazów rdzenia kręgowego. Nasze wyniki otwierają drogę do nowych pytań, odpowiadając na kluczowe luki i dając podstawę do głębszego wglądu w dysfunkcje autonomiczne po urazie rdzenia kręgowego.
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia szczegółową metodologię chirurgicznej implantacji urządzeń telemetrycznych w aorcie zstępującej szczurów, umożliwiającą długoterminowy, ciągły pomiar parametrów sercowo-naczyniowych, temperatury oraz aktywności po ciężkim urazie rdzenia kręgowego (SCI) na poziomie wysokotorakalnym (T3). Protokół został zoptymalizowany w celu zminimalizowania trudności proceduralnych, poprawy przeżywalności zwierząt oraz ułatwienia rzetelnego gromadzenia danych u swobodnie poruszających się, przebudzonych osobników, co pozwala na uzyskanie kluczowych informacji na temat dysfunkcji autonomicznych po urazie rdzenia kręgowego.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Fizjologia układu sercowo-naczyniowego
- Chirurgia zwierzęca i telemetria
Wstęp
- Uszkodzenie rdzenia kręgowego (SCI) powyżej poziomu piersiowego T6 zaburza funkcje autonomiczne, co prowadzi do powikłań wtórnych, takich jak wahania ciśnienia krwi, częstości akcji serca i temperatury.
- Ciągły monitoring parametrów fizjologicznych jest niezbędny do zrozumienia zmian ostrych i przewlekłych po SCI.
- Implanty telemetryczne umożliwiają długoterminowe zbieranie danych w czasie rzeczywistym w modelach zwierzęcych.
- Istniejące protokoły mogą stwarzać trudności techniczne i wpływać na dobrostan zwierząt.
Cel badania
- Aby przedstawić szczegółowy protokół wszczepiania implantów telemetrycznych do aorty zstępującej u szczurów.
- Aby umożliwić ciągły, długoterminowy pomiar parametrów sercowo-naczyniowych, temperatury oraz aktywności przed i po urazie rdzenia kręgowego (SCI).
- Aby omówić typowe trudności proceduralne i zaproponować rozwiązania problemów.
Zastosowane metody
- Sterylizacja i przygotowanie implantów telemetrycznych z żelem biokompatybilnym.
- Chirurgiczna implantacja cewnika ciśnieniowego do aorty zstępującej z wykorzystaniem techniki mono-okluzji.
- Opieka pooperacyjna i rekonwalescencja przed indukcją SCI.
- Indukcja ciężkiego SCI na poziomie T3 przy użyciu urządzenia IH Impactor.
- Ciągła akwizycja danych z wykorzystaniem oprogramowania Ponemah, w tym konfiguracja, kalibracja i eksport danych fizjologicznych.
Główne wyniki
- Szczury po SCI wykazywały podwyższone ciśnienie skurczowe, rozkurczowe i średnie ciśnienie tętnicze 1–2 dni po urazie w porównaniu do wartości wyjściowych.
- Częstość akcji serca wykazywała zwiększone wahania po SCI.
- Regulacja wewnętrznej temperatury ciała była zaburzona w ostrej fazie po urazie.
- Aktywność zwierząt była znacznie zredukowana po SCI.
- Rozciąganie odbytniczo-eszkicowe w 8 tygodniu po SCI indukowało istotne wzrosty ciśnienia skurczowego krwi, co wskazywało na dysrefleksję autonomiczną.
Wnioski
- Opisany protokół umożliwia niezawodne, długoterminowe monitorowanie fizjologiczne w modelach szczurzych z SCI.
- Ciągła telemetria dostarcza cennych danych na temat dysfunkcji autonomicznych zarówno w ostrej, jak i przewlekłej fazie SCI.
- Niniejsza metodologia wspiera przyszłe badania nad mechanizmami i metodami leczenia powikłań autonomicznych indukowanych przez SCI.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ciągła telemetria in vivo w szczurzych modelach urazów rdzenia kręgowego (SCI) umożliwia wysokorozdzielczą, podłużną kwantyfikację zaburzeń układu sercowo-naczyniowego, temperatury oraz aktywności po ciężkim urazie klatki piersiowej. Podejście to zapewnia pewność prognostyczną w zakresie mechanizmów dysfunkcji autonomicznych i wspiera ciągłość translacyjną od etapu odkryć po walidację przedkliniczną. Przedstawiona metodologia służy do minimalizacji ryzyka podczas walidacji celów terapeutycznych oraz dostarcza informacji pomocnych w decyzjach dotyczących portfela terapii ukierunkowanych na powikłania autonomiczne wywołane przez SCI.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia rygorystyczną analizę zaburzeń szlaków autonomicznych po urazie rdzenia kręgowego (SCI) poprzez ilościowe odczyty fizjologiczne.
- Wspiera biologiczną ocenę ryzyka poprzez rozróżnienie ostrych i przewlekłych zmian sercowo-naczyniowych oraz termoregulacyjnych.
- Ułatwia funkcjonalną walidację celu poprzez korelację parametrów indukowanych urazem z wynikami interwencji.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Zapewnia zwalidowane, powtarzalne punkty końcowe fizjologiczne do późniejszego przesiewu związków w modelach SCI.
- Standaryzuje pozyskiwanie i analizę danych przy użyciu oprogramowania Ponemah w celu zapewnienia porównywalności między badaniami.
- Umożliwia skalowalne, ciągłe monitorowanie swobodnie poruszających się zwierząt, co wspiera rzetelny rozwój testów.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Ujednolica przedkliniczne punkty końcowe z istotnymi dla choroby biomarkerami autonomicznymi obserwowanymi w SCI.
- Zapewnia ciągłość od poziomu bazowego, poprzez fazy po urazie i interwencji, w celu postępu dostosowanego do ryzyka.
- Wspiera predykcyjną minimalizację ryzyka poprzez rejestrację zarówno ostrych, jak i przewlekłych zaburzeń fizjologicznych istotnych dla patologii ludzkiego SCI.
Integracja potoków i przepływów pracy
Niniejszy protokół telemetrii integruje etapy od wczesnego odkrycia po badania przedkliniczne, umożliwiając weryfikację hipotez, wyjaśnienie szlaków sygnałowych oraz dopasowanie translacyjnych biomarkerów w modelach SCI.
- Biologia odkrywcza: Ilościowe określanie zmian ciśnienia krwi, tętna, temperatury i aktywności wywołanych urazem w celu wyjaśnienia mechanizmów autonomicznych.
- Przesiew: Dostarczanie powtarzalnych, ilościowych wyników do oceny potencjalnych interwencji w zwalidowanych modelach SCI.
- Analityka: Zapewnienie ciągłych, wysokoczęstotliwościowych strumieni danych w celu przeprowadzenia solidnego porównania statystycznego stanów przed i po urazie.
- Badania translacyjne: Łączenie faz odkrywczej i przedklinicznej poprzez zestawienie wyników z modeli zwierzęcych z klinicznymi punktami końcowymi dysfunkcji autonomicznych.
- Wykorzystanie instytucjonalne: Tworzenie wielokrotnego użytku platformy do podłużnego monitorowania fizjologicznego w badaniach nad SCI i powiązanymi zaburzeniami neurokardiologicznymi.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i zmniejsza niejednoznaczność mechanistyczną w badaniach nad dysfunkcjami autonomicznymi po SCI.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje przepływy pracy w telemetrii, poprawiając powtarzalność i skalowalność badań.
- Wartość strategiczna: Dostarcza podstaw do decyzji go/no-go i zmniejsza biologiczne ryzyko na późnych etapach dla portfeli ukierunkowanych na SCI.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację kandydatów terapeutycznych w oparciu o dostosowanie do ryzyka w leczeniu powikłań autonomicznych po SCI.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia chirurgicznego w zakresie implantacji telemetrycznej oraz pooperacyjnej opieki nad zwierzętami.
- Wymaga dostępu do oprogramowania Ponemah oraz kompatybilnego sprzętu telemetrycznego do akwizycji i analizy danych.
- Konieczna jest standaryzacja protokołów gromadzenia danych i parametrów analizy pomiędzy zespołami.
- Może być wymagana adaptacja w zależności od poziomu SCI lub zastosowania alternatywnych modeli zwierzęcych.
- Potencjalne ograniczenia obejmują złożoność zabiegu chirurgicznego oraz konieczność rozwiązywania problemów związanych z implantami i akwizycją danych.
