Fonte: Kay Stewart, RVT, RLATG, CMAR; Valerie A. Schroeder, RVT, RLATG. Universidade de Notre Dame, IN
Como muitos protocolos de pesquisa exigem que uma substância seja injetada em um animal, a rota de entrega e a quantidade da substância devem ser apuradas com precisão. Existem várias rotas de administração disponíveis no mouse e rato. Qual rota de uso é determinada por vários fatores da substância a ser injetada: o pH da solução, o volume necessário para a dosagem desejada e a viscosidade da solução. Danos graves nos tecidos podem ocorrer se uma substância for administrada incorretamente. Este vídeo analisa os vários métodos de contenção e detalhes técnicos para as rotas de injeção mais usadas.
Como muitos dos compostos de teste que são utilizados em pesquisas biomédicas são substâncias novas que não estão disponíveis comercialmente, a preparação adequada da substância é vital. Devem ser abordadas preocupações fundamentais de esterilidade, viscosidade e compatibilidade fisiológica da formulação do composto de teste e do veículo médio ou veicular em que está dissolvido/suspenso. Uma solução de dosagem, seja dada enterralmente ou parentalmente, deve ser fisiologicamente tamponada ao pH adequado para que o composto seja devidamente absorvido e para evitar lesões teciduais. A viscosidade de uma solução pode ser o fator determinante da rota da injeção. Uma substância muito grossa para passar pela agulha de bitola pequena necessária para os locais de injeção comumente usados em um rato pode exigir reformulação para administração oral. Todas as soluções que devem ser injetadas parentalmente devem ser estéreis para evitar a introdução de patógenos no animal. 1
A seleção de agulhas para injeções baseia-se na rota da administração, na viscosidade da solução e no tamanho do animal. Em geral, deve-se escolher o menor medidor viável para administrar a solução; este é geralmente 22-30 medidor no mouse e 20-25 medidor para o rato. A seringa a ser selecionada é novamente a menor possível com as graduações corretas necessárias para uma dosagem precisa. 2,3,4
Existem várias rotas para injeções parenterais. Para efeitos deste vídeo, são discutidas as rotas mais utilizadas (subcutâneo [SQ], intraperitoneal [IP], intravenosa [IV]e intramuscular [IM]). Outras técnicas de injeção, como intradérmico (ID), intracraniano, intracardiac, injeções de footpad, intranasal e intravenosa através do plexo retro-orbital são cobertas em um vídeo diferente.
A taxa de absorção dos compostos varia de acordo com a rota. A rota IV coloca a substância diretamente na corrente sanguínea, eliminando o tempo necessário para absorção. Uma substância injetada IM é rapidamente absorvida devido ao número abundante de vasos dentro do tecido muscular. Embora uma injeção de IP seja considerada administração parenteral, o mecanismo de absorção é, na verdade, mais semelhante à dosagem oral. A dosagem subcutânea é uma maneira conveniente de administrar um grande volume de fluido. A taxa de absorção é mais lenta do que outras rotas, proporcionando um efeito sustentado. A escolha da rota é um componente essencial do protocolo experimental. 4
A administração subcutânea coloca os materiais entre as camadas da pele e o músculo-em um espaço virtual criado pelo levantamento da pele. Isso permite a injeção segura de volumes maiores, pois o fluido é absorvido lentamente e o excesso de fluido é rapidamente excretado através dos rins. Isso evita sobrecarga de fluidos e edema pulmonar, o que pode resultar de grandes volumes sendo injetados por via intravenosa. A agulha selecionada deve ser o menor tamanho possível que permitirá a viscosidade do material injetado, geralmente uma agulha de calibre 22-30 para camundongos e uma agulha de calibre 22-25 para ratos. Os volumes de injeção variam de 0,1 ml a 0,5 ml para camundongos, e de 0,1 ml a 1,0 ml para ratos, por local de injeção.
A rota IP é comumente usada em roedores porque pode ser usada para a entrega de volumes maiores do que uma rota IV ou IM. No entanto, a absorção de material administrado IP é significativamente mais lenta que uma rota IM ou IV. Acredita-se que as substâncias administradas com este método sejam submetidas ao metabolismo hepático antes de entrar na corrente sanguínea. 5 Novamente, a agulha selecionada deve ser o menor tamanho possível que permitirá a viscosidade do material injetado, geralmente uma agulha de calibre 22-30 para camundongos e uma agulha de calibre 22-25 para ratos. Para camundongos, os volumes de injeção variam de 0,05 ml a 1,0 ml por injeção com base no tamanho do mouse. Para ratos, a faixa é de 0,1 ml a 1,5 ml por local de injeção.
As injeções de IM, embora comumente usadas em animais maiores, têm usos mínimos em camundongos e ratos devido à sua pequena massa muscular. A injeção imprópria ou repetida no músculo pode causar danos nos nervos, resultando em paralisia ou necrose muscular. A agulha selecionada deve ser o menor tamanho possível que permitirá a viscosidade do material injetado, geralmente calibre 27-30. Para camundongos, os volumes de injeção variam de 0,01 ml a um máximo de 0,05 ml por local de injeção para o músculo glúteo. Os volumes de injeção para o gastrocnemius têm um máximo de 0,05 ml. Em contraste, os volumes de injeção de rato variam de 0,01 ml a um máximo de 0,3 ml por local de injeção para o músculo glúteo. Os volumes de injeção para o gastrocnemius têm no máximo 0,1 ml.
A injeção intravenosa é a via mais eficaz da administração de substâncias, pois é introduzida imediatamente no sistema circulatório. No entanto, com os vasos subdimensionados disponíveis para dosagem intravenosa no mouse, sua utilidade é limitada. Se for necessária uma administração intravenosa repetida, o uso de portas de acesso vascular ou outros equipamentos especializados de dosagem deve ser considerado para o bem-estar dos animais. A agulha selecionada deve ser o menor tamanho possível que permitirá a viscosidade do material injetado, geralmente calibre 27-30. Os volumes de injeção variam de 0,05 ml a um máximo de 0,5 ml por injeção, com base no tamanho do mouse.
Rota | Rato | Rato | |||
Medidor de agulha (g) | Volume de injeção (mL) | Medidor de agulha (g) | Volume de injeção (mL) | ||
SC | 22–30 | 0.1–1.5 | 22–25 | 0.1–3.0 | |
IP | 22–30 | 0.05–1.0 | 20–25 | 0.1–1.5 | |
IM | 27–30 | 0.01-0.05 (glúteo/gastrocnemius) | 25–27 | 0.01-0.3 (glúteo)
0.01-0.1 (gastrocnemius) |
|
IV | 27–30 | 0.05–0.5 | 22–25 | 0.05–4.0 |
Mesa 1. Medidor de agulha apropriado e faixa de volume de injeção para ratos e ratos, dependendo da rota.
1. Injeção subcutânea
Figura 1. Injeção subcutânea em camundongos.
2. Injeção intraperitoneal
Figura 2. Os marcos para injeção intraperitoneal em camundongos.
3. Injeção intramuscular
Figura 3. Injeção intramuscular no músculo glúteo em ratos.
4. Injeção intravenosa utilizando a veia traseira
Figura 4. Injeção de veia traseira em camundongos.
A administração composta é frequentemente um componente integral de um estudo animal, e muitos fatores precisam ser avaliados para garantir que o composto seja entregue corretamente e de forma humana. As duas principais rotas administrativas são enteral-via trato digestivo, e parenteral-fora do trato digestivo. A principal diferença é que, se o composto é dado através da rota enteral, ele sofre metabolismo hepático antes de entrar na corrente sanguínea. Considerando que, por qualquer rota parenteral, como intravenosa ou intramuscular, a substância pula esta primeira passagem pelo fígado, geralmente resultando em uma maior biodisponibilidade.
Neste primeiro vídeo da série sobre administração composta, começaremos discutindo os fatores que afetam a escolha da rota da administração em geral. E então vamos rever os métodos de injeções parenteral mais comuns, incluindo abreviação subcutânea como SC ou SubQ, intraperitoneal ou IP, intramuscular ou IM, e intravenoso AKA IV.
Vamos começar revendo algumas coisas que se deve ter em mente antes de pré-formar qualquer tipo de procedimento de administração composta. O primeiro passo é preparar a solução ou suspensão a ser injetada, e a primeira consideração fundamental para a preparação da substância é a esterilidade. Para evitar a introdução de patógenos no animal, é importante que o material de injeção, bem como as agulhas e seringas a serem utilizadas, sejam estéreis.
A segunda consideração é a compatibilidade fisiológica. Uma solução de dosagem, seja administrada de forma enterral ou parental, deve ser fisiologicamente tamponada para pH adequado para que o composto seja devidamente absorvido e para evitar lesões teciduais. O terceiro fator é a viscosidade do artigo de injeção, que desempenha um papel crítico na seleção de agulhas. Normalmente, 20 a 30 agulhas de calibre são usadas em procedimentos de administração parenteral para ratos e ratos. Os hubs dessas agulhas são geralmente codificados por cores para facilitar a identificação.
A solução deve ter fluidez suficiente para passar por pelo menos uma dessas agulhas. Se a solução pode passar por mais de um, então, em geral, a escolha é o menor medidor viável. O próximo fator é o volume de administração que afeta a seleção de seringas. Semelhante às agulhas, deve ser selecionada a menor seringa possível para dosagem precisa com graduações corretas. O medidor de agulha e o volume de administração também dependem da rota, e da espécie, tamanho e idade do animal sendo administrado. Consulte a Tabela 1 abaixo para revisar os valores relacionados às rotas discutidas neste vídeo. A consideração final importante é a taxa de absorção, que varia significativamente com cada rota de administração e pode desempenhar um papel na seleção do método mais adequado.
Agora, vamos falar sobre as características peculiares dos métodos de injeção rotineiramente empregados.
Sc ou SubQ Injection coloca o material entre as camadas da pele e o músculo em um espaço virtual criado pelo levantamento da pele. Isso permite a injeção segura de volumes maiores, mas a taxa de absorção é mais lenta do que outras rotas, proporcionando um efeito mais sustentado. Durante a administração de IP, o composto é injetado diretamente na cavidade peritoneal. Este é outro método comum usado para fornecer grandes volumes de solução. Embora uma injeção de IP seja considerada administração parenteral, o mecanismo de absorção é, na verdade, mais semelhante à dosagem oral.
Uma injeção de IM fornece um composto diretamente no glúteo ou no músculo gastrocnemius. Uma substância injetada IM é rapidamente absorvida devido ao número abundante de vasos dentro do tecido muscular, o que pode torná-lo uma rota preferida em alguns casos. A injeção imprópria ou repetida no músculo pode causar danos nos nervos, resultando em paralisia ou necrose muscular. Por fim, uma injeção intravenosa na veia traseira do animal é a via mais eficaz de administração, pois a substância é diretamente introduzida no sistema circulatório. Note que o composto deve ser injetado em uma das veias traseiras caudais laterais localizadas nas laterais da cauda. Há um vaso que corre ao longo da linha média ventral da cauda, que não é adequado para fins de injeção.
Agora que discutimos o fundo, vamos aprender os procedimentos, começando com injeções de SC. Para ratos, escolha o animal pela cauda e deixe descansar em outra superfície segura, como a tampa da barra de arame. Em seguida, contenha manualmente o animal levantando a pele ao redor do pescoço, formando uma tenda. Em seguida, coloque o animal sobre a mesa com os pés traseiros apoiados na superfície e coloque o calcanhar da mão sobre a mesa para evitar peso indevido sobre o animal que pode comprometer a respiração.
Para injetar, pegue a seringa com a solução a ser injetada, e direcione a agulha paralela à coluna vertebral e longe da cabeça para evitar a possibilidade de perfurações no crânio. Em seguida, insira a agulha com chanfrado voltado para cima, o que permite um deslize suave na pele. Puxe o êmbolo para verificar se há uma colocação adequada da agulha. Se houver pressão traseira quando o êmbolo é puxado para trás, então a agulha está na posição correta. Se o ar for atraído para dentro do êmbolo, então a agulha precisará ser reposicionada.
Depois de confirmar que a agulha está posicionada corretamente, injete lentamente com um movimento constante. Faça uma pausa após a injeção e gire a agulha ligeiramente sob a pele para evitar a perda do artigo de injeção. Em seguida, belisque a pele no local da injeção e retire a agulha. Este mesmo método pode ser usado em desmamar ratos.
Para ratos adultos, primeiro o animal tem que ser contido usando um dispositivo, procedimento para o qual é discutido no vídeo “Noções Básicas de Manuseio e Contenção” desta coleção. Então, pode-se realizar a injeção de SC da mesma forma que feito em camundongos.
Em seguida, aprenderemos como executar uma injeção de IP. Em camundongos, use a técnica de contenção de duas mãos para conter manualmente o animal, novamente descrito no vídeo “Noções Básicas de Manuseio e Contenção”. Certifique-se de que sua mão não dominante está posicionada alta o suficiente no pescoço para evitar que o animal vire. Estabilize os traseiros colocando a cauda entre o terceiro e quarto dedos ou fixando firmemente a pele entre os dedos restantes e a base do polegar.
Em seguida, posicione o animal para expor seu abdômen. Incline o animal com a cabeça apontada para baixo em um ângulo de 30° para permitir que os intestinos caiam para a frente. O marco da injeção pode ser delineado assim: desenhar uma linha imaginária que se estende horizontalmente através do corpo, no topo do quadril, do flanco ao flanco. Em seguida, desenhe a fronteira medial, ou a linha média, ao longo da linha onde o cabelo crescendo em direções opostas se encontra. Por fim, imagine a borda lateral, que é uma linha do topo dos quadris até o prepuce em machos e seguindo as em fêmeas. Isso fornece a área triangular para injeção de IP segura.
O próximo método que discutiremos é a injeção de IM. A contenção nesta técnica para camundongos e ratos requer duas pessoas ou o uso de um tubo de contenção. Aqui, descreveremos o método de uma pessoa utilizando um dispositivo de contenção.
Primeiro, coloque o animal no tubo e com as patas traseiras para fora, puxe a cauda para posicionar o animal. Em seguida, segure a pele do flanco na porção craniana do fêmur para estender a perna e evitar que o sufocamento se dobre. Em seguida, posicione o dispositivo de contenção para permitir a visualização do local de injeção.
Para identificar o marco glúteo, localize a massa muscular glútea posterior ao fêmur. O osso pode ser palpated e o músculo grande é facilmente sentido. Observe a linha média que vai do ponto do hock até a cauda. Muitas vezes você pode ver o cume onde os cabelos das superfícies laterais e internas se unem crescendo em direções opostas. Normalmente, as injeções são feitas em direção ao aspecto lateral fora da linha média. O gastrocnemius é o músculo da panturrilha e a injeção neste músculo também é melhor realizada a partir do aspecto posterior.
Para o músculo glúteo, no marco localizado, insira a agulha a uma profundidade máxima de cerca de 5 mm. Evite reposicionar a seringa durante a injeção para evitar danos musculares. Em seguida, aspire para garantir que a colocação está dentro do músculo, não um vaso sanguíneo. E por último, injete o material de forma lenta e constante, já que a injeção rápida causará trauma tecidual. Remova a agulha de forma perpendicular seguindo a mesma rota da inserção. Para o músculo gastrocnemius, insira a agulha a uma profundidade máxima de 3 mm e realize a injeção da mesma forma que para o músculo glúteo.
Por último, vamos aprender como realizar uma injeção intravenosa nas veias traseiras dos roedores. O mesmo método é aplicável tanto para ratos quanto para ratos.
Coloque o animal em um tubo de contenção cilíndrica e aqueça todo o corpo do animal usando uma almofada de aquecimento elétrica definida para MEDIUM por cerca de 2-5 minutos. Continue aquecendo o animal, até que os vasos sanguíneos fiquem dilatados, que é visivelmente maior. Lembre-se, as veias traseiras caudais laterais estão localizadas nas laterais da cauda. A artéria que está na linha média ventral não é adequada para fins de injeção. Gire o dispositivo de contenção e posicione a cauda de tal forma que as veias laterais da cauda estejam voltadas para cima e mantidas sob tensão. Não aplique tensão excessiva ou o vaso pode ser esticado e o fluxo sanguíneo diminuído.
Coloque a agulha chanfrada diretamente sobre o vaso sanguíneo o mais distally possível, e aplique uma leve pressão para deslizar a agulha para dentro da cauda paralela à coluna vertebral. Injete o material em um movimento lento e fluido e observe que o vaso branqueia à medida que o sangue é empurrado para fora pelo material de injeção. Se a agulha não estiver bem posicionada no vaso, haverá forte resistência ao injetar, e se você injetar com força o material encherá o espaço subcutâneo e a cauda irá balão. Pare imediatamente, pois o material – que foi projetado para ser injetado por via intravenosa – pode ser cáustico para os tecidos circundantes. Retire a agulha e tente outra injeção mais cranialmente na cauda. Após a injeção bem sucedida, retire a agulha e aplique pressão no local da injeção para garantir uma boa hemostasia antes de devolver o animal à gaiola.
Agora que você está familiarizado com métodos comuns de injeção, vamos olhar para algumas aplicações dessas rotas de administração, além da entrega de drogas.
Em vários experimentos, camundongos são injetados com um patógeno específico para estudar infecção. Aqui, os pesquisadores utilizaram a rota subcutânea para introduzir bactérias resistentes a antibióticos que causam lesões, e o tamanho dessas lesões serviu como leitura para a virulência do patógeno. Vários cientistas estão interessados em estudar distribuição e sobrevivência de células-tronco após a entrega sistêmica. Neste estudo, os pesquisadores realizaram a injeção de veias traseiras de células-tronco neurais geneticamente marcadas em um modelo animal de esclerose múltipla e localizaram a distribuição das células injetadas para a medula espinhal e regiões cerebrais.
Em outro experimento, pesquisadores injetaram myoblasts marcados fluorescentemente intramuscularmente em um modelo animal de distrofia muscular. Na sequência, foi realizada a bioluminescência para análise da implantação bem sucedida das células-tronco. Por fim, as injeções também podem ser usadas para gerar modelos animais. Esses cientistas perfomaram a injeção intraperitoneal de Dimethylnitrosamina – uma potente toxina hepática – em ratos Wistar machos para gerar um modelo animal de fibrose hepática, que foi então usado para estudar o desenvolvimento da doença hepática.
Você acabou de assistir a primeira parcela de JoVE na administração composta discutindo as injeções parenteral comumente empregadas. Lembre-se, a rota ideal de entrega é baseada em vários fatores, incluindo o pH, volume e viscosidade da solução injetada. E cada técnica tem vantagens e desvantagens, que devem ser consideradas em relação às necessidades experimentais. Como sempre, obrigado por assistir!
A administração de substâncias é um componente comum de protocolos experimentais que utilizam animais. Ao escolher uma rota de parto, muitos fatores devem ser deliberados, incluindo a proficiência técnica dos indivíduos responsáveis pela dosagem dos animais, o tamanho do animal, a viscosidade do fluido e a quantidade a ser administrada. Uma cuidadosa consideração desses fatores aumentará o bem-estar do animal e o resultado geral do experimento.
Compound administration is often an integral component of an animal study, and many factors need to be evaluated to assure that the compound is delivered correctly and in a humane manner. The two principal administration routes are enteral-via the digestive tract, and parenteral-outside the digestive tract. The main difference is, if the compound is given via the enteral route it undergoes hepatic metabolism BEFORE entering the blood stream. Whereas, via any parenteral route, like intravenous or intramuscular, the substance skips this first pass through the liver, usually resulting in a higher bioavailability.
In this first video of the series on compound administration, we’ll start by discussing the factors affecting the choice of route of administration in general. And then we’ll review the most common parenteral injections methods, including subcutaneous abbreviated as SC or SubQ, intraperitoneal or IP, intramuscular or IM, and intravenous AKA IV.
Let’s begin by reviewing a few things that one should bear in mind before preforming any type of compound administration procedure. The first step is to prepare the solution or suspension to be injected, and the first fundamental consideration for substance preparation is sterility. To prevent introducing pathogens into the animal, it is important that the injection material as well as the needles and syringes to be used are sterile.
The second consideration is physiological compatibility. A dosing solution, whether administered enterally or parenterally, must be physiologically buffered to suitable pH for the compound to be properly absorbed, and to prevent tissue injury. The third factor is the viscosity of the injection article, which plays a critical role in needle selection. Usually, 20 to 30 gauge needles are used in parenteral administration procedures for mice and rats. The hubs of these needles are usually color coded for ease of identification.
The solution should have enough fluidity to pass through at least one of these needles. If the solution can pass through more than one, then, in general, the choice is the smallest gauge feasible. The next factor is administration volume that affects syringe selection. Similar to needles, the smallest possible syringe needed for accurate dosing with correct graduations, should be selected. The needle gauge and the administration volume are also dependent on the route, and the species, size, and age of the animal being administered. See Table 1 below to review the values related to the routes discussed in this video. The final important consideration is the absorption rate, which varies significantly with each route of administration and may play a role in selecting the best-suited method.
Now, let’s talk about the peculiar characteristics of the routinely employed injection methods.
SC or SubQ Injection places the material between the skin layers and the muscle in a virtual space created by lifting the skin. This allows for safe injection of larger volumes, but the absorption rate is slower than other routes, providing a more sustained effect. During IP administration, the compound is injected directly into the peritoneal cavity. This is another common method used to deliver large volumes of solution. Although an IP injection is considered parenteral administration, the absorption mechanism is actually more similar to oral dosing.
An IM injection delivers a compound directly into the gluteal or the gastrocnemius muscle. A substance injected IM is rapidly absorbed due to the abundant number of vessels within the muscle tissue, which might make it a preferred route in some cases. Improper or repeated injection in the muscle can cause nerve damage resulting in paralysis or muscle necrosis. Lastly, an IV injection into the tail vein of the animal is the most effective route of administration, as the substance is directly introduced into the circulatory system. Note that the compound ought to be injected into one of the lateral caudal tail veins located on the sides of the tail. There is a vessel that runs along the ventral midline of the tail, which is not suitable for injection purposes.
Now that we have discussed the background, let’s learn the procedures, starting with SC injections. For mice, pick the animal by its tail and allow it to rest on another secure surface, like wire-bar lid. Then, manually restrain the animal by lifting the skin around the neck, forming a tent. Next, set the animal on the table with the back feet resting on the surface and rest the heel of your hand on the table to avoid undue weight on the animal that may compromise breathing.
To inject, pick up the syringe with the solution to be injected, and direct the needle parallel to the spine and away from the head to avoid the possibility of punctures to the skull. Then, insert the needle with bevel facing upwards, which allows for a gentle glide into the skin. Pull back the plunger to check for proper needle placement. If there is backpressure when the plunger is pulled back, then the needle is in the correct position. If air is drawn into the plunger, then the needle will need to be repositioned.
After confirming that the needle is positioned properly, inject slowly with a steady motion. Pause after the injection and rotate the needle slightly under the skin to prevent loss of the injection article. Then, pinch the skin at the injection site and withdraw the needle. This same method can be used in weanling rats.
For adult rats, first the animal has to be restrained using a device, the procedure for which is discussed in the “Basics of Handling and Restraint” video of this collection. Then, one can perform the SC injection in the same manner as done in mice.
Next, we will learn how to perform an IP injection. In mice, use the two-handed restraint technique to manually restrain the animal, again described in the “Basics of Handling and Restraint” video. Ensure that your non-dominant hand is positioned high enough on the neck to prevent the animal from turning. Stabilize the hindquarters by placing the tail between the third and fourth fingers or by pinning the skin firmly between the remaining fingers and the base of the thumb.
Next, position the animal to expose its abdomen. Tilt the animal with the head pointing downward at a 30° angle to allow the intestines to fall forward. The injection landmark can be outlined like this: draw an imaginary line that extends horizontally across the body, at the top of the hip, from flank to flank. Then draw the medial border, or the midline, along the line where the hair growing in opposite directions meets. Lastly, imagine the lateral border, which is a line from the top the hips to the prepuce in males and following the teats in females. This provides the triangular area for safe IP injection.
The next method that we’ll discuss is IM injection. Restraint in this technique for both mice and rats requires either two people or the use of a restraint tube. Here, we’ll describe the one-person method utilizing a restraining device.
First, place the animal in the tube and with the hind legs out, pull the tail to position the animal. Next, grasp the skin of the flank at the cranial portion of the femur to extend the leg and prevent the stifle from bending. Then, position the restraint device to allow visualization of the injection site.
To identify the gluteal landmark, locate the gluteal muscle mass posterior to the femur. The bone can be palpated and the large muscle is easily felt. Note the midline that runs from the point of the hock to the tail. You can often see the ridge where the hair from the lateral and inner surfaces come together growing in opposite directions. Typically, injections are made toward to lateral aspect off the midline. The gastrocnemius is the calf muscle and injection into this muscle is also best performed from the posterior aspect.
For the gluteal muscle, at the located landmark, insert the needle to a maximum depth of about 5 mm. Avoid repositioning the syringe during the injection to prevent muscle damage. Next, aspirate to ensure that the placement is within the muscle, not a blood vessel. And lastly, inject the material in a slow and steady fashion, since rapid injection will cause tissue trauma. Remove the needle in a perpendicular fashion following the same route as that of the insertion. For gastrocnemius muscle, inset the needle to a maximum depth of 3 mm and perform the injection in the same manner as for the gluteal muscle.
Lastly, let’s learn how to perform an IV injection in the tail veins of rodents. The same method is applicable for both mice and rats.
Place the animal in a cylindrical restraint tube and warm the entire body of the animal by using an electrical heating pad set to MEDIUM for about 2-5 minutes. Continue to warm the animal, until the blood vessels become dilated, that is noticeably larger. Remember, the lateral caudal tail veins are located on the sides of the tail. The artery that is in the ventral midline is not suitable for injection purposes. Rotate the restraint device and position the tail such that the lateral tail veins are facing up and held under tension. Do not apply excessive tension or the vessel can be stretched and the blood flow diminished.
Place the needle bevel-up directly over the blood vessel as distally as possible, and apply slight pressure to slide the needle into the tail parallel to the spine. Inject the material in a slow, fluid motion and notice that the vessel blanches as blood is pushed out by the injection material. If the needle is not properly positioned in the vessel, there will be strong resistance when injecting, and if you inject with force the material will fill the subcutaneous space and the tail will balloon. Stop immediately as the material – that is designed to be injected intravenously – may be caustic to the surrounding tissues. Withdraw the needle and attempt another injection more cranially on the tail. After successful injection, withdraw the needle and apply pressure to the injection site to insure good hemostasis before returning the animal to the cage.
Now that you’re familiar with common injection methods, let’s look at some applications of these routes of administration, other than drug delivery.
In several experiments, mice are injected with a specific pathogen to study infection. Here, the researchers used the subcutaneous route to introduce antibiotic resistant bacteria that causes lesions, and the size of these lesions served as a readout for the pathogen’s virulence. Various scientists are interested in studying distribution and survival of stem cells following systemic delivery. In this study, the investigators performed tail vein injection of genetically tagged neural stem cells in a multiple sclerosis animal model and located the distribution of the injected cells to spinal cord and brain regions.
In another experiment, researchers injected fluorescently tagged myoblasts intramuscularly in an animal model of muscular dystrophy. Following that, bioluminescence was performed to analyze successful implantation of the stem cells. Lastly, injections can also be used to generate animal models. These scientists perfomed intraperitoneal injection of Dimethylnitrosamine – a potent liver toxin – in male Wistar rats to generate an animal model of liver fibrosis, which was then be used to study the development of the liver disease.
You’ve just watched JoVE’s first installment on compound administration discussing the commonly employed parenteral injections. Remember, the optimal delivery route is based on several factors including the pH, volume, and viscosity of the injected solution. And each technique has advantages and disadvantages, which must be considered in relation to the experimental needs. As always, thanks for watching!
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