Uso de um Modelo de Leitão para o Estudo da Neurotoxicidade de Desenvolvimento induzida por Anestesismo (AIDN): Uma Abordagem de Neurociências Translacionais
11 de junho de 2017
A pesquisa de neurotoxicidade do desenvolvimento induzida por anestesia (AIDN) focalizou os roedores, que não são amplamente aplicáveis aos seres humanos. Os modelos de primatas não humanos são mais relevantes, mas são custo-proibitivos e difíceis de usar para a experimentação. O leitão, ao contrário, é um modelo animal clinicamente relevante, prático, ideal para o estudo da neurotoxicidade anestésica.
O objetivo geral deste procedimento experimental é avaliar os efeitos dos anestésicos no cérebro neonatal em um modelo de leitão translacional clinicamente relevante. Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo da neurotoxicidade induzida por anestesia, como como ocorre a toxicidade e as mudanças de desenvolvimento que acompanham essa toxicidade. A principal vantagem dessa técnica é que ela fornece um modelo animal translacionalmente relevante para o estudo da neurotoxicidade do desenvolvimento induzida por anestesia, no qual a homeostase fisiológica é mantida durante a experimentação.
Durante a indução anestésica e durante todo o procedimento, monitore: oximetria de pulso, pressão arterial não invasiva, eletrocardiografia e temperatura. A etapa mais crítica durante este procedimento é a manutenção da homeostase fisiológica. Isso inclui monitoramento, gerenciamento de temperatura, ventilação mecânica e análise química do sangue.
Para preparar o leitão para a cirurgia, primeiro coloque um cateter intravenoso periférico de calibre 24 na veia marginal da orelha. Aqueça o leitão com ar forçado aquecido. Monitore sua temperatura usando um termômetro retal e infunda continuamente dextrose contendo fluido isotônico a uma taxa de manutenção.
Em seguida, coloque o leitão na posição dorsal para uma intubação traqueal. Em seguida, borrife as cordas vocais com 0,5 mililitros de lidocaína a 2% para evitar espasmos durante a intubação e, em seguida, avance um tubo traqueal com balonete de três milímetros na traqueia. Fixe o tubo e, em seguida, verifique se há murmúrios vesiculares bilaterais usando ausculta torácica com um estetoscópio e verifique se há dióxido de carbono expirado sustentado.
Em seguida, aplique pomada oftálmica nos olhos. Pouco antes de iniciar a cirurgia, administre um antibiótico de amplo espectro através da linha intravenosa periférica para prevenir a infecção do local cirúrgico. Agora, esterilize ambas as virilhas usando pelo menos dois esfoliantes com clorexidina para garantir um campo estéril adequado.
Faça com que a equipe cirúrgica use bonés, máscaras, luvas e proteção para os olhos. Em seguida, coloque o animal. Para começar, palpe o pulso femoral na prega inguinal.
E então, usando um bisturi, faça uma incisão craniocaudal superficial de 1,5 centímetro. Em seguida, faça uma dissecção romba entre as duas cabeças do músculo grácil. Agora, localize o feixe neurovascular femoral.
É normalmente encontrado entre os dois músculos. Em seguida, com alças vasculares ou laços de seda, isole a artéria na extremidade proximal e distal. Em seguida, usando o laço na extremidade proximal, puxe a artéria até o nível da pele distalmente e coloque tração no laço proximal para interromper o fluxo sanguíneo.
Enquanto mantém a tração, use uma tesoura de tenotomia para fazer uma pequena arteriotomia. Em seguida, avance o cateter ou tubo de polietileno diretamente no vaso. O retorno do sangue deve ser observado imediatamente.
Agora, conecte e prenda imediatamente um cateter conectado a um transdutor de pressão. Em seguida, cubra a incisão concluída com gaze estéril e lave o cateter com solução salina normal. Durante toda a exposição ao anestésico, monitore os sinais vitais do leitão.
Procure perturbações que possam indicar hipotensão, arritmia, hipo ou hipertermia ou hipóxia. Pelo menos uma vez por hora durante o experimento, retire uma amostra de sangue arterial do cateter da artéria femoral. Em seguida, use um sistema de análise automatizado para coletar valores sanguíneos da amostra.
Após exposição anestésica suficiente, remova o cateter da artéria femoral e amarre cuidadosamente a sutura de seda vascular proximal para ocluir permanentemente a artéria femoral e evitar sangramento. Em seguida, irrigue a incisão com 10 a 20 mililitros de solução salina para ajudar a prevenir a infecção. Uma vez confirmada a hemostasia completa, feche a incisão com sutura de seda 3-0 em um padrão simples interrompido.
Agora, infiltre a ferida com bupivacaína e epinefrina para controle da dor. Em seguida, cubra a incisão com um adesivo cirúrgico estéril para a pele, interrompa o anestésico e deixe o leitão acordar. Foram estudados 40 leitões machos.
Entre os grupos controle e experimental, não houve diferença significativa em relação à idade ou peso. Todos foram monitorados exaustivamente durante o procedimento e todos o toleraram bem. Os valores laboratoriais médios durante a experimentação no grupo isoflurano ilustram a consistência interna e a reprodutibilidade do procedimento.
A consistência foi observada em um período de dois anos com os dados agrupados de diferentes operadores. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como usar um modelo de leitão translacional fisiologicamente apropriado para responder a quase todas as perguntas de pesquisa pediátrica pré-clínica. Não se esqueça de que trabalhar com agentes anestésicos pode ser perigoso e precauções como a eliminação apropriada de gases anestésicos devem sempre ser tomadas ao realizar este procedimento.
Visão Geral
Este estudo investiga os efeitos dos anestésicos no cérebro neonatal utilizando um modelo de leitão clinicamente relevante. A pesquisa tem como objetivo compreender a neurotoxicidade induzida por anestesia durante o desenvolvimento e suas implicações para a anestesia pediátrica.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Biologia do Desenvolvimento
- Anestesiologia
Contexto
- Pesquisas anteriores sobre neurotoxicidade induzida por anestesia concentraram-se principalmente em modelos de roedores.
- Os modelos de primatas não humanos são relevantes, mas caros e difíceis de utilizar.
- O leitão funciona como um modelo prático e clinicamente relevante para o estudo da neurotoxicidade anestésica.
- A manutenção da homeostase fisiológica é fundamental durante a experimentação.
Objetivo do Estudo
- Avaliar os efeitos dos anestésicos no cérebro neonatal.
- Explorar os mecanismos de toxicidade e as alterações associadas no desenvolvimento.
- Estabelecer um modelo confiável para pesquisas pediátricas pré-clínicas.
Métodos Utilizados
- Monitoramento dos sinais vitais, incluindo oximetria de pulso, pressão arterial e temperatura.
- Indução de anestesia e realização de procedimentos cirúrgicos em leitões.
- Coleta de amostras de sangue arterial para análise durante o experimento.
- Garantia da homeostase fisiológica ao longo do procedimento.
Resultados Principais
- Quarenta leitões machos foram estudados, sem diferenças significativas entre os grupos quanto à idade ou peso.
- Todos os animais toleraram bem o procedimento, demonstrando a confiabilidade do modelo.
- Os dados mostraram consistência interna e reprodutibilidade ao longo de dois anos.
- O monitoramento não revelou efeitos adversos significativos durante a exposição anestésica.
Conclusões
- O modelo de leitão é eficaz para estudar a neurotoxicidade induzida por anestesia no desenvolvimento.
- Os achados contribuem para a compreensão da segurança da anestesia pediátrica.
- A pesquisa futura pode aproveitar este modelo para abordar questões críticas na área.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
O modelo de leitão fornece um sistema translacionalmente relevante para avaliar a neurotoxicidade induzida por anestésicos no desenvolvimento, abordando uma lacuna crítica na avaliação pré-clínica da segurança pediátrica. Ao manter a homeostase fisiológica durante toda a experimentação, o modelo permite uma investigação mecanicista confiável dos efeitos dos anestésicos no cérebro em desenvolvimento. Isso apoia a redução preditiva de riscos na fase inicial de descoberta, esclarecendo as vias biológicas associadas aos resultados neurodesenvolvimentais e orientando decisões de avançar ou não avançar nos pipelines de compostos ativos no sistema nervoso central.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Permite a investigação de hipóteses terapêuticas relativas aos mecanismos de neurotoxicidade de anestésicos em um sistema apropriado ao desenvolvimento.
- Valor Operacional: Apoia a validação funcional de alvos por meio do monitoramento consistente de parâmetros fisiológicos entre grupos experimentais.
- Valor Preditivo: Aumenta a confiança na seleção de alvos ao modelar respostas neurodesenvolvimentais relevantes ao ser humano frente à exposição a anestésicos.
Triagem e Desenvolvimento de Ensaios
- Valor Científico: Prepara sistemas biológicos validados para padronização de ensaios subsequentes utilizando coleta de sangue arterial e monitoramento de sinais vitais.
- Valor Operacional: Garante a reprodutibilidade do ensaio por meio de protocolos padronizados de cateterização da artéria femoral e estabilização hemodinâmica.
- Escalabilidade: Facilita a reutilização da plataforma entre diferentes compostos anestésicos devido à execução procedural consistente ao longo de vários anos e operadores.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Valor Científico: Oferece alinhamento com sistemas relevantes para doenças ao espelhar a fisiologia neonatal humana e cronogramas de desenvolvimento.
- Valor Operacional: Permite continuidade translacional, desde a descoberta até a validação pré-clínica, por meio de protocolos consistentes de exposição anestésica e recuperação.
- Mitigação de Riscos: Apoia decisões de avanço ajustadas ao risco mediante a identificação precoce de sinais neurodesenvolvimentais ao longo do continuum da descoberta.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O método integra-se aos fluxos de trabalho de descoberta inicial ao permitir testes de hipóteses de compostos anestésicos em um modelo neonatal fisiologicamente estável, apoiando diretamente a identificação de compostos líderes por meio da redução de riscos mecanicistas.
- Biologia da Descoberta: Apoia a clarificação de vias e a redução de riscos biológicos ao manter condições homeostáticas durante a exposição a anestésicos, isolando efeitos específicos do composto.
- Triagem: Garante prontidão para ensaios por meio de acesso vascular confiável e monitoramento em tempo real dos sinais vitais, permitindo avaliação quantitativa de compostos.
- Análises: Gera resultados mensuráveis, incluindo química sanguínea arterial, temperatura e dados hemodinâmicos, para comparação entre diferentes condições.
- Pesquisa Translacional: Conecta-se à continuidade pré-clínica por meio de protocolos de recuperação e manejo de feridas que imitam os cuidados pós-operatórios clínicos.
- Reutilização Institucional: Estabelece uma capacidade reutilizável para avaliação da segurança do SNC devido à consistência do procedimento e reprodutibilidade independente do operador.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Confiança preditiva na validação de alvos por meio da redução da ambiguidade mecanicista em vias neurodesenvolvimentais.
- Valor Operacional: Padronização e reprodutibilidade por meio de monitoramento protocolizado, controle de temperatura e coleta de sangue.
- Valor Estratégico: Decisões de avançar/não avançar aprimoradas mediante redução de riscos biológicos em estágios avançados no desenvolvimento de anestésicos pediátricos.
- Impacto no Portfólio: Priorização ajustada ao risco de compostos com base em perfis de segurança neurodesenvolvimental derivados de modelos translacionáveis.
Considerações sobre a Implementação
- Exige experiência em anestesiologia pediátrica e técnicas cirúrgicas neonatais para acesso vascular e intubação.
- Depende de instrumentação para transdução da pressão arterial, análise de gases sanguíneos e regulação da temperatura.
- Necessita padronização entre equipes dos protocolos de monitorização e da captação de gases anestésicos para garantir a integridade dos dados.
- Envolve considerações de adaptação ao extrapolar as cronologias de neurodesenvolvimento de leitões para lactentes humanos.
- Limitado pela necessidade de instalações cirúrgicas assépticas e pessoal treinado para manter a estabilidade fisiológica durante exposições anestésicas prolongadas.
