В этом протоколе описывается воспроизводимая модель ожоговой раны различной глубины у юкатанских минипигов.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
* These authors contributed equally
В этом протоколе описывается воспроизводимая модель ожоговой раны различной глубины у юкатанских минипигов.
Заживление ожоговых ран – сложный и длительный процесс. Несмотря на большой опыт, пластические хирурги и специализированные бригады в ожоговых центрах по-прежнему сталкиваются с серьезными проблемами. Среди этих проблем можно отметить степень обожжения мягких тканей на ранней стадии, что создает тонкий баланс между консервативным лечением и удалением некрозирующей ткани. Термические ожоги являются наиболее распространенным типом, а глубина горения варьируется в зависимости от множества параметров, таких как температура и время воздействия. Глубина горения также изменяется во времени, а вторичное обострение «зоны тени» остается малоизученным явлением. В ответ на эти вызовы было изучено несколько инновационных методов лечения, и многие из них находятся на ранней стадии разработки. Наночастицы в современных повязках на ранах и искусственной коже являются примерами этих современных методов лечения, которые все еще находятся в стадии оценки. В совокупности как диагностика ожогов, так и лечение ожогов требуют существенного прогресса, а исследовательским группам нужна надежная и актуальная модель для тестирования новых инструментов и методов лечения. Среди животных моделей свиньи являются наиболее актуальными из-за их сильного сходства в строении кожи с человеком. В частности, юкатанские минипиги демонстрируют интересные особенности, такие как пигментация меланина и медленный рост, что позволяет изучать высокие фототипы и долгосрочное заживление. Целью данной статьи является описание надежного и воспроизводимого протокола изучения ожоговых ран различной глубины у минипигов Юкатана, что позволяет вести долгосрочное наблюдение и обеспечивает соответствующую модель для диагностики и терапевтических исследований.
Ожоги являются серьезной проблемой общественного здравоохранения и затрагивают более 480 000 пациентов в США каждый год, по данным Национального репозитория ожогов 1,2. Это приводит к более чем 50 000 ежегодных госпитализаций в связи с несмертельными сложными случаями, требующими углубленной медицинской помощи. Более того, ожоги являются основной причиной смертности и заболеваемости среди военнослужащих и являются причиной от 10% до 30% военных потерь 3,4. Лечение ожогов остается почти неизменным в течение длительного времени, несмотря на его огромное и разнообразное воздействие на пациентов, начиная от физического и заканчивая психологическим и эмоциональным.
Первоначальная диагностика и оценка ожоговых травм приводят к базовой классификации в соответствии с типом ожогов (первый, второй и третий) или глубиной пораженной ткани (поверхностные, частичной толщины и глубокие ожоги)6,7,8. Ожоги частичной толщины (первой и второй степени) затрагивают эпидермис и различную глубину дермы (поверхностные или глубокие ожоги дермы, т.е. поверхностные и глубокие ожоги второй степени)9. В частности, повреждение придатков в глубокой дерме исключает возможность повторной эпителизации из придаткового эпителия10. По определению, ожоги на всю толщину достигают подкожно-жировой клетчатки, фасций и/или нижележащей мышцы (ожоги третьей степени), а иногда и кости (также называемые ожогами четвертой степени)11,12.
После госпитализации пациенты с ожогами получают специальный уход, включающий стратегию, состоящую из тонкого баланса между кюретажем и сохранением тканей. Поврежденные и/или вторично инфицированные мягкие ткани должны быть постепенно удалены до тех пор, пока здоровые ткани не обнажаются, что позволяет использовать специальные повязки и кожные трансплантаты для улучшения процесса заживления 13,14,15,16. Тем не менее, во время операции требуется осторожность, чтобы избежать непреднамеренного удаления заживляющей ткани и уменьшить осложнения для оптимального восстановления. С биологической точки зрения, ожоги представляют собой центральную некротическую область, окруженную зоной «тени» или «стазиса», что указывает на потенциально обратимую ишемию. Эта область может либо ухудшаться, что приводит к расширению зоны некроза, либо заживать путем обращения вспять процесса апоптоза 17,18. Такая различная степень тяжести ожогов создает проблемы для точной оценки хирургами, что усложняет баланс между консервативным лечением и хирургическим иссечением. На сегодняшний день не существует эффективного инструмента, который помог бы охарактеризовать эту «зону тени», предшествующую преобразованию в горение. Разработка таких инструментов имеет решающее значение для оптимизации этого хрупкого баланса.
Было протестировано несколько методов лечения, которые помогают снизить конверсию вторичного ожога. Тем не менее, в настоящее время в клинике18 нет специфической терапии. Другими примерами достижений в лечении ожогов являются разработка современных раневых повязок и наноматериалов20,21, тканеинженерной кожи22,23 и новых подходов к эпидермальной культуре24,25. Кроме того, современная реконструктивная хирургия и кожные фасциокожные лоскуты улучшили лечение отдаленных последствий, особенно ожоговых контрактур после патологического заживления областей складок26,27. Эти достижения открывают многообещающие перспективы для пациентов с ожогами, улучшая их стратегии лечения и качество жизни, но последние результаты показывают, что функциональное воздействие все еще остается значительным, как в физической, так и в психологическойсферах. В совокупности спрос на инновационные достижения как в диагностике ожогов, так и в лечении ожогов значителен.
В целом, многие подходы направлены на улучшение диагностики, ведения и лечения сложных случаев ожогов, и исследователям нужна воспроизводимая и актуальная модель для проверки этих новых подходов. Из-за своей биологической сложности, вовлечения нескольких органов и системных реакций, ни одна модель in vitro не доказала свою актуальность для изучения процесса ожоговой раны29. Модели грызунов показали значительные расхождения с человеческими из-за существенных различий в биологии, архитектуре кожи, эластичности и недостаточной приверженностиосновным структурам. В отличие от этого, модель свиньи оказалась актуальной из-за структурного сходства кожи свиньи с кожей человека 30,31,32. Он характеризуется схожей васкуляризацией, эластичным составом волокон и временем обновления. Кроме того, волосяной фолликул и апокриновые пристройки позволяют проводить островную реэпителизацию, что можно наблюдать при клинических поверхностных ожогах33,34. В частности, юкатанские модели мини-пигов обладают интересными особенностями, что делает их актуальными для изучения пигментированной кожи35 и долгосрочных результатов с минимальными физическимиизменениями36.
Целью данной статьи является описание надежной модели многоградусных ожогов у юкатанских свиней, позволяющей изучить несколько ожогов второй и третьей степени по одному и тому же предмету. Это обеспечивает актуальную и воспроизводимую модель для изучения диагностических и терапевтических инноваций для лечения ожогов. Кроме того, эта модель включает в себя различные типы и тяжесть ожогов, долгосрочное наблюдение, позволяющее изучать ожоговую контрактуру и патологическое заживление, а также дифференциальное поведение пигментированной кожи, которое, как известно, имеет специфические характеристики.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все работы на животных выполнялись в соответствии с контрольным списком37 ARRIVE, а также в соответствии с протоколом #2021N000271 Массачусетской больницы общего профиля по уходу за животными и их использованию (IACUC). Гуманный уход за животными был обеспечен в соответствии с Руководством по уходу за лабораторными животными и их использованию38. Для этих экспериментов использовались пять 30-килограммовых самок юкатанских минипигов. Животные были получены из коммерческого источника (см. Таблицу материалов).
1. Предоперационный уход и анестезия
2. Дизайн ожоговой раны и рандомизация
3. Разграничение раны татуировки
ПРИМЕЧАНИЕ: Первая процедура заключается в создании круглых татуировок на спине свиньи с целью локализации и нумерации ран (Рисунок 1). Это делается за два дня до первоначальной процедуры ожога, чтобы обеспечить лучшую акклиматизацию, но ее можно провести и в день процедуры ожога.
4. Создание ожоговой раны и усовершенствованная повязка на рану
ПРИМЕЧАНИЕ: Ожоги будут создаваться путем размещения латунного блока в контакте с кожей в определенном месте (рандомизация) на 30 секунд (неизменно). Температура будет определять глубину горения.
5. Ожоговая эсшаротомия на всю толщину
ПРИМЕЧАНИЕ: Через 1-3 дня после операции животным будет проведено хирургическое иссечение струпа на всю толщину после получения ожогов третьей степени.
6. Последующие повязки на рану
ПРИМЕЧАНИЕ: Последующие подкормки проводятся каждые 2-7 дней, в зависимости от плана экспериментальной обработки и переносимости животного. Наложение повязок на рану может быть прекращено через 21 день, чтобы обеспечить повторную эпителизацию в сухой среде и улучшить переносимость животного. В качестве альтернативы, если группа лечения требует влажной или влажной среды, повязки могут быть продлены до конца исследования. Период наблюдения был продлен до 10 недель с целью изучения как острых, так и длительных процессов заживления.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
На рисунках 2A,B показаны результаты множественных ожогов на спине юкатанского минипига. Раны (I) и (VII) являются контрольными (37 °C). Ранения второй степени (II; III и VIII) проявляются интенсивным покраснением и волдырями. Напротив, раны третьей степени (IV; V; и VI) бледны и уплотнены для пальпации. Следует отметить, что VIII рана выглядит промежуточной между второй и третьей степенью: для целей продолжающегося исследования мы увеличили время контакта до 45 с при 65 гра...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Заживление ран после ожоговых травм является длительным процессом, который может занять до нескольких месяцев, с различными вариантами лечения и соображениями по уходу за пациентом 2,13. Для того чтобы его изучить, нужна надежная и воспроизводимая модель. Было описано несколько животных моделей, в основном грызунов 29,45,46 и свиней29,47
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы не могут заявить о конфликте интересов.
Эта работа была поддержана щедрым финансированием из детского исследовательского гранта Shriners для S.N.T. Y.B. была поддержана детской больницей Shriners. Мы также выражаем признательность за финансирование S.N.T. со стороны Национального института здравоохранения США (K99/R00 HL1431149; R01HL157803; R01DK134590, R24OD034189), Американской кардиологической ассоциации (18CDA34110049), стипендии Элеоноры и Майлза Шора Гарвардской медицинской школы, Фонда семьи Польски и премии Клафлина за выдающиеся заслуги в ученом от имени отделения хирургии MGH и/или Исполнительного комитета MGH по исследованиям. Кроме того, мы признательны за поддержку, оказанную Исполнительным комитетом по исследованиям Массачусетской больницы общего профиля для присуждения премии Фонда медицинских открытий (FMD) Р.Дж. Наконец, мы высоко ценим поддержку Y.B. со стороны "Fondation des Gueules Cassées" (Франция), Университета Ренна (Франция), CHU de Rennes (Франция) и Французского общества пластической хирургии. Авторы благодарят Исследовательскую лабораторию хирургии Knight за их вклад и помощь в обезболивании животных.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Тканевые щипцы Адсона | Jarit | 130-234 | |
| Алюминиевые бусины | Lab Armor | 42370-002 | Лабораторные бусины Armor |
| Бупренорфина гидрохлорид | Ranbaxy Pharmaceuticals | NDC:12469-0757-01 | Бупренекс инъекционный |
| карпрофен | Pfizer | NADA 141-199 | Римадил 50 мг/мл инъекционный |
| Цилиндрический латунный блок | ручной работы | Н/Д | Инженерный чертеж включен в рукопись |
| Дермографическая ручка | McKesson | Хирургический маркер кожи Стерильный | |
| одноразовый #15 хирургические скальпели Medline | MDS15315 | Лезвия скальпеля | |
| Фентаниловый пластырь | Mylan | NDC:60505-7082 | Фентаниловая трансдермальная система |
| Изофлуран | Piramal | NDC:66794-013-25 | Изофлуран, USP |
| McPherson Биполярные коагуляционные щипцы | Bovie | A842 | Многоразовые, автоклавируемые |
| Miltex ассорти биопсийных пуансонов (3,4 и 5 мм) | Integra | 33-38 | Биопсийные пуансоны - размер для адаптации к исследованию |
| Нетканая марля | Starryshine | GZNW22 | 2 x 2" нетканая 4-слойная медицинская марлевая салфетка |
| Повидон-Йод | Бетадин | NDC:0034-9200-88 | Хирургический скраб 7,5% |
| Стерильный изотонический раствор хлорида натрия 0,9% | Aqualite System | RL-2095 | Стерильный физиологический раствор |
| Чернила для татуировок | Spaulding & Rogers | Black - 2 унции - #9053 | |
| Маркер для татуировок | Spaulding & Rogers | Special Electric Tattoo Marker | |
| Игла для татуировок | Spaulding & Rogers | 1310251 | Tattoo 5-конечная игла |
| Tegaderm Прозрачная пленочная повязка | 3M | 1.628 | Большая прозрачная клейкая повязка |
| Терморегулируемая плита | Cole-Parmer | 03407-11 | Термометр с горячей пластиной StableTemp Термометр |
| American Scientific | U14295 | Трубка ртутного термометра | |
| Тилетамин и золазепам гидрохлорид | Zoetis | NDC:54771-9050 | Настойка телазола |
| из бензоина Спрей | Smith& Племянник | 407000 | Спрей с адгезивным слоем |
| Тройная мазь | с антибиотиком Fougera | NDC 0168-0012-31 | Тройная мазь с антибиотиком |
| Тубулярный трикотаж | Medline Medline | NONNET02 | Curad Medline Латекс Бесплатные эластичные сетки |
| Согревающее одеяло | 3M | Bair Hugger 750 Согревающее устройство | |
| Xeroform Окклюзионная марлевая полоска | Covidien | 8884433301 | Ксероформные вазелиновые повязки |
| Xylazine | Vetone | NDC:13985-704-10 | AnaSed LA |
| Yucatà n минипиг (самка, 30 кг) | Sinclair Bio Resources | N/A Полная | пигментация |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.