Методическая статья

In vivo Телеметрия для записи долгосрочных сердечно-сосудистых параметров, температуры и активности в моделях крыс с травмами спинного мозга

744 просмотров

⸱

DOI:

10.3791/69714

⸱

2 января 2026 г.

 ,  ,  ,  ,  , 
1Spinal Cord & Brain Injury Research Center, College of Medicine, University of Kentucky, 2Department of Physiology, College of Medicine, University of Kentucky, 3Department of Biomedical Engineering, Northwestern University, 4Division of Laboratory Animal Resources, University of Kentucky

В этой статье

Краткое содержание

В этой статье представлен пошаговый протокол установки телеметрического импланта in vivo в нисходящей аорте крыс, позволяющий непрерывно и долгосрочно отслеживать сердечно-сосудистые параметры, температуру тела и активность животных до и после тяжёлой травмы верхнегрудного спинного мозга.

Аннотация

Высокостепенное повреждение спинного мозга (ТСМ) выше 6-го уровня грудного отдела (Т6) нарушает автономную функцию и способствует вторичным осложнениям, включая колебания артериального давления, частоты сердечных сокращений и температуры. У крыс размещение телеметрических имплантатов в нисходящей аорте обеспечивает надёжную методологию оценки различных сердечно-сосудистых параметров, таких как систолическое и диастолическое давление, среднее артериальное давление и частота сердечных сокращений. Температура тела тела и активность животных также могут фиксироваться после установки телеметрического импланта. Крыса с телеметрическим имплантатом держится на приёмной пластине, подключённой к компьютерной системе для записи различных параметров. Непрерывные долгосрочные записи с определёнными временными интервалами позволяют количественно оценивать физиологические нарушения, вызванные травмами, включая изменения функций сердечно-сосудистой системы. Сравнение записей до травмы (исходный) и после травмы позволяет исследователям оценить влияние ТСМ на эти физиологические показатели. В этой методологической статье изложена подробная, пошаговая процедура установки телеметрических имплантов в нисходящей аорте (с использованием моноокклюзии артерии) крысы, а также непрерывная телеметрическая запись после тяжело высокого грудного отдела (T3) ТСМ. Мы обсуждаем трудности, с которыми обычно сталкиваемся при выполнении этой процедуры, а также отдельный раздел по устранению неполадок. Также обсуждается процесс сбора данных с использованием программного обеспечения Ponemah и его различные применения. У крыс наблюдаются сердечно-сосудистые, температурные и активные нарушения, связанные с ТСМ, а телеметрические импланты являются эффективными устройствами для изучения этих осложнений после травмы и оценки возможных методов лечения.

Введение

Травматическое повреждение спинного мозга (ТСМ) нарушает сенсорные и моторные функции и нарушает сердечно-сосудистую и термическую регуляцию 1,2,3,4. Травмы на уровне T6 и выше нарушают надспинальный контроль вегетативной функции, приводя к серьёзным изменениям в различных сердечно-сосудистых реакциях, включая нарушение барорецепторных рефлексов, нарушение артериального давления, вариабельность сердечного ритма (брадикардия или тахикардия), термодисрегуляцию и снижение моторнойактивности 3,5,6,7,8,9,10 . Эти аномалии наблюдаются как в острой, так и в хронической фазахтравмы 2,3. В связи с возрастными изменениями демографии за годы дисфункция сердечно-сосудистых заболеваний стала одной из ведущих причин смертности и долгосрочной заболеваемости у людей с синдромомТСМ 9,11. Острая фаза травмы вызывает нейрогенный шок, который часто характеризуется гипотензией и брадикардией из-за симпатического нарушения9, но также может привести к гипертонии у людей с травмами выше уровняT6 12,13. В хронической фазе эти пациенты часто испытывают автономную дисрефлексию (AD) и ортостатическую гипотензию (OH)5. АД — это угрожающее жизни состояние, определяемое как внезапное эпизодическое повышение систолического артериального давления (SBP) на 20-40 мм рт. ст. вышеисходного уровня 14,15. Люди могут испытывать различные симптомы, включая сильную головную боль, покраснение кожи, потливость, заложенность носа, пилоэрекцию, тревожность и затуманенноезрение 13,14,16. Если не лечить, АД может поднять уровень SBP до 300 мм рт. ст., что может привести к судорогам, инсульту, инфаркту миокарда или внезапнойсмерти 17,18. ГГ характеризуется резким понижением артериального давления (АД) при переходе из положения лежа на спине или сидячем положении в стоячее, что может привести к головокружению, легкомысленности или обмороке. Клинически это определяется как устойчивое снижение систолического артериального давления не менее чем на 20 мм рт. ст. или диастолического давления (ДБП) не менее чем на 10 мм рт. ст. в течение 3 минут послеподъёма 19,20. Таким образом, хроническая фаза характеризуется как гипертонией, так и эпизодами гипотензии у людей с тяжело высоким грудным ТСМ. Детальное понимание сердечно-сосудистой физиологии, колебаний температуры тела и активности в животных моделях необходимо для разработки целевых вмешательств для устранения автономной дисфункции как в острой, так и в хронической фазах после ТСМ.

Размещение телеметрического имплантата в нисходящей аорте позволяет эффективно фиксировать влияние ТСМ на систолическое и диастолическое артериальное давление, среднее артериальное давление (MAP), частоту сердечных сокращений, температуру тела и активность в моделях экспериментального ТСМ на грызунах. Понимание надёжной и чувствительной методологии установки телеметрических имплантов крайне важно для получения достоверных физиологических данных после ТСМ. Телеметрические методы измерения артериального давления имеют ряд преимуществ по сравнению с нетелеметрическими методами (например, техникой хвостовой манжеты). Преимущества включают непрерывный мониторинг в реальном времени, снижение артефактов, вызванных стрессом, повышенную точность и воспроизводимость данных, улучшение благополучия животных и пригодность для малых или чувствительных моделей, таких как модели заболеваний, беременные животные иноворождённые 21,22,23. Благодаря этим преимуществам телеметрические методы способствуют экспериментальной воспроизводимости и повышают трансляционную значимость в исследованиях ТСМ, позволяя моделировать человеческие автономные и нейронные реакции у свободно движущихся животных.

В данной рукописи представлена подробная, пошаговая методология установки телеметрических имплантов в нисходящейаорте 24, после чего проводится операция с тяжёлым ушибом ТСМверхнегрудного отдела 25,26. В ней показано, как различные параметры сердечно-сосудистой системы, температуры тела и поведения могут быть записаны с помощью программного обеспечения Ponemah. Рукопись также описывает сложности, связанные с процедурой, и предлагает возможные решения. Кроме того, он подчёркивает различные применения телеметрии in vivo в исследованиях ТСМ.

Протокол

Этическое одобрение было получено от Институционального комитета по уходу за животными и использованию Университета Кентукки, и процедуры строго соблюдались с соблюдением протокольных рекомендаций. Взрослые самки крыс Вистар (11-13 недель, вес 250-300 г, n = 3) содержались на объекте для животных Отдела лабораторных исследований животных (Университет Кентукки, США) в стандартных условиях содержания (12/12 свет: тёмный цикл, влажность 30%-70%, температура 22 ± 2 °C) с питанием и водой ad libitum. Реагенты и используемое оборудование перечислены в Таблице материалов.

1. Хирургическая процедура установки телеметрических имплантов

ПРИМЕЧАНИЕ: Размещение телеметрического импланта было адаптировано из Рабчевского и соавторов и дополнительно оптимизировано для минимизации осложнений исмертности 24. Продолжительность анестезии и предоперационного ухода составляет примерно 10 минут. Операция телеметрической имплантации варьируется от 15 до 30 минут. Закрытие брюшной и кожной разрезов, а также послеоперационный уход занимают 15–20 минут. Общая продолжительность операции по установке телеметрического импланта составляет 40-60 минут. Реагенты и оборудование, используемые для операции телеметрической имплантации, перечислены в Таблице материалов.

  1. Подготовка стола до операции и
    1. Хирургические инструменты автоклава, 16-слойные марлевые губки, аппликаторы с ватным наконечником и нити для окклюзии. Наполните наконечник давления катетера телеметрического имплантата гелем с помощью шприца.
    2. Стерилизуйте импланты, постепенно погружая их в течение 24 часов в моющее средство, холодное стерильное средство и 0,9% хлорида натрия.
    3. Держите имплант погружённым в 0,9% хлорида натрия в трубку с номером импланта.
    4. Положите грелку на хирургический стол и установите температуру 37-38 °C. Накройте грелку хирургическими подкладками, затем стерильными полотенцами, чтобы сохранить стерильное поле во время процедуры.
  2. Анестезия и предоперационный уход
    1. Обезболить крысу изофлураном (3%-4%) и поддерживать анестезию на уровне 2% с помощью электронного испарителя с низким потоком.
    2. Перед операцией вводите бупренорфин (0,02 мг/кг; обезболивающее), мелоксикам (1 мг/кг; противовоспалительное) и 5 мл физиологического раствора 0,9% нормального субкожного раствора. Нанесите смазочный гель на оба глаза, чтобы предотвратить обезвоживание роговицы.
  3. Подготовка хирургического участка, разрез и воздействие нисходящей аорты
    1. Побрить брюшную область с 1 см выше уретрального отверстия до середины живота с помощью электробритвы. Очистите открытую кожу трижды спиртовыми прокладками, затем нанесите антисептик повидон-йод. Поставьте на животное пресс-герметичный барьер и сделайте небольшое отверстие, чтобы открыть место операции.
    2. Сделайте разрез кожи по середине 4,5-5 см, начиная с 1-1,5 см выше уретрального отверстия, затем выполните разрез брюшной полости. Закрепите висцеральные органы стерилизованными, пропитанными физиологическим раствором губками из 16 слоёв марли. Используйте металлические ретракторы для дополнительной безопасности органов и поддержания видимости области операции.
    3. Используйте два тонких пинцета (пинцет микродиссекции и щипцы с зеркальным покрытием), чтобы аккуратно отделить жировые тела и обнажить нисходящую аорту и полую вену. Держите один пинцет стабильным, чтобы удерживать жировые тела, а другой используйте для вскрытия.
  4. Тупая диссекция и окклюзия
    1. Проведите тупую диссекция с помощью вышеупомянутых щипцов, примерно в 0,5 см ниже почечной артерии (используемой как ориентир), чтобы отделить нисходящую аорту от полой вены. Кроме того, отдельте нисходящую аорту от подлежащих жировых тел, чтобы создать пространство для наклонного введения щипцов.
    2. Вставьте наклонные щипцы под нисходящую аорту через рассечённое пространство между аортой и полой веной, чтобы убедиться, что нить-окклюзия может пройти сквозь неё.
    3. Пропустите стерильную шелковую нить 4-0 под нисходящей аортой через расчленённое пространство и закрепите оба конца нити гемостатом.
    4. Попросите другого экспериментатора держать гемостат под углом примерно 45 градусов, сделать угловые корректировки, чтобы минимизировать или исключить обратный поток крови.
    5. Временно моноокклюзировать нисходящую аорту проксимально к точке вставки катетера, в месте разделения нисходящей аорты и полой вены
  5. Установка и закрепление импланта
    1. Удалите имплант с содержанием 0,9% хлорида натрия, осмотрите кончик катетера давления на наличие пузырьков или зазоров и добавьте гель при их наличии перед введением.
    2. Проколоть верхнюю стенку нисходящей аорты с помощью скрученной иголки 21-G, как показано на видео, и ввести кончик давления катетера (диаметр кончика 0,74 мм) телеметрического импланта. Если кончик давления катетера не входит в аорту, направляйте его с помощью венозного медиатора в месте прокола.
    3. Введите кончик катетера на 1,5–2 см в нисходящую аорту. Очистите всю кровь вокруг места установки и нанесите несколько капель клея для тканей, чтобы закрепить имплантат и предотвратить кровотечение. Проверьте наличие утечек крови, прежде чем двигаться дальше.
    4. Закрепите тело имплантата к брюшной стенке подкожно, немного осторонняя место разреза, зашивая ребро шва невпитывающимися швами для обеспечения стабильности на протяжении всего эксперимента.
  6. Закрытие брюшной стенки и разреза
    1. Закройте брюшную стенку с помощью впитываемых швов в прерванном узоре с квадратными узлами. Закройте кожу с помощью внутрикожной непрерывной техники накладки швов.
    2. Очистите область разреза перекисью водорода, чтобы удалить остатки крови. Затем примените раствор повидона-йода, затем нанесите тройной антибиотиковый крем с сульфатом полимиксина B, бацитрацин-цинком и сульфатом неомицина для облегчения заживления.
  7. Послеоперационный уход
    1. Сразу после операции вводите антибиотик энрофлоксацин (5 мг/кг) подкожно. Поместите крысу в домашнюю клетку с грелкой под ней, положив на спину, пока она не восстановится после наркоза.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Большинство животных восстанавливаются после наркоза сразу, но некоторым требуется 5-10 минут.
    2. Когда крыса проснётся, наденьте на шею электронный ошейник на 3 дня, чтобы предотвратить укусы брюшных швов.
    3. Для терморегуляции держите животное на альфа-подушках в клетке для восстановления с водяной грелкой при температуре 37-38 °C не менее 24-72 часов. Поставьте половину клетки на грелку, чтобы животные могли отойти от тепла при необходимости.
    4. Вводите послеоперационные препараты подкожно: бупренорфин и мелоксикам (два раза в день в течение 3 дней), а также энрофлоксацин (один раз в день в течение 5 дней) для контроля боли, воспаления и инфекций. Обеспечивайте едой и водой на свободе.

2. Хирургическое вмешательство по удалению ушибов грудной клетки (T3)

ПРИМЕЧАНИЕ: Процедура ушиба T3 была адаптирована из Squair и др.26. Общая продолжительность процедуры ушиба T3 составляет примерно 40-45 минут. Материалы, необходимые для ушиба ТСМ Т3, перечислены в Таблице материалов. Выполните ушиб T3 как минимум через две недели после установки телеметрического импланта. Двухнедельное окно было оптимизировано на основе наблюдений, что большинство животных восстанавливаются после хирургического стресса и возвращаются к исходному артериальному давлению в течение 7-10 дней. Однако некоторым животным может потребоваться немного больше времени.

  1. Подготовка до операции
    1. Обезболить крысу внутрибрюшинным кетамином (80 мг/кг) и ксилазином (7 мг/кг). Перед операцией вводите бупренорфин (0,02 мг/кг), мелоксикам (1 мг/кг) и 5 мл физиологического раствора 0,9% в норме под кожной процедурой.
    2. Сбрийте спинную поверхность от шейного до среднегрудного отдела с помощью электробритвы. Очистите кожу трижды спиртовыми прокладками, затем нанесите 5% раствор повидона-йода. Используйте смазочный гель для глаз, чтобы предотвратить обезвоживание роговицы.
    3. Поместите крысу на грелку, а хирургические подкладки накрыты стерильными полотенцами, как это делается во время телеметрической хирургической процедуры.
  2. Разрез, тупая диссекция и ламинэктомия
    1. Определите колючий отросток T2 по его выраженному спинному позвоночнику и отметьте его. Сделайте верхний разрез по средней линии от C8 до T5 и закрепите область мышечными ретракторами.
    2. Проведите тупую диссекцию с помощью тонких ножниц и кюретки через поверхностную и глубокую параспинальную мышцу. Избегайте венозного коронозного окоченения около T4/T5 во время вскрытия, так как повреждение может привести к немедленной смерти животного.
    3. Проведите ламинэктомию T3, чтобы обнажить сегмент позвоночника T3.
  3. Ушиба спинного мозга
    1. Закрепите животное на спинальных отростках T2 и T4 с помощью щипцев Allis на стадии IH импактора.
    2. Выровняйте кончик ударника по средней линии с помощью 3D-системы координат, чтобы обеспечить точное попадание по средней линии. Задайте параметры по мере необходимости (Сила = 400 кдин, время пребывания 5 с).
  4. Закрытие разреза и послеоперационный уход
    1. Зашивайте параспинальные мышцы васывающимися швами и герметизируйте место разреза скобами. Удалите остатки крови возле места разреза с помощью перекиси водорода.
    2. Затем примените раствор повидона-йода, затем нанесите тройной антибиотиковый крем, содержащий полимиксин B сульфат, бацитрацин цинк и неомицин сульфат, чтобы облегчить заживление. Вводите энрофлоксацин (5 мг/кг) подкожно, сразу после травмы. Поместите крысу на альфа-прокладки в клетки для восстановления с грелками снизу.
    3. Обеспечивать послеоперационный уход, включая бупренорфин и мелоксикам (два раза в день в течение 3 дней), а также энрофлоксацин (один раз в день в течение 5 дней). Ручное выражение мочевого пузыря (приём Crede). Обеспечивайте едой и водой на свободе.

3. Настройки для записи и экспорта данных

ПРИМЕЧАНИЕ: Указаны настройки для записи и экспорта сердечно-сосудистой системы, температуры тела кора, параметров активности животных, до- и после ТСМ с использованием программного обеспечения Ponemah (версия 6.51).

  1. Запись данных
    1. Для записи различных параметров нажмите на «Создать » во вкладке «Эксперимент » и помечайте эксперимент.
    2. Перейдите на вкладку «Аппаратное обеспечение», нажмите «Редактировать конфигурацию APR», выберите APR и нажмите « Добавить », чтобы переместить его в доступный регион. Затем нажмите на Edit PhysioTel/HD MX2 Configuration во вкладке аппаратного обеспечения, чтобы выбрать MX-2, нажмите Добавить и убедитесь, что он отображается в левой панели.
      1. Добавьте импланты, назначаемые разным животным из инвентаря имплантов справа до центральной панели. Количество имплантов, которые можно добавить, зависит от количества приёмных пластин, подключённых к системе. Нажмите на каждый добавленный имплантат (с номером животного) в левой панели и подключите его к другой приёмной пластине. Сохраняйте и выходите, когда все соединения будут установлены.
    3. Перейдите на вкладку «Настройка», затем выберите «Настройка эксперимента», нажмите «Включить страницу», затем нажмите на чёрный фон. Выберите объект, добавьте давление на этикетку, измените единицу на mmHg, установите низкие и высокие значения и выберите цвет для отображения следов артериального давления.
    4. Перейдите на вкладку «Настройка» и выберите «Настройка животных». Нажмите на номер животного, выберите пол и вид, затем нажмите на «Давление », чтобы включить параметры. Если нужно отобразить пульс, нажмите на Пульс. Примените настройки каналов к похожим каналам, затем нажмите OK. Это открывает окно с разными имплантами, расположенными в вертикальном порядке.
    5. Нажмите на «Все непрерывные » сверху, чтобы визуализировать следы записи артериального давления на экране.
  2. Экспорт данных
    1. Начните с перехода на вкладку «Эксперимент », нажмите «Открыть» и выберите данные из нужной папки.
    2. Перейдите на вкладку «Действие», нажмите «Начать обзор» и выберите номер темы, желаемые типы сигналов и временной диапазон, проверяя предполагаемые результаты. Обратите внимание, что программа экспортирует до 3 ГБ данных за раз. Данные можно получить, установив скорость ведения журнала во вкладке действий, которая определяет, как данные сегментируются (в секундах, минутах или часах).
    3. После выбора нажмите на вкладку «Файл », затем выберите «Сохранить отмеченные секции» и затем «Сохранить производные данные».
    4. Наконец, перейдите на вкладку «Действия» и нажмите «Закрыть сессию обзора », чтобы завершить экспорт данных.

Результаты

Установка телеметрического импланта в нисходящей аорте позволяет измерять вегетативную дисрефлексию и различные сердечно-сосудистые параметры, включая систолическое артериальное давление (SBP), диастолическое артериальное давление (DBP), среднее артериальное давление (MAP) и частоту сердечных сокращений (HR), до и после SCI. Имплант также измеряет температуру тела и активность корпуса. Сравнение данных до и после травмы показывает, как сердечно-сосудистые исходы, температура и активность влияют после ТСМ. На рисунке 1 представлен экспериментальный дизайн (рисунок 1A-C) и репрезентативные результаты, включая вегетативную дисрефлексию (рисунок 1D), параметры сердечно-сосудистой системы, включая систолическое артериальное давление (SBP; Рисунок 1E (i)), диастолическое артериальное давление (DBP; Рисунок 1E (ii)), среднее артериальное давление (MAP; Рисунок 1E (iii)), а также частоту сердечных сокращений (ЧС; Рисунок 1E (iv)), температуры тела (рисунок 1E (v)) и активности животных (рисунок 1E (vi)), до и после травмы спинного мозга (рисунок 1E). Для минимизации использования животных данные на рисунке 1 были взяты из продолжающегося исследования с участием самок крыс; однако та же процедура может применяться к самцам крыс.

Репрезентативный график на рисунке 1D показывает систолическое артериальное давление за 1 минуту до стимула, во время стимула, и через 1 минуту после применения стимула у крыс с ушибом Т3 через 8 недель после ТСМ, при использовании расширения колоректального давления (CRD). CRD использует введение баллонного катетера в анус крысы для стимуляциипрямой кишки 24. Баллон надувается после стабилизации базовой линии, и стимул применяется в течение 1 минуты. Увеличение SBP не менее чем на 20 мм рт. ст. во время стимуляции по сравнению с исходным SBP (до стимуляции) свидетельствует о развитии AD в хронической фазе травмы (8 недель).

Графики на рисунке 1E сравнивают записи, сделанные за 48 часов до травмы от ушиба T3 и в первые два дня после травмы (48 часов после травмы). После ТСМ графики показывают повышенное артериальное давление, обозначенное повышением SBP, DBP и MAP (рисунок 1E (i), (ii), (iii)). Результаты после ТСМ показали повышенные колебания сердечного ритма (рисунок 1E (iv)), нарушения температуры тела тела (рисунок 1E (v)) и снижение активности (рисунок 1E (vi)). Кроме того, ТСМ нарушал ритмы дня и ночи в SBP, DBP, MAP, пульс, температуре тела и активности.

figure-results-1
Рисунок 1: Схема установки и применения телеметрических имплантов после тяжёлой верхней грудной (T3) контузии. Установка телеметрического импланта in vivo в нисходящую аорту крысы (A), а затем тяжёлая травма верхней части грудной клетки (T3) с использованием IH импактора (Сила = 400 kdyn с временем пребывания 5 секунд) через 2 недели (B). Репрезентативная настройка телеметрической записи с использованием компьютеризированной системы мониторинга с программным обеспечением Ponemah (C). Репрезентативные следы (данные, полученные с частотой логирования 2 с) самок крыс, проявляющих вегетативную дисрефлексию (АД) через 8 недель после повреждения спинного мозга (ТСМ). Зелёная пунктирная линия указывает на стимул расширения колоректального давления (CRD) в 1 минуту (D) и репрезентативное часовое среднее для 48 h. i. систолическое артериальное давление (SBP), ii. диастолическое артериальное давление (ДБП), III. среднее артериальное давление (MAP), iv. Частота сердечных сокращений (ЧС), температура тела V. (температура кора) и VI. активность до и после ТСМ (E). Незатенённые и затенённые области представляют собой 12-часовые светлые и 12-часовые тёмные циклы соответственно. «0» означает «включение света», а «12» — выключенное освещение. Полоски ошибки обозначают среднее ± SEM (n = 3). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Обсуждение

Установка телеметрического имплантата в нисходящей аорте обеспечивает надёжный способ измерения сердечно-сосудистых параметров, температуры тела и активности животных. Телеметрия обладает явными преимуществами по сравнению с нетелеметрическими методами. Он позволяет собирать данные от бодрствующих, свободно движущихся животных, устраняя спутающие эффекты анестезии, которые могут изменять артериальное давление и частоту сердечныхсокращений 21,27. В отличие от нетелеметрических методов, телеметрия предотвращает термические и животные сдерживающие нагрузки, обеспечивая точные сердечно-сосудистыеизмерения 23,28. Он позволяет непрерывно контролировать артериальное давление, частоту сердечных сокращений, температуру тела и активность в течение недель или даже месяцев, тогда как нетелеметрические процедуры фиксируют лишьпериодически 21,28,29. В целом телеметрический мониторинг обеспечивает большую точность и точность по сравнению с нетелеметрическимиподходами 27.

Телеметрические методы снижают физический и физиологический стресс, сохраняя естественное поведение и обеспечивая соблюдение рекомендаций по благополучию животных27. Их высокая точность и меньшая вариабельность по сравнению с нетелеметрическими методами уменьшают количество необходимых животных и увеличиваютстатистическую мощность на 21,23. Телеметрия также обладает высокой трансляционной ценностью в поисках лекарств и сердечно-сосудистых исследованиях, поскольку данные очень похожи на физиологические реакциичеловека 28. В совокупности телеметрический подход превосходит и этически предпочтительнее нетелеметрических методов.

Установка телеметрических имплантов в нисходящей аорте крыс даёт ряд преимуществ для исследований ТСМ по сравнению с размещением в сонных или бедренных артериях, которые служат альтернативными местами имплантации в животных моделях. Будучи крупным центральным сосудом, нисходящая аорта обеспечивает стабильные и репрезентативные измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений — критически важные показатели для оценки сердечно-сосудистых дисфункций послеSCI 30,31. Имплантация в этом месте минимизирует нарушения кровотока в конечности и снижает риск ишемии и других осложнений, часто связанных с расположением периферическихартерий 30,31. Он также позволяет непрерывно отслеживать базальные сердечно-сосудистые параметры и автономную дисрефлексию, что является ключевым для исследований ТСМ24. Имплантация в бедренную артерию может нарушить кровоснабжение ипсилатеральной задней конечности, что потенциально влияет на результаты экспериментов и благополучие животных32,33. Хотя имплантация сонной артерии технически проще, она несёт риски, такие как инсульт или неврологические осложнения из-за близости к церебральному кровообращению, что нежелательно в исследованиях, посвящённых периферическим сердечно-сосудистымэффектам 33. Таким образом, имплантация в нисходящую аорту обеспечивает надёжный участок, минимизирует локальные осложнения и повышает как экспериментальную строгость, так и трансляционную ценность данных, собранных от сознательных, свободно движущихся животных. При установке телеметрических имплантов в нисходящей аорте возникают несколько распространённых проблем.

Методом проб и ошибок процедура была оптимизирована для преодоления следующих препятствий: (1) Воспаление брюшной полости: воспаление брюшной полости наблюдалось у крыс как на острой, так и на хронической стадиях после телеметрической операции по имплантации. Для смягчения этого состояния был введён послеоперационный режим, включающий обезболивающий бупренорфин и противовоспалительный мелоксикам, что привело к снижению частоты воспаления брюшной полости. Ранее в каждой когорте у некоторых животных появилось вздутое, упругое брюшко и в итоге погибло. Во время извлечения имплантата брюшная полость часто содержала прозрачную жидкость или, в некоторых случаях, коричневатую жидкость с резким запахом. Эта схема снижала уровень воспаления примерно на 70%–80% по сравнению с животными, перенесшими операцию без него; (2) Обширное кровотечение при рассечении нисходящей аорты из полой вены: используйте тонкие щипцы (микродиссекционные пинцеты и щипцы с зеркальным финишем), чтобы аккуратно отделить нисходящую аорту от полой вены с помощью тупой диссекции (удержание и разрыв). Избегайте разрезания между ними ножницами или лезвием, так как это может вызвать обширное кровотечение из-за разрыва сосудистой системы; (3) Введение телеметрического имплантата в поверхностный слой: Во время нисходящего пирсинга аорты убедитесь, что игла проходит через все три слоя верхней стенки, а не только поверхностный. Выделение крови после пирсинга указывает на то, что все слои верхней стенки проколоты. Телеметрический имплантат не будет правильно записывать, если катетер давления вводится только в поверхностный слой; (4) Установка неправильной длины катетера: Используйте микроскоп во время и/или после установки имплантата, чтобы убедиться, что катетер давления пересекает нить. Имплантат будет работать неправильно, если длина вставленного катетера неправильная; (5) Вытекание крови из нисходящей аорты: Дайте после установки имплантата высохнуть клей через 30-45 секунд. Это гарантирует, что пирсинг в нисходящей аорте полностью герметичный и не кровоточит. Запечатайте снова, если из-за обратного кровотока происходит незначительное кровотечение. Избегайте вытягивания наконечника давления катетера имплантата при пришивании тела к стенке брюшной полки, так как это может вызвать кровотечение; (6) Удаление брюшных швов крыс: Крысы могут кусать и снимать швы, что приводит к повреждению кожи и внутренних органов. Чтобы уменьшить это, используйте непрерывные швы с квадратным узлом для закрытия брюшной стенки. Для закрытия кожи наложите внутрикожные непрерывные швы, чтобы минимизировать доступ животного к швам и узлам. Надевайте электронный ошейник в течение 3 дней после операции, чтобы дополнительно ограничить доступ. Убедитесь, что посадка плотная, но не ограничивает, положив указательный палец между ошейником и шеей крысы; (7) Ишемия задней конечности: Ранее аорта была окклюзирована в двух местах: в нисходящей аорте на 0,5 см ниже почечной артерии, и другое — над подвздошной бифуркацией. Техника биокклюзии помогала поддерживать натяжение артерии, обеспечивая более плавное размещение имплантов и ограничивая обратный поток крови. Однако у некоторых животных это приводило к ишемии задних конечностей, если катетер не выполнять быстро. В настоящее время проводится моноокклюзия на 0,5 см ниже почечной артерии, что эффективно устраняет ишемию задних конечностей у крыс. При биокклюзии наблюдалась примерно 20%-30% ишемия, тогда как моноокклюзия полностью исключала ишемию задних конечностей.

Применение

Телеметрические имплантаты (HD-S10) — это магнитно активируемые устройства, предназначенные для записи различных физиологических параметров в моделях мелких животных. Размещение этих имплантов в нисходящей аорте является точным и надёжным методом непрерывного гемодинамического мониторинга у животных без удерживания, без анестезии и свободно движущихся животных. Эта методология позволяет доклиническим исследователям проводить в реальном времени оценки различных сердечно-сосудистых параметров, температуры и активности животных в контексте моделирования заболеваний, таких как ТСМ, оценка эффективности лекарств и суточные изменения параметров автономной функции. Исследователи могут получить полные физиологические данные с одного телеметрического импланта у животного, охватывая как острые, так и хронические временные моменты, что делает этот метод эффективным. Рисунок 1 демонстрирует это применение телеметрии и другие, которые в настоящее время используются в лаборатории.

Гемодинамические параметры, включая SBP, DBP и MAP, могут фиксироваться как в острые, так и в хронические периоды. Круглосуточный мониторинг ритма покоя и активности может служить надёжным маркером острых эффектовТСМ 34. Одновременный мониторинг сердечного ритма позволяет выявлять вариабельность сердечного ритма, включая тахикардию и брадикардию. Сравнение колебаний артериального давления и сердечного ритма до и после ТСМ позволяет исследователям понять, как меняется физиология сердечно-сосудистой системы после травмы. Устойчивый суточный ритм сердечно-сосудистых параметров, температуры тела и активности важен для поддержания физиологического гомеостаза и общего здоровья. Изменения суточной температуры тела также свидетельствуют о нарушении терморегуляции послеSCI 34. Хорошо известно, что ТСМ — это синдром всего тела. Таким образом, включение телеметрических результатов позволяет исследователям собирать комплексные данные о активности после ТСМ, выходящие за рамки восстановления локомоторов, которое обычно оценивается в изоляции.

Однако у этой техники есть определённые ограничения, которые необходимо учитывать. Установка телеметрического зонда в нисходящую аорту — сложная процедура, поэтому требуется микрохирургическая экспертиза. Имплантат может быть сдвинуты позже по разным причинам, включая неправильное обращение с ним во время экспрессии мочевого пузыря у крыс у ТСМ, инфекцию, раздражение тканей или образование внутреннего тромба. В случае возникновения этих событий будет нарушена учет сердечно-сосудистых заболеваний; Данные следует исключить. Кроме того, если крыса не восстановится должным образом, базовые сердечно-сосудистые данные могут быть нарушены. Телеметрическая установка и импланты дорогие и требуют специализированного программного обеспечения и оборудования для сбора данных. Тяжёлая ТСМ может привести к повышению смертности; Поэтому для поддержания общей статистической мощности исследования необходимо тщательное планирование численности животных.

В целом, оценка сердечно-сосудистых нарушений, температуры тела и активности с помощью телеметрии после ТСМ в острых и хронических периодах имеет решающее значение для понимания влияния травм на сердечно-сосудистое здоровье, общее благополучие и для разработки возможных вмешательств.

Раскрытие информации

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

Публикация стала возможной благодаря R01 NS116068, стипендии Фонда Крейга Х. Нильсена для SK (CHNF 1341200) и COBRE по метаболизму CNS (CNS-Met) Университета Кентукки (P20 GM148326). Мы хотели бы выразить признательность Отделу ресурсов лабораторных животных (DLAR) за его поддержку и сотрудничество.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Угловые щипцыDumont surgicals, ШвейцарияS& T 00571Телеметрическая хирургия
Впитываемые швы (5-0), монофиламентCovidien LLC, СШАUM-213Телеметрическая и T3-хирургия
Стерильный актрил холодMinntech почечные системы, СШАP/N 78270-000Телеметрическая хирургия
Искусственные разрывыГенри Шейн, СШАNDC 11695-6832-1Телеметрическая и T3-хирургия
БупренорфинHospira, Inc., USA 0409-2012-32Телеметрическая и T3-хирургия
Аппликаторы на ватном наконечникеVWR Североамериканская, США89031-272Телеметрическая и T3-хирургия
КюреттаWorld Precision Instruments, США503753Операция T3
Электронный ошейникГенри s Свежий и здоровый корм для домашних животных, СШАRC404 VS-среднийТелеметрическая хирургия
Электрическая бритваРемингтон, США HC-5855Телеметрическая и T3-хирургия
ЭнрофлоксацинNorbrook Laboratories Limited, Великобритания555529-154-01Телеметрическая и T3-хирургия
Фишные (Micro-Adson) щипцыF.S.T, Германия11006-12Телеметрическая и T3-хирургия
Губки калибровкиКорпорация Dukal, СШАDUK4162Телеметрическая и T3-хирургия
Моющее средство Haemo-SolHaemo-Sol International, США026-050Телеметрическая хирургия
Держатель для иглы HalseyF.S.T, Германия12500-12Телеметрическая и T3-хирургия
ГрелкаСанбим, СШАPN126985-LТелеметрическая и T3-хирургия
Перекись водорода (3%)Medline Industries, Inc, СШАMDS098001ZCTТелеметрическая и T3-хирургия
Бесконечный горизонт, IHPrecision Systems and Instrumentation, СШАIH-0400Операция T3
ИзофлуранAnimal Health International, Inc., США78949580Телеметрическая хирургия
КетаминКоветрус, США80524Операция T3
МагнитData Science International, Inc., СШАН/ДТелеметрическая хирургия
МелоксикамDechra Veternary products, США 17033-051-20Телеметрическая и T3-хирургия
Пинцет для микродиссекции и пинцет;World Precision Instruments, Швейцария504515Телеметрическая хирургия
Щипцы с зеркальным покрытиемDumont surgicals, Швейцария11251-23Телеметрическая хирургия
Ретрактор мышц (большой; 1)F.S.T, Германия17007-08Телеметрическая хирургия
Мышечные ретракторы (маленькие, 2)Wexler Surgical, СШАTL0086.1Операция T3
Игла, 21G (согнута для тыкания)Игла для прецизионного планирования BD, Becton, Dickinson and company, США5296673Телеметрическая хирургия
Неабсорбируемые швы (4-0) Полипропиленовые швыКорпорация DEMETECH, СШАPM194013F13MТелеметрическая хирургия
Окклюзионная нить (шелк)Clover Needlecraft, Inc, Япония96Телеметрическая хирургия
Ponemah SoftwareData Science International, Inc., СШАН/ДТелеметрическая хирургия
Повидон — йод (бетадин) (5%)Avrio health, США304968-08Телеметрическая и T3-хирургия
Пресс и герметизацияГлад, СШАCLO70441Телеметрическая и T3-хирургия
Regel-KitData Science International, Inc., США276-0038-001Телеметрическая хирургия
Рукоятка скальпеляF.S.T, Германия91003-12Телеметрическая и T3-хирургия
Ножницы (маленькие, мелкие)F.S.T, Германия14959-11Телеметрическая и T3-хирургия
Хлорид натрия (0,9%)Vetivex, США17033-492-50Телеметрическая хирургия
СомнофлоKent Scientific Corp., СШАSF-01Телеметрическая хирургия
Скобы  Fine Science Tools, США12022-09Операция T3
Стерильные спиртовые подготовительные подушкиКорпорация Dukal, США  65517-0002-1Телеметрическая и T3-хирургия
Стерильные перчаткиМакКЕССОН, США20-1065NТелеметрическая и T3-хирургия
Стерильные полотенцевые шторы (18" X26")Корпорация Динарекс, СШАDYA4410Телеметрическая и T3-хирургия
Операция под прокладками (17" X24")Корпорация Dukal, США22-415-758Телеметрическая и T3-хирургия
Хирургическое лезвие (No 11)Integra Lifesciences Production Corporation, Япония2029-03--01Телеметрическая и T3-хирургия
Телеметрический имплант HD-S10Data Sciences International, Inc., США270-0180-001XТелеметрическая хирургия
ТранзисторData Science International, Inc., СШАН/ДТелеметрическая хирургия
Тройной антибиотиковый кремCosette Pharmaceuticals, Inc., США29-62231CPLNC1Телеметрическая хирургия
Венный пикТехнологии инфузии саи, ИндияVP-10Телеметрическая хирургия
Ветеринарный залог3M Animal Care Products, США34-8720-6521-3Телеметрическая хирургия
Насосы для нагрева водыC2Dx TP700 TCESS-95009-00Телеметрическая и T3-хирургия
КсилазинCovetrus, USA 61035Операция T3

Ссылки

  1. Bhattacharyya, S., Sahu, S., Kaur, S., Jain, S. Effect of low intensity magnetic field stimulation on calcium-mediated cytotoxicity after mild spinal cord contusion injury in rats. Ann Neurosci. 27 (2), 49-56 (2020).
  2. Hagen, E. M. Acute complications of spinal cord injuries. World J Orthop. 6 (1), 17-23 (2015).
  3. Hagen, E. M., Rekand, T., Gronning, M., Faerestrand, S. Cardiovascular complications of spinal cord injury. Tidsskr Nor Laegeforen. 132 (9), 1115-1120 (2012).
  4. Kaur, S., Jain, S., Bhardwaj, R., Kumaran, S. S., Kochhar, K. P. Modulation of the biphasic pattern of cortical reorganization in spinal cord-transected rats by external magnetic fields. J Biosci. 50, 71(2025).
  5. Furlan, J. C., Fehlings, M. G. Cardiovascular complications after acute spinal cord injury: pathophysiology, diagnosis, and management. Neurosurg Focus. 25 (5), E13(2008).
  6. Cragg, J. J., Noonan, V. K., Krassioukov, A., Borisoff, J. Cardiovascular disease and spinal cord injury: results from a national population health survey. Neurology. 81 (8), 723-728 (2013).
  7. Grossmann, F., Flueck, J. L., Perret, C., Meeusen, R., Roelands, B. The thermoregulatory and thermal responses of individuals with a spinal cord injury during exercise, acclimation and by using cooling strategies-A systematic review. Front Physiol. 12, 636997(2021).
  8. Grigorean, V. T., et al. Cardiac dysfunctions following spinal cord injury. J Med Life. 2 (2), 133-145 (2009).
  9. Weaver, L. C., Flemfing, J. C., Mathias, C. J., Krassioukov, A. V. Disordered cardiovascular control after spinal cord injury. Handb Clin Neurol. 109, 213-233 (2012).
  10. Partida, E., Mironets, E., Hou, S., Tom, V. J. Cardiovascular dysfunction following spinal cord injury. Neural Regen Res. 11 (2), 189-194 (2016).
  11. Garshick, E., et al. A prospective assessment of mortality in chronic spinal cord injury. Spinal Cord. 43 (7), 408-416 (2005).
  12. Krassioukov, A. V., Furlan, J. C., Fehlings, M. G. Autonomic dysreflexia in acute spinal cord injury: an under-recognized clinical entity. J Neurotrauma. 20 (8), 707-716 (2003).
  13. Eldahan, K. C., Rabchevsky, A. G. Autonomic dysreflexia after spinal cord injury: systemic pathophysiology and methods of management. Auton Neurosci. 209, 59-70 (2018).
  14. Karlsson, A. K. Autonomic dysreflexia. Spinal Cord. 37, 383-391 (1999).
  15. Canon, S., et al. Autonomic dysreflexia during urodynamics in children and adolescents with spinal cord injury or severe neurologic disease. J Pediatr Urol. 11 (1), 32.e1-32.e4 (2015).
  16. Lindan, R., Joiner, E., Freehafer, A. A., Hazel, C. Incidence and clinical features of autonomic dysreflexia in patients with spinal cord injury. Paraplegia. 18 (5), 285-292 (1980).
  17. Ho, C. P., Krassioukov, A. V. Autonomic dysreflexia and myocardial ischemia. Spinal Cord. 48 (9), 714-715 (2010).
  18. Wan, D., Krassioukov, A. V. Life-threatening outcomes associated with autonomic dysreflexia: A clinical review. J Spinal Cord Med. 37 (1), 2-10 (2014).
  19. Kalra, D. K., Raina, A., Sohal, S. Neurogenic orthostatic hypotension: State of the art and therapeutic strategies. Clin Med Insights Cardiol. 14, 1179546820953415(2020).
  20. Kim, M. J., Farrell, J. Orthostatic hypotension: A practical approach. Am Fam Physician. 105 (1), 39-49 (2022).
  21. Braga, V. A., Prabhakar, N. R. Refinement of telemetry for measuring blood pressure in conscious rats. J Am Assoc Lab Anim Sci. 48 (3), 268-271 (2009).
  22. Chinnadurai, S. K., et al. Comparison of an implantable telemetry device and an oscillometric monitor for measurement of blood pressure in anaesthetized and unrestrained green iguanas (Iguana iguana). Vet Anaesth Analg. 37 (5), 434-439 (2010).
  23. Harrison, D. G., et al. Tail-cuff versus radiotelemetry to measure blood pressure in mice and rats. Hypertension. 81 (1), 3-5 (2024).
  24. Rabchevsky, A. G., et al. Effects of gabapentin on muscle spasticity and both induced as well as spontaneous autonomic dysreflexia after complete spinal cord injury. Front Physiol. 3, 329(2012).
  25. Squair, J. W., White, B. A., Bravo, G. I., Martin Ginis, K. A., Krassioukov, A. V. The economic burden of autonomic dysreflexia during hospitalization for individuals with spinal cord injury. J Neurotrauma. 33 (15), 1422-1427 (2016).
  26. Squair, J. W., et al. Minocycline reduces the severity of autonomic dysreflexia after experimental spinal cord injury. J Neurotrauma. 35 (24), 2861-2871 (2018).
  27. Niemeyer, J. E. Telemetry for small animal physiology. Lab Anim (NY). 45 (7), 255-257 (2016).
  28. Cruz-López, E. O., Merkus, D., Danser, A. H. J. Blood pressure monitoring through radiotelemetry: exploring the viability of its application in multihoused small laboratory animals. Hypertension. 81 (5), 947-950 (2024).
  29. Molcan, L. Telemetric data collection should be standard in modern experimental cardiovascular research. Physiol Behav. 242, 113620(2021).
  30. Wang, Y., et al. Artificial intelligence measuring the aortic diameter assist in identifying adverse blood pressure status including masked hypertension. Postgrad Med. 134 (1), 111-121 (2022).
  31. DePaolo, J., et al. Relationship between ascending thoracic aortic diameter and blood pressure: a Mendelian randomization study. Arterioscl Throm Vas. 43 (2), 359-366 (2023).
  32. Hou, S., Blesch, A., Lu, P. A radio-telemetric system to monitor cardiovascular function in rats with spinal cord transection and embryonic neural stem cell grafts. J Vis Exp. (92), e51914(2014).
  33. Marie, B., et al. Carotid versus femoral access for transcatheter aortic valve replacement: comparable results in the current era. Eur J Cardiothorac Surg. 60 (4), 874-879 (2021).
  34. Gaudet, A. D., et al. Spinal cord injury in rats disrupts the circadian system. eNeuro. 5 (6), (2018).

Перепечатки и разрешения

Теги

In vivo Телеметрия для записи долгосрочных сердечно-сосудистых параметров, температуры и активности в моделях крыс с травмами спинного мозга
Свяжитесь с нами
Рекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

Авторские права © 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.