Воспроизводимая модель эндотоксинов, ориентированная на отделение интенсивной терапии, у крыс
20 февраля 2021 г.
Здесь мы представляем воспроизводимую модель эндотоксинов, ориентированную на отделение интенсивной терапии, у крыс.
Этот протокол является надежной и воспроизводимой моделью эндотоксемии, в которой физиологические и молекулярные параметры могут быть оценены многократно. Этот подход может помочь ответить на вопросы в исследованиях сепсиса. Хотя наша модель не заменяет эксперименты на животных, она уточняет модели сепсиса путем непрерывной седации и уменьшает количество животных путем повторного отбора проб.
Новички могут бороться с введением артериальных и венозных катетеров, но для освоения этих методов требуется лишь ограниченная подготовка. Визуализация всей экспериментальной установки облегчает исследователям настройку или адаптацию своих моделей, чтобы более точно имитировать ситуацию в отделении интенсивной терапии. Начните с переноса обезболенного животного на нагревательный коврик.
Поддержание температуры тела между 36,5 и 37 градусами Цельсия. Убедитесь, что животное самопроизвольно дышит, обеспечив кислород носовым конусом. Подтверждают уровень анестезии отсутствием рефлекса защемления пальца ноги перед установкой трахеостомии и артериальных и венозных катетеров.
Используйте мазь для защиты глаз. Подготовьте стерильные хирургические инструменты и катетеры вместе с контролем давления и насыщения кислородом для достаточной оксигенации. Наложите жгут на проксимальный хвост крысы, чтобы облегчить венозный доступ и трижды продезинфицируйте хвост спиртом.
Введите внутривенный катетер 26-го калибра в одну из двух боковых хвостовых вен, избегая инъекции воздуха. Развяжите жгут после установки внутривенного катетера и зафиксируйте внутривенный катетер на месте с помощью клейкой ленты. Подключите шприцевые насосы с трехходовыми запорными кранами к внутривенному доступу для непрерывного применения жидкости и лекарств.
Начните трахеостомию с бритья передней области шеи животного, а затем трижды продезинфицируйте бритую кожу раствором повидон йода. Выполните двухсантиметровый продольный разрез с помощью лезвия скальпеля No 10. Втягивайте кожу 2-0 шелковыми швами.
Затем тупо подготовили гортань и трахею к вскрытию хирургическими ножницами. Вставьте стерильную канюлю трахеи в трахею, стараясь не проникать слишком глубоко, чтобы избежать односторонней вентиляции. Закрепите канюлю на месте с помощью шелкового шва 2-O, а затем подключите канюлю к вентилятору для вентиляции под давлением или объемом.
Определите протоколы замены жидкости, протоколы применения сосудосуживающих средств и критерии аборта перед началом эксперимента. Продезинфицируйте хвост крысы три раза раствором повидона йода, а затем срежьте кожный круг на один сантиметр продольно с вентральной стороны с помощью скальпеля, следя за тем, чтобы не разрезать слишком глубоко, чтобы избежать травмы хвостовой артерии. Используйте хирургический микроскоп, чтобы тщательно обнажить артерию.
Срежьте фасцию, окружающую артерию, хирургическими микроножами. Затем обложите дистальную часть артерии, выполнив проксимальный 6-0 шелковый шов, но не затягивайте шелк. Введите катетер 26-го калибра в артерию между дистальным и проксимальным шелковым швом, а затем затяните проксимальный шелковый шов, чтобы зафиксировать катетер на месте.
Подключите катетер к датчику давления, чтобы обеспечить непрерывное измерение артериального давления. Кроме того, поместите трехсторонний запорный кран между катетером, подключенным к датчику давления, и катетером 26-го калибра для забора артериальной крови. После того, как животное достигло устойчивого состояния, индуцируется сепсис путем инъекции ЛПС и сбора образцов крови.
Замените потерю жидкости из образцов крови раствором Рингера в соотношении один к четырем, избегая инъекции воздуха в любое время, чтобы предотвратить воздушную эмболию. Среднее артериальное давление остается стабильным у животных со стимуляцией ЛПС и без нее. У животных, получавших ЛПС, развиваются характеристики сепсиса, такие как избыток отрицательного основания.
У животных, получавших ЛПС, также развилась сильная воспалительная реакция, которая измерялась цитокинами плазмы, такими как хемоаттрактант-белок-1, моноцитарный хемоаттрактант-белок-1 и интерлейкин-6. При попытке этого протокола не забудьте предварительно определить схемы жидкости и вазопрессора, а также определить критерии прекращения, чтобы получить надежные и воспроизводимые данные исследований. Этот протокол может быть адаптирован к другим моделям сепсиса.
Таким образом, на исследовательский вопрос дается ответ с наиболее подходящим подходом и в соответствии с принципами снижения, уточнения, замены благополучия животных.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной статье представлена надежная и воспроизводимая модель эндотоксемии у крыс, разработанная для исследований, ориентированных на интенсивную терапию. Эта модель позволяет проводить многократную оценку физиологических и молекулярных параметров, что способствует изучению сепсиса.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейронаука
- Исследования сепсиса
- Животные модели
Теоретическая часть
- Эндотоксемия является критическим состоянием при сепсисе.
- Существующие модели часто требуют использования большого количества животных.
- Непрерывная седация позволяет усовершенствовать экспериментальные подходы.
- Повторный отбор проб позволяет получить больше данных при использовании меньшего количества животных.
Цель исследования
- Разработка модели, имитирующей условия отделения интенсивной терапии.
- Обеспечение возможности повторных оценок физиологических реакций.
- Повышение этичности использования животных в исследованиях.
Используемые методы
- Перенос анестезированных крыс на греющий мат.
- Установка артериального и венозного катетеров.
- Непрерывный мониторинг физиологических параметров.
- Визуализация экспериментальной установки для лучшей адаптации.
Основные результаты
- Данная модель является воспроизводимой и надежной для исследований эндотоксиемии.
- Физиологические и молекулярные параметры могут оцениваться многократно.
- Снижает количество животных, необходимых для проведения экспериментов.
- Облегчает обучение начинающих специалистов методам установки катетера.
Выводы
- Данная модель позволяет более контролируемо изучать сепсис.
- Она создает основу для будущих исследований в области интенсивной терапии.
- Предлагает более этичный подход к исследованиям сепсиса на животных.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Данная ориентированная на условия ОИТ модель эндотоксического шока позволяет воспроизводимо оценивать физиологические и молекулярные параметры при исследовании сепсиса, обеспечивая возможность итеративного тестирования терапевтических вмешательств и сокращая количество используемых животных за счет многократного забора проб. Модель соответствует принципам 3R и способствует доклинической оценке соединений, модулирующих течение сепсиса, в клинически значимых условиях седации, вентиляции легких и гемодинамического мониторинга.
Стратегические области применения в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Научная ценность: позволяет исследовать воспалительные пути, такие как сигналинг TLR4 и цитокиновые каскады (например, MCP-1, IL-6), в контролируемых условиях эндотоксиемии.
- Практическая ценность: обеспечивает воспроизводимые гемодинамические и воспалительные показатели для изучения взаимодействия с мишенью и модуляции путей.
- Научная ценность: способствует снижению механистических рисков путем установления связи между молекулярными вмешательствами и физиологическими результатами, такими как среднее артериальное давление и избыток оснований.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: позволяет получить количественные показатели цитокинов плазмы и физиологические параметры, подходящие для установления связи с биомаркерным анализом при патофизиологии сепсиса.
- Практическая ценность: стандартизированные протоколы инфузионной терапии и применения вазопрессоров обеспечивают стабильные исходные условия для скрининга соединений.
- Научная ценность: позволяет проводить многократный забор крови у одного и того же животного, что увеличивает плотность данных на одного субъекта и повышает воспроизводимость анализа.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: Отражает методы клинического ведения пациентов в ОИТ, включая искусственную вентиляцию легких, непрерывный мониторинг артериального давления и применение норэпинефрина, что повышает трансляционную значимость.
- Операционная ценность: Определенные критерии завершения и протоколы восполнения жидкости обеспечивают стандартизацию проведения доклинических исследований и воспроизводимость между лабораториями.
- Научная ценность: Облегчает оценку маркеров полиорганной недостаточности, что позволяет принимать обоснованные решения о переходе на следующие этапы разработки терапии сепсиса с учетом рисков.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данная модель вписывается в континуум исследований сепсиса — от валидации мишени до доклинических испытаний эффективности, особенно для соединений, направленных на борьбу с гипервоспалением или сосудистой дисфункцией.
- Поисковая биология: обеспечивает проверку гипотез относительно иммуномодулирующих мишеней посредством измерения цитокиновых и гемодинамических ответов на воздействие LPS.
- Скрининг: позволяет создавать готовые к анализу биологические системы со стандартизированными фенотипами сепсиса для оценки библиотек соединений.
- Аналитика: предоставляет количественные данные, включая MAP, избыток оснований и уровень цитокинов в плазме (MCP-1, IL-6), для анализа зависимости «доза-эффект» и взаимодействия с мишенью.
- Трансляционные исследования: отражают протоколы интенсивной терапии, улучшая преемственность этапов от поиска мишеней до доклинической валидации препаратов для лечения сепсиса.
- Корпоративное повторное использование: отработанные рабочие процессы катетеризации, вентиляции и мониторинга позволяют использовать платформу в различных исследованиях механизмов сепсиса.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышение прогностической уверенности при валидации мишеней за счет воспроизводимых фенотипов сепсиса и измеряемых воспалительных каскадов.
- Операционная ценность: Стандартизированные хирургические процедуры и методы мониторинга повышают воспроизводимость и снижают межисследовательскую вариабельность.
- Стратегическая ценность: Сокращение количества животных за счет повторного отбора проб снижает нагрузку на ресурсы и поддерживает этические принципы доклинических исследований.
- Влияние на портфель: Обеспечивает более раннее принятие решений о продолжении или прекращении разработок (go/no-go) за счет получения механистических и физиологических данных, снижающих риски гипотез по мишеням сепсиса.
Особенности реализации
- Опыт в области катетеризации сосудов грызунов и владение методами стерильной хирургической техники.
- Оборудование для трансдукции артериального давления, управления аппаратом ИВЛ и анализа газов крови.
- Стандартизированные протоколы инфузионной терапии, дозирования вазопрессоров и поддержания температуры (36.5–37°C).
- Особенности адаптации протоколов для различных линий крыс или сопутствующих заболеваний при моделировании сепсиса.
- Ограничения включают техническую сложность артериальной катетеризации и необходимость строгого соблюдения асептики для предотвращения побочных инфекций.
Часто задаваемые вопросы по биофармацевтике
Chapters in this video
0:05
Introduction
1:06
Anesthesia Induction, Animal Monitoring, Intravenous Access and Tracheostomy
3:06
Arterial Access, Baseline Measurement, Sepsis Induction and Follow-Up Measurements
4:37
Results: The Analysis of the Arterial Pressure, Sepsis and the Inflammatory Reaction in LPS-Treated and Non-Treated Animals
5:11
Conclusion
