Komplett tymektomi hos vuxna råttor med icke-invasiv endotrakeal intubation

Summary

Rodent thymectomy is a valuable technique in immunological research. Here, a protocol for complete thymectomy in adult rats using a mini-sternotomy along with non-invasive intubation and positive pressure ventilation to minimize perioperative morbidity and mortality is described.

Abstract

Tymektomi hos neonatala gnagare är ett etablerat och tillförlitligt förfarande för immunologiska studier. Men hos vuxna råttor, kan komplikationer av blödning och pneumothorax från pleural störningar leda till en betydande dödlighet. Detta protokoll är en enkel metod för råtta tymektomi som utnyttjar en mini-sternotomi och endotrakeal intubering. Intubation utförs med en icke-invasiv och enkelt reproducerbar metod och möjliggör övertryck ventilation för att förhindra pneumothorax och en kontrollerad luftvägarna som gör att tillräckligt med tid för noggrann bräss dissekering för att minimera pleural störningar. En 1,5 cm sternala snitt minskar kontakt med mediastinum fartyg och lungsäcken, samtidigt som det ger fullständig visualisering av tymus. Efter exponering av mediastinum, är tymus avlägsnades genom trubbig dissektion under förstoring. Den pleural utrymmet förseglas sedan med sutur stängning av pre-luftrör muskler följt av tillämpningen av kirurgiskt lim. Denthorax stängs sedan med sutur stängning av bröstbenet, följt av sutur stängning av huden. Alla thymectomies var fullständig vilket framgår av immunohistokemisk (IHC) infärgning av mediastinum vävnad, och frånvaro av naiva T-celler genom flödescytometri och förfarandet hade en 96% överlevnad. Denna metod är lämplig när du är klar tymektomi med minimala komplikationer önskas för ytterligare immunologiska studier i atymiska vuxna råttor.

Introduction

Sedan början av 1960-talet, har bräss varit känt för sin avgörande roll i utvecklingen av centrala immunologisk tolerans. Gnagare tymektomi har visat sig vara ett viktigt förfarande att definiera rollen av tymus i lymfocytdifferentiering, självtolerans, och immunotolerans i inställningen av transplantattransplantation och tumörmetastaser. Borttagning av råtta bräss möjliggör studier med T-cells utarmning eller adoptiv överföring av definierade T-cellpopulationer utan återuppstår infödda naiva T-celler.

Thymectomies i neonatala gnagare kan åstadkommas med hjälp av en sug teknik med tillförlitliga resultat ^1. Hos vuxna råttor, är denna teknik förenat med en cirka 20% dödlighet och ofta resulterar i en ofullständig tymektomi ^2. För att uppnå genomgående fullständig tymektomi hos vuxna råttor, krävs öppen exponering av mediastinum genom en median sternotomi. Men dettaförfarande är förenat med komplikationer som inkluderar trakeal skada, blödning och pneumothorax leder till en total dödlighet varierar 1,5-6% ^{2- 4.}

Under de senaste två decennierna förbättringar i tymektomi tekniker har minskat perioperativa komplikationer och har förbättrat överlevnaden. Endotrakeal intubation möjliggör övertrycksventilation har minskat pneumothorax hastigheter ^5. Metoder för intubation tidigare beskrivna intervall från öppen exponering för luftstrupen till mindre invasiva metoder som använder direktstämbands visualisering. Komplikationer i samband med intubation förfarandet inkluderar trakeal skada, stämbands bristning, oavsiktlig esofagus intubation och blödning till följd av hjärtpunktur eller laceration av övre hålvenen. Dessutom kan närhet av de nedre tymiska loberna till pleura fodret orsaka pneumotorax.

Här beskriver vi en teknik förtymektomi genom en minimalinvasiv 2 cm hud snitt efter en enkel metod för endotrakeal intubation med hjälp av en trubbiga slut angiokateter och transkutan luftrör belysning. Den tymektomi innebär en 1,5 cm sternotomi och en tre-skikt stängning med kirurgiskt lim ansökan att täta mediastinum och minimera förekomsten av blödning och respiratoriska komplikationer. Denna metod resulterar tillförlitligt i fullständig tymektomi vilket framgår av försvinnandet av CD4 ⁺ och CD8 ⁺ naiva T-celler efter tymektomi och frånvaron av tymusvävnad på IHC färgning. Operativa tider och dödlighet peri-procedur hålls till ett minimum.

Protocol

OBS: Alla experimentella procedurer som omfattar användning av råttor gjordes i enlighet med protokoll som godkänts av Animal Care och användning kommittén för Duke University. 1. Beredning av trakealintubation kanyl Skär av nålen slutet av en 2 tums 14 G angiocathether nål med en avbitartång. Nyp lumen av nålen stängd med nål-plattång. Skär nöp sektionen ner till kanten av den öppna lumen delen med skärande tänger, och sedan klippa kanterna …

Representative Results

Denna procedur utfördes på vuxna Lewis-råttor (n = 26). Medelvärdet drifttid var 15 ± 3 min. Det fanns ingen intraoperativ dödlighet. Den genomsnittliga intubation tiden – från placering av råtta på intubation apparaten till etablering av ventilation – var 45 ± 5 sek. 24 råttor hade en fullständig återhämtning från operationen utan tecken på andningssvårigheter eller blödning genom postoperativ dag (POD) 14. En råtta utvecklat andningssvårigheter på POD 4 och genomgick re-operation för att utforska…

Discussion

Den nuvarande protokollet för fullständig tymektomi ger ett minimalt invasiv metod med en tre skikt snitt stängning med kirurgiskt lim program designat för att minimera komplikationer. Fullständigt avlägsnande av tymus demonstrerades genom förlusten av naiva T-celler och genom IHC färgning av mediastinum lymfvävnad för cytokeratin.

Proceduren i vuxen råtta tymektomi har komplicerats av dödligheten från 1,5 – 20% på grund av peri-operativa komplikationer, varav de flesta är det…

Materials

Name of Reagent/ Equipment	Company	Catalog Number	Comments/Description
2" 14-gauge angiocatheter
Operating microscope	Zeiss
Warming pad
Heart rate and blood oxygenation monitor for rodents with foot sensors	Harvard Apparatus	ST1 72-8010, ST1 72-8098 (Rat foot sensor)
Intubation apparatus (plastic with metal bar at the top)			See Figure 2
Small animal anesthesia system with induction box, isoflurane tank and O2 tank	Harvard Apparatus	ST1 72-6420
Small animal ventilator with tubing	CWE	12-02000 (ventilator)and 12-04000 (external valve assembly for mice/rats)
High-intensity Fiber-Optic Illuminator	Dolan Jenner	EEG 2823M
Student standard pattern forceps	Fine Science Tools	91100-16
Fine straight scissors	Fine Science Tools	14060-09
Blunt-tipped Shea scissors	Fine Science Tools	14105-12
Small Alm retractor (for sternum)	Fine Science Tools	17008-07
Blunt Graefe forceps	Fine Science Tools	11050-10
Fine Dumont forceps	Fine Science Tools	11254-20
5-0 Maxon sutures	Ethicon
4-0 Silk sutures (with cutting needle)	Ethicon
6-0 Nylon suture	Ethicon
Cyanoacrylate glue (Endermil)
Lubrication gel	Akorn Animal Health	NDC 17478-162-35