Den kroniskt instrumenterade icke-bedövad foster får modell används för att studera mänsklig fosterutveckling i hälsa och sjukdom, eftersom det medger kirurgisk placering och underhåll av katetrar och elektroder, repetitiva blodprovstagning, ämne injektion, inspelning av bioelectrical aktivitet och in vivo imaging. Vi beskriver de förfaranden som krävs för att upprätta denna modell.
The chronically instrumented pregnant sheep has been used as a model of human fetal development and responses to pathophysiologic stimuli such as endotoxins, bacteria, umbilical cord occlusions, hypoxia and various pharmacological treatments. The life-saving clinical practices of glucocorticoid treatment in fetuses at risk of premature birth and the therapeutic hypothermia have been developed in this model. This is due to the unique amenability of the non-anesthetized fetal sheep to the surgical placement and maintenance of catheters and electrodes, allowing repetitive blood sampling, substance injection, recording of bioelectrical activity, application of electric stimulation and in vivo organ imaging. Here we describe the surgical instrumentation procedure required to achieve a stable chronically instrumented non-anesthetized fetal sheep model including characterization of the post-operative recovery from blood gas, metabolic and inflammation standpoints.
En mängd olika djurmodeller finns för studier av både normala och komprometterade graviditeter, inklusive gnagare, icke-mänskliga primater och inhemska idisslare. 1,2,3,4,5 Den kroniskt instrumente gravid får har använts i stor utsträckning för 50 år som en modell av mänsklig fosterutveckling och svar på patofysiologiska stimuli såsom lipopolysackarid (LPS). 6-10 Skadorna efter LPS exponering härma exakt vad som ses hos för tidigt födda barn med periventrikulär leukomalaci, vilket beror på att en liknande mognads profil båda arterna. 11, 12
Andra komplikationer under graviditeten har också studerats i detalj såsom upptäckten att antenatal glukokortikoider främjar lungutveckling 13-15 och förstå effekterna av intrauterin tillväxthämning (IUGR) på fostret 16,17.
Den omfattande användningen av fostrets fårmodell beror på unique mottaglighet av det icke-sövda foster fåren till kirurgisk placering och underhåll av katetrar och elektroder, vilket möjliggör upprepad blodprovtagning, registrering av bioelektriska aktiviteten, applicering av elektrisk stimulering och in vivo hjärnavbildning. 18 Telemetri är också möjligt, men mindre ofta men på grund av den högre sofistikerade för att ställa upp samt grund- och underhållskostnaderna. 19
Dessutom är foster fårmodell mycket mångsidig som många varianter av instrumentering är möjliga beroende på åtgärder av intresse. Till exempel är det möjligt att spela in under dagar till veckor multivariata signaler i realtid såsom fosterandningsrörelser, elektrisk hjärnaktivitet, kardiovaskulära reaktioner, EKG, regionala blodflödet till en rad organ med flödessonder eller mikrosfärer, etc. Tack vare denna mångsidighet, har ett stort antal studier genomförts inklusive utvecklingen av koftaovascular systemet 20,21, hypotalamus-hypofys-binjure (HPA) axeln 22, hjärnans utveckling 23 och vilolägen utveckling, i synnerhet 24, effekter av hypoxi / asfyxi 25, terapeutisk hypotermi 26, inflammation 6-11, kombination av båda 27, glukokortikoider 28,29, antidepressiva 30, bronkopulmonella dysplasi (BPD) 31,32, fetal programmering 33,34,35,36,37,38,39 eller utveckling av nya fosterövervakning villkor före och under förlossningen för att nämna fåtal områden i undersökningen. 40,41,42,43
Det övergripande målet för den metod som presenteras är att visa denna mångsidiga modell grundläggande genomförande. Det gör att inrättande av ett brett utbud av akuta och kroniska experimentella protokoll som studerar foster fysiologi och patofysiologi på integrativ, orgel, cellulär och molekylär nivå.
Bedövningen och kirurgiska ingrepp presenteras som krävs för att upprätta en djurmodell för att studera fostrets fysiologi och patofysiologi: den kroniskt instrumente icke-sövd foster får.
Fyra viktiga steg i protokollet bör betonas. Först passerar katetrar och elektroderna genom moderns flank: Det är viktigt att detta sker på en gång för att undvika eventuella interna organskador. För det andra, säkra operationsområdet uterotomy innan exteriorizing fostret: detta är avgöra…
The authors have nothing to disclose.
authors gratefully acknowledge funding support from the Molly Towell Perinatal Research Foundation, Canadian Institutes of Health Research (CIHR), and Fonds de Recherche du Québec – Santé (FRQS) (to MGF) and CIHR-Quebec Training Network in Perinatal Research (QTNPR) (to LDD).
The authors wish to thank Esther Simard, Marco Bosa, Carl Bernard and Carmen Movila for technical assistance.
ACE Light source | Schott-Fostec | A20500 | |
Dissecting scissors | Fine Science Tools | 14060 – 11 | |
Angled dissecting scissors | Fine Science Tools | 15006 – 09 | |
Scalpel handle | Fine Science Tools | 10003 – 12 | alternating dissecting tool |
Curved scalpel blades #12 | Fine Science Tools | 10012 – 00 | alternating dissecting tool |
Bone scissors | Fine Science Tools | 16044 – 10 | |
S & T suture tying forceps | Fine Science Tools | 00272 – 13 | |
Dumont SS forceps – angled | Fine Science Tools | 11203 – 25 | |
Braided silk suture size 6-0 | Teleflex Medical | 07 – 30 – 10 | |
Medical Tape | transpore | 3M | |
Ketamine hydrochloride 100 mg/ml | Hospira | NDC 0409 – 2051 – 05 | Final Does is 80 mg/kg |
Tranqui Ved Injection (xylazine 100 mg/ml) | Vecdo | NDC 50989 – 234 – 11 | Final Does is 10 mg/kg |
Reactive orange 14 | Sigma – Aldrich | R – 8254 | |
Ringers Solution Components | Solution is gas equilibrated with 95% O2 and 5% Co2, final pH 7.4 | ||
Sodium chloride | Sigma – Aldrich | S7653 | Final Concentration: 118 mM |
Potassium chloride | Fisher Scientific | P217 – 3 | Final Concentration: 4.7 mM |
Calcium chloride dihydrate | Fisher Scientific | C79 – 500 | Final Concentration: 2.5 mM |
Potassium phosphate monobasic | Fisher Scientific | P -285 | Final Concentration: 1.2 mM |
Magnesium sulfate | J.T. Baker | Jan-00 | Final Concentration: 0.57 mM |
4-(2-Hydroxyethyl)piperazine-1-ethanesulfonic acid (HEPES) | Fisher Scientific | BP 310 – 500 | Final Concentration: 5.95 g/L |
Glucose | Sigma – Aldrich | G8270 | Final Concentration: 5.5 mM |
LifeWindow | Digicare Biomedical Technology | ||
CED bioamplifier and ADC units | Cambridge Electronic Design Limited, Unit 4, Science Park, Milton Road, Cambridge CB4 0FE ENGLAND. |
Bioamp: 1902; ADC: micro1401; Data acquisition software: Spike 2, V7.13 | |
Neurolog analog signal bioamplifier | Digitimer Ltd 37 Hydeway Welwyn Garden City Hertfordshire, AL7 3BE, England |
NL108A | |
ABL800Flex | Radiometer Canada; 200 Aberdeen Dr, London, ON N5V 4N2 | ||
Eppendorf 5804R | Eppendorf Canada; 2810 Argentia Road, #2 Mississauga, Ontario, L5N 8L2 |
||
Arrow Jugular Catheterization Set | Arrow International, Inc., 2400 Bernville Road, Reading, PA 19605 USA | ||
Atravet | 10 mg/mL | ||
Diazepam | 5mg/mL | ||
Ketamine | Ketalar | 100 mg/mL | |
Propofol | 10 mg/mL | ||
SurgiVeT | Endotracheal Tubes; Smiths Medical ASD, Inc. St. Paul, MN 55112, USA | ||
Cook Airway Exchange Catheter with RAPI-FIT Adapters | Cook Critical Care 750, Bloomington IN 47402-0489 USA | ||
Dispomed Ventilator | Dispomed Ltd., 745 Nazaire-Laurin, Joliette, Quebec J6E 0L6 | ||
BD Insyte-W | Becton Dickinson, Infusion Therapy Systems Inc., 9450 S State St, Sandy Utah 84070 USA | 22 to 20 G; 1 in [0.9 x 25 mm] to 1.16 in [1.1 x 30 mm] | |
Edwards Lifesciences Ref: PX272 Pressure monitoring kit with TruWave Disposable Pressure | |||
LifeWindow LW6000 | Digicare Biomedical Technology 107 Commerce Road, Boynton Beach, FL 33426-9365 USA | ||
Gaymar | |||
Babcock | |||
Polyvinyl catheters | SCI (Scientific Commodities Inc.) | 2 meters | |
2-0 Vicryl | |||
Castroviejo scissors | |||
electrocardiogram (ECG) | LIFYY, Metrofunk Kabel-Union, Berlin, Germany | four copper electrodes in single sheath, 2 meters | |
2-O Vicryl | |||
3-0 Vicryl | |||
PDS II USP | |||
Trimethoprim sulfadoxine | |||
Ampicillin | |||
Stopcock | Argon Medical, Cat 041220001A | Double 4-way Stopcock with male luer lock | |
Needles | Tyco Healthcare 8881202389 | Monoject aluminum hub blunt needles, 22Gx, 0.7mmx 38.1mm: for fetal arterial and venous catheters | |
Needles | Tyco Healthcare 8881202322 | Monoject aluminum hub blunt needles, 16Gx, 1.6mmx38.1mm: for amniotic catheters |