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Bioengineering

腹側腹部ヘルニア修復術を勉強するラットのモデルの使用

doi: 10.3791/53587 Published: October 2, 2017

Summary

本稿では、作成および腹側腹壁欠損 (ヘルニア) の修復に関連付けられたメソッドについて説明します。このモデルは、注入材料を使用するものなどの修復戦略を研究に使用できます。本稿では、小さなブタの腸粘膜と実験的ヘルニアの修復は、例として提示されます。

Abstract

腹側腹部ヘルニアは時々 herniorraphy (手術) が必要な比較的一般的な臨床症状です。腹側腹部ヘルニアの修復術、通常腹部壁の欠陥でメカニカル ブリッジとして機能する材料の注入が必要です。小さなブタ腸粘膜下層 (SIS) のような生体もインプラントに細胞増殖の格子として役立つので、ホスト組織に組み込むことが自然。このような修復材料の開発動物モデル実験的腹部壁の欠陥が簡単に作成しは、再現可能な方法で修復するの使用からの利点します。ここで提供されるメソッドでは、外科的創造とラットモデルにおける腹側腹部ヘルニアの修復について説明します。このモデルでの実験的腹側腹部ヘルニアを修復する SIS を使用すると、注入後 28 日以内ホスト組織に組み込まれて急速に。組織学的に、ホスト組織への注入材料の取り込みは、堅牢な線応答によって特徴づけられます。将来の改良とラット腹部ヘルニア モデルの応用可能性が高い人間のもっと密接に模倣の一般的な併存する手段として糖尿病や肥満の動物を伴うことがあります。

Introduction

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腹壁ヘルニアは、先天性欠損、外傷、または失敗した閉鎖、腹壁を含む手術の傷の結果として発生する可能性があります一般的臨床問題です。修理が一般的で腹壁を縫合糸で閉じる単にそれらと比較してインプラント治療を受けた患者の再発率が減少で、腹壁を補強するためにインプラントを使用して含まれます。1

外科ヘルニア修復は、注入材料の欠陥のメカニカル ブリッジを必要があります。この点では、合成や天然素材は、ヘルニア修復のため使用されています。多くの合成物質は通常非吸収性、他合成インプラントは、吸収性と非吸収性材料の一つを結合しながら展開されたポリテトラフルオロ エチレン、ポリエチレン テレフタ レート ポリエステル、ポリプロピレンが含まれますpolygalactine などのポリマーです。1対照的に、自然材料インプラントが動物や人間の死体ソースから派生した一般的に。ヘルニア修復のため使用される自然な材料、通常コラーゲンの豊富な内部成長とホスト組織の統合のための足場として機能します。

欲望を開発し、腹側腹部ヘルニア修復のための新しい材料を最適化は、候補材料の評価のための適切な動物モデルを必要とします。研究は、様々 な種、羊、豚23ウサギ、4ラット、5,6,7,8犬などで行われています。9このような研究のラットを使用しての利点は、さまざまな遺伝的変異性の制御を許可する近交系で使用可能な扱いやすいモデルを提供することです。また、上記の他の種と比較してラットの全体的な本体表面の小さい領域を許可可能性があります自然の実験材料の評価、したがって、豊富でないです。 ラット対他の種に関連付けられているさらに、削減のコストを相対的に増加させた能力画面候補材料腹側腹部ヘルニアの修復に使用するため許可します。 材料に関する考慮事項には通常外科医、強さ、感染に対する抵抗性、生体適合性、ホスト組織に組み込むことで扱いやすさが含まれます。

例として小さなブタ腸粘膜下層 (SIS) はさまざまな組織修復の徴候、腹部、鼠径部、腹部、横隔膜ヘルニアの修復を含むため使用されている天然生体材料です。10,11,12 SIS、急速にホスト組織に組み込まれて、一般的に感染症に耐性があることがわかったし、材料が汚染されたフィールドで特定のユーティリティを持ってそう。13,14ラットのモデルでは、SIS は、一軸引張破壊試験および組織のコラーゲンと血管新生の面で成長の促進によって決まる良い引張強度の処理の容易さを実証しています。6,7

欠陥の正確な手術ブリッジは、候補者の修復材料を評価するときに生産的なモデリングに不可欠な機能です。動物は厳密に続く十分な麻酔や無菌技術をする必要があります。さらに、標準サイズの腹壁欠損を慎重に作成し、十分に欠陥のマージンに材料を固定する方法で、ブリッジする必要があります。8このプロトコルは、ラットの材料を埋める例として SIS を使用して腹側腹部ヘルニア手術の作成、および、修理の後にする標準的な方法を提供します。

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Protocol

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このプロトコルにおける動物の使用ノートルダム大聖堂機関動物ケアおよび使用委員会の大学によって承認された、すべての規制当局の要件とガイドライン、続いて、によってみなされている施設で実施された、(AAALAC)、国際実験動物管理認定協会

1 です動物の選択

  1. 取得病原体フリー スプレイグ ラット評判のベンダーまたは繁殖コロニーから。
    。 注: 多くの場合、施設の獣医またはマネージャーことができます直接適切な情報源を調査官。約 250 g の体重のラットはこの手順に適しています
  2. 1 日外科前に臨床的に健康であることを確認するための動物を確認します。この点で、動物の重量を量るし、身体の状態を評価呼吸、傷が開く、または大衆の存在と動物の一般的な活動レベルに異常に注意してください。潜在的な除外基準としてそのような観察をして手術記録に異常に注意してください

2。麻酔と無菌手術のための動物の準備

  1. 鎮痛、ラット 2 時間前に手術します両方の目に眼軟膏を適用する徐放ブプレノルフィンの 1.1 1.2 mg/kg を皮下管理および管理。2 mL 加温滅菌生理食塩水を皮下
  2. は、塩酸ケタミン (90 mg/kg) およびキシラジン (10 mg/kg の腹腔内投与でラットを麻酔します。角膜とした乾燥を防ぐためにそれぞれの目に眼潤滑剤の少量を適用します。一度動物 ’ s 呼吸が安定し、はやしっかりつま先ピンチへの応答、ラットの麻酔手術のため十分なレベルに達しています。麻酔の許容レベルは、深いの存在によってさらに確認できる通常の呼吸と目 ( 蒼白、不十分な心臓血管の灌流を示唆) の通常の色
  3. は、胸骨に恥骨と、ventrum では、横余白から商業バリカンで腹側腹部を剃る。湿ったペーパー タオルを領域に適用することによって切り取られた髪の毛を削除します
  4. は、70% エタノールで拭いて続いて、iodophor 防腐剤と剃毛エリアをスクラブします。切開用のウィンドウを潜在的な汚染から隔離できるように手術用ドレープを適用します
  5. ドン滅菌手術用ガウン、マスク、髪ボンネット。徹底的に洗浄し、石鹸とドン滅菌手術用手袋で手をスクラブします

3。作成および腹側腹部ヘルニアの修復

  1. 術前滅菌オートクレーブによる手術器具
  2. メスを使用すると、腹部の筋肉のレベルまで腹側正中線に沿って約 3-4 cm 縦切開。鉗子で腹壁を慎重に持ち上げ、リネアを通じて小さな開口部を作成するアルバ。基になる内臓を保護するために穴に通し、筋肉壁の切開を作成すると保護のガイドとして機能する腹腔内に鉗子を挿入、約 2 cm × 2 cm 完全な厚さの欠陥、両端から約 1 cm 外側を切断リネアの両端の正中線上のアルバ切開します
  3. 欠陥の上機械ブリッジ材料、この場合は (図 1) で 4 層 SIS のカット済み 2 cm × 2 cm のセクションに置く
    。 注: また、アンダーレイのアプローチ使用できますある材料部が置かれる腹腔内にインテリアの観点から欠陥をカバーするためです
  4. 縫合材料簡単な縫合パターンで 4-0 絹またはナイロンを使用して腹壁の筋肉にブリッジの四隅
    。 注: 非吸収性縫合糸の使用により、吸収性縫合糸材料と収穫時に注入材料を簡単に識別します
  5. は、等間隔で 3 つの追加縫合材料のそれぞれの端を固定します。腹部の壁を通して内臓の通過を許可する可能性があります、大きなギャップが存在しないことを確保するための全体の円周端を検査します。このようなギャップが存在する場合さらに余白を確保するため追加縫合糸を配置します
  6. は、単純な中断パターンで 4-0 吸収性縫合糸で皮下組織を閉じます。縫合の単純な中断パターンの適用はまた使用するかもしれない外科ステープルで肌を終了します
  7. 放置しないでください動物まで胸骨の横臥を取り戻すために十分な意識を取り戻したが、それは完全に麻酔から回復するまで、他の動物の会社に手術を受けた動物を返さない。この時間の間に低体温症を防ぐために暖かい区域で動物を飼うです
  8. 。 完全復旧し、正常に治癒できるようにこの手順を受けている毎日
  9. 調査の動物。術後 7-10 日ステープル リムーバーで皮膚ステープルを削除します

4。注入材料の収穫

  1. 一貫した研究のニーズ、安楽死、商工会議所で管理される二酸化炭素過剰摂取でフィル レート上昇 10 ~ 30%、事前に決められた時は多くの場合 21 - 動物の術後 28 日
  2. 使用標準的な剖検ツール、皮膚と腹壁を開き、インプラントの領域を表示します
    。 注: インプラントを確保する非吸収性縫合糸を使用した場合、素材によって識別できます元縫合糸 (図 2).
  3. 副作用 (例えば 創傷の裂開、膿瘍、漿液腫、血腫) と接着程度基になる内臓に粘り強さを含む任意の総病理学的観察を観察
  4. は、インプラントを含む組織の広いセクションを切断することによってインプラントのサイトを削除します。定着剤、組織学的検査および評価の処理に備えて、10% 中性緩衝ホルマリンなどでサンプルを配置します

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Representative Results

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注入後 28 日後、SIS は通常良いホスト組織 (図 2) 混入を示します。ほとんどの場合がでは残留 SIS、明白な組織は、しばしば注入材料を識別するために調査が必要があります。組織学的解析は、主線組織と非常に小さな残留 SIS と指摘した (図 3) と良い組織定款を示す総の病理学的観察を確認しました。これらの結果はラット腹側腹部ヘルニア モデルの有用性を示しています。ラットを簡単に取得、維持、一般的に術後すぐに回復し、。組織移植の生体材料混入は生体適合性を示し、組織成長の格子として機能し、修復に SIS の能力を示します。実質的な組織設立にもインプラントのサイトは、腹部の壁に材料を確保するために使用する縫合糸で容易に識別できます。その結果、ヘルニア修復材料は、一貫性があり比較的迅速な方法で評価できます。

Figure 1
図 1:2 x 2 cm 部 SIS 実験腹側腹部ヘルニアの修復に使用します。SIS 素材は小さなブタの腸粘膜由来無細胞性細胞外マトリックスです。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 2
図 2: 株式会社 SIS のラットにおける腹側腹部ヘルニアを埋めるため移植後 28 日。次の安楽死、絹糸、SIS をセキュリティで保護するために使用によって記載されている注入材料を公開する腹側腹部皮膚が映っていた。ホスト組織に組み込まれた SIS インプラントとしては、組織の内部成長を注意してください。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 3
図 3: 組織の顕微鏡写真実験腹側腹壁をブリッジに SIS の注入に続く 28 日。SIS は、主ホスト組織に組み込まれています。セクションの残留 SIS の非常に小さな鎖を示す矢印 (H & 40 X E)。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

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Discussion

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腹側腹部ヘルニアの修復のための材料は大きな関心は、特にその初期の機械式ブリッジを提供され、ホスト組織に組み込むことができます。この点では、ブタの心膜やブタの無細胞真皮マトリックス SIS を含む様々 な材料が検討されてきた。6,7これらの材料はそれらのティッシュの細胞外マトリックスを表す、足場に細胞が移行でき、増殖組織設立が進めとして機能します。

ヘルニアの修復材料の評価が簡単に処理されそのまま治癒能力動物モデルが必要です。ラットモデル腹壁ヘルニア修復材料の生体内評価研究で扱いやすさにできます。それは、注入されたヘルニア修復材料へのホスト応答の比較組織学的評価のこのモデルを使用することが実証されています。6これは特に修復機構の一部としてホスト組織への取り込みを受ける SIS などの生体に不可欠です。

ラット腹側腹部ヘルニア修復モデルは、非常に再現性のある方法で簡単に実行できます。適切な無菌法は、汚染手術フィールドことができます治癒反応を変更、従って実験結果の解釈を複雑にする成功に不可欠です。15ここで説明されているプロトコルは、正常にヘルニアの作成を必要とする研究に着手する方法を動物の外科手術の経験豊富な個人に提供し、修復に設計されています。

ここで説明する手順には、その修理素材は腹部壁の欠陥の外部エッジに接続されている支出アプローチが含まれます。また、修理素材は欠陥の内部の側面に接続されているインレイ アプローチを使用することが可能です。ヘルニア メッシュ腹腔鏡では通常、インレイのアプローチを実現します。インレイ メソッドできます腹部の内臓、インプラントより直接連絡したがってややインプラントと内臓の間の adhesiogenesis の可能性を高めます。手術後癒着形成が重要な臨床的問題には、密接に adhesiogenesis を検査する研究は、インレイのアプローチを使用するがあります。

ラットは一般に非常に迅速に、術後回復、術後合併症のいくつかの可能性存在します。たとえば、いくつかのラット皮膚縫合糸でもステープルが削除されます。切開傷がオープンする場合、ラットが、安楽死されるまたは再麻酔し、皮膚を閉じる。稀で、開いた隙間を持っている皮膚と腹壁の両方がある場合は、動物を安楽死する必要があります。このようなの場合は、担当獣医師が速やかにそのような動物の形成する必要があります。

ここで説明するモデル前述のいくつかの利点があります。しかし、ネズミなど、quadraped で腹側腹部ヘルニアのモデリングが人間に翻訳が制限されることを認識すべき。さらに、臨床的に関連する多くのヘルニアは、糖尿病、肥満、結合組織欠損などの併存に関連すると考えられている、ので通常の動物の修復戦略の評価での直線移動の値は複雑なモデル。それにもかかわらず、ラット モデルで比較的迅速かつ簡単にヘルニア修復材料評価できます。

将来の改良とラット腹部ヘルニア モデルの応用可能性が高い人間のもっと密接に模倣の一般的な併存する手段として糖尿病や肥満の動物を伴うことがあります。同様に、組織の修復を支援するために誘導多能性幹細胞法の評価はこのモデルでユーティリティを見つける可能性が高い。

このモデルの使用の成功のための重要なステップは、動物と手術スキルの世話を中心としました。無菌は、感染の可能性を最小限に抑える方法として使用する必要があります。適切な麻酔と鎮痛、術後動物が快適である、外科的切開が閉じられてように監視と同様に、不可欠。重要なは、腹部壁の欠陥の端に生体材料の確保、外科医を皮下組織に腹部の内臓の通過を許可する可能性がありますないの開口部で、すべてのエッジが安全である確立する必要があります。

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Disclosures

クック バイオ テクノロジー株式会社、医療グレード SIS の製造元によって (CJ) の著者の 1 つを採用します。

Acknowledgments

著者のこの作品の技術的な側面で彼女の援助ヴァレリー シュレーダーを感謝したいです。このモデルの開発に関連する作業は、クック バイオ テクノロジー社 (米国で、ウェスト ラファイエット) によって支えられました。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Isoflurane (Isoflo) Henry Schine Animal Health 17579 gas anesthetic
Optixcare Eye Lubricant Henry Schine Animal Health OPX4240 Ocular lubricant
Oster clippers Henry Schine Animal Health 6092 hair clippers
Betadine surgical scrub Henry Schine Animal Health 1618 antiseptic iodophor
Sterile scalpel Henry Schine Animal Health 329 #10 scalpel
9" x 12" disposable surgical drape Braintree Scientific, Inc. SP-RPS Surgical drape
4-0 nylon suture Braintree Scientific, Inc. SUT 812 Suture material
4-0 Absorbable Suture Henry Schine Animal Health 29242 Synthetic absorbable suture
9 mm Autoclips and applier Braintree Scientific, Inc. ACS KIT Surgical staples for closure of skin incision
Torbugesic/analgesic Henry Schein Animal Health 12084 Butorphanol tartarate for post-operative analgesia
Small intestinal submucosa (SIS) Cook Biotech, Inc. Implant material for bridging experimental abdominal wall defect
Rats Harlan, Inc. Sprague Dawley Animal for hernia modeling

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References

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Suckow, M. A., Duke Boynton, F. D., Johnson, C. Use of a Rat Model to Study Ventral Abdominal Hernia Repair. J. Vis. Exp. (128), e53587, doi:10.3791/53587 (2017).More

Suckow, M. A., Duke Boynton, F. D., Johnson, C. Use of a Rat Model to Study Ventral Abdominal Hernia Repair. J. Vis. Exp. (128), e53587, doi:10.3791/53587 (2017).

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