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Bioengineering

Utilização de um modelo do rato para estudar hérnia Abdominal Ventral

doi: 10.3791/53587 Published: October 2, 2017

Summary

Este manuscrito descreve métodos associados com a criação e a reparação de um defeito da parede abdominal ventral (hérnia). Este modelo pode ser usado para estudar estratégias de reparação, tais como aqueles que usam materiais implantados. Neste manuscrito, reparo da hérnia experimental com suínos submucosa intestinal pequena é apresentado como um exemplo.

Abstract

Hérnia abdominal ventral é uma condição clínica relativamente comum que às vezes requer herniorraphy (reparo cirúrgico). O reparo da hérnia abdominal ventral normalmente requer a implantação de um material para servir como uma ponte mecânica através do defeito na parede abdominal. Biomateriais, tais como a submucosa intestinal pequeno suíno (SIS), também servem como uma estrutura para o crescimento da célula para o implante e naturalmente podem incorporar o tecido do hospedeiro. Desenvolvimento de tais materiais de reparação beneficia da utilização de modelos animais em que os defeitos da parede abdominal experimental são facilmente criados em são favoráveis para reparar de forma reproduzível. O método oferecido aqui descreve criação cirúrgica e reparo da hérnia abdominal ventral em um modelo do rato. Quando o SIS é usada para reparar uma hérnia abdominal ventral experimental neste modelo, que é rapidamente incorporada tecido do hospedeiro dentro de 28 dias de implantação. Histologicamente, a incorporação do seu material implantado no tecido do hospedeiro caracteriza-se por uma resposta fibrovasculares robusta. Futuros aperfeiçoamentos e aplicações do modelo de hérnia abdominal rato provavelmente podem envolver animais diabéticos e/ou obesos como um meio para mais pròxima imitar comuns co-morbidades do homem.

Introduction

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Hérnia de parede abdominal é um problema clínico comumente encontrado que pode ocorrer como resultado de defeito congênito, lesão traumática ou falhado fechamento das feridas cirúrgicas, envolvendo a parede abdominal. Reparação geralmente envolve o uso de um implante para reforçar a parede abdominal, com uma taxa reduzida de reincidência, observada em pacientes tratados com um implante em comparação com aqueles em quem a parede abdominal é simplesmente fechada com sutura. 1

Reparo cirúrgico de hérnia muitas vezes requer ponte mecânica do defeito com um material implantado. A este respeito, materiais sintéticos e naturais têm sido utilizados para o reparo da hérnia. Muitos materiais sintéticos são tipicamente não-absorvíveis e incluem poliéster de tereftalato de polietileno, polipropileno e politetrafluoretileno expandido, enquanto outros implantes sintéticos combinam um dos materiais não absorvíveis com um absorvente polímero, tais como polygalactine. 1 em contraste, implantes de materiais naturais são geralmente derivados fontes cadavéricos humanas ou animais. Os materiais naturais utilizados para reparo de hérnia são geralmente ricos em colágeno e atuam como um andaime para crescimento interno e a integração do tecido do hospedeiro.

O desejo de desenvolver e otimizar novos materiais para reparação de hérnia abdominal ventral requer um modelo animal adequado para avaliação de materiais do candidato. Estudos têm sido realizados em uma variedade de espécies, incluindo ovelhas,2 porcos, coelhos de3 ,4 ratos,5,6,7,8 e cães. 9 a vantagem de usar ratos para tais estudos é que eles oferecem um modelo facilmente manipulado disponível em uma variedade de linhagens puras para permitir o controle da variabilidade genética. Além disso, a menor total área de superfície corporal do rato em comparação com as outras espécies listadas acima possibilitar a avaliação de materiais que podem ser experimentais na natureza e, portanto, não abundante.  Além disso, reduzidos os custos associados com ratos contra outras espécies permitem capacidade relativamente maior de materiais do candidato tela para uso em reparação de hérnia abdominal ventral.  Considerações para materiais normalmente incluem a facilidade de manuseio pelo cirurgião, força, capacidade de incorporar no tecido do hospedeiro, biocompatibilidade e resistência à infecção.

Como exemplo, submucosa intestinal pequeno suíno (SIS) é um biomaterial natural que tem sido usado para uma grande variedade de indicações de reparação de tecidos, incluindo reparação de hérnias inguinais, abdominais e diafragmática ventrais. 10 , 11 , 12 SIS rapidamente incorporada ao tecido do hospedeiro e foi encontrada para ser geralmente resistentes à infecção, e então o material tem particular utilidade em campos contaminados. 13 , 14 no modelo de rato, SIS demonstrou facilidade de manipulação, boa resistência à tração, conforme determinado pelo teste de falha de tração uniaxial e promoção de crescimento interno de tecido em termos de deposição de colágeno e neovascularização. 6 , 7

Ponte cirúrgica exata do defeito é uma característica essencial de modelagem produtiva quando avaliando materiais de reparação de candidato. O animal deve ser suficientemente anestesiada e asséptica técnica estritamente seguida. Além disso, um defeito da parede abdominal do tamanho padrão deve ser cuidadosamente criado e em seguida em ponte de forma suficientemente protege o material para as margens do defeito. 8 este protocolo fornece um método padrão a ser seguido para criação cirúrgica e reparação de uma hérnia abdominal ventral usando SIS como exemplo ponte material em um rato.

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Protocol

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a utilização de animais neste protocolo foi aprovada pela Universidade de Notre Dame institucional Cuidado Animal e usar o Comitê, seguido de regulamentares todos os requisitos e diretrizes e foi realizada em uma instalação que é credenciada pelo Associação para a avaliação e acreditação do laboratório Cuidado Animal (AAALAC), International.

1. seleção de animais

  1. ratos Sprague Dawley isentos de organismos patogénicos adquirir de um fornecedor respeitável ou colônia de reprodução.
    Nota: Muitas vezes, o veterinário facilidade ou o gestor pode direcionar o investigador para fontes apropriadas. Ratos de aproximadamente 250 g de massa corporal são adequados para este procedimento.
  2. Um dia antes da cirurgia, examinar os animais para ser usado para garantir que eles são clinicamente saudáveis. A este respeito, pesar o animal e avaliar a condição do corpo; Observe qualquer anormalidade na respiração, a presença de quaisquer feridas abertas ou massas e o nível de atividade geral do animal. Observe qualquer anormalidade no registro cirúrgica e considerar tais observações como critérios de exclusão potencial.

2. Anestesia e preparação do Animal para a cirurgia asséptica

  1. para analgesia, administrar 1.1-1.2 mg/kg de liberação sustentada de buprenorfina, por via subcutânea para o rato 2 h antes de cirurgia. aplicar a pomada oftálmica de ambos os olhos e administrar aquecido de 2 mL de solução salina fisiológica estéril por via subcutânea.
  2. Anestesiar o rato com uma dose intraperitoneal de cloridrato de cetamina (90 mg/kg) e xilazina (10mg/kg). Aplique uma pequena quantidade de lubrificante ocular de cada olho para evitar a dessecação da córnea. Uma vez que o animal ’ respiração s é constante e não existe qualquer resposta a uma pitada de dedo do pé firme, o rato atingiu um nível de anestesia suficiente para a cirurgia. Um nível aceitável de anestesia pode ser confirmado pela presença de fundo, respiração regular e a cor normal do olho (contra palidez, que pode sugerir inadequada perfusão cardiovascular).
  3. Raspar o abdômen ventral com um cortador comercial do púbis ao esterno e das margens laterais sobre o ventrum. Remover o cabelo cortado, aplicando uma toalha de papel úmida para a área de.
  4. Esfregue a área depilada com um Iodofor anti-séptico seguida de uma limpeza com etanol a 70%. Aplicar cirúrgicos para que uma janela para a incisão pode ser isolada de potencial contaminação.
  5. Don um avental cirúrgico estéril, uma máscara facial e uma touca de cabelo. Cuidadosamente Lave e esfregue as mãos com sabão e don luvas cirúrgicas estéreis.

3. Criação e reparo da Hérnia Ventral Abdominal

  1. antes da cirurgia, esterilizar instrumentos cirúrgicos por autoclave.
  2. Com um bisturi, faça uma incisão aproximadamente 3-4 cm vertical ao longo da linha mediana ventral até ao nível da musculatura abdominal. Levante a parede abdominal delicadamente com uma pinça e criar uma pequena abertura através da linea alba. Para proteger as vísceras subjacentes, inserir uma pinça através do orifício e na cavidade abdominal para servir como um guia de proteção conforme a parede muscular é incisada para criar um aproximadamente 2 cm x 2 cm espessura completo defeito, corte aproximadamente lateral de 1 cm de cada lado da linha média em ambas as extremidades do linea a incisão alba.
  3. Colocar uma seção de corte 2 x 2 cm de material ponte mecânica, 4 camadas SIS neste caso (Figura 1), sobre o defeito.
    Nota: Como alternativa, uma subjacência abordagem pode ser usada em que seção do material é colocada na cavidade abdominal para cobrir o defeito do aspecto interior.
  4. Sutura dos quatro cantos da ponte materiais para os músculos da parede abdominal usando seda ou nylon 4-0 em um padrão de sutura interrompido simples.
    Nota: O uso de sutura não absorvível permite fácil identificação do material implantado após colheita contra material de sutura absorvível.
  5. Fixe cada borda do material com três suturas adicionais espaçadas igualmente. Examinar a borda inteira circunferencial para garantir que não existem lacunas significativas que pode permitir a passagem das vísceras através da parede abdominal; e, se existem tais lacunas, colocar suturas adicionais para garantir ainda mais a margem de.
  6. Fechar o tecido subcutâneo com sutura de 4-0 em um padrão simples interrompido. Fechar a pele com grampos cirúrgicos, apesar de sutura aplicada em um padrão simples interrompido também pode ser utilizada.
  7. Não abandone o animal até que ele recuperou a consciência suficiente para recuperar a prostração esternal; e não retornam um animal que foi submetido a cirurgia para a companhia de outros animais até que recuperou totalmente da anestesia. Durante este tempo, manter o animal em uma área morna para evitar hipotermia.
  8. Examine animais diariamente que foram submetidos a este procedimento para garantir a completa recuperação e cicatrização normal. Remover grampos de pele com um removedor de grampos de 7-10 dias após a cirurgia.

4. Colheita do Material implantado

  1. consistente com as necessidades do estudo, eutanásia, com overdose de dióxido de carbono, administrada em uma câmara encher taxa de 10 a 30%, os animais em um tempo pré-determinado, muitas vezes 21 - 28 dias após a cirurgia.
  2. Usando ferramentas de necropsia padrão, abrir a pele e a parede abdominal e expor a área do implante.
    Nota: Se as suturas não absorvíveis foram utilizadas para fixar o implante, o material pode ser identificado pelas suturas originais (Figura 2).
  3. Observar quaisquer observações patológicas brutas, incluindo quaisquer reacções adversas (por exemplo, deiscência da ferida, abscesso, seroma, hematoma) e extensão de aderência e tenacidade para as vísceras subjacentes.
  4. Remover do local do implante por um corte de uma ampla secção de tecido que inclui o implante. Colocar a amostra em um fixador, tais como formalina 10% tamponada neutro, em preparação para o processamento para exame histológico e caracterização.

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Representative Results

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Por 28 dias após o implante, SIS normalmente demonstra boa incorporação no tecido do hospedeiro (Figura 2). Na maioria dos casos, há SIS residual aparente, embora o tecido deve ser explorado, muitas vezes, para identificar o material implantado. Análise histológica confirmou as observações de patológicas brutas, ilustrando a incorporação de bom tecido com principalmente tecidos fibrovasculares e muito pouca mana residual observado (Figura 3). Estes resultados demonstram a utilidade do modelo rato hérnia abdominal ventral. O rato é facilmente obtido e mantido e geralmente se recupera rapidamente após a cirurgia. A incorporação de tecido o biomaterial implantado indica biocompatibilidade e demonstra a capacidade do SIS para servir como um reticulado para tecidular e reparar. Mesmo com a incorporação de tecido substancial, o site do implante pode ser facilmente identificado pelas suturas usadas para fixar o material para a parede abdominal. Como resultado, os materiais de reparação de hérnia podem ser avaliadas de forma relativamente célere e consistente.

Figure 1
Figura 1:2 x 2 cm seção de mana usada para reparação de hérnia Abdominal Ventral Experimental. O material do SIS é uma matriz extracelular acelular derivada de suínos submucosa intestinal pequeno. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 2
Figura 2: incorporou SIS 28 dias após o implante para colmatar uma hérnia Abdominal Ventral em um rato. Após eutanásia, reflectiu-se na pele abdominal ventral para expor o material implantado descrito pelas suturas de seda usadas para proteger o SIS. Observe o crescimento interno de tecido como o implante de mana foi incorporado no tecido do hospedeiro. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 3
Figura 3: Fotomicrografia de tecido 28 dias após a implantação do SIS para colmatar uma hérnia Abdominal Ventral Experimental. O SIS em grande parte foi incorporado ao tecido do hospedeiro. As setas mostram um pequeno fio de SIS residual na seção (H & E, 40 X). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Discussion

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Materiais para o reparo da hérnia abdominal ventral são de grande interesse, particularmente aqueles que fornecem uma ponte mecânica inicial e então são capazes de incorporar no tecido do hospedeiro. A este respeito, uma variedade de materiais têm sido investigados, incluindo SIS, porcino matriz dérmica acelular e Pericárdio Porcino. 6 , 7 estes materiais representam as matrizes extracelulares daqueles tecidos e atuam como andaimes no qual as células podem migrar e proliferar, facilitando assim a incorporação de tecido.

Avaliação de materiais de reparação de hérnia exige um modelo animal que é facilmente manipulado e tem capacidade de cura intacta. O modelo de hérnia ventral do rato permite facilidade de manuseio em estudos para avaliar a reparação materiais em vivo. Foi demonstrado que este modelo poderia ser usado para avaliação histológica comparativa da resposta do hospedeiro aos materiais de reparação de hérnia implantado. 6 isto é particularmente essencial para biomateriais, tais como SIS, que se submetem a incorporação do tecido do hospedeiro, como parte do mecanismo de reparo.

O modelo de reparação de hérnia abdominal ventral do rato pode ser facilmente efectuado de uma forma muito reprodutível. Uma técnica asséptica adequada é essencial para o sucesso, como campos cirúrgicos contaminados podem alterar a resposta curativa e assim complicar a interpretação dos resultados experimentais. 15 o protocolo descrito aqui é projetado para fornecer um indivíduo experiente em cirurgia animal com um método com êxito empreender estudos que requer a criação de hérnia e reparar.

O procedimento descrito aqui envolve uma abordagem de despesas em que o material de reparação é anexado para as bordas externas do defeito da parede abdominal. Também é possível usar uma abordagem de embutimento em que o material de reparação está ligado ao aspecto interno do defeito. Reparação de hérnia com malha através de laparoscopia normalmente é conseguida com uma abordagem de embutimento. O método de embutimento permite maior contato direto do implante com vísceras abdominais, assim, um pouco, aumentando a possibilidade de adhesiogenesis entre o implante e vísceras. Porque a formação de adesão pós-cirúrgica é um problema clínico importante, estudos que pretendem examinar de perto adhesiogenesis podem desejar usar a abordagem de embutimento.

Embora os ratos geralmente recuperar muito rapidamente após a cirurgia, existe alguma possibilidade de complicações pós-operatórias. Por exemplo, alguns ratos removerá pele suturas, grampos mesmo. Se a ferida de incisão é encontrada para ser aberto, o rato deve ser sacrificado, ou re-anestesiado e a pele fechada. Embora raro, se encontram-se a pele e a parede abdominal para ter aberturas abertas, o animal deve ser sacrificado. Em todos os casos, o médico veterinário deve ser imediatamente informado de tais animais.

O modelo descrito aqui tem uma série de vantagens, como indicado anteriormente. No entanto, deve-se reconhecer que modelagem de hérnia abdominal ventral em uma quadraped, como um rato, limita a tradução para o homem. Complicar ainda mais, porque muitos hérnias clinicamente relevantes são acreditadas para ser associado a comorbidades como diabetes, obesidade e defeitos do tecido conjuntivo, avaliação das estratégias de reparo em um animal normal poderia o valor translacional do modelo. No entanto, o modelo de rato permite avaliação relativamente rápida e fácil de materiais de reparação de hérnia.

Futuros aperfeiçoamentos e aplicações do modelo de hérnia abdominal rato provavelmente podem envolver animais diabéticos e/ou obesos como um meio para mais pròxima imitar comuns co-morbidades do homem. Da mesma forma, a avaliação dos métodos de células-tronco pluripotentes induzidas para auxiliar a reparação tecidual provavelmente irá encontrar utilidade neste modelo.

Passos críticos para o uso bem sucedido deste modelo são centrados em conta a habilidade cirúrgica e animal. Técnica asséptica deve ser usada como uma maneira de minimizar a chance de infecção. Analgesia e anestesia adequada são essenciais, bem como no pós-operatório de controlo para assegurar que os animais são confortáveis e que a incisão cirúrgica permanece fechada. Importante, ao fixar o biomaterial às bordas do defeito da parede abdominal, o cirurgião deve estabelecer que todas as bordas são seguras com nenhuma abertura que permita a passagem das vísceras abdominais no espaço subcutâneo.

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Disclosures

Um dos autores (CJ) é empregado pelo Cook Biotech, Inc., o fabricante de grau médico SIS.

Acknowledgments

Os autores desejam agradecer a Valerie Schroeder pela sua assistência com aspectos técnicos deste trabalho. Trabalhos relacionados com o desenvolvimento deste modelo foi apoiado por Cook Biotech, Inc. (West Lafayette, nos EUA).

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Cite this Article

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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