Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

Использование модели крыса учиться вентральной грыжи живота

doi: 10.3791/53587 Published: October 2, 2017

Summary

Эта рукопись описывает методы, связанные с созданием и ремонта дефекта брюшной стенки живота (грыжа). Эта модель может использоваться для изучения ремонт таких стратегий, как те, которые используют имплантированных материалов. В этой рукописи ремонт экспериментальных грыжи с свинину малого кишечника подслизистой представлена в качестве примера.

Abstract

Вентральной грыжи живота является относительно распространенным клинического состояния, который иногда требует herniorraphy (хирургического). Ремонт вентральной грыжи живота обычно требует имплантации материала в качестве механический мост через дефект в брюшной стенке. Биоматериалов, например свинину малого кишечника подслизистой (SIS), также служат решетки для роста клеток в имплантат и естественно можно включить в ткани узла. Разработка таких материалов ремонт выгоды от использования животных моделей в которых экспериментальной брюшной стенки дефекты легко создаются и поддаются для ремонта в воспроизводимый моды. Предлагаемый здесь метод описывает хирургическое создание и ремонт вентральной грыжи живота в мышиной модели. Когда SIS используется для ремонта экспериментальный вентральной грыжи живота в этой модели, он быстро включен в ткани узла в течение 28 дней после имплантации. Гистологически включение их имплантированного материала в ткани макроорганизма характеризуется надежные сортопопуляциях ответ. Будущие усовершенствования и применения модели крыс брюшной грыжи вероятно может включать сахарным диабетом и ожирением животных как средство более тесно имитировать общие сопутствующие заболевания человека.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Грыжи брюшной стенки является вопросом часто встречающихся клинических, которое может произойти вследствие врожденного дефекта, травмы или сбой закрытия хирургических ран, с участием брюшной стенки. Ремонт обычно включает в себя использование имплантат укрепить брюшной стенки, с пониженной ставкой повторения, отметил в пациентов с имплантата по сравнению с теми, в которых брюшной стенки просто закрывается с швом. 1

Хирургическое грыжи часто требует механических восполнение дефекта с имплантированного материала. В этой связи были использованы синтетические и природные материалы для грыжи. Многие синтетические материалы обычно не рассасывающиеся и включают в себя полипропилен, полиэтилен Терефталат полиэстер и расширенной политетрафторэтилена, в то время как другие синтетические имплантаты сочетаются один из материалов, не рассасывающиеся рассасывающиеся полимер, например polygalactine. 1 в отличие от природного материала имплантатов являются обычно производными от животного или человека трупной источников. Натуральные материалы, используемые для грыжи обычно богаты коллагена и выступать в качестве лески для врастания и интеграции ткани макроорганизма.

Желание развивать и оптимизировать новые материалы для ремонта вентральной грыжи живота требует соответствующей животной модели для оценки кандидата материалов. Исследования были проведены в различных видов, в том числе овец, свиней2 ,3 кролики,4 крыс,5,6,,78 и собак. 9 преимущество использования крыс для таких исследований является, что они предлагают модель легко обрабатываются доступны в различных штаммов инбредных для обеспечения управления генетической изменчивости. Кроме того, меньше Общая площадь поверхности тела крысы по сравнению с другими видами, перечисленные выше разрешение оценки материалов, которые могут быть экспериментальный характер и, следовательно, не обильные.  Кроме того, сокращение расходов, связанных с крысы против других видов позволяют относительно увеличения способности экрана кандидат материалы для использования в ремонт вентральной грыжи живота.  Соображения для материалов обычно включают легкость обработки, хирург, прочность, возможность включения в ткани макроорганизма, биосовместимость и устойчивость к инфекции.

В качестве примера свинину малого кишечника подслизистой (SIS) является естественным биоматериала, которая была использована для широкого спектра тканей ремонт индикаций, включая ремонт вентральных грыж брюшной, паховые и диафрагмального. 10 , 11 , 12 SIS быстро включены в ткани макроорганизма и был найден в целом устойчивы к инфекции, и поэтому материал имеет особую полезность в загрязненных областях. 13 , 14 в мышиной модели, SIS продемонстрировал легкость обработки, хорошая прочность на растяжение, как определяется Одноосное растяжение сбоя теста и поощрение врастания ткани коллагена осаждения и неоваскуляризации. 6 , 7

Точная хирургические преодоление дефекта является важнейшей особенностью продуктивной моделирования при оценке кандидата материалы для ремонта. Животное должно быть достаточно наркотизированных и асептической техники неукоснительно. Кроме того должны быть тщательно созданы и затем преодолеть таким образом, который обеспечивает достаточно материала для поля дефекта дефекта брюшной стенки стандартного размера. 8 этот протокол предоставляет стандартный метод для подражания для хирургических создание и ремонт, вентральной грыжи живота с помощью SIS в качестве примера, преодоление материал в крысу.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

использование животных в этот протокол был одобрен в Университете Нотр Дам институциональных животное уход и использовать Комитет, после всех нормативных требований и руководящих принципов и было проведено в объекте, который аккредитован Для оценки и аккредитации лабораторных животных ухода (АААЛЖ), Международная ассоциация.

1. Выбор животных

  1. приобретать патогеном бесплатно Sprague-Dawley крыс из авторитетных поставщиков или колония разведения.
    Примечание: Часто, Фонда ветеринар или менеджер может направить следователю для соответствующих источников. Крысы приблизительно 250 г веса тела подходит для выполнения этой процедуры.
  2. Один день до операции, изучить животных, которые будут использоваться для обеспечения того, чтобы они клинически здоровых. В этой связи весят животного и оценить состояние организма; Обратите внимание на любых аномалий в дыхание, наличие каких-либо открытые раны или масс и уровень общей активности животных. Обратите внимание никаких аномалий в хирургической записи и рассмотреть такие замечания в качестве потенциальных критерии исключения.

2. Анестезия и подготовка животных для асептических хирургии

  1. для анальгезии, администрировать 1,1-1,2 мг/кг устойчивый выпуска бупренорфина, подкожно крысы 2 ч до операции. применить глазная мазь для обоих глаз и администрирование 2 мл подкожно утепленные стерильный физиологический раствор.
  2. Анестезировать Крыса с внутрибрюшинного дозу кетамина гидрохлорид (90 мг/кг) и ксилазина (10 мг/кг). Применять небольшое количество глазные смазки для каждого глаза, чтобы предотвратить роговицы dessication. Когда животное ’ s дыхания устойчивый и больше не существует никакого ответа на щепотку фирмы мыс, крыса достигла уровня анестезии, достаточных для хирургии. Приемлемый уровень анестезии может быть далее подтвержден наличием глубоких, регулярное дыхание и нормальный цвет глаз (по сравнению с бледность, который может предложить неадекватной перфузии сердечно-сосудистых).
  3. Бритья вентральной живота с коммерческой Клипперс от лобка до грудины и боковые поля на вентрально. Удалить обрезанные волосы, применяя влажным бумажным полотенцем для области.
  4. Скраб бритая области с йодофора антисептические следуют протереть на 70% спирте. Применять хирургические шторы, чтобы окно для разреза может быть изолирован от потенциального загрязнения.
  5. Дон стерильные хирургические платье, маску для лица и волос капота. Тщательно вымойте и вымыть руки с мылом и Дон стерильные хирургические перчатки.

3. Создание и ремонт вентральной грыжи живота

  1. до операции, стерилизации хирургических инструментов в автоклав.
  2. С помощью скальпеля, сделать около 3-4 см вертикальный разрез вдоль вентральной midline вплоть до уровня брюшной мускулатуры. Аккуратно поднимите брюшной стенки с щипцами и создать небольшое отверстие через linea alba. Для защиты основных внутренних органов, вставьте щипцы через отверстие и в брюшную полость в качестве защитного руководство как мышц стенки резаная для создания примерно 2 см x 2 см полная толщина дефект, резки примерно 1 см сбоку от каждой стороны от средней линии на обоих концах linea alba разрез.
  3. Положите нарезанные 2 см x 2 см раздел механических промежуточного материала, 4-слойный SIS в данном случае (рис. 1), над дефектом.
    Примечание: в качестве альтернативы, подложки подход может использоваться в котором помещается в разделе материала в брюшную полость для покрытия дефекта от внутренний аспект.
  4. Шов на четырех углах преодоление материала мышцы брюшной стенки, с использованием 4-0 шелка или нейлона в шаблон простой Прерванный шовный.
    Примечание: Использование не рассасывающиеся шовные позволяет легко идентифицировать имплантированного материала после урожая против рассасывающиеся шовные материалы.
  5. Безопасный каждый край материала с трех дополнительных швов, на одинаковом расстоянии. Изучить всю продольных края обеспечить не существуют значительные пробелы, которая могла бы позволить проход внутренних органов через брюшную стенку; и, если такие пробелы существуют, место дополнительных швов для дальнейшего обеспечения маржи.
  6. Закройте подкожной клетчатки с рассасывающиеся шовные 4-0 в простой шаблон прерван. Закрыть кожи с хирургической скобы, хотя также может быть использован шов применяется в простой шаблон Прерванный.
  7. Не оставляйте животное без присмотра до тех пор, пока он достаточно сознание вернуть грудной recumbency; и не возвращают животное, которое претерпел хирургии в компании других животных до тех пор, пока он полностью оправился от анестезии. В это время, держать животное в теплой области для предотвращения переохлаждения.
  8. Изучения животных ежедневно которые подверглись этой процедуре для обеспечения полного восстановления и нормального заживления. Удаление кожи скрепки с основным продуктом для удаления 7-10 дней после операции.

4. Урожай имплантированных материалов

  1. в соответствии с потребностями исследования, усыпить, при передозировке двуокиси углерода в камере заполнить составляет 10-30%, животных в определённое время, часто 21 - 28 дней после операции.
  2. С помощью стандартных патанатомия tools, откройте кожи и брюшной стенки и разоблачить области имплантата.
    Примечание: Если не рассасывающиеся шовные материалы были использованы для защиты имплантаты, материал может быть идентифицирован оригинальные швы (рис. 2).
  3. Соблюдать любой грубых патологических наблюдений, включая любые побочные реакции (например, зияние раны, абсцесс, серома, гематомы) и степени адгезии и упорство для базового внутренностей.
  4. Удалить имплантат сайт путем разрезания широкий участок ткани, которая включает имплантата. Поместите образец в фиксатор, как нейтральный буферизации формалина 10%, в рамках подготовки к обработке для гистологического исследования и описания.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Через 28 дней после имплантации SIS обычно демонстрирует хорошие включения в ткани узла (рис. 2). В большинстве случаев есть остаточная SIS очевидной, хотя ткани часто должны быть изучены для определения имплантированного материала. Гистологический анализ подтвердил грубых патологических наблюдений, иллюстрирующие включение хорошие ткани с преимущественно сортопопуляциях ткани и очень мало остаточного SIS отмечено (рис. 3). Эти результаты демонстрируют полезность модели вентральной грыжи живота крыса. Крыса легко получить и сохранить и обычно быстро восстанавливается после операции. Включение ткани в имплантированных биоматериала указывает биосовместимость и демонстрирует способность SIS служить решетки для врастания тканей и ремонта. Даже с существенной ткани инкорпорации сайт имплантат может быть легко идентифицирован швы, используемый для защиты материала брюшной стенки. В результате материалы для ремонта грыжи может быть оценен в согласованное и относительно оперативного.

Figure 1
Рисунок 1:2 x 2 см раздел SIS, используемых для ремонта экспериментальной вентральной грыжи живота. SIS материал является бесклеточной внеклеточного матрикса, производный от свиного малого кишечника подслизистой. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2: включена СИС 28 дней после имплантации для преодоления вентральной грыжи живота в крысу. После эвтаназии вентральной брюшной кожи было отражено подвергать имплантированного материала, который изложен шелковыми швами, используется для обеспечения SIS. Обратите внимание врастания ткани, как SIS имплантатов была включена в ткани узла. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3: Микрофотография ткани 28 дней после имплантации SIS для преодоления экспериментальный вентральной грыжи живота. SIS во многом были включены в ткани узла. Стрелки показывают очень небольшой пряди остаточного SIS в разделе (H & E, 40 X). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Материалы для ремонта вентральной грыжи живота представляют большой интерес, особенно те, которые обеспечивают начальный механический мост и затем возможность включения в ткани узла. В этой связи были исследованы разнообразные материалы, включая SIS, свинину бесклеточной дермального матрикса и свинину перикарда. 6 , 7 эти материалы представляют собой внеклеточной матрицы этих тканей и выступать в качестве леса в которых клетки могут мигрировать и распространяться, способствуя включению ткани.

Оценка грыжи ремонт материалов требует модель животных, легко обрабатывается и обладает нетронутыми целительное. Для удобства обработки в исследования крыс брюшной грыжи модель позволяет оценить ремонта материалы в естественных условиях. Было продемонстрировано, что эта модель может использоваться для сравнительной оценки гистологических принимающей ответ на имплантированный грыжа ремонта материалы. 6 это особенно важно для биоматериалов, таких как SIS, которые проходят включения в ткани узла в рамках механизма восстановления.

Модель восстановления вентральной грыжи живота крыса может выполняться легко легко воспроизводимые образом. Правильной асептической техники имеет важное значение для успеха, как загрязненные хирургического поля можно изменить исцеления ответ и таким образом затруднить интерпретацию результатов экспериментальной. 15 протокол, описанные здесь предназначен обеспечить индивидуальный опыт в животных хирургия с методом успешно проводить исследования, требующие создания грыжи и ремонта.

Процедура, описанная здесь предполагает затрат подхода, в котором ремонтного материала прилагается к внешним краям дефекта брюшной стенки. Это также можно использовать вкладки подход, в котором ремонтного материала прилагается к внутренний аспект дефекта. Грыжи с сетки через лапароскопии обычно достигается с инкрустацией подход. Инкрустация метод позволяет в более непосредственный контакт имплантата с брюшной полости, таким образом несколько увеличивая возможности adhesiogenesis между имплантатом и внутренностей. Поскольку формирование послеоперационные адгезии является важной клинической проблемой, исследования, которые бы внимательно изучить adhesiogenesis, возможно, пожелает использовать подход инкрустация.

Хотя обычно крыс очень быстро восстановиться после операции, существует некоторые возможности для послеоперационных осложнений. Например некоторые крыс будет удалить кожу швов, даже скобы. Если разрез рана считается открытым, крыса должно быть умерщвлены или повторно под наркозом и кожи закрыты. Хотя редко, если установлено, что открытые пробелы, кожи и брюшной стенки животное должно быть euthanized. Во всех таких случаях посещающих ветеринар должны быть незамедлительно информированы о таких животных.

Модели, описанные здесь имеет ряд преимуществ, как указывалось ранее. Однако следует признать, что моделирование вентральной грыжи живота в quadraped, таких как крысы, ограничивает перевод к человеку. Кроме того, потому что считается, что многие клинически значимых грыж связан с сопутствующие заболевания как диабет, ожирение и дефекты соединительной ткани, оценки стратегий ремонт в нормальных животных может осложнить трансляционная значение модели. Тем не менее крысы модель позволяет относительно быстро и легко оценить грыжа ремонта материалов.

Будущие усовершенствования и применения модели крыс брюшной грыжи вероятно может включать сахарным диабетом и ожирением животных как средство более тесно имитировать общие сопутствующие заболевания человека. Кроме того оценки методов индуцированных плюрипотентных стволовых клеток для восстановления тканей, вероятно, найти утилиты в этой модели.

Важнейшие шаги для успешного использования этой модели сосредоточены на заботу о животных и хирургических навыков. Асептической техники должен использоваться как способ свести к минимуму вероятность инфекции. Надлежащего анестезия и анальгезия, основные, а также послеоперационного мониторинга для обеспечения что животные удобны и что хирургический разрез остается закрытой. Важно отметить, что при обеспечении биоматериала к краям дефекта брюшной стенки, хирург должен установить, что все края являются безопасными с без отверстий, которые могли бы позволить проход органов брюшной полости в подкожной пространство.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Один из авторов (CJ) работает повар Biotech, Inc., производитель медицинского класса SIS.

Acknowledgments

Авторы хотели бы поблагодарить Валери Шредер за ее помощь в технических аспектах этой работы. Работы, связанные с развитием этой модели была поддержана Кука Biotech, Inc. (Запад Лафайетт, IN США).

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

  1. Poussier, M., et al. A review of available prosthetic material for abdominal wall repair. J. Visc. Surg. 150, (1), 52-59 (2013).
  2. Hjort, H., Mathisen, T., Alves, A., Clermont, G., Boutrand, J. P. Three-year results from a preclinical implantation study of a long-term resorbable surgical mesh with time-dependent mechanical characteristics. Hernia. 16, (2), 191-197 (2012).
  3. Ko, R., Kazacos, E. A., Snyder, S., Ernst, D. M. J., Lantz, G. C. Tensile strength comparison of small intestinal submucosa body wall repair. J. Surg. Res. 135, (1), 9-17 (2006).
  4. Garcia-Moreno, F., et al. Comparing the host tissue response and peritoneal behavior of composite meshes used for ventral hernia repair. J. Surg. Res. 193, (1), 470-482 (2015).
  5. Soiderer, E. E., Lantz, G. C., Kazacos, E. A., Hodde, J. P., Wiegand, R. E. Morphologic study of three collagen materials for body wall repair. J. Surg. Res. 118, (2), 161-175 (2004).
  6. Liu, Z., Tang, R., Zhou, Z., Song, Z., Wang, H., Gu, Y. Comparison of two porcine-derived materials for repairing abdominal wall defect in rats. PLOS One. 6, (5), e20520 (2011).
  7. Zhang, J., Wang, G. Y., Xiao, Y. P., Fan, L. Y., Wang, Q. The biomechanical behavior and host response to porcine-derived small intestine submucosa, pericardium and dermal matrix acellular grafts in a rat abdominal defect model. Biomaterials. 32, (29), 7086-7095 (2011).
  8. Ma, J., Sahoo, S., Baker, A. R., Derwin, K. A. Investigating muscle regeneration with a dermis/small intestinal submucosa scaffold in a rat full-thickness abdominal wall defect model. J.Biomed.Mater.Res.Part B. 103, (2), 355-364 (2015).
  9. Greca, F. H., Souza-Filho, Z. A., Giovanni, A., Rubin, M. R., Kuenzer, R. F., Reese, F. B., Araujo, L. M. The influence of porosity on the integration histology of two polypropylene meshes for the treatment of abdominal wall defects in dogs. Hernia. 12, (1), 45-49 (2008).
  10. Hiles, M., Record-Ritchie, R. D., Altizer, A. M. Are biologic grafts effective for hernia repair? A systematic review of the literature. Surg. Innov. 16, (1), 26-37 (2009).
  11. Helton, W. S., Fisichella, P. M., Berger, R., Horgan, S., Espat, N. J., Abcarian, H. Short-term outcomes with small intestinal submucosa for ventral abdominal hernia. Arch. Surg. 140, (6), 560-562 (2005).
  12. Franklin, M. E., Trevino, J. M., Portillo, G., Vela, I., Glass, J. L., Gonzalez, J. J. The use of porcine small intestinal submucosa as a prosthetic material for laparascopic hernia repair in infected and potentially contaminated fields: long-term follow-up. Surg. Endosc. 22, (9), 1941-1946 (2008).
  13. Clarke, K. M., Lantz, G. C., Salisbury, S. K., Badylak, S. F., Hiles, M. C., Voytik, S. L. Intestine submucosa and polypropylene mesh for abdominal wall repair in dogs. J. Surg. Res. 60, (1), 107-114 (1996).
  14. Sarikava, A., Record, R., Wu, C. C., Tullius, B., Badylak, S. F., Ladisch, M. Antimicrobial activity associated with extracellular matrices. Tissue Eng. 8, (1), 63-71 (2002).
  15. Serra, R., Grande, R., Butrico, L., Rossi, A., Settimio, U. F., Caroleo, B., Amato, B., Gallelli, L., de Franciscis, S. Chronic wound infections: the role of Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus. Expert Rev. Anti. Infect. Ther. 13, (5), 605-613 (2015).
Использование модели крыса учиться вентральной грыжи живота
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter