Het beoordelen van Veranderingen in Volatile narcose gevoeligheid van muizen na lokale of systemische farmacologische interventie

Summary

Verlies van de oprichtende reflex heeft lang gediend als een standaard gedrags surrogaat voor bewusteloosheid, ook wel hypnose, bij proefdieren. Veranderingen in vluchtige anesthetische gevoeligheid door farmacologische middelen kunnen worden gedetecteerd met een zorgvuldig geregelde high-throughput beoordelingssysteem, dat kan worden aangepast voor levering van elke geïnhaleerde therapeutische.

Abstract

Een wenselijk eindpunt van algehele anesthesie is de staat van bewusteloosheid, ook wel bekend als hypnose. Het definiëren van de hypnotische toestand bij dieren is minder eenvoudig dan het is in menselijke patiënten. Een veel gebruikt gedrags surrogaat voor hypnose bij knaagdieren is het verlies van oprichtreflex (LORR), of het punt waarop het dier niet meer reageert op hun aangeboren instinct om de kwetsbaarheid van dorsale decubitus te voorkomen. We hebben een systeem om LORR gelijktijdig beoordelen in 24 muizen, terwijl een zorgvuldige controle voor potentiële verwart, inclusief temperatuurschommelingen en wisselende gasstromen ontwikkeld. Deze kamers staan ​​betrouwbare beoordeling van verdoving gevoeligheid zoals gemeten door latentie om terug te keren van de oprichtende reflex (RORR) volgens een vast verdoving blootstelling. Als alternatief, het gebruik van een stapsgewijze toename (of afname) in verdoving concentratie, de kamers bepalen van de gevoeligheid van een bevolking aan inductie (of ontstaan) ook in staat stellen, zoals gemeten doorEC ₅₀ en Hill helling. Tenslotte kan de gecontroleerde klimaatkamers hier beschreven worden aangepast voor verschillende alternatieve toepassingen, waaronder geïnhaleerde afgifte van andere geneesmiddelen, toxicologie studies en simultane real-time monitoring van de vitale functies.

Introduction

Algemene anesthetica worden gedefinieerd door hun vermogen om een ​​omkeerbare staat van hypnose in een grote verscheidenheid van soorten, maar een uitleg over hoe zo'n diverse klasse van geneesmiddelen kan alle ontlokken een bijzondere eindpunt blijft ongrijpbaar veroorzaken. Een aantal theorieën geponeerd door de jaren heen, te beginnen met de Meyer-Overton correlatie tussen verdoving potentie en lipide-oplosbaarheid, die algemene membraan verstoringen voorgesteld als basis voor hypnose ^1,2. Meer recente gegevens blijkt dat eiwit targets die neuronale signalering bijdragen aan verdovende effecten. Muizen hebben bewezen een onmisbare model verkennen deze theorieën door de homologie tussen muis en mens verdoving responsiviteit zijn. Hoewel een muis niet kan worden gevraagd over de subjectieve bewustzijn onder narcose, bepaalde primitieve reflexen dienen als bruikbare alternatieve middelen van knaagdier hypnose. In de eerste paar dagen na de geboorte, muizen ontwikkelen een reflexieve oprichtende response dat verhindert dat deze passief geplaatst in een liggende positie ^3. De dosis van anesthesie waarbij een muis verliest zijn oprichtreflex correleert goed met de menselijke hypnotische doses ^4.

Beoordeling van het verlies van oprichtreflex (LORR) is uitgegroeid tot een veel gebruikte laboratorium standaard voor het testen van narcose gevoeligheid in muizen, evenals een groot aantal andere soorten, waaronder ratten, cavia, konijn, fret, schapen en hond ^5-8. De dosis van een gegeven verdoving waarbij Lorr optreedt voor leden van een soort is zeer consistent, maar kan aanzienlijk worden verschoven door omgevingsfactoren. Bijvoorbeeld, slaaptekort ratten zijn gevoelig voor zowel vluchtige en intraveneuze anesthetica ⁹ en ratten met een hoge aërobe capaciteit minder gevoelig voor isofluraan ^10. Hypothermie is ook aangetoond dat de dosis van talrijke anesthetica ten behoeve hypnose in een breed spectrum van soorten ^11-14 verminderen. In ordede verdoving dosis waarbij Lorr optreedt in een groep proefdieren betrouwbaar te identificeren, is het essentieel dat de testomgeving zorgvuldig gecontroleerd strakgetrokken, euthermia onderhouden en leveren gelijke hoeveelheden geneesmiddel voor alle vakken. Niet verrassend, zijn genetische factoren ook bekend om verdoving gevoeligheid ^15-18 veranderen. Daarom moet een zorgvuldige afweging worden besteed aan het controleren voor genetische achtergrond ^19.

We hebben een apparaat dat identieke gasvormige verdoving levering aan elk van de 24 muizen zorgt voor behoud van een constante ³⁷ ° C omgeving ontwikkeld. De transparante cilindrische ontwerp van onze expositiekamers maakt een snelle LORR beoordeling en eenvoudige integratie van telemetrische fysiologische metingen. Dit systeem is aangetoond dat isofluraan, halothaan en sevofluraan inductie _EC50 en tijd ontstaan ​​in wild-type muizen ²⁰ nauwkeurig te meten. We hebben ookdit systeem om veranderingen in anesthetische gevoeligheid in acht muizen met genetische mutaties en gerichte hypothalamus laesies ^21-23. Hier beschrijven we twee manieren anesthetische gevoeligheid kan worden vastgesteld na een farmacologische interventie met onze gecontroleerde omgeving inrichting. Steady-state fenotypering van vluchtige verdoving inductie en de opkomst gevoeligheid vereist 8-10 uur en is daarmee het beste op maat gemaakt voor studies waarin experimentele omstandigheden niet veranderen, zoals bij chronische of langwerkende farmacologische interventies. Echter, voor kortwerkende behandelingen waarvan de gevolgen aanzienlijk verdwijnen na verloop van tijd presenteren we ook een eenvoudige procedure om veranderingen in oprichtreflex volgende stereotactisch-gerichte micro-injecties of intraveneuze behandeling met geneesmiddelen die een belangrijke invloed verdoving opkomst evalueren. Deze testen vormen een kleine subset van de mogelijke toepassingen van deze gecontroleerde omgeving, dat kan worden aangepast voor een aantal Subjects van een aantal soorten elk type van geïnhaleerde therapeutische ontvangen.

Protocol

Alle procedures waarbij dieren die hier worden genoemd zijn goedgekeurd door de Universiteit van Institutional Animal Care en gebruik Comite Pennsylvania. 1. Overzicht van de testapparatuur Het testapparaat bestaat uit 24 helder acryl cilindrische kamers 10 cm lang en 5 cm diameter (totaal volume van 200 ml). Deze maat is geschikt voor een typische 25 g volwassen muis. Chambers hebben havens waartussen voor gas-en uitlaat. Het eindstuk is afneembaar zodat dieren gemakkelijk in de …

Representative Results

Figuur 1 toont de bruikbaarheid van de stapsgewijze Lorr gekwantificeerd door langetermijneffecten van een farmacologische interventie. Iboteenzuur (IBA) een agonist van de glutamaterge N-methyl-D-aspartaat (NMDA) receptor die vaak wordt gebruikt als een excitotoxinen permanente neuronale letsels veroorzaken. Hier geïnjecteerd we 10 nl van 1% IBA bilateraal in de ventrolaterale preoptic gebied (VLPO) van C57BL/6J-muizen een week voorafgaand aan het testen. De meerderheid van de neuronen in deze kern ve…

Discussion

Hoewel de beoordeling van LORR in een enkele muis is een schijnbaar eenvoudige taak, het is niettemin essentieel om identieke fysiologische omstandigheden tussen onderwerpen handhaven om betrouwbare gegevens van een groep dieren te verzamelen. De strak gereguleerd, high-capacity LORR apparaat hier gepresenteerde biedt een manier om experimenten te standaardiseren en het maximaliseren van de efficiëntie. Door het volgen van de basisprincipes van de thermoregulatie en gelijke verdeling stroom, kan dit systeem eenvoudig w…

Materials

Name of the Reagent	Company	Catalogue Number	Comments
Oxygen	Airgas	OX300
Isoflurane	Butler Schein		Any volatile anesthetic of interest may be substituted
Name of Material	Company	Catalogue Number	Comments
Mass flow meter- 10 SLPM	Omega Engineering	FMA-A2309
Mass flow meter- 500 SCCM	Omega Engineering	FMA-A2305
Anesthetic agent analyzer/gas indicator	AM Bickford	FI-21 Riken
Heating water pump	Fisher Scientific	13-874-175
Temperature transponders	BMDS	IPTT-300
RF temperature reader	BMDS	DAS-6007