Summary
טכניקות מיקרוכירורגיות מפורטות מודגמות כדי להקים מודל עכברוש קנביטציה וריד הצוואר לטווח ארוך יותר עבור איסוף דם רציף באותה חיה. פרמטרים פיזיולוגיים והמטולוגיים היו במעקב במהלך שלב ההתאוששות של החולדה. מודל זה יושם כדי ללמוד פרמקוקינטיקה של פוליפנול דרך הפה מבלי לגרום ללחץ בעלי חיים.
Abstract
דגימת דם בחיות מעבדה קטנות נחוצה לאופטימיזציה של עופרת פרמצבטית, אך יכולה לגרום נזק רב ומתח לבעלי חיים ניסיוניים, מה שעלול להשפיע על התוצאות. קנדול וריד הצוואר (JVC) בחולדות הוא מודל נפוץ לאיסוף דם חוזר, אך דורש הכשרה נאותה של מיומנויות ניתוח וטיפול בבעלי חיים. מאמר זה מפרט את ההליכים המיקרוכירורגיים להקמת ושמירה על מודל עכברוש JVC קבוע עם דגש ספציפי על מיקום ואיטום של צינורית הצוואר. החשיבות של ניטור פיזיולוגי (למשל, משקל גוף, מזון וצריכת מים) ופרמטרים המטולוגיים, הודגשה עם תוצאות שהוצגו במשך 6 ימים לאחר הניתוח במהלך התאוששות החולדה. פרופיל זמן ריכוז פלזמה סמים של חומצה אלגית פנול טבעי מנוהל דרך הפה נקבע במודל חולדת JVC.
Introduction
רכישה חוזרת ונשנית של דגימות דם מחיות מעבדה קטנות, כגון מכרסמים, שרקנים וארנבות, היא היבט חשוב לאופטימיזציה של עופרת פרמצבטית וגם להפחתת מספר בעלי החיים המשמשים במחקר 1,2. הצינור לפיתוח כלי אבחון חדשים וניסוחים תרופתיים (למשל, חיסון) דורש גישה לכמויות שונות של דם על מנת להעריך את החוסן והביצועים שלהם ב- vivo, כגון פרמקוקינטיקה (PK), רעילות ורגישות 3,4,5.
גישת המעבדה לאיסוף דגימות דם מסווגת באופן כללי לשני סוגים, כירורגיים ולא כירורגיים6. הגישה הלא-כירורגית קלה יחסית לתפיסה עבור החוקר, הכוללת טכניקות נפוצות, כגון ניקוב לב, ניקוב סינוס מסלולי ודימום של הווריד הספני והזנב. דגימת דם מרובה אפשרית על ידי כמה שיטות לא כירורגיות, אבל נפח המדגם הוא קטן והוא יכול לגרום פצע פיזי ומתח פסיכולוגי לבעלי החיים1. מצד שני, הגישה הכירורגית היא חלופה מועדפת לווניפונקטורה חוזרת ונשנית, והיא כוללת מיקום של צינורית זמנית או קבועה בכלי הדם של בעלי חיים 7,8,9. נפח הדם הגדול יכול להיות נסוג שוב ושוב דרך הצינורית בחולדות מודעות תוך הימנעות הלחץ והכאב עקב טכניקת הטיפול, ריסון, והרדמה 7,8,10,111. עם זאת, השתלת הצינורית דורשת חוקר מנוסה עם הכשרה נאותה על מנת לאסוף בהצלחה את הדם.
איסוף דם באמצעות קנסולציה וריד הצוואר (JVC) בחולדות היא השיטה הנפוצה ביותר ללמוד את התרופה PK 6,10,12,13. עם זאת, הקמת מודל חולדות JVC זקוקה לתרגול זהיר של מיומנויות מיקרו-כירורגיות וידע בטיפול ותחזוקה פוסט-כירורגיים. במיוחד, לאחר הניתוח, החולדה דורשת מתן משככי כאבים וזמן החלמה מספיק כדי להגיע למצב פיזיולוגי יציב לניסויים נוספים 13,14,15. למרות העלייה במשקל הגוף (כלומר, >10 גרם) הוא אינדיקטור תקף ומיושם בדרך כלל להתאוששות החולדה, זה לא נדיר כי החולדות יש מוות בלתי צפוי לאחר הניתוח עקב התייבשות, זיהום, ודלקת, אשר יכול להיות עדין להבחין בתחילת14,15. בנוסף, חסימת קטטר במודל JVC נותרה בעיה במהלך איסוף הדם.
הפרוטוקול הנוכחי הדגים בפירוט את ההליכים המיקרוכירורגיים עבור JVC בחולדה מרדימה עם דגש ספציפי על זיהוי, בידוד, ו cannulation של וריד הצוואר. החשיבות של ניטור פיזיולוגי והמטולוגי של החולדות במהלך שלב ההתאוששות מודגשת. לבסוף, דגימות דם סדרתיות נאספו דרך צנתר ורידים כדי ללמוד את PK של חומצה אלגית פנול טבעי מנוהל דרך הפה עם זמינות ביולוגית ירודה (כלומר, ריכוז מערכתי נמוך) כדי לאמת את מודל חולדת JVC.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
ההליכים המתוארים להלן בוצעו כחלק מפרוטוקול שאושר על ידי הוועדה המוסדית לטיפול בבעלי חיים ולשימוש באוניברסיטה הפוליטכנית נורת'ווסטרן (מס ' 202101117).
1. הכנה טרום ניתוחית (יום לפני הניתוח)
הערה: פתרונות נדרשים: תמיסת מלח רגילה (0.9% עם נתרן כלורי), תמיסת מלח הפרינית (1% w / v נתרן הפרין), פתרון נעילת קטטר, תרופה נוגדת דלקת לא סטרואידית (NSAID), כגון פתרון meloxicam (2 מ"ג / מ"ל).
- הכנת פתרון
- Aliquot 200 μL של פתרון נעילת קטטר ארוז מראש בצינור מיקרוצנטריפוגה סטרילי 1.5 מ"ל.
הערה: פתרון נעילת צנתר מורכב מלוחים הפריניזציה (0.4% v / v נתרן הפרין) מעורבב עם גליצרול (v / v, 1:1). - מערבבים 1 גרם של נתרן הפרין ב 100 מ"ל של מלוחים רגילים כדי להכין 1% מלוחים הפרין.
- להמיס meloxicam מלוחים רגילים כדי להכין פתרון ריכוז 2 מ"ג / מ"ל להקלה על הכאב לאחר הניתוח.
הערה: תמיסת מלח הפריניזציה מוכנה ופתרון meloxicam מסוננים באמצעות מסנן 0.22 מיקרומטר. כל הפתרונות מעוקרים ומאוחסנים בטמפרטורה של 4°C לשימוש עתידי.
- Aliquot 200 μL של פתרון נעילת קטטר ארוז מראש בצינור מיקרוצנטריפוגה סטרילי 1.5 מ"ל.
- מכשירים וחומרים כירורגיים
- ארזו את כל הכלים הכירורגיים הנקיים בשקית והדביקו אותה עם חתיכת סרט עיקור אוטומטי. עיינו באיור 1A עבור המכשירים הכירורגיים הספציפיים שבהם נעשה שימוש.
- Autoclave את הכיס הכירורגי ב 121 °C (50 °F) במשך 30 דקות לשימוש למחרת.
- הכנת בעלי חיים
- לפני הניתוח, בית כל זכר Sprague-Dawley חולדות (SD) בחדר החיות הסטנדרטי עם טמפרטורה מבוקרת ב 22 ± 1 °C (50 °F). להאכיל אותם עם מזון מעבדה סטנדרטית ומים ad libitum במשך 7 ימים לפחות.
הערה: ניתן להשתמש הן בחולדות זכר והן בחולדות נשיות עבור דגם JVC, וגילן ומשקלם האופייניים משתנים בין 9-14 שבועות ו-294 ± 57 גרם, בהתאמה. - להרדים את החולדה עם 3%-3.5% איזופלוריין מעורבב עם חמצן בתא טרום הרדמה. לקבוע אם החולדה הופכת מחוסרת הכרה על ידי חוסר תגובה לצביטת כף הרגל.
- מוציאים בעדינות את החולדה, מניחים את האף של החולדה בתוך אף הרדמה המספק 2%-2.5% איזופלוריין.
- בתנוחה הגחונית והגבית, הסר את הפרווה ביסודיות סביב כתפו הימנית ואזורי הצוואר האחוריים עם קרם depilatory ותער לחיות מחמד. החזר את החולדה לכלוב לניתוח שיבוצע למחרת.
- לפני הניתוח, בית כל זכר Sprague-Dawley חולדות (SD) בחדר החיות הסטנדרטי עם טמפרטורה מבוקרת ב 22 ± 1 °C (50 °F). להאכיל אותם עם מזון מעבדה סטנדרטית ומים ad libitum במשך 7 ימים לפחות.
2. לפני הניתוח ביום
- הכנת תחנת העבודה האספטית
- יש לרסס 75% אלכוהול רפואי כדי לחטא את אזור הפעולה, ולאחר מכן להניח את כרית החימום המכוסה בכרית נקייה. הגדר את מנורת ה- LED עם מקור אור קר ליד תחנת העבודה.
- מחממים מראש את הפתרונות הנדרשים (שלב 1.1) לטמפרטורת החדר.
- מלאו 0.6 מ"ל של תמיסת מלח הפרינית ו-0.15 מ"ל של תמיסת נעילת צנתר בשני מזרקים סטריליים של 1.0 מ"ל, בהתאמה. משוך 2.5 מ"ל של תמיסת מלח רגילה באמצעות מזרק סטרילי 5.0 מ"ל.
- משרים את כדורי הכותנה ב-75% אלכוהול רפואי. יש לסחוט אתנול עודף לפני השימוש.
- לשקול ולתעד את משקל הגוף של החולדה.
3. במהלך הניתוח
- הכנה כירורגית
- יש ללבוש את המעיל הכירורגי, הכפפות הסטריליות ומסכת הפנים. לאחר מכן פתחו את השקית הכירורגית המעוקרת, השאירו את כל הכלים הכירורגיים ב-75% אלכוהול רפואי, וייבשו אותם לפני השימוש.
- בידוד וריד הצוואר
הערה: זמן הפעולה המשוער עבור חלק זה הוא 10 דקות.- להרדים את החולדה המוכנה לניתוח ומגולחת עם 3%-3.5% איזופלוריין מעורבב עם חמצן בתא אינדוקציה ולקבוע אם החולדה הופכת מחוסרת הכרה על ידי חוסר תגובה לצביטת כף הרגל.
- מניחים את האף של החולדה לתוך האף המסופק עם 2%-2.5% איזופלוריין כדי לשמור על ההרדמה.
- הזרקה תת עורית (s.q.) תמיסת meloxicam במינון של 2 מ"ג/ק"ג.
הערה: הקפד לבחור משככי כאבים שאינם אינטראקציה עם תרכובת התרופה של עניין במחקר פרמקוקינטיקה. - באמצעות סרט הדבקה, לרסן את זרועות החולדה בעמדת הגחון שלהם לכל צד של הפלטפורמה כירורגית.
- לשפשף בעדינות את האזור הניתוחי על ידי לסירוגין בין כדורי כותנה ספוגים 75% אלכוהול רפואי קרצוף מבוסס יוד בסך הכל שלוש פעמים.
- בזהירות להרים את העור ליד עצם הבריח בצד ימין של קו האמצע של הצוואר עם מלקחיים ולעשות חתך לכיוון החזה על 1.5-2.0 ס"מ אורך עם זוג מספריים כירורגיים.
- בוטה לנתח את כיסוי הרקמה הדקה עם מספריים קשתית לחשוף את הווריד הצווארי מתחת. הקצה הצפלי הפרוקסימלי של וריד הצוואר החיצוני מורכב משני ענפים, אשר ניתן לזהות חזותית.
הערה: בהתאם לגיל ומין החולדה, הרקמה הרכה (למשל, בלוטות הרוק, בלוטות הלימפה ורקמות השומן) המכסות את וריד הצוואר משתנה. בהשוואה לחולדות הצעירות, החולדות הישנות שמנות יותר (למשל, BW > 300 גרם), ולכן זקוקות להפרדת רקמות נוספת לפני שנראה לווריד הצוואר. - הרם את וריד הצוואר יחד עם רקמות membranous החיבור שלה כדי לדמיין את בלוטת הלימפה המחוברת לווריד הצוואר. בזהירות להפריד את הווריד לאורך כיוון כלי הדם מן השרירים שמסביב, שומן, ורקמות אחרות.
- לדחוף את המלקחיים מתחת לווריד הצוואר מבלי לפגוע בכלי הדם המשניים ולעבור שתי חתיכות של תפר 6-0 מתחת לווריד כדי לסמן את שני הקצוות של כלי הדם בנפרד.
- משוך חתיכה אחת של התפר ככל האפשר לכיוון ראש החולדה ולכסות את הווריד cranily עם 2-3 קשרים באמצעות מלקחיים.
- מניחים את הקשירה השנייה על הקצה caudal של הווריד עם קשר רופף אחד.
- קנסולציה של וריד הצוואר
הערה: זמן הפעולה המשוער עבור חלק זה הוא 15 דקות.- פתחו את האריזה המכילה צנתר פוליאוריטן (PU) בגודל 11 ס"מ (I.D. 0.6 מ"מ x O.D. 0.9 מ"מ, איור 1B) והצמידו את הצנתר למזרק הקהה המוכן המלא בתמיסת מלח המופרינת.
- לדחוף לאט את תמיסת מלח הפרין לתוך קטטר, כדי למנוע בועות אוויר.
- דחף את הצד השטוח ללא קצה של המלקחיים מתחת לווריד הצוואר כדי לצאת בצד השני. לעשות חתך קטן בצורת V על הווריד ליד העניבה הגולגולתית עם זוג מספריים מיקרו castroviejo ולפתוח בעדינות את החתך עם קצה מלקחיים מרחיב כלי המרפק.
הערה: יש לשטוף את החתך עם תמיסת מלח רגילה שחוממה מראש (37 °F), אם כמות קטנה של דם נשפכת החוצה. - חותכים את הפתח האלכסוני של הקצה הקדמי של צנתר וריד הצוואר. מהדקים את הקצה האלכסוני של הצינור עם מלקחיים ולהחליק אותו לתוך הווריד הצווארי.
הערה: ייתכן ששלב זה יזדקק לאדם אחר כדי להקל על החלקת הצנתר. - תוך כדי קידום הצנתר, לסגת לאט את המלקחיים מיקרוכירורגיים המרפק ומהדק את פני השטח החיצוניים של הכלי עם מלקחיים.
הערה: אם כלי הדם הנכון נבחר ואת קצה הצנתר הוא החליק בהצלחה לתוך כלי הדם, כל תהליך החדרת קטטר לא צריך להרגיש שום התנגדות זרימה. - הפסיקו להכניס את הצנתר עם הפגיעה בסימן הכחול הראשון של צינור ה-PU (איור 1B), שאורכו כ-3.0 ס"מ.
- אבטחו את הצנתר המוחדר לווריד עם קשירות קוודליות ורוסטרליות באמצעות מלקחיים.
- חוט תפר 6-0 דרך הרקמה החשופה בצד ימין של החתך באמצעות מחט תפר (1/2 חיתוך מעוקל, 12 מ"מ) ולקשור את קשירת עם hemostat.
- כופפו את הצנתר בסימן הכחול השני (איור 1B) כדי להיקשר עם אותה קשירה (בשלב 3.3.8) ולהימנע מחסימת צינורות PU.
- חותכים את כל חוט התפר הנוסף וסוגרים את הצנתר על ידי החלפת המזרק הקהה עם תקע נירוסטה 22 גרם.
- חיצוניזציה של צנתר
הערה: זמן הפעולה המשוער עבור חלק זה הוא 10 דקות.- מניחים את החולדה בתנוחת הגב ומנקים בעדינות את האזור שבין השכם לבין כדור הכותנה ספוג ב -75% אלכוהול רפואי.
- בצע חתך קטן מאוד במרכז הצוואר הגבי עם מספריים כירורגיים. דרך חתך הגב, להנחות בעדינות לדחוף את trochar מתחת לעור לכיוון החתך הגחוני בצד ימין של הצוואר.
- שים את קטטר ורידים לתוך trochar ולאחר מכן לשלוף ולהנחות את קטטר ורידים לכיוון חתך הגב.
- אבטחו את הצנתר החיצוני בשכבת השריר באותו אופן עם התפר (ראו את ההליך בשלבים 3.3.8 ו-3.3.9).
- סגור את שכבת העור של חתכים גחוניים וגב עם תפר ניילון 6-0 מחט תפר (3/8 חיתוך מעוקל, 17 מ"מ). ספוגית כל החתכים כירורגיים עם יודופור.
הערה: פצע-קליפס היא שיטה חלופית כדי לסגור את חתך העור. - הסר את תקע הצנתר על ידי אחיזת הצנתר בקצות האצבעות. מניחים מזרק קהה חדש ולאט לאט למשוך בחזרה את המזרק כדי לבדוק את זרימת הדם.
הערה: מאז החולדה נמצאת בתנוחה סופית, אחד לא יכול להיות מסוגל להשיג דגימות דם. ניתן להשיג דגימות דם על ידי שינוי לתנוחת גוף צדדית. - החזק את הצנתר שוב עם קצות האצבעות והזריק 0.2 מ"ל של תמיסת מלח הפרין ו 0.1 מ"ל של פתרון מנעול לתוך הצנתר באמצעות מזרק קצה קהה.
- החזק את הצנתר בקצות האצבעות והחלף את המזרק בתקע נירוסטה. מבטלים את הקטטר ודוחפים מעט את התקע פנימה כדי להבטיח את הלחץ של הצנתר.
4. טיפול מיידי לאחר הניתוח
- לשחזר את החולדה בתנוחת decubitus הגב על ידי caging אותו בנפרד עם מצעים קלח תירס טרי. לעתים קרובות, לספק כרית חימום מווסתת טמפרטורה כדי לשמור על טמפרטורת הגוף הליבה.
הערה: לרווחת בעלי החיים, השארת מזון ומים על המצעים היא דרך יעילה להקל על הכאב הנגרם על ידי תנועות הצוואר בעת אכילה ושתייה. - להקליט את שעת הסיום של הניתוח ולפקח על החולדה במרווחים של 2 שעות לפחות 4 שעות. ספק משככי כאבים נוספים להתאוששות אם החולדה מראה סימנים של כאב או מצוקה.
5. ניטור פיזיולוגי והמטולוגי בשלב ההחלמה
- נטר את משקל הגוף ואת צריכת המזון והמים מדי יום ורשום את הנתונים.
- כדי לאסוף נפח קטן של דם טרי לבדיקה המטולוגית, למקם את החולדה בריסון. פתח את התקע והכנס את המזרק לצנתר PU הוורידי כדי להבטיח שהקטטר לא ייחסם.
הערה: איסוף הדם בוצע בו זמנית מדי יום במשך 6 ימים רצופים. - יש להשליך את הדם הראשוני שנסוג, המכיל תערובת של דם, תמיסת מלח הפרינית ותמיסת נעילת קטטר.
- השתמש מזרק חדש כדי לאסוף 150 μL של דגימת דם טרי ולהעביר את דגימת הדם לצינור 0.5 מ"ל המכיל K2EDTA (1.8 מ"ג / מ"ל דם) ספריי מיובש על דופן הצינור.
הערה: אם הצנתר חסום, 0.2 מ"ל של תמיסת מלח הפרין ניתן להזריק לתוך הצנתר כדי לשטוף את הצנתר כמה דקות לפני זמן איסוף הדם הבא. - הזרקו תמיסת מלח סטרילית באותו נפח כדי לפצות על הדם שנסוג. להזריק 150 μL של מלוחים רגילים שחוממו מראש (37 °C (37 °F)) ולהחדיר 0.2 מ"ל סטרילי הפרין מלוח רגיל דרך הצנתר.
- הזריקו 100 μL של פתרון המנעול לתוך הצנתר כדי להבטיח את האיטום והסטריליות של הצנתר לפני איסוף המדגם הבא.
- לנתח את דגימות הדם בתוך 2 שעות של איסוף באמצעות מונה תאי דם אוטומטי.
6. דגימת דם חוזרת ונשנית למחקרים פרמקוקינטיים של תרופות המנוהלות על ידי הפה
הערה: חולדות עם עלייה במשקל >10 גרם ורמה המטולוגית יציבה מוצעים להירשם למחקר עתידי. בעקבות הפרוטוקול הנוכחי, חולדות JVC נדרשו 4 עד 6 ימים כדי להתאושש.
- לאחר 4-6 ימים של ניתוח, מהר החולדה במשך 12 שעות עם גישה חופשית למים.
הערה: בהתאם למטרה הניסיונית, צום החיה הוא אופציונלי. - דרך הפה gavage החולדה הצום עם חומצה אלגית פנול ביואקטיבית טבעית במינון של 6 מ"ג/ק"ג עם מחט gavage ישר16.
- לאסוף 200 μL של דגימות דם בצינורות הפריניזציה באמצעות צינורית וריד הצוואר בנקודות זמן שנקבעו מראש מעל 24 שעות לאחר מתן אוראלי. תהליך איסוף הדם עוקב אחר ההליך בשלב 5.5.
הערה: אין צורך לסגור את הצנתר עם פתרון הנעילה עד להשלמת איסוף הדם. - מיד צנטריפוגה דגימת הדם ב 3000 x g ב 4 °C (50 °F) במשך 10 דקות.
- לנתח את דגימת הפלזמה שחולצה על ידי ספקטרוסקופיה כרומטוגרפיה-מסהנוזלית 17,18.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
פרוטוקול זה הדגים ביסודיות כיצד להקים מודל JVC לטווח ארוך באמצעות מיומנויות מיקרו-כירורגיות לאיסוף דם סדרתי. איור 1A מציג את המכשירים והחומרים הכירורגיים החיוניים המשמשים לביצוע הניתוח. המפרט של קטטר PU עם שלושה סימנים כחולים מודגם גם, אשר מועיל להנחות את החוקר למקם את צינורית הווריד בשלב 3.3., כיצד להשתמש בסימנים על קטטר PU כדי להנחות את הקנוליה (איור 1B). חשוב גם להיות מודעים לציר הזמן הנדרש כדי להקים את מודל חולדות JVC (איור 1C). למרות שזמן הפעולה של JVC הוא כ 35 דקות, אם החוקר מיומן, זה לוקח 10-14 ימים (שלב ההסתגלות וההתאוששות) עבור מודל חולדת JVC להיות מוכן לשימוש, לעומת הגישה הלא כירורגית, כגון חיתוך הזנב או לנקב סינוס מסלולית, אשר ניתן להשתמש מיד עם אימון תקין.
כמו כן נחקרו התנאים הפיזיולוגיים וההמטולוגיים במשך 6 ימים לאחר הניתוח (איור 2). העלייה במשקל הגוף של החולדה, צריכת המזון והמים וספירת תאי הדם המלאה השתנו במהלך שלב ההתאוששות (איור 2A, B). נמצא כי רוב החולדות תחת מצב המחקר הנוכחי להתאושש בתוך 4-6 ימים לאחר הניתוח כפי שמעיד על ידי רמות משוחזרות של כמה תכונות מפתח, כגון עלייה במשקל הגוף >10 גרם, צריכת דיאטה קבועה, ורכיבי דם נבחרים הנוגעים לזיהום, התייבשות, ודלקת, כולל ספירת תאי דם לבנים, ספירת תאי דם אדומים, ספירת המוגלובין וטסיות דם (איור 2C-F). ראוי לציין כי כמות צריכת המים בחולדות הייתה גדולה יחסית ביום הראשון לאחר הניתוח, מה שמצביע על התייבשות.
פרמקוקינטיקה של הפוליפנול הטבעי, חומצה אלגית נחקרה במודל חולדות JVC שנקבע (איור 3). החומצה האלגית מאופיינת בזמינות ביולוגית לקויה של תרופות. כאשר מנוהל במינון נמוך (למשל, 6 מ"ג /ק"ג), נפח גדול של דגימת דם נדרש כדי לזהות את הריכוז שלה בפלזמה. איור 3 מראה ריכוז חומצה אלגית בריכוז פלזמה נמוך ב-ng/mL מעל 24 שעות ואת ספיגת מערכת העיכול המגוונת שלו (GIT) בשל המסיסות והחדירות הלקויים שלו.
איור 1: סקירה כללית של המכשירים והאספקה הכירורגיים העיקריים המשמשים להקמת מודל חולדות JVC. (A) למעלה: א-ד הוא תמיסת מלח רגילה, יודופור, כלי פלסטיק, בקבוק ספריי עם 75% אלכוהול רפואי, בהתאמה; אמצע: e-o הוא מזרק 5.0 מ"ל, מזרק 1.0 מ"ל, מזרק נטוי קהה, צינורית סטרילית, מספריים כירורגיים, מספריים קשתית, מלקחיים מעוקלים למחצה, מלקחיים מאוזנים מרחיב כלי, מספריים מיקרו castroviejo, טרוצ'אר נירוסטה, תער לחיות מחמד, בהתאמה; למטה: p-w הוא צמר גפן, 6-0 סטרילי שאינו נספג חוט תפר ניילון, כדורי צמר גפן, שני סוגים של מחט תפר, תקע נירוסטה, hemostat מעוקל, סרט דבק, nosepiece הרדמה, בהתאמה. (B) מפרט של קטטר PU המשמש לקנוליזציה של וריד הצוואר בחולדות. הקטטר הוא 11 מ"מ אורך הכולל עם O.D 0.6 מ"מ x I.D. 0.9 מ"מ. לצנתר יש שלושה סימנים כחולים שישמשו כנקודת עיגון במהלך הקנולציה; (ג) ציר הזמן המוצע של הקמת מודל חולדות JVC. במחקר זה, משקל הגוף של החולדה, כמו גם צריכת המזון והמים, נרשמו מדי יום במהלך שלב ההתאוששות, ודגימות דם נאספו פעם ביום לניטור המטולוגי שגרתי. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: ניטור פיזיולוגי והמטולוגי של חולדות במשך 6 ימים לאחר הניתוח. (A) שינוי במשקל הגוף; (ב) השינוי בצריכת המים והמזון; (C-F) ספירת תאי דם לבנים, ספירת תאי דם אדומים, המוגלובין, וספירת טסיות דם, בהתאמה. הנתונים מייצגים את הממוצע ± SEM עם n = 6. הערכים המספריים בכחול מייצגים את הערך הממוצע. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: פרופילי זמן ריכוז חומצה אלגית פלזמה של חולדות מעל 24 שעות לאחר gavage אוראלי. הנתונים מייצגים את הממוצע ± SEM עם n = 3. הערכים של פרמטרי PK מתקבלים באמצעות תוכנית התוספת PKSolver בתוכנת גיליון אלקטרוני (לדוגמה, Microsoft Excel)19. Cמקסימום: ריכוז שיא, Tמקסימום: זמן להגיע Cמקסימום; AUCinf: שטח מתחת לעקומת ריכוז-זמן פלזמה מאפס זמן לאינסוף. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
שליטה בטכניקה של קנוניציה כלי דורש תרגול משמעותי ולמידה של הלקח מכל פעולה. Christakis ואח ' באמצעות ניתוח סכום מצטבר (CUSUM), מצא כי חוקר צריך לתרגל 200 חולדות על פני תקופה של שנה אחת לפני להיות מוכן להערכת PK של מועמדים לסמים20. עם זאת, זמן הפעולה הנדרש עבור cannulation הווריד יכול להיות מופחת באופן משמעותי על ידי מספר החולדות שבוצעו13,20. באמצעות הפרוטוקול שלנו, שיעור ההצלחה של שכפול יעיל של וריד הצוואר ואיסוף דגימת הדם עלה מכ -50% ליותר מ -80% (סך החולדות שבוצעו היו 15), וזמן ההפעלה הראשוני צומצם ל -35 דקות מ 2 שעות.
ההדגמה של הקמת מודל חולדות JVC כרוכה במספר צעדים קריטיים. ראשית, אזור החתך סביב הצוואר חשוב עבור בתחילה איתור וריד הצוואר. אם מתבצע JVC הימני, אזור החתך נבחר בדרך כלל בצד העליון של עצם הבריח לאורך הצד הימני של קו האמצע של הצוואר (ראה סעיף 3.2 בידוד וריד הצוואר). שנית, JVC תלוי בהכנת קטע נקי של הווריד. לאחר ניתוח בוטה של רקמות רכות, וריד הצוואר גלוי ומזוהה על ידי שתי תכונות אלה: 1) שני ענפים בקצה הפרוקסימלי, ו -2) בלוטות לימפה המחוברות אליו. שלישית, בעת הזזת הצנתר לתוך וריד הצוואר (ראה סעיף 3.3 קנלול וריד הצוואר), חיתוך הקצה הקדמי של הצנתר, ותמיכה בכלי הדם עם כוח חיצוני יציב יכול לשפר מאוד את שיעור ההצלחה של cannulation. יתר על כן, משככי כאבים נאותים וחום חייבים להיות מסופקים כדי לנחם את החולדה, כמו מתח וכאב יכול לגרום לשינויים בהתנהגות של בעלי חיים שעשויים להשפיע על ההתאוששות שלאחר הניתוח שלהם. לבסוף, משך ההרדמה, אובדן חום, ואת הסיבוך יכול לגרום למוות חולדה בלתי צפוי; לכן, חשוב לעקוב מקרוב אחר החולדות במהלך ואחרי הניתוח במשך 3 ימים לפחות. הערכה של אינדיקטורים בריאותיים מרובים, כגון עלייה במשקל הגוף, דיאטה ומצב שתייה, ורכיבים המטולוגיים של חולדות במהלך תקופת ההתאוששות, יכול לספק מידע שניתן להשוות עם ערכי התייחסות של עניין של חולדות SD בריא במסד הנתונים 21,22,23,23,24 . אם חולדות חוות התייבשות, נוזלים איזוטוניים סטריליים ב 3%-5% ממשקל הגוף ניתן להזריק תת עורית בסוף הניתוח כדי לפצות על אובדן הנוזלים. רוב החולדות לעלות במשקל הגוף שלהם (למשל, >10 גרם) ביום 3 לאחר הניתוח ולכן, צריך להיות מוכן לשימוש. עם זאת, עבור מחקרים מעורבים הערכת סמנים ביולוגיים בדם (למשל, לויקוציטים, ציטוקינים), מומלץ לרשום את החולדות עד יום 4-6 לאחר הניתוח, כדי להבטיח את האינדקסים המטולוגיים הרגילים לחולדות.
למרות התועלת שלה במחקר PK, בהתאם לחומרי קטטר, לא כל המועמדים לתרופה מתאימים קנסולציה אחת. Gaud et al. מצא תרכובות P יומן גבוה היו קשורים לחומר צנתר PE, וכתוצאה מכך שונה PK25. בנוסף, משככי כאבים (למשל, meloxicam) מוחל לעתים קרובות כדי להפחית את הכאב בחולדה לאחר הניתוח. בהתחשב חיסול מחצית החיים של meloxicam הוא סביב 19-23 שעות26,27, המינון היחיד של meloxicam (2 מ"ג/ק"ג) מוזרק s.q. הוא כמעט פינה מתוך הגוף לאחר 24 שעות. עם זאת, תגובות בין תרופתיות פוטנציאליות יכולות להתרחש בשימוש במלוקסיקאם. לדוגמה, meloxicam יכול להתחרות עם תרופות אחרות עבור ציטוכרום P450 חילוף החומרים28,29. לכן, המינון ואת סוג של משככי כאבים שנבחרו צריך להיות מוקרן בהתאם לתרופה שנבחרה למחקר הפרמקוקינטי. אם התרופה של עניין אינטראקציה עם meloxicam, משככי כאבים אחרים (למשל, buprenorphine) עשוי לשמש.
לסיכום, פרוטוקול זה הדגים ביסודיות כיצד להקים מודל עכברוש JVC לטווח ארוך לאיסוף דם בסביבת המעבדה ולחקור את המצב הפיזיולוגי של חולדות במהלך שלב ההתאוששות הפוסט-כירורגית. השלבים והחוויות הניתוחיים החיוניים המודגשים עשויים להועיל לחוקר כדי להשיג ביעילות את היישום של מודל הקנולציה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
למחברים אין מה לחשוף.
Acknowledgments
עבודה זו נתמכת על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מס '82003692) כדי R.X. Zhang; מלגה אקדמית מובילה באוניברסיטה הפוליטכנית נורת'ווסטרן לר' מיאו.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.5 mL test tube containing EDTA anticoagulant | Xinkang | N/A | collecting blood samples for hematology test |
| 0.5*20 mm 1.0-mL syringe | KLMEDICAL | N/A | washing or replacing the fluid with saline |
| 0.6*28.5 mm 5.0-mL syringe | HD | N/A | Subcutaneous injection |
| 1.0-mL Blunt tipped syringe (22G) | skillsmodel | S4-PKT22G | Inject the saline and collect blood samples through catheter |
| 1.5 mL sterile microcentrifuge tube | Axygen | MCT-150-C-S | Store sterile catheter lock solution heparinized saline and meloxicam solution |
| 1.5 mL microcentrifuge tubes | Biosharp | BS-15-M | blood collection |
| 1/2 circle cutting 5*12 mm suture needle | skillsmodel | S4-FHZ | Thread the muscle layer to fix the catheter |
| 3/8 circle cutting 7*17 mm suture needle | skillsmodel | S5-FHZ | Suture the incision of rat cortex |
| 6-0 sterile non-absorbable silk suture thread | JUNSHENG | N/A | ligature |
| 75% medical alcohol | HONGSONG | N/A | Disinfection |
| Adhensive tape | LIUTAI | N/A | positioning the rat |
| Autoclave sterilization tape | Biosharp | BS-QT-028 | Mark sterilized items |
| Automated blood cell counter | Sysmex | XN-550 | Hematology test |
| Castroviejo micro scissors | skillsmodel | WA1010 | Cut the opening in the blood vessel |
| Centrifuge | Thermo Fisher Scientific | 75002402 | Plasma preparation |
| Clean cushion | Qingjie | N/A | Prepare the operation area |
| Cotton balls | HC | N/A | Wound disinfection and sterilization |
| Cotton swabs | BEITAGOGO | N/A | Disinfection |
| Curved hemostat | skillsmodel | N/A | ligature |
| DN50 Stainless-steel rat restrainer | skillsmodel | S4-RGDQ1 | Restrict the movement of rats for easy operation |
| Ellagic acid | Aladdin | E102710-25g | natural phenol for oral administration |
| Half-curved forceps | skillsmodel | 53072 | Lift the muscle layer and tissue, isolate the jugular vein and tie the suture |
| Heating pad | Warm mate | N/A | preventing heat loss of animal |
| Heparin sodium | Solarbio | H8060 | anticoagulant |
| Iodophor | Xidebao | N/A | Clean the wound |
| Iris scissors | skillsmodel | 54002 | Bluent separation the muscle layer |
| Isoflurane | RWD | R510-22-16 | anaesthesia |
| LED lamp | EMPERORFEEL | N/A | sugery |
| Liquid chromatography-mass spectroscopy | Thermo Fisher Scientific | VQF01-20001/ TSQ02-10002 | detection of drug concentration in plasma |
| Meloxicam | Hongqiang | N/A | Analgesic |
| Normal saline | KL | N/A | Prepara the solution and protect blood vessels from drying out |
| Pet razor | Codos | 3180 | Shaving the fur |
| Phosphate-buffered saline | ZHHC | PW012 | Preparation of Ellagic acid solution |
| PU catheter | skillsmodel | RJVC-PU | Jugular vein cannulation |
| Small animal operation anesthesia console | RWD | 68620 | Operation workstation |
| Spray bottle | Other | N/A | aseptic workstation |
| Stainless steel plug (22G) | skillsmodel | S4-PKD22G | Plug the catheter to ensure its sealing |
| Stainless steel trochar | skillsmodel | S$-PKDGZ | Guide the catheter exteriorization |
| Sterile lock solution | skillsmodel | SK-FB | lock the catheter to ensure its sterility |
| Straight feeding needle | skillsmodel | N/A | Oral gavage |
| Surgical pouch | BKMAM | N/A | container for sterilization of surgical instruments |
| Surgical scissors | skillsmodel | J21070 | Cut incision on rat skin |
| Vessel dilator balanced forceps | skillsmodel | WA3020 | Expand the blood vessel and guide the cannula to slide in |
| ZS-MV Small animal anesthesia machine | ZSLab | 1057003 | inducing and maintaining anaesthesia |
References
- Parasuraman, S., Raveendran, R., Kesavan, R. Blood sample collection in small laboratory animals. Journal of Pharmacology and Pharmacotherapeutics. 1 (2), 87-93 (2010).
- Sadler, A. M., Bailey, S. J. Validation of a refined technique for taking repeated blood samples from juvenile and adult mice. Laboratory Animals. 47 (4), 316-319 (2013).
- Zhang, R. X., et al. Coordinating biointeraction and bioreaction of a nanocarrier material and an anticancer drug to overcome membrane rigidity and target mitochondria in multidrug-resistant cancer cells. Advanced Functional Materials. 27 (39), 12 (2017).
- Zhang, R. X., et al. Polymer-lipid hybrid nanoparticles synchronize pharmacokinetics of co-encapsulated doxorubicin-mitomycin C and enable their spatiotemporal co-delivery and local bioavailability in breast tumor. Nanomedicine-Nanotechnology Biology and Medicine. 12 (5), 1279-1290 (2016).
- Zhang, R. X., et al. Sample extraction and simultaneous chromatographic quantitation of doxorubicin and mitomycin C following drug combination delivery in nanoparticles to tumor-bearing mice. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (128), e11 (2017).
- Bakar, S. K., Niazi, S. Simple reliable method for chronic cannulation of the jugular vein for pharmacokinetic studies in rats. Journal of Pharmaceutical Sciences. 72 (9), 1027-1029 (1983).
- Harms, P. G., Ojeda, S. R. A rapid and simple procedure for chronic cannulation of the rat jugular vein. Journal of Applied Physiology. 36 (3), 391-392 (1974).
- Thrivikraman, K. V., Huot, R. L., Plotsky, P. M. Jugular vein catheterization for repeated blood sampling in the unrestrained conscious rat. Brain Research Protocols. 10 (2), 84-94 (2002).
- Weeks, J. R., Davis, J. D. Chronic intravenous cannulas for rats. Journal of Applied Physiology. 19 (3), 540-541 (1964).
- Goldkuhl, R., et al. Plasma concentrations of corticosterone and buprenorphine in rats subjected to jugular vein catheterization. Laboratory Animals. 44 (4), 337-343 (2010).
- Steffens, A. B. A method for frequent sampling of blood and continuous infusion of fluids in the rat without disturbing the animal. Physiology & Behavior. 4 (5), 833-836 (1969).
- Terao, N., Shen, D. D. Alterations in serum protein binding and pharmacokinetics of l-propranolol in the rat elicited by the presence of an indwelling venous catheter. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 227 (2), 369-375 (1983).
- Feng, J., et al. Catheterization of the carotid artery and jugular vein to perform hemodynamic measures, infusions and blood sampling in a conscious rat model. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (95), e51881 (2015).
- Karim, N., Ali, S. Jugular vein cannulation in rats - A mini review. Canadian Journal of Pure and Applied Sciences. 3, 929-935 (2009).
- Ling, S., Jamali, F. Effect of cannulation surgery and restraint stress on the plasma corticosterone concentration in the rat: application of an improved corticosterone HPLC assay. Journal of Pharmacy & Pharmaceutical Sciences. 6 (2), (2003).
- Lei, F., et al. Pharmacokinetic study of ellagic acid in rat after oral administration of pomegranate leaf extract. Journal of Chromatography B-Analytical Technologies in the Biomedical and Life Sciences. 796 (1), 189-194 (2003).
- Yan, L. L., et al. Method development and validation for pharmacokinetic and tissue distributions of ellagic acid using Ultrahigh Performance Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry (UPLC-MS/MS). Molecules. 19 (11), 18923-18935 (2014).
- Long, J. F., et al. Bioavailability and bioactivity of free ellagic acid compared to pomegranate juice. Food & Function. 10 (10), 6582-6588 (2019).
- Zhang, Y., et al. PKSolver: An add-in program for pharmacokinetic and pharmacodynamic data analysis in Microsoft Excel. Computer Methods and Programs in Biomedicine. 99 (3), 306-314 (2010).
- Christakis, I., et al. Learning curve of vessel cannulation in rats using cumulative sum analysis. Journal of Surgical Research. 193 (1), 69-76 (2015).
- Nm, S., Oduola, A. Haematological profile shows that Inbred Sprague Dawley rats have exceptional promise for use in biomedical and pharmacological studies. Asian Journal of Biomedical and Pharmaceutical Sciences. 4 (37), 33-37 (2014).
- Lillie, L. E., Temple, N. J., Florence, L. Z. Reference values for young normal Sprague-Dawley rats: weight gain, hematology and clinical chemistry. Human & Experimental Toxicology. 15 (8), 612-616 (1996).
- He, Q. L., et al. Sex-specific reference intervals of hematologic and biochemical analytes in Sprague-Dawley rats using the nonparametric rank percentile method. PLoS One. 12 (12), 18 (2017).
- EPA. Recommendations for and Documentation of Biological Values for Use in Risk Assessment. U.S. Environmental Protection Agency. , EPA/600/6-87/008 (NTIS PB88179874) (1988).
- Gaud, N., et al. Single jugular vein cannulated rats may not be suitable for intravenous pharmacokinetic screening of high logP compounds. European Journal of Pharmaceutical Sciences. 99, 272-278 (2017).
- Turck, D., et al.
- Aghazadeh-Habashi, A., Jamali, F. Pharmacokinetics of meloxicam administered as regular and fast dissolving formulations to the rat: Influence of gastrointestinal dysfunction on the relative bioavailability of two formulations. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 70 (3), 889-894 (2008).
- Ludwig, E., et al. Activation of human cytochrome P-450 3A4-catalyzed meloxicam 5 '-methylhydroxylation by quinidine and hydroquinidine in vitro. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 290 (1), 1-8 (1999).
- Zhang, R. X., et al. Nanoparticulate drug delivery strategies to address intestinal cytochrome P450 CYP3A4 metabolism towards personalized medicine. Pharmaceutics. 13 (8), (2021).
