경구 투여 약물의 연속 혈액 샘플링을 위해 쥐에서 영구적 인 경정맥 절개술을 확립하는 미세 외과 기술
Summary
상세한 미세외과 기술은 동일한 동물에서 순차적 혈액 수집을 위한 장기 경정맥 캐뉼레이션 래트 모델을 확립하기 위해 입증된다. 생리학적 및 혈액학적 파라미터는 래트의 회복 단계 동안 모니터링되었다. 이 모델은 동물 스트레스를 유발하지 않고 경구 투여된 폴리페놀의 약동학 연구에 적용되었다.
Abstract
작은 실험실 동물의 혈액 샘플링은 제약 리드 최적화에 필요하지만 실험 동물에게 큰 피해와 스트레스를 줄 수 있으며 이는 잠재적으로 결과에 영향을 줄 수 있습니다. 쥐의 경정맥 절제술 (JVC)은 반복적 인 혈액 수집에 널리 사용되는 모델이지만 수술 기술과 동물 관리에 대한 적절한 훈련이 필요합니다. 이 기사에서는 경골 캐뉼라의 배치 및 밀봉에 중점을 둔 영구적 인 JVC 래트 모델을 수립하고 유지하기위한 미세 수술 절차를 자세히 설명합니다. 생리학적 (예를 들어, 체중, 음식 및 물 섭취량) 및 혈액학적 파라미터 모니터링의 중요성은, 래트의 회복 동안 수술 후 6일 동안 제시된 결과들로 강조되었다. 약물-경구 투여된 천연 페놀 엘라그산의 혈장 농도-시간 프로파일은 JVC 래트 모델에서 결정되었다.
Introduction
설치류, 기니 피그 및 토끼와 같은 작은 실험실 동물로부터 혈액 샘플을 반복적으로 수집하는 것은 제약 리드 최적화에 중요한 측면이며 연구 1,2에 사용 된 동물의 수를 줄이는 데에도 중요합니다. 새로운 진단 도구 및 약물 제형(예를 들어, 백신)을 개발하기 위한 파이프라인은 약동학(PK), 독성 및 민감도3,4,5와 같은 생체 내에서의 견고성 및 성능을 평가하기 위해 상이한 부피의 혈액에 대한 접근을 필요로 한다.
혈액 샘플 수집에 대한 실험실 접근법은 크게 외과 적 및 비 수술적6의 두 가지 유형으로 분류됩니다. 비수술적 접근법은 심장 천자, 궤도 부비동 천자, 사페누스 및 꼬리 정맥의 출혈과 같은 일반적인 기술을 포함하는 연구자를 위해 비교적 쉽게 파악할 수 있습니다. 일부 비수술적 방법으로 다중 혈액 샘플링이 가능하지만 샘플 부피가 작으며 동물에게 신체적 상처와 심리적 스트레스를 유발할 수 있습니다1. 한편, 외과 적 접근법은 반복적 인 정맥 천자에 대한 바람직한 대안이며, 동물의 혈관에 일시적 또는 영구적 인 캐뉼라를 배치하는 것을 포함합니다 7,8,9. 큰 혈액량은 의식이있는 쥐의 캐뉼라를 통해 반복적으로 철회 될 수 있으며 취급 기술, 구속 및 마취 7,8,10,11로 인한 스트레스와 통증을 피할 수 있습니다. 그러나 캐뉼라 이식은 혈액을 성공적으로 수집하기 위해 적절한 교육을받은 숙련 된 연구원이 필요합니다.
쥐에서 경정맥 절제술 (JVC)을 통한 혈액 수집 은 약물 PK 6,10,12,13을 연구하는 데 가장 널리 사용되는 방법입니다. 그러나 JVC 쥐 모델의 확립은 미세 외과 적 기술과 수술 후 치료 및 유지 보수에 대한 지식에 대한 신중한 연습이 필요합니다. 특히, 수술 후, 래트는 진통제의 투여와 추가 실험13,14,15를 위해 안정한 생리적 상태에 도달하기 위해 충분한 회복 시간을 필요로 한다. 체중 증가 (즉, >10g)가 쥐의 회복을위한 유효하고 일반적으로 적용되는 지표이지만, 쥐가 탈수, 감염 및 염증으로 인해 수술 후 예기치 않은 사망을 겪는 것은 드문 일이 아니며 이는 초기 발병14,15에서 미묘하게 알 수 있습니다. 또한, JVC 모델에서 카테터 폐색은 혈액 수집 중에 문제가 될 수 있습니다.
본 프로토콜은 경정맥의 식별, 분리 및 캐뉼레이션에 특정한 초점을 맞춘 마취된 래트에서 JVC에 대한 미세외과적 절차를 상세히 입증하였다. 회복 단계 동안 쥐의 생리적 및 혈액학적 모니터링의 중요성이 강조된다. 마지막으로, JVC 래트 모델을 검증하기 위해 정맥 카테터를 통해 연속 혈액 샘플을 수집하여 불량한 생체이용률(즉, 낮은 전신 농도)을 갖는 경구 투여된 천연 페놀 엘라그산의 PK를 연구하였다.
Protocol
아래에 설명 된 절차는 노스 웨스턴 폴리 테크닉 대학 (No. 202101117)의 기관 동물 관리 및 사용위원회 (No. )에서 승인 한 프로토콜의 일부로 수행되었습니다. 1. 수술 전 준비 (수술 전날) 참고 : 필요한 해결책 : 일반 식염수 (염화나트륨 0.9 % w/v ), 헤파린 식염수 (1 % w / v 헤파린 나트륨), 카테터 잠금 용액, 멜록시캄 용액 (2 mg / mL)과 같은 비 스테로?…
Representative Results
이 프로토콜은 일련의 혈액 수집을위한 미세 수술 기술을 사용하여 장기 JVC 모델을 수립하는 방법을 철저히 입증했습니다. 도 1A는 수술을 수행하는 데 사용되는 필수 수술 도구 및 재료를 보여줍니다. 3개의 청색 마크를 갖는 PU 카테터의 명세가 또한 예시되어 있으며, 이는 연구자가 단계 3.3에서 정맥 캐뉼라를 배치하도록 안내하는데 도움이 된다., PU 카테터 상의 마?…
Discussion
선박 통조림 기술을 마스터하려면 상당한 연습과 각 작업에서 교훈을 배워야합니다. Christakis et al. 누적 합계 (CUSUM) 분석을 사용하여 연구원은 약물 후보 20에 대한 PK 평가를 준비하기 전에 일년 동안200 마리의 쥐를 연습해야한다는 것을 발견했습니다. 그러나, 정맥 절개술에 필요한 작동 시간은 수행된 래트의 수가13,20개에 의해 상당?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 중국 국립 자연 과학 재단 (No. 82003692)이 R.X. Zhang에 지원한다. 노스웨스턴 폴리테크니컬 대학교에서 R. Miao에게 최고의 학업 장학금을 수여합니다.
Materials
| 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 | 기타 | 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 |
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Cite This Article
Lu, W., Miao, R., Hu, S., Liu, J., Jin, F., Zhang, R. X. Microsurgical Skills of Establishing Permanent Jugular Vein Cannulation in Rats for Serial Blood Sampling of Orally Administered Drug. J. Vis. Exp. (178), e63167, doi:10.3791/63167 (2021).