Vurdere endringer i Volatile Narkose Følsomhet av Mus etter lokale eller systemiske Farmakologisk Intervention

Summary

Tap av rettende refleks har lenge fungert som en standard atferds surrogat for bevisstløshet, også kalt hypnose, i forsøksdyr. Endringer i flyktige anestesi sensitivitet som følge av farmakologiske intervensjoner kan detekteres med en nøye kontrollert high-throughput vurderingssystem, som kan være innrettet for levering av inhalert terapeutisk.

Abstract

En ønskelig endepunkt av generell anestesi er den tilstand av bevisstløshet, også kjent som hypnose. Definere hypnotisk tilstand hos dyr er mindre oversiktlig enn det er hos mennesker. En mye brukt atferds surrogat for hypnose hos gnagere er tap av opprettingsrefleks (LORR), eller det punktet hvor dyret reagerer ikke lenger på sine medfødt instinkt for å unngå sårbarheten i rygg recumbency. Vi har utviklet et system for å vurdere LORR i 24 mus samtidig mens nøye kontrollert for potensielle confounds, inkludert temperatursvingninger og varierende gasstrømmer. Disse kamrene tillater pålitelig vurdering av anestesi følsomhet målt ved latens til å returnere til den rettende refleks (RORR) etter et fast bedøvelse eksponering. Alternativt, ved hjelp av trinnvis øker (eller minker) i bedøvelse konsentrasjon, kamrene også aktivere fastsettelse av en befolkning følsomhet for induksjon (eller veksten) som målt vedEC ₅₀ og Hill skråningen. Endelig kan de kontrollerte miljøkamre som er beskrevet her være tilrettelagt for en rekke alternative bruksområder, inkludert inhalert levering av andre rusmidler, toksikologiske studier, og samtidig sanntids overvåking av vitale tegn.

Introduction

Generelle anestetika er definert av deres evne til å forårsake en reversibel tilstand av hypnose i et bredt spekter av arter, men en forklaring på hvordan en slik mangfoldig klasse av narkotika kan alle lokke fram et entall endepunkt fortsatt ukjent. En rekke teorier har blitt fremføres i løpet av årene, fra og med Meyer-Overton korrelasjon mellom bedøvelse potens og lipid løselighet, som foreslo generelle membran forstyrrelser som grunnlag for hypnose ^1,2. Nyere bevis tyder på at protein mål påvirker nevronal signale bidra til bedøvende effekter. Mus har vist seg å være et uunnværlig modell for å utforske disse teorier på grunn av homologi mellom murine og humane anestesirespons. Selv om en mus ikke kan bli spurt om sin subjektive bevissthet under narkose, enkelte primitive reflekser tjene som nyttige surrogat tiltak av gnager hypnose. I de første dagene etter fødsel, musene utvikler en refleksiv rettende response som hindrer dem fra å bli passivt plasseres i liggende stilling ^tre. Dosen av anestesi på som en mus mister sin rettende refleks korrelerer godt med menneskelige hypnotiske doser ^fire.

Vurdering av tap av opprettingsrefleks (LORR) er blitt en utbredt laboratoriestandard for testing av anestesi sensitivitet i mus, så vel som en rekke andre arter, inkludert rotte, marsvin, kanin, ilder, sau, hund og ^5-8. Den dose av et gitt anestesi ved hvilken LORR vil oppstå for medlemmer av en art som er meget jevn, men det kan forskyves i betydelig grad av miljøfaktorer. For eksempel søvnmangel rotter er mer følsomme for både flyktige og intravenøse anestetika ⁹ og rotter med høy aerob kapasitet er mindre følsomme for isofluran ^10. Hypotermi er også blitt vist å redusere dosen av mange anestetika som kreves for hypnose i et stort spektrum av arten ^11-14. Forpå en pålitelig måte å identifisere det anestetiske dose ved hvilken LORR forekommer i en gruppe av forsøksdyr, er det avgjørende at vurderingen miljøet kontrolleres nøye for å minimalisere stress, opprett euthermia, og levere like mengder medikament til alle fag. Ikke overraskende er genetiske faktorer også kjent å endre bedøvelse følsomhet ^15-18. Derfor bør nøye vurdering også gis til å kontrollere for genetisk bakgrunn ^19.

Vi har utviklet en anordning som sikrer identiske gassformig anestetikum levering til hver av 24 mus, og samtidig opprettholde et konstant 37 ^{° C} miljø. Den transparente sylindriske design av våre eksponeringskamrene tillater rask LORR vurdering og enkel integrasjon av telemetriske fysiologiske målinger. Dette system har vist seg å måle isofluran, halotan, og sevoflurane induksjon EC ₅₀ og tid til å fremveksten i villtype-mus ^20. Vi har også benyttetdette systemet for å observere endringer i anestesi følsomhet i mus med genetiske mutasjoner og målrettede hypothalamus lesjoner ^21-23. Her beskriver vi to måter som bedøvelse følsomhet kan vurderes etter en farmakologisk intervensjon ved hjelp av vår kontrollert miljø apparat. Steady-state phenotyping av flyktige anestesi induksjon og fremveksten følsomhet krever 8-10 timer, og er dermed beste skreddersydd for studier hvor forsøksbetingelsene ikke endres, for eksempel i kroniske eller langtidsvirkende farmakologiske intervensjoner. Men for korttidsvirkende behandlinger hvor virkningen spre seg betydelig over tid presenterer vi også en enkel prosedyre for å vurdere endringer i rettende refleks følgende stereotactically målrettede microinjections eller intravenøse medikamentelle behandlinger som vesentlig påvirker bedøvelse veksten. Disse tester representerer en liten del av den potensielle anvendelser for denne kontrollert miljø system, som kan tilpasses for en rekke subjekter av en rekke arter å motta noen form for inhalert terapeutisk.

Protocol

Alle prosedyrer som involverer dyr er skissert her har blitt godkjent av University of Pennsylvanias Institutional Animal Care og bruk komité. En. Oversikt over Testing Apparatus Testapparatet består av 24 klare akryl sylindriske kamre 10 cm i lengde og 5 cm i diameter (totalt volum på 200 ml). Denne størrelse er passende for en typisk 25 g-voksne mus. Chambers har porter i hver ende for gassinnløp og-utløp. Den utløpsende er avtagbar, slik at dyrene kan lett legges inn i k…

Representative Results

Figur 1 viser nytten av trinnvis LORR analysen for å bestemme langsiktige effektene av en farmakologisk intervensjon. Ibotenic syre (IBA) er en agonist av glutamaterg N-metyl-D-asparate (NMDA)-reseptor som er ofte brukt som et excitotoxin å forårsake permanente neuronale lesjoner. Her vi injisert 10 nl av 1% IBA bilateralt inn i ventrolateral preoptic området (VLPO) av C57BL/6J mus én uke før testing. Flertallet av nevroner i denne kjernen stille lave priser av avfyring under våkenhet og spesielt…

Discussion

Selv om vurderingen av LORR i et enkelt muse er en tilsynelatende enkel oppgave, er det likevel viktig å opprettholde samme fysiologiske forhold mellom fag for å samle inn pålitelige data fra en gruppe av dyr. Den strengt regulert, høykapasitets LORR apparat presenteres her tilbyr en måte å standardisere eksperimenter og maksimere effektiviteten. Ved å følge de grunnleggende prinsippene for termoregulering og lik strømningsfordeling, kan dette systemet være lett gjenskapt og tilpasset for å passe individuelle…

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