En præklinisk model af anstrengende hedeslag hos mus

Summary

Protokollen beskriver udviklingen af en standardiseret, gentagelig, præklinisk model af anstrengende hedeslag (EHS) hos mus fri for negative eksterne stimuli såsom elektrisk stød. Modellen giver en platform for mekanistiske, forebyggende og terapeutiske undersøgelser.

Abstract

Hedeslag er den mest alvorlige manifestation af varmerelaterede sygdomme. Klassisk hedeslag (CHS), også kendt som passiv hedeslag, forekommer i hvile, mens anstrengende hedeslag (EHS) forekommer under fysisk aktivitet. EHS adskiller sig fra CHS i ætiologi, klinisk præsentation, og følgesygdomme af multi-organ dysfunktion. Indtil for nylig har kun modeller af CHS været veletablerede. Denne protokol har til formål at give retningslinjer for en raffineret præklinisk musemodel af EHS, der er fri for vigtige begrænsende faktorer såsom brug af anæstesi, tilbageholdenhed, rektalsonder eller elektrisk stød. Mandlige og kvindelige C57Bl/6 mus, instrumenteret med kernetemperatur (Tc) telemetriske sonder blev udnyttet i denne model. For at gøre køretilstanden bekendt gennemgår mus 3 ugers træning ved hjælp af både frivillige og tvungne løbehjul. Derefter kører mus på et tvunget hjul inde i et klimakammer, der er indstillet til 37,5 °C og 40%-50% relativ luftfugtighed (RH), indtil de udviser symptombegrænsning (f.eks. bevidsthedstab) ved Tc på 42,1-42,5 °C, selv om der kan opnås passende resultater ved kammertemperaturer mellem 34,5-39,5 °C og fugtighed mellem 30%-90%. Afhængigt af den ønskede sværhedsgrad fjernes mus straks fra kammeret for at komme sig i omgivelsestemperaturen eller forblive i det opvarmede kammer i længere tid, hvilket fremkalder en mere alvorlig eksponering og en højere forekomst af dødelighed. Resultaterne sammenlignes med sham-matchede øvelse kontrol (EXC) og / eller naive kontroller (NC). Modellen afspejler mange af de patofysiologiske resultater observeret i human EHS, herunder tab af bevidsthed, svær hypertermi, multi-organ skader samt inflammatorisk cytokin frigivelse, og akut fase reaktioner i immunsystemet. Denne model er ideel til hypotese-drevet forskning til at teste forebyggende og terapeutiske strategier, der kan forsinke starten af EHS eller reducere multi-organ skader, der karakteriserer denne manifestation.

Introduction

Hedeslag er karakteriseret ved dysfunktion i centralnervesystemet og efterfølgende organskader hos hypertermiske emner¹. Der er to manifestationer af hedeslag. Klassisk hedeslag (CHS) påvirker for det meste ældre befolkninger under hedebølger eller børn tilbage i solbeskinnede køretøjer i varme sommerdage^1. Anstrengende hedeslag (EHS) opstår, når der er en manglende evne til at termoregulere tilstrækkeligt under fysisk anstrengelse, typisk, men ikke altid, under høje omgivelsestemperaturer resulterer i neurologiske symptomer, hypertermi, og efterfølgende multi-organ dysfunktion og skader². EHS forekommer i rekreative og elite atleter samt militært personel og i arbejdere med og uden samtidig dehydrering^3,4. Ehs er faktisk den tredje hyppigste årsag til dødelighed hos atleter under fysisk aktivitet⁵. Det er yderst udfordrende at studere EHS hos mennesker, da episoden kan være dødelig eller føre til langsigtede negative sundhedsmæssige resultater^6,7. Derfor kan en pålidelig præklinisk model af EHS tjene som et værdifuldt redskab til at overvinde begrænsningerne af retrospektive og associative kliniske observationer hos menneskelige EHS-ofre. Prækliniske modeller af CHS hos gnavere og svin har været godt karakteriseret^8,9,10. Prækliniske modeller af CHS kan dog ikke direkte oversættes til EHS patofysiologi på grund af de unikke virkninger af motion på den termoregulerende profil og medfødte immunrespons¹¹. Derudover udgjorde tidligere forsøg på at udvikle prækliniske EHS-modeller hos gnavere betydelige begrænsninger, herunder overlejrede stressstimuli forårsaget af elektrisk stød, indsættelse af en rektal sonde og foruddefinerede maksimale kernekropstemperaturer med høje dødelighedsrater^{12,13,14,15,16} der ikke svarer til aktuelle epidemiologiske data. Disse udgør betydelige begrænsninger, der kan forvirre datafortolkning og give upålidelige biomarkørindekser. Derfor har protokollen til formål at karakterisere og beskrive trinene i en standardiseret, meget gentagelig og oversættelig præklinisk model af EHS hos mus, der stort set er fri for ovennævnte begrænsninger. Justeringer af modellen, der kan resultere i graduerede fysiologiske resultater fra moderat til dødelig hedeslag er beskrevet. Så vidt forfatterne ved, er dette den eneste prækliniske model af EHS med sådanne egenskaber, hvilket gør det muligt at forfølge relevant EHS-forskning på en hypotesedrevet måde^11,17,18.

Protocol

Alle procedurer er blevet gennemgået og godkendt af University of Florida IACUC. C57BL/6J han- eller hunmus, ~4 måneder gamle, der vejer inden for henholdsvis 27-34 g og 20-25 g, anvendes til undersøgelsen. 1. Kirurgisk implantation af det telemetriske temperaturovervågningssystem Ved ankomsten fra sælgeren, lad dyrene hvile i vivarium i mindst 1 uge før operationen for at minimere stress af transport. Gruppe hus musene (højst 5 pr bur under lokale IACUC retningslinj…

Representative Results

De typiske termoreguleringsprofiler under hele EHS-protokollen og tidlig genfinding af en mus er illustreret i figur 1A. Denne profil omfatter fire forskellige faser, der kan defineres som kammerets opvarmningsfase, trinvis øvelse, øvelsesfase med konstant tilstand og et restitutionsstadium ved enten en hurtig afkøling (R) eller alvorlig (S) metode17. De vigtigste termoreguleringsresultater omfatter maksimalt opnåede Tc (Tc,max) og den tid, det tager at nå Tc, ma…

Discussion

Denne tekniske gennemgang har til formål at give retningslinjer for udførelsen af en præklinisk model af EHS hos mus. Detaljerede trin og materialer, der kræves til udførelse af en reproducerbar EHS episode af varierende sværhedsgrader er fastsat. Vigtigere, modellen i vid udstrækning efterligner tegn, symptomer, og multi-organ dysfunktion observeret i menneskelige EHS ofre^11,19. Desuden giver denne model mulighed for undersøgelse af den mekanisme, der li…

Materials

1080P HD 4 Security Cameras 4CH Home Video Security Camera System w/ 1TB HDD 2MP Night View Cameras CCTV Surveillance Kit	LaView
5-0 Coated Vicryl Violet Braided	Ethicon
5-0 Ethilon Nylon suture Black Monofilament	Ethicon
Adhesive Surgical Drape with Povidone 12×18	Jorgensen Labset al.
BK Precision Multi-Range Programmable DC Power Supplies Model 9201	BK Precision
DR Instruments Medical Student Comprehensive Anatomy Dissection Kit	DR Instruments
Energizer Power Supply	Starr Life Sciences
G2 Emitteret al.	Starr Life Sciences
Layfayette Motorized Wheel Model #80840B	Layfayette
Patterson Veterinary Isoflurane	Patterson Veterinary
Platform receiveret al.	Starr Life Sciences
Scientific Environmental Chamber Model 3911	ThermoForma
Training Wheels	Columbus Inst.