מודל שריפת חולדות לחקר כוויה תרמית עורית בעובי מלא וזיהום

Summary

מודל המחקה את התרחיש הקליני של פגיעה בכוויות וזיהום נחוץ לקידום מחקר הכוויות. הפרוטוקול הנוכחי מדגים מודל פשוט וניתן לשחזור של זיהום כוויות חולדות הדומה לזה שבבני אדם. זה מקל על המחקר של כוויות וזיהומים לאחר כוויה לפיתוח טיפולים אנטיביוטיים מקומיים חדשים.

Abstract

מתודולוגיות השראת שריפה מתוארות באופן לא עקבי במודלים של חולדות. מודל אחיד של פצעי כוויה, המייצג את התרחיש הקליני, נחוץ לביצוע מחקר כוויות הניתן לשחזור. הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטה פשוטה וניתנת לשחזור ליצירת ~20% כוויות בעובי מלא של שטח הגוף הכולל (TBSA) בחולדות. כאן, מוט נחושת בקוטר 22.89 ס”מ 2 (5.4^ס” מ) שחומם ב 97 מעלות צלזיוס באמבט מים הוחל על פני העור של החולדה כדי לגרום לפציעת הכוויה. מוט נחושת בעל מוליכות תרמית גבוהה הצליח לפזר את החום עמוק יותר ברקמת העור וליצור כוויה בעובי מלא. ניתוח היסטולוגיה מראה אפידרמיס מוחלש עם נזק קוגולטיבי להיקף עובי מלא של הדרמיס והרקמה התת עורית. בנוסף, מודל זה מייצג את המצבים הקליניים שנצפו בחולי כוויות מאושפזים לאחר פגיעה בכוויות כגון חוסר ויסות חיסוני וזיהומים חיידקיים. המודל יכול לשחזר את הזיהום החיידקי המערכתי הן על ידי חיידקים גראם-חיוביים והן על ידי חיידקים גראם-שליליים. לסיכום, מאמר זה מציג מודל קל ללמידה וחזק של כוויות חולדות המחקה את המצבים הקליניים, כולל חוסר ויסות חיסוני וזיהומים חיידקיים, אשר מועיל רבות לפיתוח תרופות אנטיביוטיות מקומיות חדשות לפצעי כוויות וזיהומים.

Introduction

פציעות כוויות הן בין צורות הטראומה ההרסניות ביותר, כאשר שיעורי התמותה מגיעים ל -12% אפילו במרכזי כוויות מיוחדים ^1,2,3. על פי דיווחים שפורסמו לאחרונה, ~ 486,000 חולי כוויות זקוקים לטיפול רפואי מדי שנה בארצות הברית, עם כמעט 3,500 מקרי מוות 1,2,3,4,5,6. פגיעת כוויות מציבה אתגר גדול למערכת החיסונית של החולים ויוצרת פצע פתוח משמעותי, אשר נרפא לאט, ומותיר אותם רגישים להתיישבות עורית, ריאתית וסיסטמית עם חיידקים נוסוקומיאליים ואופורטוניסטיים. חוסר ויסות חיסוני בשילוב עם זיהום חיידקי קשור לעלייה בתחלואה ותמותה בקרב חולי כוויות⁷.

מודל של כוויות וזיהומים בבעלי חיים חיוני לחקר הפתוגנזה של זיהומים חיידקיים בעקבות נזק לעור ודיכוי חיסוני הקשור לטראומה מכוויות. מודלים כאלה מאפשרים תכנון והערכה של שיטות חדשות לטיפול בזיהומים חיידקיים בחולי כוויות. חולדות ובני אדם חולקים מאפייני עור, פיזיולוגיים ופתולוגיים דומים שתועדו בעבר⁸. בנוסף, החולדות קטנות יותר בגודלן, מה שהופך אותן לקלות יותר לטיפול, זולות יותר וקלות יותר לרכישה ולתחזוקה מאשר מודלים גדולים יותר של בעלי חיים.

מאפיינים אלה הופכים את החולדות לחיית מודל אידיאלית לחקר כוויות וזיהומים⁹. למרבה הצער, הטכניקה להשראת כוויות אינה עקבית ולעתים קרובות מתוארת באופן מינימלי 10,11,12,13,14. הפרוטוקול הנוכחי נועד לפתח הליך פשוט, חסכוני וניתן לשחזור ליצירת פגיעה עקבית בכוויות בעובי מלא במודל חולדה המדמה את התרחיש הקליני וניתן להשתמש בו להערכת דיכוי חיסוני וזיהום חיידקי.

Protocol

כל הנהלים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) של אוניברסיטת צפון קרוליינה ונערכו בהתאם להנחיות שנקבעו שלה. זכרים ונקבות חולדות Sprague Dawley (250-300 גרם) בגילאי 7-9 שבועות שימשו לניסויים. כל בעלי החיים שוכנו במחזור אור-חושך של 12 שעות: 12 שעות עם גישה חופשית למזון ומים אד ליביטו…

Representative Results

הפרוטוקול המוצג כאן ניתן לשחזור רב והביא לפציעת כוויה מדרגה שלישית בעובי מלא בחולדות. פצע הכוויה נראה לבן שעווה לאחר השראת הכוויה (איור 2B). צבע פציעת הכוויה השתנה מלבן לחום במהלך 72 שעות לאחר הכוויה (איור 2B-E). ניתוח היסטולוגי …

Discussion

מספר מודלים של כוויות הוצגו כדי לחקור את הפתופיזיולוגיה של פגיעה בכוויות 8,12,16,17. במחקר הנוכחי, השתמשנו במודל של חולדות כדי לפתח פרוטוקול פשוט וניתן לשחזור כדי לגרום לכוויה בעובי מלא ואחריה זיהום חיידקי כדי לדמות טראומה…

Materials

1 mL syringe	BD, USA	309597	Used to inject the analgesic
1.7 mL Microtube	Olympus, USA	24-282	Used to carry morphine
10% NBF	VWR, USA	16004-115	Used to fix the skin piece for staining
30 mL syringe	BD, USA	302832	Used to inject the lactate ringer solution
70% ethyl alcohol	Fischer Scientific, USA	BP28184
Aperio AT2 Digital Pathology  Slide Scanner with ImageScope software	Aperio, Technologies Inc., Vista, CA, USA	n/a	Scanning of H & E slides and analysis
Cetrimide agar plates	BD, USA	285420	Selective media plates for Pseudomonas aeruginosa growth
Copper rods	n/a	n/a	Used to induce the burn injury
Cotton tipped applicators	OMEGA Surgical supply, USA	4225-IMC	Used to apply eye ointment
Electric shaver	Oster, USA	Golden A5	Used to remove the dorsal side hairs
Eye lube	Dechra, UK	n/a	The eye wetting agent to provide long lasting comfort and avoid eye dryness
Fluff filled underpads	Medline, USA	MSC281225	Used in the burn procedure
Forcep	F.S.T.	11027-12	Used to hold the skin piece
Gauze sponges	Oasis, USA	PK412	Used to clean the applied nair cream from the dorsal side
Heat-resistant gloves	n/a	n/a	Used to hold the heated copper rods
Hematology Analyzer	IDEXX laboratories, USA	ProCyte Dx
Induction chamber	Kent Scientific, USA	vetFlo-0730	Used to anesthesize the animals
Insulin syringe	BD, USA	329461
Isoflurane	Pivetal, USA	NDC46066-755-04	Used to anesthesized rats to induce a loss of consciousness
Isoflurane vaporiser	n/a	n/a
Lactated ringer's solution	icumedical, USA	NDC0990-7953-09	Used to resuscitate the rats
L-shaped spreader	Fischer Scientific, USA	14-665-230
Mannitol Agar	BD, USA	211407	Selective media plates for Staphylococcus aureus growth
Minicollect tubes (K2EDTA)	greiner bio-one, USA	450480	Used to collect the blood
Morphine	Mallinckrodt, UK	NDC0406-8003-30	This analgesia was used to induce the inability to feel burn injury pain
Muller Hinton Broth	BD, USA	275730
Muller Hinton II Agar	BD, USA	211438
Nair hair removal lotion	Nair, USA	n/a	Used to remove the residual hairs on dorsal side
Needle 23 G	BD, USA	305193	Used to inject the lactate ringer solution
Normal saline	n/a	n/a
Spectrophotometer	ThermoScientific, USA	Genesys 30
Sprague-Dawley rats, male and female	Charles River Labs	n/a	7-9 weeks old for burn induction
Surgical Scissor	F.S.T.	14501-14	Used to cut the desired skin piece
Tissue collection tubes	Globe Scientific	220101236
Tissue Homogenizer	Kinematica, Inc, USA	POLYTRON PT2100	Used to homogenize the tissue samples
Water bath	Fischer Scientific, USA	n/a	Used to induce the burn injury
Weighted heating pad	Comfytemp, USA	n/a	Used during the procedure to keep rat's body warm