マウスにおける運動熱中症の前臨床モデル

Summary

このプロトコルは、感電などの有害な外部刺激を含まないマウスにおける運動熱中症(EHS)の標準化された、反復可能な前臨床モデルの開発を記述する。このモデルは、機械治療、予防、および治療研究のためのプラットフォームを提供します。

Abstract

熱中症は、熱関連疾患の最も深刻な症状です。従来の熱中症(CHS)は、受動的な熱中症としても知られ、安静時に起こるのに対し、運動熱中症(EHS)は身体活動中に起こる。EHSは、多臓器機能障害の病因、臨床プレゼンテーション、および後遺症におけるCHSとは異なる。最近まで、CHSのモデルだけが確立されています。このプロトコルは、麻酔、拘束、直腸プローブ、感電などの主要な制限要因から解放されたEHSの洗練された前臨床マウスモデルのガイドラインを提供することを目的としています。雄および雌のC57Bl/6マウスは、コア温度(Tc)テレメトリプローブを用いたこのモデルに利用された。ランニングモードに慣れるには、マウスは自主的な走輪と強制走行ホイールの両方を使用して3週間のトレーニングを受けます。その後、マウスは、42.1〜42.5°CのTcで症状の制限(意識喪失など)を表示するまで、37.5°Cおよび40%-50%相対湿度(RH)に設定された気候室内の強制ホイールで走るが、34.5〜39.5°Cと湿度30%90°Cの間のチャンバー温度で適切な結果を得ることができる。所望の重症度に応じて、マウスは周囲温度の回復のためにすぐにチャンバーから取り出されるか、またはより長い期間加熱された部屋に留まり、より重度の暴露および死亡率のより高い発生率を誘発する。結果は、シャムマッチエクササイズコントロール(EXC)および/またはナイーブコントロール(NC)と比較されます。このモデルは、意識喪失、重度の温熱療法、多臓器損傷、炎症性サイトカイン放出、免疫系の急性期応答など、ヒトEHSで観察された病態生理学的転帰の多くを反映している。このモデルは、EHSの発症を遅らせたり、この症状を特徴づける多臓器損傷を減らしたりする予防および治療戦略をテストするための仮説主導の研究に最適です。

Introduction

熱中症は、中枢神経系機能障害およびその後の高^{体温被験者における}臓器損傷を特徴とする。熱中症には2つの症状があります。古典的な熱中症(CHS)は、暑い夏の日に太陽にさらされた車に残された熱波や子供の間に主に高齢者の集団に影響を与えます¹.運動熱中症(EHS)は、身体運動中に十分に熱調節することができない場合に生じ、通常、常に、神経症状、温熱療法、およびそれに続く多臓器機能不全および損傷をもたらす高い周囲温度の下で^2。EHSは、レクリエーションやエリートアスリートだけでなく、軍人や労働者の中で、付随する脱水^3、4で発生します。実際、EHSは身体活動中のアスリートの死亡率の第3位の原因^である5.エピソードは致命的であるか、長期的な否定的な健康結果につながる可能性がありますので、人間のEHSを研究することは非常に困難です^6,7.したがって、EHSの信頼性の高い前臨床モデルは、ヒトEHSの犠牲者における遡及的および連想的臨床観察の限界を克服するための貴重なツールとして役立つ可能性がある。げっ歯類や豚のCHSの前臨床モデルは^{、8、9、10でよく特徴付}けられています。しかし、CHSの前臨床モデルは、体温調節プロファイルおよび自然免疫応答¹¹に対する身体運動の独特の効果のために、EHS病態生理学に直接変換しない。さらに、げっ歯類における前臨床EHSモデルの開発に関する以前の試みは、感電による過重応力刺激、直腸プローブの挿入、および高い死亡率^{12、13、14、15、16}の事前定義された最高コア体温を含む、重要な制限を提起した 現在の疫学的データと一致しない。これらは、データ解釈を混乱させ、信頼性の低いバイオマーカーインデックスを提供する可能性のある重大な制限を表しています。したがって、このプロトコルは、上記の制限からほとんど自由であるマウスにおけるEHSの標準化された、非常に再現性の高い、翻訳可能な前臨床モデルのステップを特徴付け、記述することを目的としている。中等度から致命的な熱中症の結果を段階的に生じ得るモデルの調整について説明する。著者らの知る限りでは、これは、このような特性を持つEHSの唯一の前臨床モデルであり、仮説主導的な方法で関連するEHS研究を追求することを可能にする^{11、17、18。}

Protocol

すべての手順は、フロリダ大学IACUCによって見直され、承認されています.C57BL/6J雄マウスまたは雌マウスは、生後〜4ヶ月、それぞれ27〜34gおよび20〜25gの範囲内で重量を量り、研究に使用される。 1. 遠隔測定温度監視システムの外科的移植 ベンダーから到着すると、動物は、輸送のストレスを最小限に抑えるために、手術前に少なくとも1週間のビバリウムで休む?…

Representative Results

EHS プロトコル全体およびマウスの早期回復の間の典型的な体温調節プロファイルを 図 1Aに示します。このプロファイルは、チャンバー加熱ステージとして定義できる4つの異なる相、インクリメンタル運動段階、定常運動段階、および急速冷却(R)または重度(S)法17のいずれかによる回復段階を含む。主な体温調節結果は、達成された最大Tc(Tc,max)とTc,max?…

Discussion

この技術レビューは、マウスにおけるEHSの前臨床モデルのパフォーマンスに関するガイドラインを提供することを目的としています。可変的な大等性の再現可能なEHSエピソードの実行に必要な詳細なステップと材料が提供される。重要なことに、このモデルは、ヒトEHSの犠牲者^11、19で観察される徴候、症状^、および多臓器機能不全を主に模倣^する?…

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.