Compétences microchirurgicales pour établir une canulation veineuse jugulaire permanente chez le rat pour le prélèvement sanguin en série d’un médicament administré par voie orale

Summary

Des techniques microchirurgicales détaillées sont démontrées pour établir un modèle de canulation de la veine jugulaire à plus long terme pour la collecte séquentielle de sang chez le même animal. Les paramètres physiologiques et hématologiques ont été surveillés pendant la phase de récupération du rat. Ce modèle a été appliqué pour étudier la pharmacocinétique du polyphénol administré par voie orale sans induire de stress animal.

Abstract

Le prélèvement sanguin chez de petits animaux de laboratoire est nécessaire pour l’optimisation du plomb pharmaceutique, mais peut causer beaucoup de dommages et de stress aux animaux de laboratoire, ce qui pourrait potentiellement affecter les résultats. La canulation veineuse jugulaire (JVC) chez le rat est un modèle largement utilisé pour la collecte répétée de sang, mais nécessite une formation adéquate des compétences chirurgicales et des soins aux animaux. Cet article détaille les procédures microchirurgicales pour établir et maintenir un modèle permanent de rat JVC avec un accent particulier sur le placement et l’étanchéité de la canule jugulaire. L’importance de surveiller les paramètres physiologiques (p. ex., le poids corporel, la nourriture et la consommation d’eau) et hématologiques a été soulignée avec des résultats présentés pendant 6 jours après la chirurgie pendant le rétablissement du rat. Le profil concentration-temps médicament-plasma de l’acide phénol ellagique naturel administré par voie orale a été déterminé dans le modèle de rat JVC.

Introduction

L’acquisition répétée d’échantillons de sang de petits animaux de laboratoire, tels que des rongeurs, des cochons d’Inde et des lapins, est un aspect important pour l’optimisation du plomb pharmaceutique et pour réduire le nombre d’animaux utilisés dans la recherche ^1,2. Le pipeline de développement de nouveaux outils de diagnostic et de la formulation de médicaments (par exemple, un vaccin) nécessite l’accès à différents volumes de sang afin d’évaluer leur robustesse et leur performance in vivo, tels que la pharmacocinétique (PK), la toxicité et la sensibilité ^3,4,5.

L’approche de laboratoire pour le prélèvement d’échantillons de sang est généralement classée en deux types, chirurgical et non chirurgical⁶. L’approche non chirurgicale est relativement facile à comprendre pour le chercheur, qui comprend des techniques courantes, telles que la ponction cardiaque, la ponction des sinus orbitaux et le saignement de la veine saphène et de la veine caudale. Le prélèvement sanguin multiple est possible par certaines méthodes non chirurgicales, mais le volume de l’échantillon est faible et peut causer des plaies physiques et un stress psychologique aux animaux¹. D’autre part, l’approche chirurgicale est une alternative préférée à la ponction veineuse répétée, et elle implique la mise en place d’une canule temporaire ou permanente dans les vaisseaux sanguins des animaux ^7,8,9. Le grand volume sanguin pourrait être retiré à plusieurs reprises à travers la canule chez les rats conscients tout en évitant le stress et la douleur dus à la technique de manipulation, à la retenue et à l’anesthésie 7,8,10,11. Cependant, l’implantation de la canule nécessite un chercheur expérimenté avec une formation adéquate afin de recueillir avec succès le sang.

La collecte de sang par canulation veineuse jugulaire (JVC) chez le rat est la méthode la plus largement utilisée pour étudier le médicament PK 6,10,12,13. Pourtant, l’établissement du modèle de rat JVC nécessite une pratique minutieuse des compétences microchirurgicales et une connaissance des soins et de l’entretien postchirurgicaux. En particulier, après la chirurgie, le rat a besoin de l’administration d’analgésiques et d’un temps de récupération suffisant pour atteindre un état physiologique stable pour d’autres expériences 13,14,15. Bien que le gain de poids corporel (c.-à-d. >10 g) soit un indicateur valide et couramment appliqué pour le rétablissement du rat, il n’est pas rare que les rats meurent subitement après l’opération en raison de la déshydratation, de l’infection et de l’inflammation, ce qui pourrait être subtil à remarquer au début^{précoce 14,15}. De plus, l’obstruction du cathéter dans le modèle JVC reste un problème lors de la collecte de sang.

Le présent protocole a démontré en détail les procédures microchirurgicales pour JVC chez un rat anesthésié avec un accent particulier sur l’identification, l’isolement et la canulation de la veine jugulaire. L’importance de la surveillance physiologique et hématologique des rats pendant la phase de récupération est soulignée. Enfin, des échantillons de sang en série ont été prélevés à travers le cathéter veineux pour étudier la PK de l’acide ellagique phénolique naturel administré par voie orale avec une faible biodisponibilité (c.-à-d. une faible concentration systémique) afin de vérifier le modèle de rat JVC.

Protocol

Les procédures décrites ci-dessous ont été effectuées dans le cadre d’un protocole approuvé par le Comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux de la Northwestern Polytechnical University (no 202101117). 1. Préparation préopératoire (la veille de la chirurgie) REMARQUE: Solutions requises: solution saline normale (0,9% p / v de chlorure de sodium), solution saline héparinisée (1% p / v d’héparine sodique), solution de…

Representative Results

Ce protocole a démontré en profondeur comment établir un modèle JVC à long terme en utilisant des compétences microchirurgicales pour la collecte de sang en série. La figure 1A montre les instruments chirurgicaux essentiels et le matériel utilisé pour effectuer la chirurgie. La spécification du cathéter PU avec trois marques bleues est également illustrée, ce qui est utile pour guider le chercheur à placer la canule veineuse à l’étape 3.3., comment utiliser les mar…

Discussion

Maîtriser la technique de la canulation des navires nécessite une pratique importante et l’apprentissage de la leçon de chaque opération. Christakis et al. en utilisant l’analyse de somme cumulative (CUSUM), ont constaté qu’un chercheur doit pratiquer 200 rats sur une période d’un an avant d’être prêt pour l’évaluation PK des candidats médicaments²⁰. Pourtant, le temps d’opération requis pour la canulation veineuse peut être considérablement réduit par le nombre de rats…

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	Other	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