Anästhesie und Intubation von präadoleszenten Mäusewelpen für die Herz-Thorax-Chirurgie
Summary
Herz-Thorax-Operationsmodelle bei Mäusen im Alter von >7 Tagen erfordern eine Intubation, aber dies ist eine Herausforderung für vorpubertäre (8-14 Tage alte) Mauswelpen und es gibt wenig Informationen über Anästhesieschemata für die Intubation. Hier präsentieren wir Dosierungsschemata von Ketamin / Xylazin / Atropin bei 10 Tage alten C57BL / 6J-Mauswelpen, die eine endotracheale Intubation ermöglichen und gleichzeitig die Tiersterblichkeit minimieren.
Abstract
Murine chirurgische Modelle spielen eine wichtige Rolle in der präklinischen Forschung. Mechanistische Einblicke in die myokardiale Regeneration nach Herzverletzungen können aus kardiothorakalen Operationsmodellen bei 0-14 Tage alten Mäusen gewonnen werden, deren Kardiomyozyten im Gegensatz zu denen von Erwachsenen proliferative Kapazität behalten. Mauswelpen bis zu einem Alter von 7 Tagen werden durch Unterkühlung effektiv immobilisiert und benötigen keine Intubation für die Herz-Thorax-Chirurgie. Präadoleszente (8-14 Tage alte) Mauswelpen benötigen jedoch eine Intubation, aber dies ist eine Herausforderung und es gibt wenig Informationen über die Anästhesie, um die Intubation zu erleichtern. Hier präsentieren wir Dosierungsschemata von Ketamin / Xylazin / Atropin bei 10 Tage alten C57BL / 6J-Mauswelpen, die eine endotracheale Intubation ermöglichen und gleichzeitig die Tiersterblichkeit minimieren. Die empirische Titration von Ketamin/Xylazin/Atropin-Dosierungsschemata auf das Körpergewicht zeigte, dass die Reaktion auf die Anästhesie von Mauswelpen unterschiedlichen Gewichts nichtlinear war, wobei Dosen von 20/4/0,12 mg/kg, 30/4/0,12 mg/kg und 50/6/0,18 mg/kg die Intubation von Jungtieren mit einem Körpergewicht zwischen 3,15-4,49 g (n = 22), 4,50-5,49 g (n = 20) und 5,50-8,10 g (n = 20) erleichterten. beziehungsweise. Welpen mit niedrigerem Körpergewicht erforderten mehr Intubationsversuche als schwerere Welpen (p < 0,001). Das Überleben nach der Intubation korrelierte mit dem Körpergewicht (59%, 70% und 80% für Gruppen mit niedrigem, mittlerem und hohem Gewicht, R2 = 0,995). Für die Myokardinfarktchirurgie nach Intubation wurde eine chirurgische Anästhesieebene mit 4,5% Isofluran in 100% Sauerstoff induziert und mit 2% Isofluran in 100% Sauerstoff aufrechterhalten. Das Überleben nach der Operation war für die drei Gewichtsgruppen mit 92%, 86% und 88% ähnlich (p = 0,91). Zusammen mit Verfeinerungen der Tierbehandlungspraktiken für Intubation und Operation und der Minimierung der Kannibalisierung durch das Muttertier nach der Operation korrelierte das Gesamtüberleben für den gesamten Eingriff (Intubation plus Operation) mit dem Körpergewicht (55%, 60% und 70% für Gruppen mit niedrigem, mittlerem und hohem Gewicht, R2 = 0,978). Angesichts der Schwierigkeit bei der Intubation von 10 Tage alten Welpen und der damit verbundenen hohen Mortalität empfehlen wir, die Herz-Thorax-Chirurgie bei 10 Tage alten Welpen auf Welpen mit einem Gewicht von mindestens 5,5 g zu beschränken.
Introduction
Murine-Modelle sind von unschätzbarem Wert in der präklinischen Herz-Thorax-Forschung, insbesondere wegen der Leichtigkeit, mit der gentechnisch veränderte Mauslinien erzeugt werden können, und auch wegen der Leichtigkeit, mit der die Mäuse chirurgisch manipuliert werden können, um pathologische Krankheitsmodelle bereitzustellen, die beispielsweise die Untersuchung der Myokardregeneration nach Herzverletzungen ermöglichen1 . In diesem Zusammenhang ist es von Interesse, dass im Gegensatz zu erwachsenen Mäusen, bei denen sich Kardiomyozyten aus dem Zellzyklus zurückgezogen haben, 0-2 Tage alte neonatale Mausherzen nach apikaler Resektion oder Induktion eines Myokardinfarkts mit minimaler Narbenbildung reparieren 2,3,4. Im Gegensatz dazu regenerieren sich 7 Tage alte neonatale Herzen unvollständig mit einer höheren Inzidenz von Narbenbildung 2,3. Da Kardiomyozyten in der Spitze des linken Ventrikels bis zu 2 Wochen nach der Geburt proliferative Kapazität behalten, können mechanistische Studien zur Regeneration nach Herzverletzungen bei 0-14 Tage alten Mäusen informativ sein, um therapeutische Ziele für die Regeneration des verletzten erwachsenen Herzens zu identifizieren5.
Die Entwicklung von Mausmodellen für Herzverletzungen beinhaltet chirurgische Manipulationen unter Narkose. Dies erfordert, dass der Thorax geöffnet wird, um Zugang zum Herzen zu erhalten, was im Allgemeinen Intubation und mechanische Beatmung erfordert. Mausbelastung, Körpergewicht und Alter beeinflussen die Empfindlichkeit gegenüber Anästhetika6. Erwachsene Mäuse können mit einer Vielzahl von Wirkstoffen betäubt werden, wobei ein übliches Intubationsschema Ketamin / Xylazin / Atropin bei 100/13/0,5 mg / kg 6,7 ist. Neugeborenen Mäusen (0-7 Tage alt) fehlt ein zentralisierter Schmerzreflex und sie können effektiv auf Eis immobilisiert und ohne Intubation operiert werden 6,8,9. Vorpubertäre (8-14 Tage alte) Mauswelpen können nicht mit Hypothermiebetäubt werden 9,10; Sie erfordern eine Intubation für die Herz-Thorax-Chirurgie. Es gibt keine früheren Studien zur Herz-Thorax-Chirurgie bei vorpubertären Mäusen, die weniger als 14 Tage alt sind. Nach unserer Erfahrung ist die Intubation von Isofluran-anästhesierten präadoleszenten Mäusen unter 14 Tagen schwierig. Das empfohlene injizierbare Anästhesieschema für Mäuse, die älter als 7 Tage sind, beträgt 50-150 mg / kg Ketamin und 5-10 mg / kg Xylazin10. Präadoleszente Mäuse entwickeln sich immer noch neurologisch und ihre Reaktionen auf Medikamente und Medikamentenstoffwechsel unterscheiden sich stark von erwachsenen Tieren6. Dies stellt ein erhöhtes Risiko für Flüssigkeits-, Elektrolyt- und Säure-Basen-Ungleichgewicht sowie Hypoglykämie und Hypothermie dar, nicht nur aufgrund ihrer hohen Stoffwechselrate, die ihre begrenzten Energiespeicher schnell erschöpft, sondern auch aufgrund ihrer thermoregulatorischen Unreife 6,11,12. Daher gibt es nur wenige Informationen über Anästhetika, die sowohl die Intubation erleichtern als auch das Überleben von vorpubertären Mäusen maximieren.
Hier titrierten wir empirisch Dosierungsschemata von Ketamin / Xylazin / Atropin bei 10 Tage alten C57BL / 6J-Mauswelpen mit einem Gewicht von 3-8 g, um eine Anästhesieebene zu erreichen, die ausreicht, um eine endotracheale Intubation für nachfolgende Herz-Thorax-Operationen zu ermöglichen und gleichzeitig die Tiersterblichkeit zu minimieren. Wir haben auch den Umgang mit Tieren verfeinert, um die Sterblichkeit durch Intubation, Operation und postoperativen mütterlichen Kannibalismus zu reduzieren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Derzeit gibt es keine gut dokumentierten Methoden zur Anästhesie und Intubation von 10 Tage alten Mäusen für die Herz-Thorax-Chirurgie. Zu diesem Zweck haben wir Ketamin/Xylazin/Atropin-Dosierungsschemata auf das Körpergewicht titriert, wobei Dosen von 20/4/0,12 mg/kg, 30/4/0,12 mg/kg und 50/6/0,18 mg/kg die Intubation von Welpen mit niedrigem (3,15-4,49 g), mittlerem (4,50-5,49 g) bzw. hohem (5,50-8,10 g) Körpergewicht erleichterten. Das Überleben nach der Intubation korrelierte mit dem Körpergewicht (59%, 70% bz…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch den NHMRC Program Grant [ID 1074386], ein Leducq Transatlantic Network of Excellence in Cardiovascular Research Grant [RMG] und einen Zuschuss des RT Hall Trust [RMG & SEI] unterstützt.
Materials
| Atipamezole (Antisedan) | Provet (NSW) Pty Ltd | ATIP I | |
| Atropine 600 mcg/mL | Clifford Hallam Healthcare Pty Ptd | 1957699 PFIZER-0143386 | |
| Betadine | Livingstone International | BU0520 | |
| Buprenorphine (Temgesic) | Provet (NSW) Pty Ltd | TEMG I | |
| Fiber-optic light | Leica | 3011350 | CLS 150X |
| GraphPad Prism | GraphPad Software, LLC | Version 9.1.2 | |
| Intubation platform | – | – | Any sturdy box (e.g. plastic tip box) with approximate dimensions 12 (L) x 8.5 x (W) x 7.5 cm (H) |
| Isoflurane | Provet (NSW) Pty Ltd | ISOF 07 | |
| Ketamine 100 mg/mL | Provet (NSW) Pty Ltd | KETAI1 | |
| Plastic intravenous cannula 24-gauge Polywin Safety | BD Insyte | CE0086 | 19 mm length of plastic tubing (0.7 mm outer diameter) attached to a 21mm plastic female luer lock adaptor; total volume of annula 130 μL |
| Single lumen polyethylene tube | Critchley Electrical Products Pty Ltd Auburn NSW | Outer diameter 0.61 mm, inner diameter 0.28 mm | |
| Small forceps | F.S.T. | NO 11051-10 | |
| Surgical microscope (camera optional) | Leica | M651 (Leica IC80 HD camera) | 10x and 16x objective |
| Suture 7-0 prolene | Ethicon | 8708H | |
| Suture 9-0 polypropylene monofilament | Ethicon | 2813 | |
| V-1 Tabletop with Active Scavenging isoflurane anesthesia systm | VetEquip | 901820 | |
| Vented 2-Liter plexiglass induction chamber | VetQuip Pty Ltd | 942102 | 25 cm (L) x 13 cm (W) x 11 cm (H) |
| Warming lamp | Brilant Lighting | 99223 | |
| Xylazine | Provet (NSW) Pty Ltd | XYLA Z 2 |
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