Anestesia e intubazione di cuccioli di topo preadolescenti per chirurgia cardiotoracica
Summary
I modelli chirurgici cardiotoracici nei topi di età >7 giorni richiedono l’intubazione, ma questo è difficile per i cuccioli di topo preadolescenti (8-14 giorni) e ci sono poche informazioni sui regimi anestetici per l’intubazione. Qui, presentiamo regimi di dosaggio di ketamina / xilazina / atropina in cuccioli di topo C57BL / 6J di 10 giorni che consentono l’intubazione endotracheale, riducendo al minimo la mortalità animale.
Abstract
I modelli chirurgici murini svolgono un ruolo importante nella ricerca preclinica. Approfondimenti meccanicistici sulla rigenerazione miocardica dopo danno cardiaco possono essere ottenuti da modelli di chirurgia cardiotoracica in topi di 0-14 giorni, i cui cardiomiociti, a differenza di quelli degli adulti, mantengono la capacità proliferativa. I cuccioli di topo fino a 7 giorni sono efficacemente immobilizzati dall’ipotermia e non richiedono l’intubazione per la chirurgia cardiotoracica. I cuccioli di topo preadolescenti (8-14 giorni), tuttavia, richiedono l’intubazione, ma questo è impegnativo e ci sono poche informazioni sull’anestesia per facilitare l’intubazione. Qui, presentiamo regimi di dosaggio di ketamina / xilazina / atropina in cuccioli di topo C57BL / 6J di 10 giorni che consentono l’intubazione endotracheale, riducendo al minimo la mortalità animale. La titolazione empirica dei regimi di dosaggio di ketamina/xilazina/atropina al peso corporeo ha indicato che la risposta all’anestesia di cuccioli di topo di peso diverso era non lineare, per cui dosi di 20/4/0,12 mg/kg, 30/4/0,12 mg/kg e 50/6/0,18 mg/kg hanno facilitato l’intubazione di cuccioli di peso compreso tra 3,15-4,49 g (n = 22), 4,50-5,49 g (n = 20) e 5,50-8,10 g (n = 20), rispettivamente. I cuccioli con peso corporeo inferiore richiedevano più tentativi di intubazione rispetto ai cuccioli più pesanti (p < 0,001). La sopravvivenza post-intubazione è correlata al peso corporeo (59%, 70% e 80% per i gruppi di basso, medio e alto peso, rispettivamente, R2 = 0,995). Per la chirurgia dell’infarto miocardico dopo l’intubazione, è stato indotto un piano chirurgico di anestesia con isoflurano al 4,5% in ossigeno al 100% e mantenuto con isoflurano al 2% in ossigeno al 100%. La sopravvivenza post-operatoria è stata simile per i tre gruppi di peso al 92%, 86% e 88% (p = 0,91). Insieme ai perfezionamenti nelle pratiche di manipolazione degli animali per l’intubazione e la chirurgia, e riducendo al minimo la cannibalizzazione da parte della madre post-operatoria, la sopravvivenza globale per l’intera procedura (intubazione più chirurgia) è correlata al peso corporeo (55%, 60% e 70% per i gruppi di basso, medio e alto peso, rispettivamente, R2 = 0,978). Data la difficoltà incontrata con l’intubazione di cuccioli di 10 giorni e l’elevata mortalità associata, raccomandiamo che la chirurgia cardiotoracica nei cuccioli di 10 giorni sia limitata ai cuccioli di peso di almeno 5,5 g.
Introduction
I modelli murini sono strumenti preziosi nella ricerca cardiotoracica preclinica, in particolare per la facilità con cui possono essere generate linee di topo geneticamente modificate, e anche la facilità con cui i topi possono essere manipolati chirurgicamente per fornire modelli patologici di malattia per consentire, ad esempio, lo studio della rigenerazione miocardica dopo lesione cardiaca1 . A questo proposito, è interessante che, a differenza dei topi adulti in cui i cardiomiociti si sono ritirati dal ciclo cellulare, i cuori di topo neonatale di 0-2 giorni si riparano con cicatrici minime dopo resezione apicale o induzione di infarto miocardico 2,3,4. Al contrario, i cuori neonatali di 7 giorni si rigenerano in modo incompleto con una maggiore incidenza di cicatrici 2,3. Poiché i cardiomiociti all’apice del ventricolo sinistro mantengono la capacità proliferativa fino a 2 settimane dopo la nascita, gli studi meccanicistici sulla rigenerazione dopo lesione cardiaca nei topi di 0-14 giorni possono essere informativi per identificare obiettivi terapeutici per la rigenerazione del cuore adulto danneggiato5.
Lo sviluppo di modelli murini di lesioni cardiache comporta la manipolazione chirurgica in anestesia. Ciò richiede che il torace sia aperto per accedere al cuore, che generalmente richiede l’intubazione e la ventilazione meccanica. Lo sforzo del topo, il peso corporeo e l’età influenzano la sensibilità agli anestetici6. I topi adulti possono essere anestetizzati con una vasta gamma di agenti, un regime comune per l’intubazione è chetamina/xilazina/atropina a 100/13/0,5 mg/kg 6,7. I topi neonatali (0-7 giorni) mancano di un riflesso del dolore centralizzato e possono essere efficacemente immobilizzati sul ghiaccio e sottoposti a chirurgia senza intubazione 6,8,9. I cuccioli di topo preadolescenti (8-14 giorni) non possono essere anestetizzati con ipotermia 9,10; Richiedono l’intubazione per la chirurgia cardiotoracica. Non ci sono studi precedenti sulla chirurgia cardiotoracica in topi preadolescenti di età inferiore a 14 giorni. Nella nostra esperienza, l’intubazione di topi preadolescenti anestetizzati con isoflurano sotto i 14 giorni di età è difficile. Il regime anestetico iniettabile raccomandato riportato per i topi di età superiore ai 7 giorni è 50-150 mg/kg di ketamina e 5-10 mg/kg di xilazina10. I topi preadolescenti sono ancora in via di sviluppo neurologicamente e le loro risposte ai farmaci e al metabolismo dei farmaci sono molto diverse dagli animali adulti6. Ciò comporta un aumento del rischio di squilibrio di liquidi, elettroliti e acido-base, nonché ipoglicemia e ipotermia a causa non solo del loro alto tasso metabolico, che esaurisce rapidamente le loro limitate riserve di energia, ma anche a causa della loro immaturità termoregolatrice 6,11,12. Pertanto, ci sono poche informazioni sui regimi anestetici che facilitano l’intubazione e massimizzano la sopravvivenza dei topi preadolescenti.
Qui abbiamo titolato empiricamente regimi di dosaggio di ketamina / xilazina / atropina in cuccioli di topo C57BL / 6J di 10 giorni di peso compreso tra 3-8 g per ottenere un piano di anestesia sufficiente a consentire l’intubazione endotracheale per la successiva chirurgia cardiotoracica, riducendo al minimo la mortalità animale. Abbiamo anche perfezionato le pratiche di gestione degli animali per ridurre la mortalità da intubazione, chirurgia e cannibalismo materno post-chirurgico.
Protocol
Representative Results
Discussion
Attualmente, non ci sono metodi ben documentati per l’anestesia e l’intubazione di topi di 10 giorni per la chirurgia cardiotoracica. A tal fine, abbiamo titolato i regimi di dosaggio di ketamina / xilazina / atropina al peso corporeo, in base ai quali dosi di 20/4/0,12 mg/kg, 30/4/0,12 mg/kg e 50/6/0,18 mg/kg hanno facilitato l’intubazione di cuccioli con peso corporeo basso (3,15-4,49 g), medio (4,50-5,49 g) e alto (5,50-8,10 g), rispettivamente. La sopravvivenza post-intubazione è correlata al peso corporeo (59%, 70%…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato supportato dal NHMRC Program Grant [ID 1074386], da una sovvenzione Leducq Transatlantic Network of Excellence in Cardiovascular Research [RMG] e da una sovvenzione del RT Hall Trust [RMG & SEI].
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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