2011년 5월 7일
인간 패혈증 연구에 유용한 도구로 cecal 내고 주사의 마우스 모델입니다.
안녕하세요, 저는 템플 대학교 미생물학 및 혈액학과의 Dr.Dena 연구실 소속 Miguel Toscano입니다. 오늘은 C 57 Black Seas 마우스 계통에서 iCal 유도 및 천자 모델을 설정하는 방법을 보여드리겠습니다. 저희 연구실에서는 이 모델을 사용하여 인간의 패혈증을 모사합니다.
기본적으로 이 모델은 혈청을 천자하여 분변 물질이 복강 내로 방출되게 함으로써 다균성 패혈증을 유발하고, 이를 통해 면역 반응을 악화시키는 방식으로 구성됩니다. 이 모델에서는 많은 장기와 다양한 세포 유형이 가역 불가능하게 손상되며, 이는 결과적으로 동물의 사망으로 이어질 수 있습니다.
이제 시작하겠습니다. 마우스 마취 단계입니다. 첫 번째 단계는 복강 내 주사를 통해 동물을 마취시키는 것입니다.
Ketamine과 xylazine을 1:1 비율로 혼합하여 준비합니다. 마우스에게 물리는 것을 방지하고 마우스가 다치지 않게 하려면, 한 손으로 마우스의 꼬리를 잡아야 합니다. 다른 한 손으로는 마우스를 바닥 방향으로 가볍게 누릅니다.
그 다음 머리 뒷부분을 잡아 마우스를 등으로 눕혀 복부를 노출시킵니다. 29 gauge 인슐린 주사기를 사용하여 복강 내에 20 to 30 µL의 마취제를 주입합니다. 시술 준비를 위해 마우스의 뒷부분을 잡고 꼬리나 다리를 눌러 복부를 제모합니다.
마우스가 통증에 반응하지 않는지 확인한 후, 복부를 소독합니다. 먼저 Betadine 용액으로 문질러 닦고, 이어서 이소프로필 알코올 솜으로 최소 1분 동안 닦아냅니다. 개복술을 수행하기 위해, 포셉으로 복부 중앙의 피부를 들어 올린 후 길이 약 1cm 정도로 작게 절개합니다.
그다음 회음부를 들어 올리고 다시 한번 작은 절개를 실시하여 복강을 노출시킵니다. 곡선 핀셋을 사용하여 복막을 잡습니다. 복막을 통해 맹장을 통과시켜 맹장을 확인하고 노출시킵니다.
그것을 복부 위에 놓습니다. 이제 결찰을 수행할 단계입니다. 이는 중요한 요소입니다.
모델의 중증도를 결정하기 위해, 시술의 강도를 조절할 수 있습니다. 결찰 범위를 확장하면 마우스에게 더 경미한 패혈증이 유발됩니다. 결찰을 맹장 끝부분에 가깝게 하면 중등도 패혈증이, 중간 부분에 하면 중등도 패혈증이, 회맹판에 가깝게 하면 중증 패혈증이 유발되며, 이러한 시술의 중증도는 사망률의 백분율로 반영됩니다.
회맹판을 절대 결찰하지 마십시오. 이제 실크 봉합사를 사용하여 이중 매듭으로 단단하게 결찰하고, 천자를 수행합니다. 맹장을 잡고 결찰 부위 근처에 조심스럽게 천자를 한 뒤, 맹장의 끝부분에 더 가까운 곳에 또 다른 천자를 합니다. 맹장의 막은 부드러워 매우 쉽게 천공될 수 있습니다.
서로 다른 두께의 바늘을 사용하고 한두 번의 천공을 통해 모델의 중증도를 조절할 수 있습니다. 여기서 제시하는 단일 또는 이중 천공법은 전통적인 관통형 연속 천공법의 대안 기술입니다. 단일 또는 이중 천공법의 장점은 맹장을 압착할 때 배출되는 분변의 양을 더 세밀하게 제어할 수 있다는 점입니다.
두 손가락으로 맹장을 잡고 조심스럽게 밀어내어 아주 소량의 분변을 추출합니다. 개복 부위를 폐쇄한 후, 복막을 들어 올려 맹장을 복강 내로 조심스럽게 다시 배치합니다.
맹장을 실수로 찌르지 않도록 각별히 주의하십시오. 포셉을 사용할 때는 더 큰 크기의 포셉을 사용하는 것이 권장됩니다. 이제 복강을 폐쇄할 차례입니다. 실크 봉합사를 사용하여 복강이 매우 잘 폐쇄되었는지 확인하는 것이 매우 중요합니다.
상처의 한쪽 끝에서 매듭을 만드는 것으로 시작합니다. 이전 천자 지점의 루프 아래로 실을 통과시키며 반대편까지 봉합을 계속합니다. 피부를 폐쇄하기 위해 Mitchell 상처 클립 또는 리플렉스 클립을 사용할 수 있으며, 적절한 도구를 사용하여 클립을 고정합니다.
상처 부위가 완전히 폐쇄되도록 필요한 만큼 클립을 고정합니다. 미리 데운 생리식염수 1 mL를 피하 주사하여 마우스를 소생시킵니다. 25 gauge 바늘을 사용하여 수행하는 이 수액 소생술 조치는 패혈증의 과역동기(hyperdynamic phase)를 유도하며, 이로써 절차를 마무리합니다.
마우스가 마취에서 회복될 때까지 적외선 가열등 아래에 두거나, 또는 가열 패드 위에 둡니다. 케이지 바닥에 먹이와 물을 제공하고, 8~12시간마다 동물을 관찰하여 질병 징후가 있는지 확인합니다. 수술 후 진통을 위해 buprenorphine을 피하 주사합니다.
사용할 수 있는 다른 진통제는 T.Tramadol입니다. 패혈증의 징후와 증상으로는 발열, 무기력증, 털 세움, 발기, 설사, 몸 웅크림 및 권태감이 있습니다. 상태가 매우 좋지 않은 동물은 체온이 급격히 감소하며 고통을 피하기 위해 거의 움직이지 않습니다.
이 단계에서 동물들을 안락사시켜야 합니다. 이것으로 경동맥 결찰 및 천자 모델의 수행 방법을 살펴보았습니다. 이번 절차 시연이 유익했기를 바라며, 본격적인 동물 실험 시작 전 연구에 많은 도움이 되었기를 바랍니다. 결찰 길이, 바늘 두께, 천자 횟수를 조정하여 실험에 적합한 중증도를 설정할 수 있도록, 숙련도를 높이기 위해 폐사했거나 사용하지 않는 마우스로 충분히 연습하실 것을 강력히 권장합니다.
그럼 이만 마치겠습니다.
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본 논문에서는 인간의 패혈증 연구에 활용되는 맹장 결찰 및 천자(cecal ligation and puncture) 마우스 모델에 대해 다룹니다. 이 모델은 복강 내로 분변 물질을 유입시켜 다균성 패혈증을 모사하며, 이는 과도한 면역 반응과 잠재적인 장기 손상을 유발합니다.
맹장 결찰 및 천공(CLP) 모델은 인간의 병태생리를 반영하는 재현 가능한 다균성 패혈증 모델을 제공하여, 초기 발견 단계에서의 타겟 검증과 기전적 위험 감소를 가능하게 합니다. 과역동성 및 저역동성 단계 모두를 재현함으로써 치료제 스크리닝 및 중개 바이오마커 식별에 있어 예측 신뢰도를 높여줍니다. 이 모델은 질병 단계 전반에 걸친 약물 효능 평가를 도와, 패혈증 관련 프로그램의 후기 단계 실패 위험을 줄여줍니다.
CLP 모델은 타겟 검증부터 리드 화합물 발굴, 그리고 전임상 효능 시험에 이르는 발견 연속체 내에 적합하며, 특히 면역 조절제 연구에 유용합니다.