26 июня 2011 г.
Использование отечественных и миниатюрных свиней в науке значительно увеличилось в последние годы. Демонстрируя, как выполнять интубация, катетеризация мочевого пузыря трансуретральной, бедренная артерия и вена катетеризации, а также transcardial перфузии, мы нацелены на дальнейшее увеличение стоимости Геттингене minipigs в биомедицинских исследованиях.
Эндотрахеальную интубацию следует проводить при каждом применении общей анестезии у мини-пига для облегчения проведения хирургического вмешательства, так как эта процедура обеспечивает проходимость дыхательных путей, позволяет проводить вспомогательную вентиляцию и защищает дыхательные пути от аспирации. Интубацию мини-пигов можно выполнять в различных положениях, однако положение животного на спине обычно оказывается более удобным для специалистов, регулярно проводящих интубацию людей, так как дыхательные пути расположены аналогично, равно как и способы вспомогательной вентиляции. Оборудование, необходимое для эндотрахеальной интубации: слинги для раскрытия пасти, низковакуумный отсасыватель с тупым наконечником, ветеринарный ларингоскоп с прямым лезвийем длиной от 17 до 25 см, шприц с воздухом, стетоскоп и адгезивная лента.
Для взрослых свиней и мини-пигов подходит эндотрахеальная трубка размером от 5 до 7 мм. В данном видео использовалась трубка диаметром 5,5 мм.
Мини-пиг укладывают на спину, обеспечивая надлежащую поддержку тела. Чтобы гортанный проход оставался прямым, язык слегка вытягивают, а ассистент удерживает челюсть открытой. Избегайте чрезмерного разворота головы, так как слишком сильное разгибание может привести к перекрытию дыхательных путей, что затруднит идентификацию отверстия гортани.
Ларингоскоп используется для прижатия языка, а наконечник аспиратора — для смещения надгортанника от мягкого неба. Затем кончиком ларингоскопа надгортанник прижимают вверх к основанию языка, открывая вход в гортань. При раскрытии щиточерпаловидных связок в поле зрения попадают голосовые складки, после чего эндотрахеальная трубка осторожно вводится в трахею с легким поворотом.
Во время выдоха манжета трубки раздувается в соответствии со спецификациями производителя. Свиньи имеют бронх для вентиляции правой краниальной доли легкого, поэтому важно установить трубку выше бифуркации трахеи, стараясь избегать избыточного раздувания манжеты, которое может привести к отеку и воспалению дыхательных путей.
Этому способствует использование трубки подходящего размера и фиксация ее проксимального конца на уровне рыла с помощью адгезивной ленты. При правильной интубации мини-пига должен ощущаться свободный проход воздуха через трубку, а аускультация грудной клетки должна подтвердить наличие дыхательных шумов как в левой, так и в правой части грудной полости. После подключения вентилятора с системой мониторинга к мини-пигу должны измеряться физиологические значения экспираторного углекислого газа, и должна наблюдаться кривая углекислого газа, соответствующая паттерну дыхания, заданному настройками вентилятора.
Эндотрахеальная интубация мини-пигов может быть затруднительной из-за узкого просвета гортани и высокой склонности слизистой оболочки голосовых связок к травмированию. Если трубка слишком велика или применяется чрезмерная сила, использование спрея Ксилокаина или миорелаксантов может облегчить введение трубки. Однако применение нейромышечных блокаторов должно осуществляться только персоналом, прошедшим соответствующую подготовку для проведения таких процедур.
Катетеризация мочевого пузыря может быть использована для мониторинга диуреза, что позволяет получить важные сведения о состоянии гидратации, а также о функции почек и сердечно-сосудистой системы во время длительных хирургических процедур. Катетеризация мочевого пузыря через уретру легко выполняется у свинок женского пола. В то время как эта процедура крайне затруднена или практически невозможна у взрослых мини-пигов мужского пола, из-за изгиба и размера наружного отверстия уретры подходящим будет катетер Фолея размера 8 или 10 по шкале French.
Предпочтительнее использовать катетер с проводником. Необходимое оборудование включает расширитель, зажим с тупым концом, шприц с физиологическим раствором для смазки и закрытую систему мочевого дренажного мешка. Для обеспечения наилучшей визуализации наружного отверстия уретры во время катетеризации мини-пиг помещают на спину, подложив опору под поясничную область.
Пока ассистент оттягивает задние конечности краниально, наружное отверстие уретры самки обнаруживается на дне влагалища, примерно на расстоянии от одной трети до половины пути до шейки матки. Однако, поскольку животное находится в положении на спине, положение отверстия уретры будет казаться инвертированным. Катетер удерживают тупым пинцетом так, чтобы кончик катетера был продолжением пинцета.
Осторожно введите катетер в мочеиспускательное отверстие. При катетеризации уретра легко травмируется при приложении избыточной силы; тем не менее, вначале может ощущаться легкое сопротивление, пока катетер не пройдет через наружный сфинктер мочевого пузыря. Если эта проблема сохраняется, это может указывать на недостаточную глубину седации животного.
Необходимо подождать некоторое время, чтобы анестезия подействовала. Когда катетер достигнет мочевого пузыря, извлеките стилет, после чего начнется отток мочи. Заполните баллон физиологическим раствором в соответствии с инструкциями производителя и осторожно потяните катетер на себя, пока баллон не зафиксируется на шейке мочевого пузыря.
Прикрепите мочеприемник закрытой системы, зафиксируйте катетер пластырем к хвосту, чтобы избежать его случайного смещения. При наличии соответствующей подготовки и опыта трансуретральная катетеризация мочевого пузыря выполняется без особых затруднений. Эта малоинвазивная процедура позволяет предотвратить загрязнение чувствительного медицинского оборудования и болезненное растяжение мочевого пузыря, которое может навредить животному и повлиять на результаты эксперимента из-за повышения тонуса блуждающего нерва и изменения физиологических параметров.
Артериальная и венозная катетеризация полезна для многократного забора проб крови и мониторинга различных физиологических параметров. При выполнении катетеризации сосудов в исследованиях на выживаемость необходимо строго соблюдать технику асептики для предотвращения инфекций. Необходимое оборудование включает скальпель, тупоконечный зонд, хирургические ножницы, анатомический пинцет, малый тупоконечный зонд, хирургический зажим, малый самофиксирующийся ретрактор тканей, иглодержатель, хирургические тампоны, шовный материал с иглой и гепаринизированный физиологический раствор в качестве промывочного раствора для поддержания проходимости катетера.
Две внутривенные канюли 18G, два интродуктора с ярким кончиком размера 4 Fr с проводником и G-проводником по Зельдингеру. Глубина анестезии оценивается путем проверки межпальцевого болевого рефлекса. Доступ к бедренной артерии и вене осуществляется при положении мини-пига на спине с латеральным отведением задней конечности.
Найдите в кожной складке между тонкой и портняжной мышцами точку, где исчезает пульсация поверхностного отдела медиальной подкожной вены. Сделайте продольный поверхностный разрез кожи краниальнее этой точки, чтобы избежать случайного повреждения медиальных подкожных сосудов. Используя ножницы с тупым концом, препарируйте подлежащую подкожную клетчатку.
Разделение фасции портняжной и тонкой мышц производится краниальнее места проникновения медиальных сафенных сосудов. Сначала с помощью небольшого тупого зонда и хирургического пинцета, а затем пальцевым способом две группы мышц раздвигают с помощью небольшого самофиксирующегося ретрактора тканей, стараясь не повредить бедренный нерв и сосуды; артерию изолируют на протяжении примерно одного-двух сантиметров. Используя тупую диссекцию, поверните скошенную иглу венофлона так, чтобы просвет был направлен вверх.
Слегка согните иглу, чтобы она легче повторяла изгиб сосуда. Не забудьте проверить, может ли игла по-прежнему перемещаться вперед и назад. Артерия пунктирована.
Иглу извлекают, а проводник Сельдингера вводят через трубку венфлона. Удалите трубку венфлона, осторожно надавливая на артерию, чтобы обеспечить фиксацию проводника. Оболочку с интродюсером вводят поверх проводника и продвигают до нужного положения, после чего интродюсер и проводник извлекают.
Бедренная вена расположена чуть ниже и медиальнее артерии. После выделения вены методом тупой диссекции в неё устанавливают канюлю, как было описано ранее для артерии. Чтобы убедиться в правильности катетеризации и артерии, и вены, возьмите образцы крови из обоих введенных устройств и сравните цвет полученных проб.
При каждом заборе крови не забывайте впоследствии промывать катетеры гепаринизированным физиологическим раствором. Для обеспечения проходимости катетеров их фиксируют, а кожу зашивают. С помощью нескольких швов вокруг артерии и вены можно установить сосудистую петлю для фиксации сосудов перед пункцией.
Несмотря на имеющиеся преимущества, мы обычно избегаем этого дополнительного этапа, поскольку он требует избыточного препарирования сосудов и повышает риск повреждения латеральных и глубоких ветвей. В данном видео демонстрируется способ катетеризации бедренных сосудов. Катетеризация бедренных сосудов предпочтительнее катетеризации сосудов шеи благодаря более простому доступу.
При проведении экспериментов, включающих стереотаксическую нейрохирургию с использованием закрепителя и визуализацию мозга, транскардиальная перфузия является наиболее эффективным методом фиксации и обеспечивает наилучшие результаты. При подготовке органов мини-пига для гистологии и гистохимии для данной процедуры потребуется следующее оборудование: система перфузии, соответствующие перфузионные растворы, внутривенная канюля, шприц, пентобарбитал, скальпель, тупой зонд, хирургические ножницы, костные кусачки и два больших самофиксирующихся зажима, один из которых должен быть с изогнутым кончиком.
Самофиксирующийся ретрактор грудины не является абсолютно необходимым, но он значительно облегчает выполнение процедуры. Транскардиальную перфузию необходимо проводить в хорошо вентилируемом помещении с мощной системой вытяжки дыма и оборудованием, позволяющим собирать большое количество жидкостей и крови для их последующей безопасной утилизации. После введения летальной дозы пентобарбитала проверьте наличие межпальцевого рефлекса на боль.
Лучший доступ к сердцу и аорте обеспечивается посредством срединной стернотомии. Выполните глубокий продольный разрез кожи, extending от рукоятки грудины до ее мечевидного отростка. Получите доступ в грудную полость, сделав небольшой разрез диафрагмы непосредственно под мечевидным отростком.
Введите костные кусачки в грудную полость и рассеките грудину пополам; при выполнении этой процедуры следует соблюдать осторожность, так как сердце может быть в некоторых местах прирастать к внутренней поверхности грудины. После разделения грудины установите самофиксирующий расширитель для грудины и раскройте грудную полость; если перикард всё еще цел, сделайте небольшой разрез в перикарде у верхушки сердца, а затем пальцами раскройте перикардиальный мешок. Идентифицируйте левый желудочек, правое предсердие и аорту.
Вместе с верхней полой веной сделайте небольшой поверхностный разрез рядом с верхушкой сердца и получите доступ к левому желудочку, перфорировав миокард тупоконечным инструментом. Вставьте перфузионную канюлю в левый желудочек и продвиньте кончик канюли краниально в аорту. Когда канюля окажется между вторым и третьим пальцами в аорте, зафиксируйте её зажимом.
Удерживая изогнутый пинцет, сделайте разрез правого предсердия и начните вводить фиксатор через перфузионную канюлю. Можно почувствовать поток перфузиона в аорте; кровь будет вытекать через разрез правого предсердия по мере продолжения подачи перфузиона в сосуды мини-пига. Обратите внимание, что системная перфузия параформальдегидом вызывает гиперэкстензию конечностей и подергивание поверхностной мускулатуры из-за альдегидного сшивания нервов и мышц.
При использовании перфузионной системы, работающей на сжатом воздухе, обязательно извлеките канюлю или пережмите прозрачную силиконовую трубку до того, как содержимое канистры закончится, чтобы предотвратить попадание воздуха в сосудистую систему. В данном видео мы используем перфузионную систему, работающую на сжатом воздухе, вместо гравитационной системы. Преимущество систем, использующих сжатый воздух, заключается в том, что создаваемое гидростатическое давление остается постоянным в течение всего процесса, что в конечном итоге обеспечивает наилучшую перфузию органа.
В данной статье рассматривается растущее использование готтингенских минипигов в биомедицинских исследованиях с особым вниманием к таким основным процедурам, как интубация и катетеризация. Цель работы — углубить понимание и расширить применение этих методов в научных исследованиях.
Хирургические методики на мини-пигах породы Гёттинген обеспечивают возможность доклинического моделирования, позволяя осуществлять физиологический мониторинг и сохранение тканей, что крайне важно для трансляционных исследований. Данные процедуры повышают качество данных в исследованиях в области нейронаук, метаболизма и сердечно-сосудистых функций за счет снижения процедурной вариабельности и улучшения благополучия животных. Владение методами интубации, катетеризации и перфузии повышает достоверность доклинических результатов и способствует принятию решений о целесообразности дальнейшего развития проектов на ранних этапах поиска новых препаратов.
Эти методы интегрируются в рабочие процессы поиска новых лекарственных средств — от раннего физиологического скрининга до доклинической валидации, поддерживая итеративный дизайн на этапах валидации мишеней и оптимизации соединений-лидеров.