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Method Article
* Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen
Detaillierte mikrochirurgische Techniken werden demonstriert, um ein längerfristiges Jugularvenen-Kanülvenen-Rattenmodell für die sequentielle Blutentnahme im selben Tier zu etablieren. Physiologische und hämatologische Parameter wurden während der Erholungsphase der Ratte überwacht. Dieses Modell wurde angewendet, um die Pharmakokinetik von oral verabreichtem Polyphenol zu untersuchen, ohne Tierstress zu induzieren.
Die Blutentnahme bei kleinen Labortieren ist für die pharmazeutische Leitlinienoptimierung notwendig, kann aber Versuchstieren großen Schaden und Stress zufügen, was sich möglicherweise auf die Ergebnisse auswirken könnte. Die Jugularvenenkanülierung (JVC) bei Ratten ist ein weit verbreitetes Modell für die wiederholte Blutentnahme, erfordert jedoch eine angemessene Ausbildung der chirurgischen Fähigkeiten und der Tierpflege. Dieser Artikel beschreibt die mikrochirurgischen Verfahren zur Etablierung und Aufrechterhaltung eines permanenten JVC-Rattenmodells mit besonderem Schwerpunkt auf der Platzierung und Versiegelung der Jugularkanüle. Die Bedeutung der Überwachung physiologischer (z. B. Körpergewicht, Nahrung und Wasseraufnahme) und hämatologische Parameter wurde mit Ergebnissen hervorgehoben, die 6 Tage nach der Operation während der Genesung der Ratte präsentiert wurden. Das Wirkstoff-Plasma-Konzentrations-Zeit-Profil der oral verabreichten natürlichen Phenol-Ellagsäure wurde im JVC-Rattenmodell bestimmt.
Die wiederholte Erfassung von Blutproben von kleinen Labortieren wie Nagetieren, Meerschweinchen und Kaninchen ist ein wichtiger Aspekt für die pharmazeutische Bleioptimierung und auch für die Reduzierung der Anzahl der in der Forschung verwendeten Tiere 1,2. Die Pipeline für die Entwicklung neuer diagnostischer Instrumente und Arzneimittelformulierungen (z. B. Impfstoff) erfordert Zugang zu verschiedenen Blutmengen, um ihre Robustheit und Leistung in vivo zu bewerten, wie Pharmakokinetik (PK), Toxizität und Empfindlichkeit 3,4,5.
Der Laboransatz zur Blutprobenentnahme wird grob in zwei Arten eingeteilt, chirurgische und nicht-chirurgische6. Der nicht-chirurgische Ansatz ist für den Forscher relativ leicht zu verstehen, der gängige Techniken wie Herzpunktion, Orbitalinuspunktion und Blutung der Samphenus- und Schwanzvene umfasst. Eine mehrfache Blutentnahme ist durch einige nicht-chirurgische Methoden möglich, aber das Probenvolumen ist klein und kann zu körperlichen Wunden und psychischen Belastungen für die Tiere führen1. Auf der anderen Seite ist der chirurgische Ansatz eine beliebte Alternative zur wiederholten Venenpunktion und beinhaltet das Einsetzen einer temporären oder permanenten Kanüle in die Blutgefäße von Tieren 7,8,9. Das große Blutvolumen konnte bei bewussten Ratten wiederholt durch die Kanüle entnommen werden, wobei Stress und Schmerzen aufgrund der Handhabungstechnik, der Zurückhaltung und der Anästhesie vermiedenwurden 7,8,10,11. Die Kanülenimplantation erfordert jedoch einen erfahrenen Forscher mit ausreichender Ausbildung, um das Blut erfolgreich zu sammeln.
Die Blutentnahme durch Jugularvenenkanülierung (JVC) bei Ratten ist die am weitesten verbreitete Methode zur Untersuchung des Arzneimittels PK 6,10,12,13. Die Etablierung des JVC-Rattenmodells erfordert jedoch eine sorgfältige Praxis mikrochirurgischer Fähigkeiten und Kenntnisse der postoperativen Versorgung und Wartung. Insbesondere nach der Operation benötigt die Ratte die Verabreichung von Analgetika und eine ausreichende Erholungszeit, um einen stabilen physiologischen Zustand für weitere Experimente zu erreichen13,14,15. Obwohl die Körpergewichtszunahme (d.h. >10 g) ein gültiger und häufig angewendeter Indikator für die Genesung der Ratte ist, ist es nicht ungewöhnlich, dass die Ratten postoperativ aufgrund von Dehydrierung, Infektion und Entzündung einen unerwarteten Tod haben, was zu Beginn subtil sein könnte14,15. Darüber hinaus bleibt die Katheterobstruktion im JVC-Modell ein Problem während der Blutentnahme.
Das vorliegende Protokoll hat detailliert die mikrochirurgischen Verfahren für JVC bei einer anästhesierten Ratte mit besonderem Schwerpunkt auf der Identifizierung, Isolierung und Kanülierung der Vena jugularis demonstriert. Die Bedeutung der physiologischen und hämatologischen Überwachung der Ratten während der Erholungsphase wird hervorgehoben. Schließlich wurden serielle Blutproben durch den Venenkatheter entnommen, um die PK der oral verabreichten natürlichen Phenolelagsäure mit schlechter Bioverfügbarkeit (d. h. niedriger systemischer Konzentration) zu untersuchen, um das JVC-Rattenmodell zu überprüfen.
Die unten beschriebenen Verfahren wurden im Rahmen eines Protokolls durchgeführt, das vom Institutional Animal Care and Use Committee der Northwestern Polytechnical University (Nr. 202101117) genehmigt wurde.
1. Präoperative Vorbereitung (am Tag vor der Operation)
HINWEIS: Erforderliche Lösungen: normale Kochsalzlösung (0,9% w / v Natriumchlorid), heparinisierte Kochsalzlösung (1% w / v Heparin-Natrium), Katheterverschlusslösung, nichtsteroidales entzündungshemmendes Medikament (NSAID), wie Meloxicam-Lösung (2 mg / ml).
2. Vor der Operation am Tag
3. Während der Operation
4. Sofortige postoperative Versorgung
5. Physiologische und hämatologische Überwachung während der Erholungsphase
6. Wiederholte Blutentnahme für pharmakokinetische Studien des oral verabreichten Arzneimittels
HINWEIS: Es wird empfohlen, Ratten mit einer Gewichtszunahme >10 g und einem stabilen hämatologischen Niveau für zukünftige Studien aufzunehmen. Nach dem aktuellen Protokoll benötigten die JVC-Ratten 4 bis 6 Tage, um sich zu erholen.
Dieses Protokoll hat gründlich gezeigt, wie man ein langfristiges JVC-Modell unter Verwendung mikrochirurgischer Fähigkeiten für die serielle Blutentnahme etabliert. Abbildung 1A zeigt die wesentlichen chirurgischen Instrumente und Materialien, die für die Durchführung der Operation verwendet werden. Die Spezifikation des PU-Katheters mit drei blauen Markierungen wird ebenfalls veranschaulicht, was hilfreich ist, um den Forscher in Schritt 3.3 zu führen, wie die Markierungen a...
Die Beherrschung der Technik der Schiffskanülierung erfordert erhebliche Übung und das Lernen der Lektion aus jeder Operation. Christakis et al. fanden unter Verwendung der kumulativen Summenanalyse (CUSUM) heraus, dass ein Forscher 200 Ratten über einen Zeitraum von einem Jahr üben muss, bevor er für die PK-Bewertung von Arzneimittelkandidatenbereit ist 20. Die für die Venenkanülierung erforderliche Betriebszeit kann jedoch durch die Anzahl der durchgeführten Rattenum 13...
Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Diese Arbeit wird von der National Natural Science Foundation of China (Nr. 82003692) an R.X. Zhang unterstützt; Top-Stipendium an der Northwestern Polytechnical University für R. Miao.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
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 |
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