Bisher waren nur passive Modelle des Hitzschlags gut etabliert. Dieses Modell des Belastungshitzschlags ist frei von großen Einschränkungen und ahmt die menschliche Pathophysiologie genauer nach. Es ist nicht möglich, Hitzschlag beim Menschen effektiv zu untersuchen, da es sich um eine lebensbedrohliche Erkrankung handelt.
Dieses präklinische Modell behält die klinischen Merkmale des menschlichen Hitzschlags bei. Diese Technik hilft, die Auswirkungen der Abkühlgeschwindigkeit auf die Erholung von einem Anstrengendhitzschlag, Komorbiditäten aus der Einnahme von Medikamenten sowie die langfristigen Folgen einer Hitzschlagexposition zu testen. Jamal Alzahrani, ein leitender Doktorand aus Dr. Clantons Labor, wird das Verfahren demonstrieren.
Verwenden Sie nach der Betäubung der Maus Augengleitmittel wie die Tiersalbe, um die Augen des Tieres während der Operation vor Schäden oder Verletzungen zu schützen. Um die Operationsstelle vorzubereiten, rasieren Sie den Unterbauch mit kleinen Tierhaarschneidern oder einem handelsüblichen Haarentferner. Verabreichen Sie die erste Dosis subkutan 0,1 Milligramm pro Kilogramm Buprenorphin.
Schrubben Sie den Bereich mit drei Wäschen Von Povidon-Jod oder Chlorhexidin, gefolgt von 70% Isopropylalkoholspülung, dann übertragen Sie die Maus in den Operationsbereich, verwenden Sie einen Klebevorhang, um die Operationsstelle auf der Maus zu isolieren. Machen Sie mit sterilen Instrumenten in aseptischer Technik einen etwa einen Zentimeter langen Schnitt an der Mittellinie entlang der Linea alba etwa 0,5 Zentimeter vom Rippenrand entfernt, trennen Sie dann die Haut von der Muskelschicht und machen Sie einen etwas kleineren Schnitt an der Linea alba, wobei Sie darauf achten, den Darm oder die inneren Organe nicht zu beschädigen. Sobald die Muskelschicht geöffnet ist, platzieren Sie das sterile Telemeter in der intraperitonealen Höhle vor den Schwanzarterien und Venen und dorsal zu den Verdauungsorganen, damit es frei schweben kann.
Schließen Sie die Bauchöffnung mit einer sterilen 5-O resorbierbaren Naht und schließen Sie die Haut mit einem einfachen unterbrochenen Stich mit 5-O Prolinnaht. Legen Sie die Maus in ihren sauberen Käfig mit einem Kuschel-Mikrowellen-Heizkissen unter den Käfig. Überwachen Sie die Maus alle 15 Minuten während der ersten Stunde der Genesung von der Narkose und kehren Sie dann in die Tierhaltung zurück.
Legen Sie die Maus in der Nacht vor dem Belastungshitzeschlagprotokoll bei Raumtemperatur in die Umgebungskammer, um sich an die Kammer zu gewöhnen. Verwenden Sie das Datenerfassungssystem, um über Nacht eine kontinuierliche Kerntemperatur oder TC zu erfassen, die über 30-Sekunden-Intervalle gemittelt wird. Stellen Sie am Morgen des Belastungshitzschlagprotokolls sicher, dass sich die Maus im oder unter dem normalen Bereich der Tagestemperatur von 36 bis 37,5 Grad Celsius befindet, bevor Sie die Kammertemperatur erhöhen, um sicherzustellen, dass die Maus während dieser Zeit kein Fieber hat oder übermäßigen Stress verspürt hat.
Sobald die Maus stabil ist und sich in einem Bereich der normalen Ruhekerntemperatur befindet, entfernen Sie das Futter und das Wasser und wiegen Sie das Tier. Schließen Sie die Kammertür und erhöhen Sie die Kammertemperatur auf ein Ziel von 37,5 Grad Celsius und 40 bis 50% relative Luftfeuchtigkeit oder die gewünschte Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit. Überprüfen Sie die Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Kammer mit einem kalibrierten Temperatur- und Feuchtigkeitsmonitor.
Umgeben Sie die Kammer mit einem Verdunkelungsvorhang, um Licht und Störungen während des Protokolls minimal zu halten. Überwachen Sie die Maus kontinuierlich während des Protokolls über IR-beleuchtete Remote-Kameras. Richten Sie die zweite Kamera auf den Temperatur- und Feuchtigkeitsmonitor in der Nähe des Laufrades.
Nehmen Sie Anpassungen am Regler für den Sollwert der Umgebungskammer vor, um genaue Temperaturmessungen in der Nähe des Tieres zu gewährleisten. Sobald die Kammer ihre Zieltemperatur erreicht hat, die von der zweiten Kamera auf dem Temperaturmonitor gemessen wurde, öffnen Sie schnell die Kammertür und legen Sie die Maus in das zwangslaufende Laufrad. Initiieren Sie das erzwungene Laufradprotokoll mit einer Geschwindigkeit von 2,5 Metern pro Minute und erhöhen Sie die Geschwindigkeit alle 10 Minuten um 0,3 Meter pro Minute, bis die Maus eine Kerntemperatur von 41 Grad Celsius erreicht.
Sobald die Kerntemperatur erreicht ist, lassen Sie die Geschwindigkeit konstant bleiben, bis eine Symptombegrenzung auftritt, die durch einen offensichtlichen Bewusstseinsverlust, einen Rückwärtssturz oder eine Ohnmacht und die Unfähigkeit, weiter zu laufen oder sich am Rad festzuhalten, gekennzeichnet ist. Bestätigen Sie den Zeitpunkt, an dem die Maus drei Rückwärtsumdrehungen auf dem Rad hat, ohne Anzeichen einer physischen Reaktion. Alternativ können Sie einen humanen Endpunkt gemäß den lokalen IACUC-Regeln identifizieren, um zu bestimmen, wann das Protokoll gestoppt werden soll.
Dieser Endpunkt liegt bei praktisch allen Mäusen leicht über der Symptombegrenzung. Um das schnelle Abkühlprotokoll durchzuführen, stoppen Sie das Rad, sobald die Maus die Symptombegrenzung erreicht hat, und entfernen Sie die Maus sofort vom erzwungenen Laufrad. Wiegen Sie die Maus und legen Sie sie zurück in ihren Heimkäfig, um sich bei Raumtemperatur zu erholen.
Lassen Sie während dieser Zeit die Kammertür offen und setzen Sie den Inkubator-Sollwert auf Raumtemperatur zurück, damit die Kammer schnell abkühlen kann, was zu einem Langzeitüberleben von mehr als 99% führt. Um einen schwereren Hitzeschlag durchzuführen, halten Sie den Käfig des Tieres während des Belastungshitzeschlagprotokolls in der 37,5 Grad Celsius warmen Kammer. Wenn das Tier die Symptombegrenzung erreicht, lassen Sie es im Laufrad bleiben, bis es zu Bewusstsein zurückkehrt, wie von der Remote-Kamera beobachtet, dann entfernen Sie die Maus schnell vom Laufrad und bringen Sie sie direkt in ihren vorgewärmten Käfig zurück, um zu einem viel langsameren Kühlprofil zu führen, wodurch die unterkühlte Phase des Anstrengendhitzeschlags im Wesentlichen eliminiert wird.
Entfernen Sie während dieser Zeit die Filteroberseite aus dem Käfig, um das Gleichgewicht mit der Kammer zu verbessern. Ein auf Raumtemperatur vorgekühlter Aufwachkäfig kann verwendet werden, um ein weniger schweres alternatives Verfahren durchzuführen, das zu einer unterdrückten hypothermen Phase mit einer Überlebensrate von 100% führt. normales Atmen und Lecken. Überwachen Sie die Kerntemperatur während dieser Zeit.
Es ist unwahrscheinlich, dass sich die Mäuse erholen, wenn ihre Kerntemperatur während der Erholungsphase die Richtung umkehrt und schließlich 40 Grad Celsius überschreitet. Beenden Sie in einem solchen Fall das Experiment und bewerten Sie die Maus weiterhin auf humane Standardendpunkte. Die typischen thermoregulatorischen Profile während der Gesamtheit des Belastungshitzschlagprotokolls bei der frühen Erholung einer Maus bestehen aus vier verschiedenen Phasen, die als Kammerheizstufe, inkrementelle Übungsstufe, stationäre Übungsstufe und erholungsstufe durch eine schnelle oder langsame Kühlmethode definiert werden können.
Für das schwere Modell zeigte das Erholungstemperaturprofil, dass die Kerntemperatur während der zweistündigen Erholungsphase über 37 Grad Celsius blieb. Weibliche Mäuse waren in diesem Modell resistenter gegen Hitzschlag und liefen fast doppelt so lange wie männliche Mäuse. Es wurde kein Unterschied in der Zeit beobachtet, die benötigt wurde, um sich auf 39,5 Grad Celsius in den beiden Modellen zu erholen.
Die Zeit zum Abkühlen auf die Umgebungstemperatur von 37,5 Grad Celsius wurde jedoch stark verlängert. Das Wichtigste ist die sorgfältige Überwachung der Tiere zu jeder Zeit nach der Operation und nach dem Hitzschlag nach der Belastung. Diese Methode hat dazu beigetragen, die langfristigen Auswirkungen einer Hitzschlagexposition bis zu mehreren Monaten zu untersuchen, und hat es uns auch ermöglicht, die Auswirkungen zusätzlicher Faktoren bei Hitzschlagerkrankungen zu messen, wie z. B. die Einnahme von nichtsteroidalen Entzündungshemmern und Epigenetik.
