Method Article
מאמר זה מתאר שתי שיטות של אינדוקציה היפותרמיה לכל הגוף קצר בחולדות. שיטת האינדוקציה הראשונה, המהירה, משתמשת בקירור פעיל באמצעות מאווררים ותרסיס אתנול לירידה מהירה בטמפרטורה. השיטה השנייה היא שיטת קירור הדרגתית. זה מושג באמצעות השילוב של הרדמה איזופלוריין והפחתת הגדרות הטמפרטורה על מחצלת החום ההומיאותרמית. התוצאה היא ירידה הדרגתית בטמפרטורת הגוף הליבה ללא שימוש במכשירי קירור חיצוניים.
היפותרמיה טיפולית (TH) היא אסטרטגיה neuroprotective רבת עוצמה שסיפקה ראיות חזקות עבור neuroprotection במחקרים פרה קליניים של הפרעות נוירולוגיות. למרות ראיות פרה-קליניות חזקות, TH לא הראה יעילות בניסויים קליניים של רוב ההפרעות הנוירולוגיות. הניסויים המוצלחים היחידים שהשתמשו בהיפותרמיה טיפולית היו קשורים לדום לב אצל מבוגרים ופגיעה איסכמית היפוקסית ביילודים. חקירות נוספות של הפרמטרים של השימוש בו, והשוואות עיצוב המחקר בין מחקרים פרה קליניים וקליניים, מוצדקים. מאמר זה מדגים שתי שיטות של אינדוקציה היפותרמיה לטווח קצר. השיטה הראשונה מאפשרת אינדוקציה היפותרמיה מהירה בחולדות באמצעות תרסיס אתנול ומאווררים. שיטה זו פועלת על ידי קירור העור, אשר היה פחות נפוץ בניסויים קליניים, עשוי להיות השפעות פיזיולוגיות שונות. קירור הוא הרבה יותר מהיר עם טכניקה זו מאשר הוא בר השגה בחולים אנושיים בשל הבדלים בשטח הפנים ליחס נפח. יחד עם זאת, מוצגת גם שיטה שנייה, המאפשרת שיעור קירור בר השגה קלינית עבור היפותרמיה לטווח קצר. שיטה זו קלה ליישום, ניתנת לשחזור ואינה דורשת קירור עור פעיל.
TH הוא התרגול של קירור הגוף או טמפרטורת המוח על מנת לשמר את הכדאיות והתפקוד של האיבר / מערכת1,2. התפקיד של היפותרמיה neuroprotection נחקר והראה יתרונות במגוון מודלים פרה קליניים של מחלות נוירולוגיות כגון שבץ3, דימום subarachnoid4, ופגיעה מוחית טראומטית5. במונחים של יישומים קליניים, TH הראה יעילות בחולים לאחר דום לב ובפגיעה היפוקסית-איסכמיתיילודים 6.
אינדוקציה TH מושגת באמצעות משטח או שיטות קירור אנדווסקולרי. רוב מחקרי היפותרמיה פרה קלינית לבצע קירור פני השטח על ידי החלת מים או אתנול על פרוות החיה, או על ידי שימוש בשמיכת קירור כדי להשיג טמפרטורת היעד1. אצל בני אדם, קירור משטח מערכתי מושגת באמצעות חבילות קרח ושמיכותקירור 7,8. קירור מהיר יותר הוכח בחולים באמצעות שיטות אנדווסקולריות, אשר זוג עירוי אינדוקציה של מלוחים קרים דרך צנתר תוך ורידי או תוך עורקי, עם המיקום של מכשיר קירור אנדווסקולרי בתוך נבל קאווה נחות9,10. לדוגמה, טמפרטורת יעד מתונה של 33 °C (5 °F) ניתן להגיע ב 1.5 שעות עם קירור אנדווסקולרי לעומת 3-4 שעות עם קירור פני השטח בחולים11. הגישה אנדווסקולרית הפכה גם פופולרית יותר בשנים האחרונות כי זה דווח כדי להפחית חלק מתופעות הלוואי לראות קירור משטח מערכתי, כגון רועד12,13. האירופי multicenter, אקראי שלב III ניסוי קליני של היפותרמיה עבור שבץ איסכמי (EUROHYP-1) בשימוש בעיקר קירור פני השטח14. תוצאות שפורסמו לאחרונה מניסוי זה הראו כי צמרמורת הייתה סיבוך גדול וייתכן שהגבילה את היכולת להשיג את טמפרטורת היעד10. התגובה רועדת ידועה להיות מונע בעיקר על ידי טמפרטורת העור. כמה מאמצים נעשו לפתח שיטת קירור אנדווסקולרית מכרסם15, אבל האופי ה פולשני מאוד של הטכניקה לעומת זה המשמש בבני אדם, סיכונים מבלבלים את כל התוצאות המתקבלות ממודל זה.
הטמפרטורה היא אפנון המפתח של תהליכים ביולוגיים בגוף והוא מוסדר היטב על ידי הומאוסטזיס. לכן, כל מניפולציה של טמפרטורת הגוף יכול להיות סיכונים הקשורים. משך הקירור הוא גורם שעשוי להגביל את ההצלחה של ניסויים קליניים היפותרמיה. ניסויים אלה משתמשים בשיטת קירור ארוכת טווח, עם רבים השומרים על היפותרמיה מ 24-72 שעות11. משך זמן ממושך זה מהווה סיכון לזיהום במהלך פרוטוקול הקירור. דלקת ריאות היא הסיבוך הנפוץ ביותר מהיפותרמיה, המשפיעה בין 40-50% מהחולים שעוברים את ההליך13. זאת בניגוד למה שנראה בדרך כלל במחקרים בבעלי חיים של היפותרמיה שבה פרדיגמה לטווח קצר משמשת (1-6 שעות)3. ההצלחה של מחקרים אלה בבעלי חיים פרה קליניים צפויה לגרום הסתגלות של היפותרמיה לטווח קצר לשימוש בניסויים קליניים. כתוצאה מכך, יש צורך במודל בעלי חיים של היפותרמיה לטווח קצר הדומה לשיעורי הקירור של ניסויים קליניים עתידיים. פרטים נוספים הנוגעים לפרמטרים אחרים של טמפרטורה ותוקף היפותרמיה לטווח קצר נדונו במספר מאמרי סקירה1,16,17,18.
הדגים כאן הוא מודל הדרגתי של קירור כי הוא בר השגה קלינית יותר מאשר מודלים היפותרמיה ניסיוני הנוכחי. שיטה חדשנית זו יש קצב הרבה יותר איטי של קירור ולכן, הזמן למקד את הטמפרטורה קרוב יותר לטווח של אלה שנראו בניסויים קליניים של היפותרמיה11. זה גם נמנע קירור משטח ישיר, אשר יש השפעות פיזיולוגיות ספציפיות, ולכן, עשוי להיות דומה יותר קירור אנדווסקולרי, אשר היה שיטת הקירור הנפוצה ביותר בניסויים קליניים9,12. מודל זה מאפשר לבעלי חיים להתקרר בהדרגה מעל 2 שעות ואחריו תקופה קצרה של תחזוקה בטמפרטורת היעד. בנוסף, הקירור המהיר קצר היפותרמיה שיטה19 הוא הודגם גם. שיטת הקירור המהיר מאפשרת טמפרטורת היעד להיות מושגת במהירות לאחר תחילת היפותרמיה. בעוד גישה זו אינה רלוונטית קלינית כמו שיטת הקירור ההדרגתית, היא שימושית למחקרים שמטרתם לחקור את המנגנונים של היפותרמיה neuroprotection כדי לחקות את ההשפעות neuroprotective החזק שלה פרמקולוגית. שיטה זו יש גם יישומים פוטנציאליים מחוץ למדעי המוח והוא יכול להיות מותאם לכל מספר של מחקרים פרה קליניים. יתרון נוסף של שתי השיטות בהשוואה לגישות אחרות הוא שהן זולות ואינן דורשות ציוד מומחה. לבסוף, פרוטוקול זה מדגים גם השתלה של dataloggers טמפרטורה, שכן התחממות לאחר הניתוח וניטור מהם חשובים כדי למנוע היפותרמיה לאחר הניתוח בשוגג, עם הפוטנציאל שלה לבלבל את תוצאות המחקר20.
כל ההליכים הניסיוניים היו בהתאם לקוד התרגול האוסטרלי לטיפול ושימוש בבעלי חיים למטרות מדעיות ואושרו על ידי ועדת הטיפול והאתיקה בבעלי חיים של אוניברסיטת ניוקאסל (A-2013-343 ו- A-2020-003). בנוסף לשיטות האינדוקציה היפותרמיה המתוארות להלן, הפרוטוקולים הבאים נעשים באופן שגרתי בשילוב עם היפותרמיה: קנוניציה קו הירך כדי לפקח על לחץ הדם וקצב הלב21, ושבץ ניסיוני22.
1. השתלת Datalogger
הערה: התקן datalogger המשמש בפרוטוקול זה לא היה מסוגל לספק קריאה בזמן אמת של טמפרטורת הגוף. הקריאה אפשרית לאחר שמפתה הנתונים הוסר מהחיה ומחובר בחזרה למחשב. כתוצאה מכך, בדיקת הטמפרטורה רקטלית משמשת כדי לספק מידע בזמן אמת במהלך תהליך הקירור וההחלמה מחדש. בנוסף, הבדיקה רקטלית חיונית גם לשיטה זו מכיוון שמזרן החום הכירורגי שעליו ממוקם בעל החיים במהלך ההליך מוסדר על ידי מערכת הבדיקה ההסגרית. datalogger משמש גם מטרה חשובה של מתן נתוני טמפרטורה בחופשיות נע, חולדות ערות חשוב להבטיח כי טמפרטורת הגוף נורמלי נשמר לאחר התחממות. לכן, שני התקני ניטור טמפרטורה חשובים לפרוטוקול זה.
איור 1: השתלת התקן datalogger. (A)לוחות משמאל לימין מראים חתירה של כ -2 ס"מ שנעשה בצד ימין של הבטן התחתונה של החולדה. (B)datalogger ניטור טמפרטורה הוכנס תת עורית לתוך חתך הכיס. (ג)ההסתה נסגרה בתפרים ניילון. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
2. אינדוקציה של היפותרמיה פעילה (מהירה) ללימודים מכניים
3. אינדוקציה של היפותרמיה הדרגתית בר השגה קלינית ללא קירור עור פעיל
איור 3A הוא ייצוג של האופן שבו חולדת ויסטאר מגיבה להיפותרמיה באמצעות גישת הקירור המהירה. אינדוקציה היפותרמיה מושגת על ידי שימוש של מאווררים 70% תרסיס אתנול. היפותרמיה ליעד של 32 °C (5 °F) מושגת ב 15 דקות. יש להקפיד על מנת להבטיח יחסי הגומלין עדינים בין השימוש במאווררים/ מנורת חום ותרסיס אתנול כדי לשמור על טמפרטורת המטרה. כפי שניתן לראות מאיור 3A, נצפתה חריגה בטמפרטורה קלה, שעלולה להתרחש אם לא יתקררו מ-0.5 מעלות צלזיוס מעל טמפרטורת היעד. המטרה נשמרת ומיוצבת בסימן 30 דקות והחימומה מחדש מתבצעת בשעה 1.5 שעות.
איור 3B מציג את הפרוטוקול ההדרגתי שבו טמפרטורת היעד ל-33 °C (50°F) מגיעה ל-2 שעות ומתוחזקת למשך 30 דקות לפני ההחמה מחדש בשעה 2.5 שעות. כאן, הטמפרטורה מותאמת במרווחים אשר מאריך את משך הזמן הדרוש כדי להגיע לטמפרטורת היעד. קווים מנוקדים אנכיים בשני הגרפים מייצגים את משך הקירור.
איור 3A ואיור 3B מתקבלים מהתקן datalogger. בתחילת הניסוי, datalogger מתוכנת ליזום הקלטה לפני ההשתלה. בסוף הניסוי, datalogger מוסר מן החיה ומחובר לקורא הטמפרטורה שסופק באמצעות יציאת USB. התוכנה (למשל, eTemperature) קוראת ומייצרת את הנתונים, אשר לאחר מכן ניתן לייצא לתוכנת גיליון אלקטרוני.
איור 2: הגדר פרוטוקול קירור מהיר. (A)שני מאווררים (חץ שחור) היו ממוקמים מעל אזור הגב התחתון של החולדה. בטקס החניכה של היפותרמיה, שני המאווררים הופעלו ותרסיס אתנול הוחל על הגב התחתון. השילוב של אתנול והמאוורר מקל ומאיץ היפותרמיה כדי להשיג במהירות את טמפרטורת היעד. (B)מנורת חום (חץ לבן) שימשה למניעת ההפוגה של היפותרמיה. ברגע שהגיעה טמפרטורת המטרה, מנורת החום שימשה כדי למנוע מטמפרטורת הליבה של החולדה לרדת נמוך יותר. לאחר שהמטרה התייצבה, מנורת החום ו/או המאוורר הנותר כובו. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: אינדוקציה היפותרמיה בשיטות פעילות (A) והדרגתיות (B). (A)טמפרטורת היעד הגיעה תוך 15 דקות באמצעות תהליך הקירור הפעיל ונשמרה במשך 60 דקות בדוגמה לעיל לפני שהחיה הוחזרה. (B)טמפרטורת היעד הגיעה תוך 2 שעות בשיטת הקירור ההדרגתית נשמרה במשך 30 דקות לפני שהחיה התגייסה מחדש. אזורים מוצללים בשני הגרפים מייצגים נקודות זמן שבהן נשמרה טמפרטורת היעד. קווים מנוקדים בניצב בשני הגרפים מתייחסים למשך הקירור הכולל. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
ההליכים המתוארים כאן מיושמים בקלות, לא פולשניים, ומספקים ירידות אמינות ושחזוריות בטמפרטורת הגוף הליבה לטמפרטורת היעד הרצויה.
ישנם מספר שלבים קריטיים בשיטת הקירור המהיר הכוללים את הפעולות הבאות. אין להרוות יתר על המידה אתנול - יש להקפיד שלא להשרות את החיה באתנול, שכן הדבר יפריע לתוצאות. לפקח על החיה במהלך אינדוקציה היפותרמיה- יש לנקוט כדי לפקח מקרוב על תגובות בעלי חיים אינדוקציה היפותרמיה מהירה. שעון צמוד של טמפרטורה רקטלית חשוב כדי להבטיח כי הטמפרטורה לא יורדת מתחת ליעד הרצוי - אם זה קורה, לכבות את המאווררים ולאפשר מנורת החום לחמם מחדש בעדינות את החיה בחזרה אל היעד הנדרש.
בשתי השיטות, ניטור פיזיולוגי חשוב כדי להבטיח התאמה מתאימה של מינון הרדמה. לקירור ממושך, מינון הרדמה לקוי עשוי להאריך את משך הקירור. במקרה זה, ריכוז איזופלוראן ניתן להגדיל עד שיעור קירור נאות מושגת. צעד קריטי נוסף הוא כיול צולב של התקני טמפרטורה. בעת שימוש מחצלת חום מווסתת גשושית טמפרטורה datalogger באותו ניסוי, מומלץ לחצות לכייל את datalogger עם בדיקה רקטלית, ב vivo, שכן ייתכנו וריאציות קלות בטמפרטורה המתועדת של שני המכשירים.
שיטות אלה מתאימות למחקרים המעוניינים לחקור את השימוש בהיפותרמיה כטיפול פוטנציאלי להפרעות נוירולוגיות. המטרה הספציפית של המחקר צריכה להכתיב איזו שיטה נעשה שימוש. ניתן לסווג את שתי השיטות כקירור משטח מערכתי, אולם השיטה השנייה אינה דורשת קירור פעיל. מודל הקירור ההדרגתי המתואר לעיל יש יישומים פוטנציאליים חשובים לשימוש היפותרמיה בטיפול שבץ איסכמי. היפותרמיה ארוכת טווח והסיבוכים הנובעים מכך מציבים אתגר לחולי שבץ קשישים. יתר על כן, התגובה רועדת מקשה על השגת טמפרטורת היעד בחלק מהחולים10. בעוד תרופות נגד רעד יכול לעזור להפחית את התגובה רועדת, קירור הדרגתי משך קצר יכול לשפר את הבעיה בצורה יעילה יותר. לאחר תקופת קירור קצרה יותר עשוי גם להפחית את השכיחות של דלקת ריאות מדווח לעתים קרובות בניסויים. יתרון פוטנציאלי נוסף של שיטה זו לטווח קצר הוא כי מהירות ההתחממות מחדש לא יכול להיות חשוב כמו בהשוואה קירור משך זמן ארוך. מחקרים קליניים מוקדמים מאוד של קירור ארוך טווח בחולי שבץ עם אוטם גדול מצאו כי התחממות מהירה הובילה לגבהים גדולים בלחץ תוך גולגולתי (ICP), אשר החמיר את התוצאה ולעתים קרובות היה קטלני. זה הוביל להתפתחות של פרדיגמות התחממות הדרגתית, אשר עוד יותר האריך את משך הקירור הכולל. קירור משך זמן קצר שומר רק על טמפרטורת היעד לתקופה קצרה ועשוי פחות לגרום ל- ICP ריבאונד. עבודה קודמת אשר חקרה טיפול היפותרמיה לגובה ICP, באמצעות פרוטוקול קירור והתחממות מהירה דומה כמו אלה המתוארים כאן, לא הראו ריבאונד הגבהת ICP לאחר התחממות מחדש23,24.
ניסויים קליניים של היפותרמיה לטיפול שבץ איסכמי לא הצליחו לתרגם את היתרונות של היפותרמיה המדווחים במחקרים ניסיוניים. חוסר ההתאמה בשיעורי הקירור ומשך הזמן בין מודלים ניסיוניים למטופלים, הם משתנים חשובים שעשויים להסביר את הפער הזה. לאחר מודל ניסיוני של היפותרמיה הדומה יותר את קצב הקירור הקליני יאפשר חקירה מושכלת יותר של היתרונות של היפותרמיה כאמצעי טיפול לחולי שבץ.
למחברים אין מה לחשוף.
פרויקט זה מומן על ידי אוניברסיטת ניוקאסל, מכון האנטר למחקר רפואי (HMRI) דלרה מחקר מוקדם מחקר מחקר מלגה, NSW בריאות בתחילת הקריירה מחקר מלגה, ואת המועצה הלאומית לבריאות ומחקר רפואי (NHMRC) אוסטרליה.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Absolute ethanol | ThermoFisher Scientific/ Ajax Finechem | AJA214-20LPL | Diluted with deionized water to give 70 % ethanol |
Antiseptic solution (Chlorhexidine) | David Craig | A2957 | |
Anaesthetic (Marcain) | Aspen | PS13977 | |
Brushless fan motor | Sirocco | YX2505 | 2 x 12 V/130 mA |
Heat lamp | Reptile One | AC220 | 240 V 50/60 Hz |
Heat pad | FHC, Inc | 40-90-2 | |
Rectal probe | FHC, Inc | 40-90-5D-02 | |
Temperature controller | FHC, Inc | 40-90-8D | |
Temperature Datalogger | Maxim | DS1922L-F5 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved