A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
* These authors contributed equally
מנגנונים של מוות פתאומי בלתי צפוי באפילפסיה (SUDEP) אינם מובנים היטב ומאתגרים לתרגום מהמודלים הנוכחיים. ארנבים טרנסגניים עשויים להציע תובנות לגבי מנגנונים אלה. אנו מתארים שיטה להקלטות אלקטרואנצפלוגרפיה ואלקטרוקרדיוגרפיה ארוכות טווח בערכות ארנבים טרנסגניות כדי להעריך אירועים חמורים שעלולים להוביל למוות.
וריאנטים פתוגניים בגנים של תעלות יונים קשורים לשיעור גבוה של מוות פתאומי בלתי צפוי באפילפסיה (SUDEP). מנגנוני SUDEP אינם מובנים היטב אך עשויים לכלול הפרעות בתפקוד אוטונומי והפרעות קצב לב בנוסף להתקפים. חלק מהגנים של תעלות יונים באים לידי ביטוי הן במוח והן בלב, מה שעלול להגביר את הסיכון ל-SUDEP בחולים עם תעלות יונים הקשורות לאפילפסיה והפרעות קצב לב. ארנבים טרנסגניים המבטאים גרסאות אפילפסיה מספקים אורגניזם שלם לחקר הפיזיולוגיה המורכבת של SUDEP. חשוב לציין, ארנבים משכפלים יותר את הפיזיולוגיה של הלב האנושי מאשר מודלים של עכברים. עם זאת, למודלים של ארנבים יש שיקולי בריאות והרדמה נוספים כאשר הם עוברים הליכי ניטור פולשניים. פיתחנו שיטה חדשנית להשתלה כירורגית של מכשיר טלמטריה לניטור ארוך טווח של אלקטרואנצפלוגרמה סימולטנית (EEG) ואלקטרוקרדיוגרמה (ECG) בערכות ארנב יילודים. כאן, אנו מדגימים שיטות כירורגיות להשתלת מכשיר טלמטריה בערכות P14 (טווח משקל 175-250 גרם) עם תשומת לב מפורטת לגישה כירורגית, הרדמה וניטור מתאימים וטיפול לאחר הניתוח, וכתוצאה מכך שיעור סיבוכים נמוך. שיטה זו מאפשרת ניטור רציף של אלקטרופיזיולוגיה עצבית ולבבית בנקודות קריטיות בהתפתחות הפרעות קצב לב, התקפים ו-SUDEP פוטנציאלי במודלים של ארנבים של אפילפסיה גנטית או נרכשת.
מוות פתאומי בלתי צפוי באפילפסיה (SUDEP) הוא גורם מוביל למוות בחולי אפילפסיה. המנגנונים של SUDEP אינם מובנים היטב אך עלולים לכלול הפרעות בתפקוד אוטונומי, דום נשימה והפרעות קצב לב בנוסף להתקפים 1,2,3,4,5,6,7. לחולים עם אפילפסיה גנטית הקשורה לתעלה יש את השיעורים הגבוהים ביותר של SUDEP. לדוגמה, SUDEP מתרחש אצל עד 20% מהחולים עם וריאנטים בגן תעלת הנתרן SCN1A8, הגן האחראי לתסמונת דרבט, אפילפסיה גנטית עם הופעה בשנה הראשונה לחיים. גנים רבים הקשורים לאפילפסיה מתבטאים הן במוח והן בלב, כאשר נתוני מעבדה וקליניים מצביעים על כך שהפרעות קצב לב עשויות להיות קיימות בחולים עם אפילפסיות גנטיות הקשורות לתעלה7, 9,10,11,12, מה שעלול להגביר את הסיכון שלהם ל-SUDEP עקב הפרעת קצב לב קטלנית הנגרמת על ידי התקפים או התרחשות בו-זמנית של התקפים והפרעות קצב. הערכת SUDEP במסגרת המעבדה מציבה אתגרים רבים. מנקודת מבט לבבית, פוטנציאל הפעולה הלבבית בעכברים שונה מאוד מאשר בבני אדם13, ומודלים אנושיים של iPSC-מיוציטים לבביים14 אינם יכולים לשכפל את המורכבות של האורגניזם כולו. מודלים של ארנב טרנסגני של אפילפסיה גנטית מספקים מערכת אידיאלית לחקר SUDEP, שכן פיזיולוגיה של לב ארנב משכפלת יותר את זו של האדם13,15, תוך מתן אורגניזם שלם לחקר פתופיזיולוגיה מורכבת. מכיוון ש-SUDEP עשוי להתרחש כבר בהתקף הראשון, הערכת מודלים של בעלי חיים אלה מנקודת זמן מוקדמת חיונית להבנת הופעת ההתקפים והפרעות קצב הלב. הקלטת וידאו בתקופת היילוד היא מאתגרת, מכיוון שערכות ארנב עדיין נמצאות לעתים קרובות בקן. הקלטת אלקטרואנצפלוגרמה רציפה (EEG) או אלקטרוקרדיוגרמה (ECG) עם מערכת קווית מסורתית אינה אפשרית כאשר הערכות נמצאות עם הסכר. הקלטה לסירוגין לא צפויה ללכוד אירועים נדירים וסופיים הקשורים ל-SUDEP. לכן פנינו לניטור טלמטריה מושתל אלחוטי כדי לספק רישום EEG ו-ECG לטווח ארוך, רציף ובו זמנית בערכות ארנבות.
המפתחות להצלחה בפרוטוקול זה הם הרדמה מתאימה ותמיכה לאחר הניתוח לבעלי חיים פגיעים אלה. ארנבים נמצאים בסיכון גבוה בהרבה למוות בהרדמה (1.39%-4.8%) בהשוואה לכלבים וחתולים (0.17%-0.24%) בשל מאפיינים אנטומיים ופיזיולוגיים ייחודיים16,17. התורמים העיקריים לסיכון הרדמה מוגבר זה כוללים ניהול דרכי נשימה לא אופטימלי וסיבוכים חריפים לאחר הניתוח. גורמים מרובים תורמים לקושי באינטובציה אצל ארנבים, כולל פה ארוך וצר עם לשון רחבה, זווית חדה בין הפה לגרון, תזוזה גבית של האפיגלוטיס, רגישות מוגברת לטראומה גרונית ונטייה מוגברת לעוויתות גרון 18,19,20. לאחר פרק ההרדמה המיידי, ארנבים נמצאים בסיכון לפתח תסמונת קיפאון במערכת העיכול מסכנת חיים. זוהי בעיה מורכבת ורב-גורמית, וההרדמה מניחה כתורמת באמצעות השפעות תרופתיות ישירות המעכבות את תנועתיות הקיבה ו/או אנורקסיה משנית לאחר ההליך מכל סיבה שהיא (כאבים ללא הקלה, בחילות וכו').21.
הפיזיולוגיה הייחודית של יילודים ותינוקות של ארנבים מחמירה את האתגרים הקשורים להרדמה וניתוח. לארנבים יש צעירים שנולדו עם מנגנונים לא מפותחים להומאוסטזיס פיזיולוגי ושיקולים אנטומיים מיוחדים. גישה וניטור תוך ורידי קשים מכיוון שרוב המוצרים המסחריים אינם מותאמים לגודל כלי הדם הקטן, קצב הלב הגבוה במנוחה והעור הפיגמנטי של ערכות ארנב צלב לבן הולנדי וניו זילנדי. מכיוון שתפוקת הלב תלויה בקצב הלב ביילודים22, ובאופן כללי, פינוי התרופה בדרך הכליות או הכבד יורד בהשוואה למבוגרים23, שיקולים לבחירת תרופות ומינון מתאימים הם קריטיים. הגורם העיקרי למוות בהרדמה אצל ארנבים נחשב משני לדיכאון נשימתי ודום נשימה. בנוסף לבעיות ניהול דרכי הנשימה שכבר נדונו עבור כל הארנבים, ליילודים יש דחף נשימתי מדוכא לנוכח היפוקסמיה והיפרקפניה, מה שהופך את ההיבט המאתגר ממילא של ההרדמה למסוכןיותר.
בפרוטוקול הזה אנו מתארים שיטה מוצלחת להשתלת טלמטריה של EEG ו-ECG (איור 1) במודל של ארנב יילוד של אפילפסיה עם שיעור הישרדות גבוה של ניתוח והרדמה. מידע זה יאפשר לחוקרים אחרים להתמודד עם מודלים מאתגרים של ארנבות יילודים כדי לקדם את המחקר על אפילפסיה, הפרעות קצב לב והפרעות נוירו-התפתחותיות קשורות.
כל העבודה המתוארת נבדקה ואושרה על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של אוניברסיטת מישיגן כחלק מפרוטוקול שימוש בבעלי חיים מאושר ועולה בקנה אחד עם החוקים וההנחיות הפדרליים הרלוונטיים, כולל חוק רווחת בעלי החיים של USDA ומדיניות שירותי בריאות הציבור של NIH. אוניברסיטת מישיגן היא מוסד מוסמך AAALACi.
1. הכנת בעלי חיים
2. הכנה כירורגית (איור 2)
3. מיקום השתל בבטן
4. מיקום מובילי האק"ג
5. הכנת משטח הגב
6. מיקום מוליכי EEG
7. התאוששות בהרדמה
8. טיפול וניטור לאחר הניתוח
התוצאה המוצלחת של פרויקט זה דרשה פיתוח של פרמטרים מרובים בהליך השתל ופרוטוקול ההקלטה. ניתוח השתלה נוסה או בוצע ב-16 ערכות ארנבות, כאשר 14 שרדו בהצלחה את ההליך. מתוכם, 12 שרדו עד לנקודת הסיום של הניסוי. הסיבות למוות במהלך הניתוח או לאחר הניתוח מודגשות בטבלה 1, יחד עם ש?...
הפרוטוקול המתואר לזירוז הרדמה, ניטור ותמיכה מאזן את צרכי המחקר לגישה כירורגית וקלות עם תקני הזהב של טיפול וטרינרי. לפני שהמעבדה אימצה את הפרוטוקול המתואר כנוהל סטנדרטי, נוסו מספר שיפורים פוטנציאליים אחרים, כולל מיקום שתל תת עורי גבי, שימוש בצינור אנדוטרכיאלי או בדרכי הנ...
למחברים אין מה לחשוף.
המחברים אסירי תודה על המימון של NIH R61NS130070 ל-LLI.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1 inch elastic wrap - Coban or Vetwrap | 3M | https://www.3m.com/3M/en_US/p/d/b00003186/ | |
4-0 PDS monofilament suture | Ethicon | https://www.jnjmedtech.com/en-US/company/ethicon/all-products | |
5-0 Ethilon nylon suture | Ethicon | https://www.jnjmedtech.com/en-US/company/ethicon/all-products | |
Acquisition computer | Dell | https://www.dell.com/en-us | |
Adhesive surgical towels | N/A | N/A | |
Anesthesia circuit - Jackson-Reevs with 0.5 L rebreathing bag | JorVet | J0248GA | |
Betadine scrub | N/A | N/A | |
Bupivicaine (0.5%) | N/A | N/A | Diluted to 2.5 mg/mL prior to administration |
Buprenorphine (0.3 mg/mL) | N/A | N/A | Diluted to 0.03 mg/mL prior to administration |
Burr - 1.00 mm | Cell Point Scientific | 60-1000 | to drill skull |
Cafazolin (1 g lypholized) | N/A | N/A | Diluted to 50 mg/mL |
Carprofen (50 mg/mL) | MWI Veterinary | Diluted to 25 mg/mL prior to administration | |
Cotton tipped applicators | N/A | N/A | |
Custom 3-D printed face mask | N/A | https://www.thingiverse.com/thing:923725 | |
Dental acrylic | N/A | N/A | |
Diet Gel Criticare | Clear H2O | 72-05-5042 | Nutritional support |
Dopper Gel - Aquasonic | Patterson | 07-890-5542 | |
Doppler - Vet-Dop2 | Patterson | 07-888-8986 | |
Doxapram (20 mg/mL) | MWI Veterinary | N/A | Emergency only |
Dumont #5 Fine Forceps | Fine Science Tools | 11254-20 | For holding screws |
Duraprep | 3M | 8630 | Final skin prep |
ecgAuto data analysis software | emka technologies | N/A | |
Epinephrine (1:1000) | MWI Veterinary | N/A | Emergency only |
Gauze | N/A | N/A | |
Glucometer ipet Pro | MWI Veterinary | 63867 | Monitor if poor recovery |
Glycopyrrolate (0.2 mg/mL) | MWI Veterinary | N/A | Emergency only |
Gram scale | N/A | N/A | |
Hemostats | Fine Science Tools | 13008-12 | Hold wire loops while tying the loop in place |
Ideal Micro-drill | Cell Point Scientific | 67-1204 | To drill skull |
Incubator | DRE-veterinary (Infantia - NB1) | N/A | |
Induction box | VetEquip | 941444 | |
Infared heating pad - RightTemp Jr | Kent Scientific Corporation | RT-0502 | |
IOX2 data acquisition software | emka technologies | N/A | |
IV Catheter - Covidein Monoject 26 G, 3/4 inch PTFE | Patterson | 07-836-8494 | |
ketamine (100 mg/mL) | MWI Veterinary | N/A | |
Medical tape | N/A | N/A | |
Narrow Pattern Forceps - Straight/12 cm | Fine Science Tools | 11002-12 | |
Neonatal stethescope | Ultrascope | N/A | |
Olsen-Hegar Needle holder with scissors - 12 cm | Fine Science Tools | 12002-12 | For suturing |
Ophthalmic ointment Puralube | MWI Veterinary | N/A | Administered to both eyes during anesthesia |
Opthalmic Lubricant - Paralube Vet | Patterson | 07-888-2572 | |
Pulse oximeter (AccuWave Portable ) | Patterson | 07-892-9128 | For prep and recovery; reads HR up to 400 |
Pulse oximeter (SDI - Vet/Ox plus 4700) | Heska | N/A | Intra-operative; no longer producted |
Receiver | emka technologies | N/A | 1 receiver for every 4 telemetry implants |
Rectal thermometer | N/A | N/A | |
Scalpel | Fine Science Tools | 10003-12 | |
Scissors | Fine Science Tools | 14002-12 | To cut drape |
Screw driver - 1.0 mm | N/A | N/A | From mini-screwdriver set for electronics |
Screws 00-96 x 3/32 (2.4 mm) | Protech International | 8L0X3905202F | |
Sevoflurane | MWI Veterinary | Maintenance anesthesia | |
Sevoflurane vaporizer and anesthesia machine | N/A | N/A | |
Skin glue, Gluture | MWI Veterinary | 34207 | Apply sparingly with syringe |
Small scissors | Fine Science Tools | 14084-08 | |
Sterile aluminum foil | N/A | N/A | To wrap wires prior to rotating animal |
Sterile paint brush | N/A | N/A | To apply dental acrylic |
Sterile Saline | N/A | N/A | |
Sterile surgical gloves | N/A | N/A | |
Sterile ultrasound cover | N/A | N/A | To cover the drill |
Sterile Water | N/A | N/A | For cefazolin reconstitution |
Surgical blade no. 15 | N/A | N/A | |
Surgical drape | N/A | N/A | |
Surgical gown | N/A | N/A | |
Swivel connector - Jorgensen Labs | Patterson | 07-802-2349 | To connect anesthesia circuit to face mask |
Telemetry implant | emka technologies | easyTEL+_M1_EETA_B_35 | |
Trocar | SAI | TRO-10-6 | To tunnel wires |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionExplore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved