מודל פרה-אקליני של מכת חום מאמץ בעכברים

בעבר, רק דגמים פסיביים של מכת חום כבר מבוססים היטב. מודל זה של מכת חום מאמץ הוא ללא מגבלות עיקריות ומחקה מקרוב יותר את הפתופיזיולוגיה האנושית. לא ניתן לחקור ביעילות שבץ חום בבני אדם מכיוון שמדובר במצב מסכן חיים.

מודל פרה קליני זה שומר על המאפיינים הקליניים של מכת חום מאמץ אנושי. טכניקה זו מסייעת לבדוק את ההשפעות של קצב הקירור על ההתאוששות ממכת חום מאמץ, תחלואה מבליעה של סמים, כמו גם השלכות ארוכות טווח של חשיפה לשבץ חום. שיוכיח את ההליך יהיה ג'מאל אלזהרני, סטודנט בכיר לדוקטורט מהמעבדה של ד"ר קלנטון.

לאחר מרדים את העכבר, השתמש חומר סיכה לעיניים כגון משחת הווטרינר כדי להגן על העיניים של החיה מפני נזק או פציעה במהלך הניתוח. כדי להכין את האתר הכירורגי, לגלח את הבטן התחתונה עם קוצץ שיער בעלי חיים קטן או מסיר שיער זמין מסחרית. לנהל את המנה הראשונה של תת עורית 0.1 מיליגרם לקילוגרם buprenorphine.

לשפשף את האזור עם שלוש שטיפות של povidone-יוד או כלורהקסידין, ואחריו 70% שטיפת אלכוהול איזופרופיל, ולאחר מכן להעביר את העכבר לאזור הניתוח, להשתמש בוילונות דבק כדי לבודד את האתר הכירורגי על העכבר. באמצעות מכשירים סטריליים בטכניקה אספטית, לבצע חתוך של סנטימטר אחד בקו האמצע לאורך אלבה לינאה כ -0.5 ס"מ מהשוליים היקרים, ולאחר מכן להפריד את העור משכיית השריר ולעשות חתוך קטן מעט יותר על אלבה לינאה להיזהר לא לפגוע במעיים או באיברים הפנימיים. ברגע ששכבת השריר פתוחה, מניחים את הטלמטר הסטרילי לתוך חלל התוך-פריתוניאלי מול העורקים והוורידים הקדחתנים וגב לאברי העיכול כדי לאפשר לו לצוף בחופשיות.

סגרו את פתח הבטן עם תפר סטרילי 5-O נספג וסגור את העור באמצעות תפר פשוט מופרע עם תפר פרולין 5-O. מניחים את העכבר בכלוב הנקי שלו עם כרית חימום מיקרוגל מתכרבלת מתחת לכלוב. לפקח על העכבר כל 15 דקות במהלך השעה הראשונה של התאוששות מהרדמה ולאחר מכן לחזור למתקן דיור בעלי חיים.

בלילה שלפני פרוטוקול מכת החום המאמץ, הנח את העכבר בתא הסביבתי בטמפרטורת החדר כדי להתאקלם בתא. השתמש במערכת רכישת הנתונים כדי לאסוף טמפרטורת ליבה רציפה או TC בממוצע מעל 30 שניות מרווחים בן לילה. בבוקר פרוטוקול מכת החום המאמץ, ודא שהעכבר נמצא בטווח הרגיל של טמפרטורה יומית של 36 עד 37.5 מעלות צלזיוס לפני העלאת טמפרטורת החדר כדי להבטיח כי העכבר אין חום או חווה מתח מופרז בתקופה זו.

ברגע שהעכבר יציב ובטווח טמפרטורת הליבה הרגילה של מנוחה, הסר את המזון והמים ושקל את החיה. סגרו את דלת החדר והגדילו את טמפרטורת התא ליעד של 37.5 מעלות צלזיוס ו-40 עד 50% לחות יחסית או את הטמפרטורה והלחות הסביבתיות הרצויות. אמת את טמפרטורת החדר והלחות באמצעות צג טמפרטורה ולחות מכויל.

הקיפו את החדר עם וילון האפלה כדי לשמור על אור והפרעות מינימליות במהלך הפרוטוקול. נטר את העכבר ברציפות במהלך הפרוטוקול באמצעות מצלמות IR מוארות מרחוק. מקד את המצלמה השנייה על צג הטמפרטורה והלחות הממוקם קרוב לגלגל הריצה.

לבצע התאמות לבקר עבור נקודה להגדיר התא הסביבתי כדי להבטיח קריאות טמפרטורה מדויקות ליד החיה. לאחר שהתא הגיע לטמפרטורת היעד שלו כפי שנמדדה על ידי המצלמה השנייה על צג הטמפרטורה, פתח במהירות את דלת התא והצב את העכבר בגלגל הריצה הכפוי. ליזום את פרוטוקול גלגל הריצה הכפוי במהירות של 2.5 מטר לדקה, ולהגדיל את המהירות על ידי 0.3 מטר לדקה כל 10 דקות עד העכבר מגיע טמפרטורת הליבה של 41 מעלות צלזיוס.

לאחר טמפרטורת הליבה הושגה, לאפשר את המהירות להישאר קבוע עד מגבלת סימפטום מתרחשת, מאופיין אובדן הכרה לכאורה, נפילה לאחור או התעלפות, ואת חוסר היכולת להמשיך לרוץ או להחזיק על ההגה. אשר את נקודת הזמן כאשר לעכבר יש שלושה סיבובים לאחור על ההגה ללא סימנים של תגובה פיזית. לחלופין, זהה נקודת קצה הומאנית בהתאם לכללי IACUC המקומיים כדי לקבוע מתי להפסיק את הפרוטוקול.

נקודת קצה זו היא מעט מעל מגבלת סימפטום בעצם כל העכברים. כדי לבצע את פרוטוקול הקירור המהיר, עצור את הגלגל ברגע שהעכבר מגיע למגבלת התסמינים והסר את העכבר מיד מגלגל הריצה הכפוי. שקול את העכבר והחזיר אותו לכלוב הביתי שלו כדי להתאושש בטמפרטורת החדר.

במהלך תקופה זו, להשאיר את דלת החדר פתוח ולהחזיר את האינקובטור להגדיר נקודה לטמפרטורת החדר כדי לאפשר לתא להתקרר במהירות, מה שמביא להישרדות של יותר מ -99%. כדי לבצע חשיפה חמורה יותר לשבץ חום, שמור על הכלוב של החיה בתוך תא 37.5 מעלות צלזיוס במהלך פרוטוקול מכת החום המאמץ. כאשר החיה מגיעה למגבלת התסמינים, אפשר להם להישאר בגלגל הריצה עד שהם חוזרים לתודעה כפי שנצפה על ידי המצלמה המרוחקת, ואז להסיר במהירות את העכבר מגלגל הריצה ולהחזיר אותו ישירות לכלוב שחומם מראש שלו כדי לגרום לפרופיל קירור איטי בהרבה, ולמעשה מבטל את שלב ההיפותרמיה של מכת החום המאמץ.

הסר את החלק העליון של המסנן מהכלוב במהלך תקופה זו כדי לשפר את שיווי משקל עם התא. כלוב התאוששות מקורר מראש לטמפרטורת החדר יכול לשמש לביצוע הליך חלופי פחות חמור כדי לגרום לשלב היפותרמי מודחק עם שיעור הישרדות של 100%עבור פרוטוקול מכת חום מאמץ חמור, בזהירות לפקח על העכברים במהלך ההתאוששות ולבדוק ברציפות עבור נקודות קצה הומאנות, כולל תנועות נורמליות במהלך ההתאוששות, כגון טיפוח, נשימה נורמלית, וליקוק. נטר את טמפרטורת הליבה במהלך תקופה זו.

העכברים לא צפויים להתאושש אם טמפרטורת הליבה שלהם הופכת כיוון במהלך שלב ההתאוששות, בסופו של דבר עולה על 40 מעלות צלזיוס. במקרה כזה, לסיים את הניסוי ולהמשיך להעריך את העכבר עבור נקודות קצה אנושיות סטנדרטיות. הפרופילים התרמו-רגולאטוריים הטיפוסיים במהלך כל פרוטוקול מכת החום המאמץ בהתאוששות מוקדמת של עכבר מורכבים מארבעה שלבים נפרדים שניתן להגדיר כשלב חימום התא, שלב פעילות גופנית מצטברת, שלב פעילות גופנית מצב יציב, ושלב התאוששות על ידי שיטת קירור מהירה או איטית.

עבור המודל החמור, פרופיל טמפרטורת ההתאוששות הצביע על כך שטמפרטורת הליבה נשארה מעל 37 מעלות צלזיוס לאורך כל תקופת ההחלמה של שעתיים. עכברות היו עמידות יותר לשבץ חום במודל זה ורצו מרחקים ארוכים כמעט פי שניים מעכברים זכרים. לא נצפה הבדל בזמן הנדרש כדי להתאושש ל 39.5 מעלות צלזיוס בשני הדגמים.

עם זאת, הזמן להתקרר לטמפרטורה הסביבתית של 37.5 מעלות צלזיוס היה ממושך מאוד. הדבר החשוב ביותר הוא ניטור זהיר של בעלי החיים בכל עת לאחר הניתוח ושבץ חום לאחר מאמץ. שיטה זו סייעה לחקור את ההשפעות ארוכות הטווח של חשיפה לשבץ חום עד מספר חודשים, וגם אפשרה לנו למדוד את ההשפעות של גורמים נוספים במחלת שבץ חום, כגון בליעה של תרופות נוגדות דליקות לא סטרואידליות ואפיגנטיקה.