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In questo articolo, introduciamo un metodo modificato per il cateterismo intratecale nei ratti che rappresenta un approccio semplice, conveniente e affidabile per la somministrazione ripetitiva di farmaci intratecali.
Il cateterismo intratecale è stato ampiamente applicato negli esperimenti sugli animali, in particolare quelli sul dolore neuropatico. Tuttavia, i metodi tradizionali hanno ancora diverse limitazioni. Sebbene alcuni ricercatori abbiano tentato di migliorare i metodi tradizionali, i metodi disponibili devono ancora essere modificati. In questo articolo, introduciamo un metodo modificato per il cateterismo intratecale nei ratti.
Questo metodo utilizza un filo di acciaio inossidabile lungo 20 cm (0,2 mm di diametro), un tubo di plastica PE10 lungo 15 cm, un tappo di chiusura autocostruito e una fascia antiallergica da 0,3 cm × 0,5 cm. Il nostro metodo modificato per il cateterismo intratecale presenta diversi vantaggi. Innanzitutto, l'introduzione di un filo di acciaio inossidabile nel tubo PE10 aumenta l'elasticità del tubo, migliora il tasso di successo del cateterismo intratecale, riduce la quantità di spazio necessaria per l'operazione e riduce al minimo il danno ai tessuti intorno alla colonna lombare. In secondo luogo, la lunghezza del tubo PE10 viene determinata prima dell'intervento chirurgico e il tempo di permanenza del catetere può essere superiore a una settimana. In terzo luogo, il tubo PE10 è fissato da una sutura a forma di 8, 4 volte, che impedisce il movimento e la retrazione del tubo quando l'animale si muove. In quarto luogo, per sigillare il tubo PE10 viene utilizzato un tappo di tenuta autocostruito, che non solo impedisce la fuoriuscita di liquido cerebrospinale, ma riduce anche la necessità di tagli ripetuti del tubo PE10. Infine, l'estremità extracorporea del tubo PE10 è legata con una fascia, che impedisce la retrazione del tubo quando l'animale si muove.
Questo metodo può aumentare il tasso di successo del cateterismo nei ratti, poiché circa l'80% dei tubi PE10 è rimasto in posizione anche 28 giorni dopo l'intervento chirurgico. Pertanto, questo metodo modificato può rappresentare un approccio semplice, conveniente e affidabile per la somministrazione ripetitiva di farmaci intratecali.
Il cateterismo intratecale (noto anche come cateterismo subaracnoideo) nei ratti è un metodo che prevede l'inserimento di un catetere nello spazio subaracnoideo attraverso lo spazio intervertebrale1. I farmaci vengono iniettati direttamente nello spazio subaracnoideo attraverso il catetere, il che aiuta i ricercatori a studiare gli effetti dei farmaci sul midollo spinale senza considerare gli effetti dei farmaci che penetrano la barriera emato-encefalica 2,3. Inoltre, il liquido cerebrospinale può essere raccolto dopo il cateterismo intratecale per studiare il microambiente del sistema nervoso centrale 4,5. Il metodo attualmente utilizzato per il cateterismo intratecale è stato stabilito per la prima volta da Yaksh e Rudy6 nel 1976 e da allora è stato ampiamente applicato in esperimenti sugli animali nei campi delle neuroscienze, dell'anestesia e dell'analgesia, della regolazione cardiovascolare mediata dal midollo spinale e in particolare del dolore neuropatico 2,7. Tuttavia, questo metodo presenta ancora diverse limitazioni, come un'alta incidenza di danni al midollo spinale, emorragia subaracnoidea, disfunzione sensoriale e motoria postoperatoria, elevata mortalità postoperatoria e un alto rischio di compromissione neurologica 4,5,8,9,10 . Nel tentativo di superare queste limitazioni, Størkson et al. nel 1996 hanno proposto il cateterismo dello spazio subaracnoideo attraverso gli interspazi lombari11 ed è stato riportato un tasso di successo postchirurgico più elevato. In particolare, la fissazione del catetere a permanenza è ancora una sfida in questo metodo e la retrazione del catetere è comune a causa del movimento degli animali, il che rende scomoda la somministrazione intratecale del farmaco.
A causa delle limitazioni di cui sopra, alcuni ricercatorihanno tentato di migliorare gli strumenti per la puntura, i metodi di cateterizzazione e i metodi di fissazione del catetere, ma i metodi disponibili devono ancora essere modificati a causa della difficoltà nel quantificare il diametro delle perline utilizzate, la necessità di punture ripetute e la breve lunghezza del catetere, ecc.11
Secondo l'approccio lombare per il cateterismo intratecale1 e la tecnica di Seldinger per il cateterismo della vena centrale,16 abbiamo sviluppato un metodo per il cateterismo intratecale nei ratti che utilizza un filo di acciaio inossidabile, un tappo di tenuta autocostruito e una fascia antiallergica per semplificare il metodo esistente. Attraverso questo metodo, il catetere può essere facilmente inserito nello spazio subaracnoideo e fissato stabilmente sul dorso del ratto, evitando la necessità di punture ripetute per la somministrazione ripetuta di farmaci intratecali.
In questo articolo, introduciamo un metodo modificato che può migliorare il tasso di successo del cateterismo intratecale nei ratti e rappresenta un approccio semplice, conveniente e affidabile per la somministrazione intratecale ripetitiva di farmaci.
Il cateterismo intratecale è stato eseguito in stretta conformità con le raccomandazioni delle Linee guida per la cura e l'uso degli animali da laboratorio del National Institutes of Health e il protocollo è stato approvato dal Comitato etico degli animali da esperimento, Cina (n. TJBH15523201). Nell'esperimento sono stati utilizzati ratti maschi di Sprague-Dawley (SD). È stata prestata attenzione per ridurre al minimo il dolore e il disagio degli animali.
1. Preparazione del materiale e dello strumento
NOTA: La preparazione dei materiali e degli strumenti è molto importante per il successo del cateterismo intratecale.
2. Preparazione per l'intervento chirurgico
3. Chirurgia
4. Esperimento di convalida della lidocaina
Per l'iniezione intratecale, la punta extracorporea del tubo PE10 è stata tagliata e il tubo PE10 è stato sigillato con un tappo di chiusura tra due iniezioni di farmaco. Nel nostro studio pilota, il tasso di successo del cateterismo intratecale è stato di circa il 95% (19 ratti su 20); Il successo è stato indicato da un movimento della coda e/o dal rilascio di fluido trasparente incolore durante la procedura. Circa l'85% dei tubi è rimasto in posizione 7 giorni dopo l'intervento e circa l'80% è rimasto in sede 28 giorni dopo l'intervento. I ratti si sono ripresi subito dopo l'operazione e non sono state osservate complicazioni entro 7 giorni dall'intervento. Il movimento quotidiano era normale e non sono state osservate anomalie comportamentali. Questi risultati indicano che il nostro metodo è superiore a quelli precedentemente riportati in termini di tasso di successo e tasso di permanenza a lungo termine.
La paralisi completa degli arti inferiori dopo l'iniezione di lidocaina tramite cateteri indica il successo del cateterismo intratecale15. Il tasso di successo del cateterismo intratecale viene calcolato dividendo il numero totale di ratti per il numero di ratti con cateterismo riuscito. Con il nostro metodo modificato, il tasso di successo è stato del 95%, che era maggiore del tasso raggiunto con il metodo riportato da Hou et al. (88%)15. Questo è mostrato nella Figura 4.
Il tubo intratecale è stato monitorato a 2, 5 e 7 giorni dopo il cateterismo intratecale e il tasso di successo del catetere a permanenza è stato calcolato come numero di ratti con catetere a permanenza riuscito/numero totale di ratti × 100%. A 2, 5 e 7 giorni dopo il cateterismo intratecale, il tasso di successo del catetere a permanenza è stato rispettivamente del 94%, 81% e 65%, nello studio di StØrkson et al.11. Il tasso di successo del catetere a permanenza a 2, 5 e 7 giorni dopo il cateterismo intratecale è stato rispettivamente del 95%, 90% e 85% con la nostra tecnica (Figura 5).
Figura 1. Materiali e strumenti utilizzati per il cateterismo intratecale. (A) È stato preparato un tubo PE10 lungo 15 cm e il tubo è stato contrassegnato a 2 cm da un'estremità per indicare la profondità di inserimento. (B) Un filo di acciaio inossidabile lungo 20 cm con due estremità lucidate è stato inserito nel tubo PE10 come supporto. (C) La punta affilata dell'ago 22G è stata tagliata con un paio di forbici e l'estremità distale è stata sigillata con un paio di pinze. (D) Un catetere epidurale (1,0 mm di diametro esterno) è stato tagliato in frammenti di 1 cm, che sono stati poi inseriti nell'ago 22G senza punte affilate. (E) L'estremità distale del catetere epidurale è stata sigillata con un paio di pinze diritte riscaldate; Questo apparecchio era chiamato tappo di tenuta del tubo. (F) Con un paio di forbici è stata preparata una fascia antiallergica da 0,3 cm × 0,5 cm (nastro di seta, 1,25 cm × 9,1 m). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2. Preparazione di strumenti per il cateterismo intratecale. Gli strumenti (come pinze dentate, forbici, un apparecchio per la sacca, un manico di bisturi e lame #10) sono stati sterilizzati con etanolo per circa 2 ore e poi lavati con soluzione fisiologica circa 30 minuti prima dell'intervento. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3. Risultati dell'esperimento di convalida della lidocaina dopo cateterismo intratecale. Dopo l'iniezione intratecale di 20 μL di lidocaina al 2% seguita dall'iniezione di 10 μL di soluzione fisiologica, il ratto è rimasto temporaneamente paralizzato: la paralisi degli arti inferiori si è verificata entro 30 s ed è scomparsa 30 minuti dopo, indicando il successo del cateterismo intratecale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4. Confronto del tasso di successo del cateterismo tra il nostro metodo modificato e un metodo precedentemente riportato. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 5. Confronto della velocità del catetere a lunga permanenza tra il nostro metodo modificato e un metodo precedentemente riportato. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Metodo modificato | Metodo precedente | Vantaggi del metodo modificato | Svantaggi del metodo precedente | |
Metodo di guida per l'inserimento | un filo di acciaio inossidabile | Canula guida (20G 0,9× 38 mm) | Aumenta l'elasticità del tubo, | La resistenza è difficile da sentire, aumentando la difficoltà di funzionamento |
Migliora il tasso di successo del cateterismo intratecale | Danni ai tessuti dovuti a punture ripetute | |||
Riduce la necessità di spazio operativo | Un'estremità del tubo è allungata a 1,5 volte la lunghezza originale, rendendo diverso il diametro di entrambe le estremità | |||
Riduce al minimo i danni ai tessuti intorno alla colonna lombare | Suscettibilità alla perdita di liquido cerebrospinale perché il diametro della cannula guida da 20 G è 2 volte o più di quello del tubo PE10 allungato | |||
Lunghezza del tubo in PE10 | 15 cm | 14 o 28 cm | Facile da determinare la lunghezza del tubo PE10 indipendentemente dalla durata del catetere a permanenza | La durata della permanenza del catetere è più breve per il tubo PE10 più corto; suscettibilità alla caduta dal corpo per tubo PE10 lungo |
Metodo di fissazione | Sutura "8" e 4 volte | 1 o 2 perline | Evita il movimento e la retrazione del tubo durante le attività dell'animale | Differenza nel diametro del tubo ad entrambe le estremità e suscettibilità allo spostamento del tubo in PE10 durante la produzione del cordone |
Metodo per la sigillatura dei tubi | Tappo fatto da sé | No | Previene la fuoriuscita di liquido cerebrospinale | Requisito di taglio ripetuto del tubo PE10 |
Evita il taglio ripetuto del tubo PE10 | ||||
Metodo per la prevenzione della retrazione | Cinturino antiallergico | 1 o 2 perline | Impedisce la retrazione del tubo durante le attività dell'animale | Suscettibilità alla retrazione |
Tabella 1. Vantaggi e svantaggi del metodo modificato e di un metodo precedentemente riportato.
Esistono diversi suggerimenti critici per questo metodo modificato per massimizzare il tasso di successo del cateterismo intratecale. Per prima cosa, è necessario preparare un filo di acciaio inossidabile lungo 20 cm con due estremità lucidate e inserirlo nel tubo PE10 come supporto. In secondo luogo, l'operatore deve esporre completamente l'area a "V" invertita dopo aver pulito lo spazio intervertebrale L5-6 con un batuffolo di cotone e lo spazio intervertebrale deve essere espanso con un'altra pinza mentre solleva il processo dorsale L5 con una pinza dentata. In terzo luogo, il tubo PE10 deve essere fissato con una sutura a forma di 8 quattro volte. Infine, l'estremità extracorporea del tubo PE10 deve essere legata con una fascetta e sigillata con un tappo autocostruito.
Il tasso di successo del cateterismo intratecale e il danno ai tessuti intorno ai corpi vertebrali possono influenzare significativamente l'affidabilità dei risultati sperimentali15. Pertanto, migliorare il più possibile il tasso di successo e ridurre il danno ai tessuti circostanti è fondamentale per stabilire modelli animali ed esperimenti pertinenti1. In questo metodo modificato, un filo di acciaio inossidabile viene inserito nel tubo PE10 per la guida, che aumenta l'elasticità del tubo e migliora il tasso di successo del cateterismo intratecale. Inoltre, la quantità di spazio necessaria per l'operazione è ridotta con questo metodo modificato e il danno ai tessuti intorno alla colonna lombare è ridotto al minimo perché i tessuti circostanti sono separati in modo smussato, ma non tagliati. In confronto, nel metodo11 precedentemente riportato, viene utilizzata una cannula guida da 20 G per ridurre la resistenza durante la perforazione e spesso è necessaria una puntura ripetuta, che può danneggiare i tessuti. Inoltre, nel metodo precedentemente riportato, per ridurre il diametro del tubo PE10, viene immerso in acqua calda (60 °C) e quindi allungato a un'estremità a circa il 150% della lunghezza originale, il che potrebbe non garantire la consistenza del diametro del tubo e quindi potrebbe causare perdite di liquido cerebrospinale perché il diametro della cannula guida da 20 G è circa due volte maggiore o uguale a quello del tubo PE10 allungato. Inoltre, nel nostro metodo, la funzione lombare è preservata al massimo, il che evita l'influenza della chirurgia sui risultati degli esperimenti successivi. Questi risultati sono coerenti con quelli riportati da Xu et al2.
Nel metodo11 precedentemente riportato, la lunghezza del tubo PE10 è di circa 14 cm se il tubo è fissato nel sito intorno al sito di puntura, ma il tempo di permanenza del catetere è spesso inferiore a 7 giorni in queste condizioni (o il tubo viene rimosso dal corpo dal ratto). La lunghezza del tubo PE10 è di circa 28 cm se il tubo è fissato nella parte posteriore del collo, che è significativamente più lungo del tubo PE10 utilizzato nel nostro metodo (15 cm). Sebbene le perle siano state formate seguendo il protocollo riportato da Størkson et al.11, alcuni tubi sono stati rimossi dal corpo e solo circa il 65% dei tubi era ancora fissato in posizione a 7 giorni dopo l'intervento chirurgico, il che ha influenzato in modo significativo i risultati degli esperimenti successivi. Nel nostro metodo, il tubo PE10 viene fissato con una sutura a forma di 8 4 volte e l'estremità extracorporea del tubo PE10 è legata con una fascia per ridurre la possibilità di spostamento e retrazione. Seguendo il nostro metodo, circa l'85% dei tubi è rimasto in posizione a 7 giorni dopo l'intervento e circa l'80% dei tubi è rimasto in posizione a 28 giorni dopo l'intervento.
Nel metodo11 precedentemente riportato, la punta extracorporea del catetere intratecale deve essere tagliata per ogni somministrazione di farmaco. Tuttavia, la somministrazione intratecale ripetuta di farmaci può ridurre il tempo di permanenza del catetere, il che rende scomoda la somministrazione intratecale dei farmaci. Pertanto, nel nostro metodo, viene utilizzato un tappo autocostruito per sigillare il tubo PE10, che viene sterilizzato con etanolo una volta al giorno. Ciò non solo impedisce la fuoriuscita di liquido cerebrospinale, ma riduce anche la necessità di tagli ripetuti del tubo PE10 per la somministrazione intratecale dei farmaci, garantendo l'efficace somministrazione dei farmaci.
I vantaggi e gli svantaggi del metodo modificato e del metodo precedentemente riportato sono riassunti nella Tabella 1. Innanzitutto, per il metodo modificato, l'uso di filo di acciaio inossidabile nel tubo PE10 aumenta l'elasticità del tubo e migliora il tasso di successo del cateterismo intratecale, la quantità di spazio necessaria per l'operazione è ridotta e il danno ai tessuti intorno alla colonna lombare è ridotto al minimo. Nel metodo precedentemente riportato, viene inserita una cannula guida da 20 G fino a quando non si avverte resistenza ed è spesso necessaria una puntura ripetuta, che può causare danni ai tessuti. Inoltre, il tubo PE10 a un'estremità viene allungato fino a raggiungere circa il 150% della lunghezza originale, il che può causare perdite di liquido cerebrospinale perché il diametro della cannula guida da 20 G è 2 volte maggiore o uguale a quello del tubo PE10 allungato. In secondo luogo, nel metodo modificato, la lunghezza del tubo PE10 viene determinata prima dell'intervento chirurgico e il tempo di permanenza del catetere può essere superiore a una settimana. Nel metodo precedentemente riportato, la lunghezza del tubo PE10 è di circa 14 cm se è fissato nel sito di puntura, ma il tempo di permanenza del catetere è spesso inferiore a 7 giorni perché il tubo è suscettibile di essere estratto dal corpo dal ratto; la lunghezza del tubo PE10 è di circa 28 cm se è fissato nella parte posteriore del collo, che è significativamente più lunga della lunghezza del tubo utilizzato nel nostro metodo. In terzo luogo, nel metodo modificato, il tubo PE10 viene fissato con una sutura a forma di 8 4 volte per prevenire il movimento e la retrazione del tubo; un tappo autocostruito viene utilizzato per sigillare il tubo PE10, che non solo impedisce la fuoriuscita di liquido cerebrospinale, ma previene anche la necessità di tagli ripetuti del tubo PE10. Nel metodo precedentemente riportato, è difficile ottenere perline con un diametro costante, lo spostamento del tubo PE10 è comune quando si formano perline ed è spesso necessario il taglio ripetuto del tubo PE10. Infine, nel metodo modificato, l'estremità extracorporea del tubo PE10 è legata con una fascia, che impedisce al tubo di ritrarsi durante il movimento. Tuttavia, nel metodo precedente, le perle non possono prevenire in modo affidabile la retrazione del tubo PE10 perché è difficile ottenere perline con un diametro costante.
Nel complesso, questo metodo modificato per il cateterismo intratecale presenta i seguenti vantaggi. In primo luogo, l'uso di filo di acciaio inossidabile nel tubo PE10 aumenta l'elasticità del tubo e migliora il tasso di successo del cateterismo intratecale, la quantità di spazio necessaria per l'operazione è ridotta e il danno ai tessuti intorno alla colonna lombare è ridotto al minimo, il che preserva la funzione lombare nella massima misura possibile ed evita l'influenza della chirurgia sui risultati degli esperimenti successivi. In secondo luogo, il tubo PE10 è fissato con una sutura a forma di 8 4 volte, che impedisce il movimento e la retrazione del tubo durante il movimento. In terzo luogo, per sigillare il tubo PE10 viene utilizzato un tappo di tenuta autocostruito, che non solo impedisce la fuoriuscita di liquido cerebrospinale, ma previene anche la necessità di tagli ripetuti del tubo PE10. Il taglio ripetuto del catetere può accorciare il catetere, il che rende scomoda la somministrazione dei farmaci. Infine, l'estremità extracorporea del tubo in PE10 è legata con una fascia antiallergica, che impedisce al tubo di ritrarsi durante il movimento.
Tuttavia, ci sono diverse limitazioni in questa tecnica di cateterismo intratecale modificata. Innanzitutto, dopo l'intervento chirurgico, i ratti devono essere alloggiati separatamente (uno per gabbia) per evitare danni all'estremità extracorporea del tubo PE10. In secondo luogo, è necessario un recupero per 5-7 giorni dopo l'iniezione intratecale di lidocaina prima degli esperimenti successivi.
In conclusione, questo metodo modificato per il cateterismo intratecale può servire come strumento utile per la somministrazione intratecale ripetitiva di farmaci e rappresentare un modo semplice, conveniente e affidabile per ridurre la durata degli esperimenti.
Gli autori di questo manoscritto dichiarano che non ci sono conflitti di interesse.
Questo lavoro è stato sostenuto dalla National Natural Science Foundation (n. 81971042) e dai Key Support Specialist Projects della Shanghai Hongkou District Health Commission (n. HKZK2020A06).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1 cc syringe | Jiangxi Hongda Medical Equipment Co., Ltd | 1 cc | |
22 gauge × 1” needles | Jiangxi Hongda Medical Equipment Co., Ltd | 22G | |
23 gauge × 1” needles | Jiangxi Hongda Medical Equipment Co., Ltd | 23G | |
25 μL Hamilton Syringes | Shanghai Bolige Co.,Ltd | 0.31mm 25 μL | |
4-O MERSILK NON-ABSORBABLE SUTURE | ETHICON | SA83G | |
50 mL corning centrifuge tubes 3 cm diameter | 430820 | CORNING | |
Epidural catheter and connector | Henan Tuoren Medical Device Co., Ltd | regular type | |
Gavage apparatus | Shanghai Bolige Co.,Ltd | 8# | |
PE-10 Mirco Medical Tubing | BB31695-PE/1 | Scientific Commodities, Inc | |
Scalpel handle and #10 blades | Jiangsu Songxin Medical Equipment Co., Ltd | 125mm | |
Scissors | Jiangsu Songxin Medical Equipment Co., Ltd | 100mm | |
Sprague-Dawley (SD) rats | Shanghai BK/KY Biotechnology Co., Ltd | Male | |
Stainless steel wire 0.2 mm diameter | Dongguan Jiazhi Metal Products Technology Co., Ltd. | 0.2mm × 1m | |
Toothed forceps | Jiangsu Songxin Medical Equipment Co., Ltd | 18cm | |
URGO silk tape | URGO | 1.25cm × 9.1m |
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