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Method Article
* これらの著者は同等に貢献しました
このプロトコルは、ユカタンのミニブタにおける再現可能な多深度熱傷創モデルについて説明しています。
火傷の治癒は複雑で長いプロセスです。豊富な経験にもかかわらず、火傷センターの形成外科医と専門チームは依然として大きな課題に直面しています。これらの課題の中で、焼けた軟部組織の程度は初期段階で進化する可能性があり、保存的治療と壊死組織除去との間の微妙なバランスを生み出します。熱傷は最も一般的なタイプであり、火傷の深さは、温度や露光時間などの複数のパラメーターによって異なります。火傷の深さも時間とともに変化し、「シャドウゾーン」の二次的な悪化はよく理解されていない現象です。これらの課題に対応するために、いくつかの革新的な治療法が研究されており、さらに多くの治療法が初期開発段階にあります。現代の創傷被覆材や人工皮膚のナノ粒子は、これらの最新の治療法の例であり、まだ評価中です。これらを総合すると、熱傷の診断と熱傷治療の両方に大幅な進歩が必要であり、研究チームは新しいツールや治療法をテストするための信頼性と関連性のあるモデルを必要としています。動物モデルの中で、ブタは皮膚構造が人間と強く似ているため、最も関連性があります。具体的には、ユカタンのミニブタは、メラニンの色素沈着や成長の遅さなどの興味深い特徴を示し、高いフォトタイプと長期的な治癒を研究することができます。この記事は、ユカタンのミニブタの多深度熱傷を研究するための信頼性と再現性のあるプロトコルについて説明し、長期的なフォローアップを可能にし、診断および治療研究に関連するモデルを提供することを目的としています。
火傷は主要な公衆衛生問題であり、National Burn Repository 1,2によると、米国では毎年480,000人以上の患者が罹患しています。これにより、綿密な治療を必要とする非致命的な複雑な症例で年間50,000人以上が入院しています2。さらに、火傷は軍隊の死亡率と罹患率の根本的な原因であり、軍隊の死傷者の10%から30%の原因となっています3,4。火傷の管理は、身体的から心理的、感情的なものに至るまで、患者に甚大で多様な影響を与えているにもかかわらず、長い間ほとんど変わっていません5。
熱傷の初期診断と評価は、熱傷の種類(第1、第2、および第3)または患部組織の深さ(表在性、部分的厚さ、および深い熱傷)によるベースライン分類につながります6,7,8。部分的な厚さの火傷 (第 1 度および第 2 度) は、表皮と真皮の異なる深さ (表在性または深部真皮、つまり表在性および深部の 2 度熱傷) に関与します9。特に、真皮深部の付属肢の損傷は、付属器上皮10からの再上皮化の可能性を排除します。定義上、全層熱傷は皮下脂肪、筋膜および/またはその下にある筋肉(第3度熱傷)、そして時には骨(第4度熱傷とも呼ばれる)に達する11,12。
入院後、火傷患者は、組織の創面切除と保存の微妙なバランスからなる戦略を含む特別なケアを受けます。損傷したおよび/または二次感染した軟部組織は、健康な組織が露出するまで徐々に除去する必要があり、治癒プロセスを改善するための特定の包帯および皮膚移植片の使用を可能にする13,14,15,16。それでも、手術中は、治癒組織の意図しない除去を避け、合併症を減らして最適な回復のために注意が必要です。生物学的には、火傷は「影」または「うっ血」ゾーンに囲まれた中央の壊死領域を示し、可逆的な虚血の可能性を示しています。この領域は、悪化して壊死ゾーンが拡大するか、またはアポトーシスプロセスを逆転させることによって治癒するかのどちらかである17,18。この火傷の重症度の違いは、外科医が正確に評価することが困難であり、保存的治療と外科的切除とのバランスを複雑にしています19。これまでのところ、バーンコンバージョンに先立つこの「シャドーゾーン」を特徴付けるのに役立つ効率的なツールは利用できません。このようなツールを開発することは、この微妙なバランスを最適化するために重要です。
二次熱傷の転換を減らすのに役立ついくつかの治療法がテストされています。しかし、現在、クリニックでは特定の治療法はありません18。火傷治療の進歩の他の例としては、最新の創傷被覆材とナノ材料の開発20,21、組織工学皮膚の開発22,23、および新しい表皮培養アプローチ24,25が含まれます。また、現代の再建手術と筋膜皮膚弁は、長期的な後遺症、特にひだ領域の病理学的治癒後の火傷拘縮の管理を改善しました26,27。これらの進歩は、火傷患者に有望な見通しを与え、彼らの治療戦略と生活の質を改善しますが、最近の結果は、機能的影響が物理的および心理的領域の両方で依然として大きいことを示しています28。これらを総合すると、熱傷診断と熱傷治療の両方における革新的な進歩に対する需要は相当なものです。
全体として、多くのアプローチは複雑な熱傷症例の診断、管理、および治療を改善することを目的としており、研究者はこれらの新しいアプローチをテストするために再現性のある関連モデルを必要としています。その生物学的な複雑さ、いくつかの臓器および全身反応が関与するため、熱傷創の過程を研究するために関連性が証明されたin vitroモデルはなかった29。げっ歯類モデルは、生物学、皮膚構造、弾力性、および基礎となる構造への順守の欠如における大きな違いにより、人間との大きな不一致を示している29。対照的に、ブタモデルは、ブタの皮膚とヒトの皮膚30,31,32の構造的類似性により、関連性があることが証明されている。それは、同様の血管新生、弾性線維組成、および更新タイミングを示します。さらに、毛包とアポクリン付属物は、臨床表在性火傷で観察できるように、島状再上皮化を可能にします33,34。より具体的には、ユカタンのミニブタモデルは興味深い特徴を提供し、色素沈着した皮膚35と最小限の身体的変化による長期的な結果36の研究に関連しています。
この記事の目的は、ユカタン豚の信頼性の高い多度熱傷モデルについて説明し、同じ主題でいくつかの第2度および第3度の熱傷の研究を可能にすることです。これにより、火傷の管理のための診断および治療の革新を研究するための関連性があり再現性のあるモデルが提供されます。さらに、このモデルは、さまざまな火傷の種類と重症度、火傷の拘縮と病理学的治癒の研究を可能にする長期追跡調査、および特定の特性を持つことが知られている色素沈着性皮膚の異なる行動を特徴としています。
すべての動物実験は、ARRIVE(Animal Research:Reporting In Vivo Experiments)チェックリスト37 に従って実施され、プロトコル #2021N000271 に基づくマサチューセッツ総合病院施設動物管理および使用委員会(IACUC)に準拠していました。動物には、実験動物の世話と使用に関するガイド38に従って、人道的なケアが提供されました。これらの実験には、30kgの雌のユカタンミニブタ5頭を使用しました。動物は商業的な供給源から入手しました( 資料の表を参照)。
1. 術前ケアと麻酔
2.火傷創の設計と無作為化
3.タトゥーの傷の区切り
注:最初の手順は、ランダム化された傷の位置を特定し、番号を付けるために、豚の背部に円形の入れ墨を作成することで構成されます(図1)。これは、順応性を高めるために最初の火傷手順の2日前に実行されますが、火傷手順の日に実行できます。
4.火傷創創の作成と高度な創傷被覆材
注:火傷は、真鍮ブロックを専用スポット(ランダム化)の皮膚に接触させて30秒(不変)配置することにより作成されます。温度によって燃焼深度が決まります。
5.全層熱傷痂開術
注: 術後 1 日から 3 日の間に、動物は 3 度の火傷の後、痂皮の全層外科的切除を受けます。
6. フォローアップ創傷被覆材
注:その後の包帯は、実験的な治療デザインと動物の耐性に応じて、2〜7日ごとに行われます。創傷被覆材は、乾燥した環境での再上皮化を可能にし、動物の耐性を改善するために、21日後に停止することができます。あるいは、治療群が湿った環境または湿った環境を必要とする場合、ドレッシングは研究が終了するまで延長することができます。追跡期間は、急性治癒過程と長期治癒過程の両方を研究するために、最大10週間延長されました。
図2A、B は、ユカタンのミニブタの背部に複数回の火傷を負わせた結果を示しています。創傷(I)および(VII)は対照創傷(37°C)である。第2度創傷(II;IIIおよびVIII)は、激しい発赤と水疱を伴います。対照的に、第3度創傷(IV;V;およびVI)は青白く、触診に誘起されます。創傷VIIIは第2度と第3度の中間に見えることに注意してください:進行中の...
火傷後の創傷治癒は、最大で数か月かかる可能性のある長いプロセスであり、さまざまな治療オプションと患者のケアに関する考慮事項があります2,13。それを研究するためには、信頼性と再現性のあるモデルが必要です。主にげっ歯類29,45,46とブタ
著者は、宣言すべき利益相反を持っていません。
この研究は、Shriners Children's Research GrantからS.N.T. Y.B.への寛大な資金提供によって支援されました。また、米国国立衛生研究所(K99/R00 HL1431149;R01HL157803;R01DK134590、R24OD034189)、アメリカ心臓協会(18CDA34110049)、ハーバード大学医学部エレノアおよびマイルズショアフェローシップ、ポルスキー家族財団、およびMGH外科および/またはMGH研究執行委員会を代表してクラフリン特別奨学生賞。さらに、マサチューセッツ総合病院研究実行委員会がR.J.にFund for Medical Discovery(FMD)賞を授与するために提供した支援に感謝します。最後に、Fondation des Gueules Cassées(フランス)、レンヌ大学(フランス)、CHU de Rennes(フランス)、フランス形成外科学会からのY.B.への支援が高く評価されています。著者らは、Knight Surgery Research Laboratoryの貢献と動物の麻酔の支援に感謝しています。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Adson tissue forceps | Jarit | 130-234 | |
Aluminum beads | Lab Armor | 42370-002 | Lab Armor Beads |
Buprenorphine hydrochloride | Ranbaxy Pharmaceuticals | NDC:12469-0757-01 | Buprenex Injectable |
Carprofen | Pfizer | NADA 141-199 | Rymadyl 50mg/ml injectable |
Cylindric brass block | Hand-made | N/A | Engineering drawing included in the manuscript |
Dermographic pen | McKesson | Surgical Skin Marker Sterile | |
Disposable #15 surgical scalpels | Medline | MDS15315 | Scalpel blades |
Fentanyl patch | Mylan | NDC:60505-7082 | Fentanyl Transdermal System |
Isoflurane | Piramal | NDC:66794-013-25 | Isoflurane, USP |
McPherson Bipolar coagulation forceps | Bovie | A842 | Reusable, autoclavable |
Miltex assorted biopsy punches (3,4 and 5 mm) | Integra | 33-38 | Biopsy punches- size to adapt to the study |
Non woven gauze | Starryshine | GZNW22 | 2 x 2" non woven 4 ply medical gauze pads |
Povidone-Iodine | Betadine | NDC:0034-9200-88 | Surgical scrub 7.5% |
Sterile isotonic sodium chloride solution 0.9% | Aqualite System | RL-2095 | Sterile saline solution |
Tattoo ink | Spaulding & Rogers | Black - 2 oz - #9053 | |
Tattoo marker | Spaulding & Rogers | Special Electric Tattoo Marker | |
Tattoo needle | Spaulding & Rogers | 1310251 | Tattoo 5 point needle |
Tegaderm Transparent Film Dressing | 3M | 1.628 | Large transparent adhesive dressing |
Temperature-controlled hot plate | Cole-Parmer | 03407-11 | StableTemp hot plate stirrer |
Thermometer | American Scientific | U14295 | Tube mercury thermometerr |
Tiletamine and zolazepam hydrochloride | Zoetis | NDC:54771-9050 | Telazol |
Tincture of Benzoin Spray | Smith&Nephew | 407000 | Adhesive layer spray |
Triple Antibiotic ointment | Fougera | NDC 0168-0012-31 | Triple antibiotic ointment |
Tubular stockinette | Medline | NONNET02 | Curad Medline Latex Free Elastic Nets |
Warming blanket | 3M | Bair Hugger 750 warming unit | |
Xeroform Occlusive Gauze Strip | Covidien | 8884433301 | Xeroform petrolatum wound dressings |
Xylazine | Vetone | NDC:13985-704-10 | AnaSed LA |
Yucatàn minipigs (female, 30 kg) | Sinclair Bio Resources | N/A | Full pigmentation |
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