Aqui, apresentamos um método modificado para cateterismo intratecal em ratos que representa uma abordagem simples, conveniente e confiável para a administração repetitiva de medicamentos intratecais.
O cateterismo intratecal tem sido amplamente aplicado em experimentos com animais, especialmente aqueles sobre dor neuropática. No entanto, os métodos tradicionais ainda apresentam várias limitações. Embora alguns pesquisadores tenham tentado melhorar os métodos tradicionais, os métodos disponíveis ainda precisam ser modificados. Aqui, apresentamos um método modificado para cateterismo intratecal em ratos.
Este método usa um fio de aço inoxidável de 20 cm de comprimento (0,2 mm de diâmetro), um tubo plástico PE10 de 15 cm de comprimento, uma tampa de vedação de fabricação própria e uma faixa antialérgica de 0,3 cm × 0,5 cm. Nosso método modificado para cateterismo intratecal tem várias vantagens. Primeiro, a introdução de um fio de aço inoxidável no tubo PE10 aumenta a elasticidade do tubo, melhora a taxa de sucesso do cateterismo intratecal, reduz a quantidade de espaço necessária para a operação e minimiza os danos aos tecidos ao redor da coluna lombar. Em segundo lugar, o comprimento do tubo PE10 é determinado antes da cirurgia, e o tempo de permanência do cateter pode ser superior a uma semana. Terceiro, o tubo PE10 é fixado por uma sutura em forma de 8, 4 vezes, o que evita o movimento e a retração do tubo quando o animal se move. Em quarto lugar, uma tampa de vedação feita por você mesmo é usada para vedar o tubo PE10, o que não apenas evita o vazamento de líquido cefalorraquidiano, mas também reduz a necessidade de corte repetido do tubo PE10. Finalmente, a extremidade extracorpórea do tubo PE10 é amarrada com uma faixa, o que evita a retração do tubo quando o animal se move.
Esse método pode aumentar a taxa de sucesso do cateterismo em ratos, pois aproximadamente 80% dos tubos de PE10 permaneceram no local mesmo 28 dias após a cirurgia. Assim, esse método modificado pode representar uma abordagem simples, conveniente e confiável para a administração repetitiva de medicamentos intratecais.
O cateterismo intratecal (também conhecido como cateterismo subaracnóideo) em ratos é um método que envolve a inserção de um cateter no espaço subaracnóideo através do espaço intervertebral1. Os medicamentos são injetados diretamente no espaço subaracnóideo através do cateter, o que ajuda os pesquisadores a investigar os efeitos dos medicamentos na medula espinhal sem considerar os efeitos dos medicamentos que penetram na barreira hematoencefálica 2,3. Além disso, o líquido cefalorraquidiano pode ser coletado após cateterismo intratecal para investigar o microambiente do sistema nervoso central 4,5. O método atualmente utilizado para cateterismo intratecal foi estabelecido pela primeira vez por Yaksh e Rudy6 em 1976 e, desde então, tem sido amplamente aplicado em experimentos com animais nas áreas de neurociência, anestesia e analgesia, regulação cardiovascular mediada pela medula espinhal e, especialmente, dor neuropática 2,7. No entanto, esse método ainda apresenta várias limitações, como alta incidência de lesão medular, hemorragia subaracnoidea, disfunção sensitiva e motora pós-operatória, alta mortalidade pós-operatória e alto risco de comprometimento neurológico 4,5,8,9,10 . Na tentativa de superar essas limitações, a cateterização do espaço subaracnóideo através dos interespaços lombares foi proposta por Størkson et al. em 199611, e uma maior taxa de sucesso pós-cirúrgico foi relatada. Notavelmente, a fixação do cateter de demora ainda é um desafio neste método, e a retração do cateter é comum devido ao movimento do animal, o que torna a administração intratecal do medicamento inconveniente.
Devido às limitações acima, alguns pesquisadores 12,13,14,15 tentaram melhorar as ferramentas de punção, os métodos de cateterismo e os métodos de fixação do cateter, mas os métodos disponíveis ainda precisam ser modificados devido à dificuldade em quantificar o diâmetro dos grânulos utilizados, a necessidade de punções repetidas e o curto comprimento do cateter, etc.11
De acordo com a abordagem lombar paracateterismo intratecal1 e a técnica de Seldinger para cateterismo da veia central,16 desenvolvemos um método para cateterismo intratecal em ratos que utiliza um fio de aço inoxidável, uma tampa de vedação de fabricação própria e uma banda antialérgica para simplificar o método existente. Por meio desse método, o cateter pode ser facilmente inserido no espaço subaracnóideo e fixado de forma estável no dorso do rato, evitando-se a necessidade de punções repetidas para administração intratecal repetida de medicamentos.
Aqui, apresentamos um método modificado que pode melhorar a taxa de sucesso do cateterismo intratecal em ratos e representar uma abordagem simples, conveniente e confiável para a administração intratecal repetitiva de medicamentos.
O cateterismo intratecal foi realizado em estrita conformidade com as recomendações das Diretrizes para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório dos Institutos Nacionais de Saúde, e o protocolo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Animais Experimentais, China (No. TJBH15523201). Ratos machos da raça Sprague-Dawley (SD) foram utilizados no experimento. Foram tomados cuidados para minimizar a dor e o desconforto dos animais.
1. Preparação de materiais e instrumentos
NOTA: A preparação de materiais e instrumentos é muito importante para o sucesso do cateterismo intratecal.
2. Preparação para a cirurgia
3. Cirurgia
4. Experiência de validação de lidocaína
Para injeção intratecal, a ponta extracorpórea do tubo PE10 foi cortada e o tubo PE10 foi selado com uma tampa de vedação entre duas injeções de drogas. Em nosso estudo piloto, a taxa de sucesso do cateterismo intratecal foi de aproximadamente 95% (19 de 20 ratos); O sucesso foi indicado por um movimento da cauda e/ou liberação de fluido transparente incolor durante o procedimento. Aproximadamente 85% dos tubos permaneceram no lugar 7 dias após a cirurgia e aproximadamente 80% permaneceram no lugar 28 dias após a cirurgia. Os ratos se recuperaram logo após a operação, e nenhuma complicação foi observada dentro de 7 dias após a cirurgia. O movimento diário foi normal e não foi observada anormalidade comportamental. Esses resultados indicam que nosso método é superior aos relatados anteriormente em termos de taxa de sucesso e taxa de permanência longa.
A paralisia completa dos membros inferiores após a injeção de lidocaína por cateteres indica o sucesso do cateterismo intratecal15. A taxa de sucesso do cateterismo intratecal é calculada dividindo-se o número total de ratos pelo número de ratos com cateterismo bem-sucedido. Com nosso método modificado, a taxa de sucesso foi de 95%, maior do que a taxa alcançada com o método relatado por Hou et al. (88%)15. Isso é mostrado na Figura 4.
O tubo intratecal foi monitorado aos 2, 5 e 7 dias após o cateterismo intratecal e a taxa de cateter de demora bem-sucedido foi calculada como número de ratos com cateter de demora bem-sucedido/número total de ratos × 100%. Aos 2, 5 e 7 dias após o cateterismo intratecal, a taxa de sucesso do cateter de demora foi de 94%, 81% e 65%, respectivamente, no estudo de StØrkson et al.11. A taxa de sucesso do cateter de demora aos 2, 5 e 7 dias após o cateterismo intratecal foi de 95%, 90% e 85%, respectivamente, com nossa técnica (Figura 5).
Figura 1. Materiais e instrumentos utilizados para cateterismo intratecal. (A) Um tubo PE10 de 15 cm de comprimento foi preparado, e o tubo foi marcado a 2 cm de uma extremidade para indicar a profundidade de inserção. (B) Um fio de aço inoxidável de 20 cm de comprimento com duas extremidades polidas foi inserido no tubo PE10 como suporte. (C) A ponta afiada da agulha 22G foi cortada com uma tesoura e a extremidade distal foi selada com uma pinça. (D) Um cateter peridural (1,0 mm de diâmetro externo) foi cortado em fragmentos de 1 cm, que foram então inseridos na agulha 22G sem ponta afiada. (E) A extremidade distal do cateter peridural foi selada com um par de pinças retas aquecidas; Este aparelho foi chamado de tampa de vedação do tubo. (F) Uma faixa antialérgica de 0,3 cm × 0,5 cm (fita de seda, 1,25 cm × 9,1 m) foi preparada com uma tesoura. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2. Preparação de instrumentos para cateterismo intratecal. Os instrumentos (como pinça dentada, tesoura, aparelho de gavagem, cabo de bisturi e lâminas #10) foram esterilizados com etanol por aproximadamente 2 h e depois lavados com soro fisiológico aproximadamente 30 min antes da cirurgia. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3. Resultados do experimento de validação da lidocaína após cateterismo intratecal. Após injeção intratecal de 20 μL de lidocaína a 2% seguida de injeção de 10 μL de solução salina normal, o rato ficou temporariamente paralisado: a paralisia dos membros inferiores ocorreu em 30 s e desapareceu 30 min depois, indicando cateterismo intratecal bem-sucedido. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4. Comparação da taxa de cateterismo bem-sucedido entre nosso método modificado e um método relatado anteriormente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5. Comparação da taxa de cateter de longa permanência entre nosso método modificado e um método relatado anteriormente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Método modificado | Método prévio | Vantagens do método modificado | Desvantagens do método anterior | |
Método de orientação para inserção | um fio de aço inoxidável | Cânula guia (20G 0,9× 38 mm) | Aumenta a elasticidade do tubo, | A resistência é difícil de sentir, aumentando a dificuldade de operação |
Melhora a taxa de sucesso do cateterismo intratecal | Danos nos tecidos devido à punção repetida | |||
Reduz a necessidade de espaço operacional | Uma extremidade do tubo é esticada para 1,5 vezes o comprimento original, tornando o diâmetro de ambas as extremidades diferentes | |||
Minimiza os danos aos tecidos ao redor da coluna lombar | Suscetibilidade ao vazamento de líquido cefalorraquidiano porque o diâmetro da cânula guia 20G é 2 vezes ou mais que o do tubo PE10 esticado | |||
Comprimento do tubo PE10 | 15 cm | 14 ou 28 cm | Fácil de determinar o comprimento do tubo PE10, independentemente da duração da permanência do cateter | A duração da permanência do cateter é menor para o tubo PE10 mais curto; suscetibilidade a cair do corpo para tubo PE10 longo |
Método de fixação | Sutura "8" e 4 vezes | 1 ou 2 contas | Evita a movimentação e retração do tubo durante as atividades animais | Diferença no diâmetro do tubo em ambas as extremidades e suscetibilidade ao deslocamento do tubo PE10 durante a fabricação do cordão |
Método para vedação de tubos | Boné de fabricação própria | Não | Previne o vazamento de líquido cefalorraquidiano | Exigência de corte repetido do tubo PE10 |
Evita o corte repetido do tubo PE10 | ||||
Método de prevenção de retração | Banda antialérgica | 1 ou 2 contas | Evita a retração do tubo durante as atividades com animais | Suscetibilidade à retração |
Tabela 1. Vantagens e desvantagens do método modificado e de um método relatado anteriormente.
Existem várias dicas críticas para este método modificado para maximizar a taxa de sucesso do cateterismo intratecal. Primeiro, um fio de aço inoxidável de 20 cm de comprimento com duas extremidades polidas deve ser preparado e inserido no tubo PE10 como suporte. Em segundo lugar, o operador deve expor completamente a área em "V" invertido após limpar o espaço intervertebral L5-6 com uma bola de algodão, e o espaço intervertebral deve ser expandido com outra pinça enquanto levanta o processo dorsal L5 com pinça dentada. Terceiro, o tubo PE10 deve ser fixado com uma sutura em forma de 8 quatro vezes. Finalmente, a extremidade extracorpórea do tubo PE10 deve ser amarrada com uma faixa e selada com uma tampa de fabricação própria.
A taxa de sucesso do cateterismo intratecal e o dano aos tecidos ao redor dos corpos vertebrais podem influenciar significativamente a confiabilidade dos resultados experimentais15. Assim, melhorar ao máximo a taxa de sucesso e reduzir os danos aos tecidos circundantes são cruciais no estabelecimento de modelos animais e experimentos relevantes1. Neste método modificado, um fio de aço inoxidável é inserido no tubo PE10 para orientação, o que aumenta a elasticidade do tubo e melhora a taxa de sucesso do cateterismo intratecal. Além disso, a quantidade de espaço necessária para a operação é reduzida com este método modificado, e os danos aos tecidos ao redor da coluna lombar são minimizados porque os tecidos circundantes são separados sem rodeios, mas não cortados. Em comparação, no método relatado anteriormente11, uma cânula guia de 20 G é usada para reduzir a resistência durante a punção, e muitas vezes é necessária punção repetida, o que pode ferir os tecidos. Além disso, no método relatado anteriormente, para reduzir o diâmetro do tubo PE10, ele é imerso em água morna (60 °C) e depois esticado em uma extremidade até aproximadamente 150% do comprimento original, o que pode não garantir a consistência do diâmetro do tubo e, portanto, pode causar vazamento de líquido cefalorraquidiano porque o diâmetro da cânula guia 20G é aproximadamente duas vezes maior ou igual ao do tubo PE10 esticado. Além disso, em nosso método, a função lombar é preservada ao máximo, o que evita a influência da cirurgia nos resultados de experimentos subsequentes. Esses resultados são consistentes com os relatados por Xu ecols.2.
No método11 relatado anteriormente, o comprimento do tubo PE10 é de aproximadamente 14 cm se o tubo for fixado no local ao redor do local da punção, mas o tempo de permanência do cateter geralmente é inferior a 7 dias nessas condições (ou o tubo é removido do corpo pelo rato). O comprimento do tubo PE10 é de aproximadamente 28 cm se o tubo for fixado na parte de trás do pescoço, o que é significativamente maior do que o tubo PE10 usado em nosso método (15 cm). Embora as contas tenham sido formadas seguindo o protocolo relatado por Størkson et al.11, alguns tubos foram removidos do corpo, e apenas aproximadamente 65% dos tubos ainda estavam fixados no lugar 7 dias após a cirurgia, o que afetou significativamente os resultados dos experimentos subsequentes. Em nosso método, o tubo PE10 é fixado com uma sutura em forma de 8 4 vezes, e a extremidade extracorpórea do tubo PE10 é amarrada com uma banda para reduzir a possibilidade de deslocamento e retração. Seguindo nosso método, aproximadamente 85% dos tubos permaneceram no lugar 7 dias após a cirurgia e aproximadamente 80% dos tubos permaneceram no lugar 28 dias após a cirurgia.
No método11 relatado anteriormente, a ponta extracorpórea do cateter intratecal deve ser cortada para cada administração de medicamento. No entanto, a administração intratecal repetida de medicamentos pode encurtar o tempo de permanência do cateter, o que torna a administração intratecal de medicamentos inconveniente. Portanto, em nosso método, uma tampa de fabricação própria é usada para selar o tubo PE10, que é esterilizado com etanol uma vez ao dia. Isso não apenas evita o vazamento de líquido cefalorraquidiano, mas também reduz a necessidade de corte repetido do tubo PE10 para administração intratecal de medicamentos, garantindo a administração eficaz dos medicamentos.
As vantagens e desvantagens do método modificado e do método relatado anteriormente estão resumidas na Tabela 1. Primeiro, para o método modificado, o uso de fio de aço inoxidável no tubo PE10 aumenta a elasticidade do tubo e melhora a taxa de sucesso do cateterismo intratecal, a quantidade de espaço necessária para a operação é reduzida e o dano aos tecidos ao redor da coluna lombar é minimizado. No método relatado anteriormente, uma cânula guia 20G é inserida até que a resistência seja sentida, e muitas vezes é necessária uma punção repetida, o que pode resultar em danos aos tecidos. Além disso, o tubo PE10 em uma extremidade é esticado até que seu comprimento atinja aproximadamente 150% do comprimento original, o que pode causar vazamento de líquido cefalorraquidiano porque o diâmetro da cânula guia 20G é 2 vezes maior ou igual ao do tubo PE10 esticado. Em segundo lugar, no método modificado, o comprimento do tubo PE10 é determinado antes da cirurgia, e o tempo de permanência do cateter pode ser superior a uma semana. No método relatado anteriormente, o comprimento do tubo PE10 é de aproximadamente 14 cm se for fixado no local da punção, mas o tempo de permanência do cateter geralmente é inferior a 7 dias porque o tubo é suscetível a ser puxado para fora do corpo pelo rato; o comprimento do tubo PE10 é de aproximadamente 28 cm se for fixado na parte de trás do pescoço, o que é significativamente maior do que o comprimento do tubo usado em nosso método. Terceiro, no método modificado, o tubo PE10 é fixado com uma sutura em forma de 8 4 vezes para evitar o movimento e a retração do tubo; uma tampa de fabricação própria é usada para selar o tubo PE10, o que não apenas evita o vazamento de líquido cefalorraquidiano, mas também evita a necessidade de corte repetido do tubo PE10. No método relatado anteriormente, é difícil obter grânulos com um diâmetro consistente, o deslocamento do tubo PE10 é comum quando os grânulos são formados e o corte repetido do tubo PE10 é frequentemente necessário. Finalmente, no método modificado, a extremidade extracorpórea do tubo PE10 é amarrada com uma faixa, o que impede que o tubo se retraia durante o movimento. No entanto, no método anterior, os grânulos não podem impedir de forma confiável a retração do tubo PE10 porque é difícil obter grânulos com um diâmetro consistente.
No geral, este método modificado para cateterismo intratecal tem as seguintes vantagens. Primeiro, o uso de fio de aço inoxidável no tubo PE10 aumenta a elasticidade do tubo e melhora a taxa de sucesso do cateterismo intratecal, a quantidade de espaço necessária para a operação é reduzida e os danos aos tecidos ao redor da coluna lombar são minimizados, o que preserva a função lombar ao máximo possível e evita a influência da cirurgia nos resultados de experimentos subsequentes. Em segundo lugar, o tubo PE10 é fixado com uma sutura em forma de 8 4 vezes, o que evita o movimento e a retração do tubo durante o movimento. Em terceiro lugar, uma tampa de vedação feita por você mesmo é usada para selar o tubo PE10, o que não apenas evita o vazamento de líquido cefalorraquidiano, mas também evita a necessidade de corte repetido do tubo PE10. O corte repetido do cateter pode encurtá-lo, o que torna a administração de medicamentos inconveniente. Finalmente, a extremidade extracorpórea do tubo PE10 é amarrada com uma faixa antialérgica, que impede que o tubo se retraia durante o movimento.
No entanto, existem várias limitações nesta técnica de cateterismo intratecal modificada. Primeiro, após a cirurgia, os ratos precisam ser alojados separadamente (um por gaiola) para evitar danos à extremidade extracorpórea do tubo PE10. Em segundo lugar, a recuperação por 5-7 dias após a injeção intratecal de lidocaína é necessária antes dos experimentos subsequentes.
Em conclusão, este método modificado para cateterismo intratecal pode servir como uma ferramenta útil para a administração intratecal repetitiva de medicamentos e representar uma maneira simples, conveniente e confiável de encurtar a duração dos experimentos.
Os autores deste manuscrito declaram que não há conflitos de interesse.
Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais (nº 81971042) e pelos principais projetos especializados de apoio da Comissão de Saúde do Distrito de Xangai Hongkou (nº. 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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