Técnica cirúrgica para inserção de cateter espinhal lombar em suínos permitindo acesso contínuo ao saco tecal em uma configuração terminal

Resumo

Apresentamos uma técnica para inserir um cateter espinhal lombar no nível L4-L5 em um porco dinamarquês Landrace de 3 meses como parte de um protocolo de pesquisa terminal, permitindo infusão contínua ou amostragem de LCR do saco tecal.

Resumo

Os porcos são cada vez mais usados como um modelo animal de grande porte para pesquisas farmacológicas do SNC devido às semelhanças anatômicas e fisiológicas entre os sistemas nervoso central (SNC) suíno e humano. No entanto, o acesso ao líquido cefalorraquidiano (LCR) em raças de suínos maiores por técnicas convencionais de punção lombar pode ser um desafio devido a uma orientação oblíqua dos processos espinhosos espinhais e um espaço interlaminar limitado. Assim, um procedimento cirúrgico aberto para inserção de cateter espinhal lombar para amostragem contínua de LCR no nível L4/L5 em suínos é descrito minuciosamente neste trabalho. Após o posicionamento do porco e a identificação dos pontos anatômicos, é feita uma incisão cirúrgica na linha média dorsal para expor os processos espinhosos. Ao avançar a agulha introdutora, o cateter espinhal é inserido dentro do saco tecal do canal espinhal, deixando intactas as estruturas ósseas da coluna. Este método permite a perfusão contínua ou a amostragem do saco tecal suíno com sangramento mínimo ou vazamento de LCR. O procedimento é simples, eficiente em termos de tempo e reproduzível em diferentes configurações experimentais, oferecendo potencial significativo para vários estudos pré-clínicos, incluindo pesquisa farmacocinética, treinamento cirúrgico e modelos de lesão medular.

Introdução

Os modelos animais são essenciais quando limitações éticas ou práticas impedem o uso de seres humanos para investigar doenças ou testar métodos cirúrgicos. Embora os roedores sejam comumente usados devido ao seu baixo custo, sua relevância translacional é limitada por diferenças significativas em relação aos humanos¹. Os porcos, no entanto, oferecem várias vantagens em comparação com os roedores, incluindo semelhanças anatômicas e fisiológicas com os humanos - especialmente no contexto da pesquisa do SNC ^1,2. Os modelos caninos têm servido historicamente como modelos experimentais para a pesquisa do SNC, mas considerações éticas têm restringido o uso de cães nos últimos anos³. Além disso, o tamanho comparável dos órgãos suínos aos humanos aumenta seu uso em pesquisas cirúrgicas e treinamento de procedimentos⁴. O SNC e a coluna vertebral suínos espelham de perto os humanos, com semelhanças na arquitetura e funcionalidade do cérebro e da medula espinhal ^1,5,6. É importante ressaltar que as dimensões da coluna vertebral e do canal espinhal em porcos os tornam adequados para vários estudos pré-clínicos ^7,8, incluindo treinamento de procedimentos cirúrgicos ^9,10, penetração de drogas 11,12,13 e lesões na medula espinhal¹⁴.

O acesso ao LCR em modelos suínos é crucial em muitas configurações experimentais. Embora a punção lombar forneça um método para amostragem singular do LCR ou administração intratecal de medicamentos, punções lombares repetidas são impraticáveis. Eles representam um risco potencial de hematomas intraespinhais, danos nos nervos e contaminação do LCR com sangue. Em pacientes humanos, os microcateteres espinhais são comumente usados para drenagem lombar contínua do LCR em hemorragias subaracnoides aneurismáticas e devem, devido às semelhanças de tamanho, ser igualmente adequados para amostragem contínua de LCR em porcos. No entanto, as diferenças anatômicas específicas da espécie em suínos apresentam desafios únicos para o acesso ao LCR. Por exemplo, a presença de lâminas sobrepostas, ligamentos ossificados e tecido adiposo peridural abundante torna as técnicas convencionais de punção lombar percutânea menos confiáveis¹⁵. Em miniporcos de Göttingen, foi empregado um método percutâneo minimamente invasivo, que permite a amostragem seriada de LCR¹⁶. Este método baseia-se na identificação manual dos espaços intervertebrais lombares, e o cateterismo em si é realizado sem visualização do introdutor. No entanto, essa técnica é menos adequada para suínos maiores, pois as variações anatômicas no tamanho vertebral, nos processos espinhosos e na quantidade de tecido adiposo peridural dificultam o cateterismo percutâneo¹⁵. Portanto, métodos mais invasivos envolvendo exposição da coluna vertebral podem ser necessários em modelos suínos maiores para garantir a colocação confiável do cateter.

O objetivo deste manuscrito é descrever o procedimento cirúrgico para inserção de cateter espinhal no saco tecal suíno no nível L4/L5. O procedimento envolve o posicionamento do sujeito, o planejamento da incisão cirúrgica com base em marcos anatômicos e o acesso às estruturas ósseas posteriores da coluna antes do cateterismo.

Protocolo

Os sujeitos foram alojados em conformidade com os regulamentos locais sob a aprovação da Inspetoria Dinamarquesa de Experimentos com Animais (licença nº 2020-15-0201-00401). Informações sobre o assunto: Suínos domésticos, fêmea, aproximadamente 40 kg, 3 meses de idade.

1. Alojamento do sujeito e jejum pré-operatório

1. Alojar os sujeitos em grupos em ciclos claro/escuro de 12 h em baias aprovadas por pelo menos 14 dias antes do procedimento para garantir a aclimatação adequada e reduzir o estresse¹⁷.
2. Certifique-se de que os indivíduos estejam em regime de abstinência alimentar por 12 h antes da anestesia planejada para reduzir o risco de regurgitação. Se a dieta dos indivíduos incluir alfafa ou outros tipos de feno, isso deve ser excluído da dieta 2-3 dias antes do procedimento, pois isso pode atrasar ainda mais o tempo de esvaziamento gástrico¹⁸.

2. Anestesia e monitoramento

1. Anestesiar o sujeito com uma injeção intramuscular de 2 mL / 10 kg de peso corporal de uma mistura de cetamina 6,25 mg / mL, zolazepam 6,25 mg / mL, tiletamina 6,25 mg / mL, butorfanol 1,25 mg / mL e xilazina 6,25 mg / mL (Zoletil).
2. Coloque o sujeito em decúbito dorsal em cima de um cobertor de aquecimento para apoiar a termorregulação.
3. Intubar o indivíduo com um tubo tamanho 6,5¹⁹ e ventilá-lo mecanicamente com ar não umidificado, volume corrente de 8-10 mL/kg e frequência respiratória de 16-22 respirações/min de acordo com as concentrações expiratórias de CO₂ expiratório < 6,0 kPa.
   NOTA: As leituras de CO₂ confirmam a localização intratraqueal correta do tubo.
4. Manter a anestesia por inalação de sevoflurano vaporizado a 3%-4%¹⁸.
5. Aplique pomadas oftálmicas cuidadosamente bilateralmente para evitar ressecamento durante a anestesia.
6. Garantir um grau suficiente de anestesia, verificando o relaxamento muscular e a ausência de movimento palpebral a cada 10^{minutos 18}.
7. Insira um cateter vesical com um termômetro na bexiga do sujeito através da uretra¹⁹ para monitorar a temperatura e coletar a urina em uma bolsa de cateter adequada.
8. Insira um cateter venoso periférico em uma veia superficial adequada por punção percutânea e use-o para infusão contínua de solução salina (NaCl, 0,9%), infusão de drogas e eutanásia no final do estudo.
9. Insira um cateter de artéria femoral (folha de 6 Fr) na artéria femoral direita através de uma punção percutânea. Use este acesso para monitoramento contínuo da pressão arterial invasiva.
10. Monitore os sinais vitais do sujeito a cada 5 minutos durante todo o procedimento.
    NOTA: Os sinais vitais incluem pulso, pressão arterial invasiva contínua, temperatura intravesical e concentração expirada de CO₂ .

3. Posicionamento animal

1. Coloque o assunto em uma posição de bruços centralmente na mesa de operação. Certifique-se de que a coluna do sujeito esteja reta para evitar qualquer escoliose.
2. Coloque um saco de areia sob o aspecto lombar da coluna para aumentar a angulação entre as lâminas.
3. Raspe o cabelo do local da cirurgia com um aparador.
4. Aplique solução de iodo no local da cirurgia em padrões centrífugos. Repita esse processo até que todo o local da cirurgia esteja coberto.
5. Incline o motivo ligeiramente para a posição vertical.

4. Preparação do equipamento cirúrgico

1. Prepare o equipamento cirúrgico listado na Tabela de Materiais.

5. Identificação dos principais marcos anatômicos

1. Identifique a crista ilíaca em cada lado da coluna lombar do sujeito e siga os contornos medialmente até que o sacro seja identificado (Figura 1).
2. Identifique o espaço intervertebral na linha média entre o aspecto cranial do sacro e o processo espinhoso de L6.
3. Identifique os processos espinhosos de L6, L5 e L4 (Figura 1, Figura 2).

6. Expondo os processos espinhosos

1. Faça uma incisão na linha média ao longo dos processos espinhosos L4-L6 usando bisturi nº 24, cortando a pele e a subcutânea.
2. Use um monopolar para cauterizar pequenos sangramentos de veias superficiais e arteríolas.
3. Limpe o sangue com um pântano cirúrgico e verifique se há sangramento ativo; Use o monopolar de acordo.
   NOTA: É importante parar até mesmo pequenos sangramentos para evitar hematomas.
4. Insira o afastador cirúrgico e expanda a abertura.
5. Identifique o ligamento supraespinhoso dorsal aos processos espinhosos.
6. Expanda a incisão gradualmente com o monopolar ao longo da face lateral dos processos espinhosos até que aproximadamente 1 cm dos processos espinhosos seja visível (Figura 3).
   NOTA: Se a pessoa que realiza o procedimento for destra, deve-se considerar seguir o aspecto lateral direito do processo espinhoso do sujeito para facilitar a inserção do introdutor posteriormente.
7. Identifique o ligamento interespinhoso entre L4/L5 (Figura 3).
8. Verifique se há sangramento ativo e aplique o monopolar para cauterização de acordo.

7. Acesso ao saco tecal

1. Identificar o espaço intervertebral L4/L5 entre a lâmina dos processos espinhosos por palpação manual.
2. Coloque o introdutor com seu chanfro e lúmen orientados na direção cranial inclinada em direção ao espaço intralaminar L4/L5 (Figura 2, Figura 4, Figura 5).
3. Certifique-se de que o introdutor seja mantido em uma inclinação horizontal de 30° e craniana de 45° (Figura 5).
   NOTA: Aponte para o espaço intralaminar entre L4/L5.
4. Avance gradualmente o introdutor até sentir uma resistência suave; isso representa o ligamento amarelo.
   NOTA: A sensação de resistência contundente indica que o introdutor é interrompido pelo processo espinhoso. Se isso ocorrer, retraia o introdutor 1 cm e avance novamente com uma inclinação ligeiramente diferente.
5. Aplique uma pressão firme, mas muito cuidadosa, e avance o introdutor milímetro por mililitro através do ligamento amarelo até sentir uma perda repentina de resistência.
   NOTA: Se o sujeito apresentar reflexos motores na musculatura lombar ou nas patas traseiras, é devido ao contato direto com as raízes nervosas e não à anestesia insuficiente.
6. Siga cada avanço do introdutor removendo o trocarte para verificar o fluxo visível do LCR.
7. Confirme o posicionamento correto do introdutor dentro do canal espinhal por meio da confirmação visual do fluxo liquórico do introdutor após a penetração do ligamento amarelo e, posteriormente, da dura-máter.
   NOTA: O fluxo espontâneo do LCR pode ser lento. A confirmação pode ser acelerada enchendo o introdutor com solução salina estéril e observando a pulsação.
8. Reinsira o trocarte no introdutor para evitar perda excessiva de LCR durante a preparação do cateter.

8. Inserção do cateter no saco tecal

1. Insira o fio-guia no cateter.
2. Remova o trocarte do introdutor.
3. Insira o cateter, contendo o fio-guia, no introdutor até sentir uma leve resistência.
4. Meça 5 cm distalmente do introdutor e marque com o marcador cirúrgico.
5. Aplique uma pressão suave, mas firme, à medida que o cateter avança para o saco tecal até que a marca medida anteriormente atinja o introdutor.
   NOTA: Devido aos reflexos medulares, o sujeito pode se contorcer/se mover apesar de estar suficientemente anestesiado.
6. Retraia o introdutor com cuidado, mantendo o cateter em sua posição.
   NOTA: Segure firmemente o cateter assim que estiver visível acima da pele para evitar o extravio do introdutor ao removê-lo.
7. Remova o fio-guia enquanto segura firmemente o cateter ao nível da pele (Figura 6).
8. Conecte uma seringa de plástico descartável de 2 mL ao cateter.
9. Confirme a localização dentro do canal espinhal por aspiração do LCR do cateter.
10. No caso de falta de LCR na seringa, retraia suavemente o cateter alguns milímetros para restaurar a permeabilidade.
11. Prenda o cateter espinhal ao afastador cirúrgico e a pele com fita adesiva para evitar o extravio.

9. Administração de lipopolissacarídeo

1. Administre 400 μg de lipopolissacarídeo de E. coli (LPS) (OH:143) na lâmina venosa central.
2. Inicie um cronômetro.

10. Amostragem de LCR

1. Obtenha amostras de LCR de hora em hora nas 24 h seguintes para medir a contagem total de leucócitos, albumina no LCR e IgG no LCR. Retirar um máximo de 0,5 ml de LCR em cada amostra.

11. Eutanásia

1. Administre um bolus de pentobarbital (50 mg / kg) através do cateter venoso periférico.
2. Observe as curvas de pulso, pressão arterial e concentração expirada de CO₂ no respirador para flatline como uma confirmação da parada cardíaca.

Resultados

O posicionamento prono do porco otimiza o acesso cirúrgico às vértebras lombares. O uso de sacos de areia de suporte aumenta a angulação entre os processos espinhosos lombares adjacentes, melhorando assim o acesso ao canal vertebral.

O presente estudo teve como objetivo investigar a resposta inflamatória dentro do compartimento liquórico após a inoculação intraventricular com lipopolissacarídeo de E. coli . Um total de 10 suínos foi submet...

Discussão

O procedimento demonstrado para inserção de cateter lombar para amostragem contínua de LCR em suínos envolve várias etapas cruciais. Em primeiro lugar, o nível vertebral correto deve ser exposto para garantir as condições ideais para o cateterismo bem-sucedido. A medula espinhal suína se estende mais caudalmente em comparação com os humanos, atingindo o nível S2-S3¹⁵, em contraste com o cone medular humano, que termina no nível L1-L2^...

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
Adjustable operating table	N/A	N/A
Bair Hugger heater	3M	B5005241003
Bair Hugger heating blanket	3M	B5005241003
Endotracheal tube size 6.5	DVMed	DVM-107860	Cuffed endotracheal tube
Euthasol Vet	Dechra Veterinary Products A/S	380019	phentobarbital for euthanazia, 400mg/mL
Foley Catheter 12F	Becton, Dickinson and Company	D175812E	Catheter with in-built thermosensor
Intravenous peripheral catheter	Avantor	BDAM381344	Size G18
Intravenous sheath	Coris Avanti		Avanti Cordis Femoral Sheath 6F
Monopolar, ForceTriad System	Medtronic
Plastic Syringe, 2 mL	Becton, Dickinson and Company	300928
Primus respirator	Dräger		Respirator with in-built vaporiser for supplementary Sevofluran anesthisa
Self-retaining retractor	World Precission Instruments	501722	Weitlander retractor, self-retaining, 14 cm blunt
Silicone Lumbar Catheter incl. Introducer	Integra	NL8508330
Sterile Saline	Fresnius Kabi	805541	1000 mL
Sterile surgical swaps
Surgical scalpel no 24	Swann Morton	5.03396E+12	Swann Morton Sterile Disposable Scalpel No. 24
Zoletil Vet	Virbac		Medical mixture for induction of anesthesia