Dieses Protokoll beschreibt ein reproduzierbares Modell einer mehrfachtiefen Brandwunde bei einem Yucatán-Minischwein.
Die Heilung von Brandwunden ist ein komplexer und langwieriger Prozess. Trotz umfangreicher Erfahrung stehen plastische Chirurgen und spezialisierte Teams in Verbrennungszentren immer noch vor großen Herausforderungen. Zu diesen Herausforderungen gehört, dass sich das Ausmaß des verbrannten Weichgewebes in der Frühphase entwickeln kann, wodurch ein empfindliches Gleichgewicht zwischen konservativen Behandlungen und der Entfernung von nekrosierendem Gewebe entsteht. Thermische Verbrennungen sind die häufigste Art, und die Brenntiefe hängt von mehreren Parametern ab, wie z. B. Temperatur und Expositionszeit. Die Brenntiefe variiert auch im Laufe der Zeit, und die sekundäre Verschlimmerung der “Schattenzone” ist nach wie vor ein wenig verstandenes Phänomen. Als Reaktion auf diese Herausforderungen wurden mehrere innovative Behandlungen untersucht, und weitere befinden sich in der frühen Entwicklungsphase. Nanopartikel in modernen Wundauflagen und künstlicher Haut sind Beispiele für diese modernen Therapien, die sich noch in der Evaluierung befinden. Zusammengenommen müssen sowohl die Verbrennungsdiagnose als auch die Behandlung von Verbrennungen erheblich verbessert werden, und Forschungsteams benötigen ein zuverlässiges und relevantes Modell, um neue Instrumente und Therapien zu testen. Unter den Tiermodellen sind Schweine aufgrund ihrer starken Ähnlichkeit in der Hautstruktur mit dem Menschen am relevantesten. Genauer gesagt zeigen Yucatan-Minischweine interessante Merkmale wie Melaninpigmentierung und langsames Wachstum, was die Untersuchung hoher Phototypen und eine langfristige Heilung ermöglicht. Ziel dieses Artikels ist es, ein zuverlässiges und reproduzierbares Protokoll zur Untersuchung von mehrtiefen Brandwunden bei Yucatan-Minischweinen zu beschreiben, das eine langfristige Nachbeobachtung ermöglicht und ein relevantes Modell für Diagnosen und therapeutische Studien bereitstellt.
Verbrennungen sind ein großes Problem der öffentlichen Gesundheit und betreffen jedes Jahr mehr als 480.000 Patienten in den USA, so das National Burn Repository 1,2. Dies führt zu mehr als 50.000 jährlichen Krankenhauseinweisungen wegen nicht tödlicher komplexer Fälle, die eine eingehende Behandlung erfordern2. Darüber hinaus sind Verbrennungen eine der Hauptursachen für die Mortalität und Morbidität bei Militärangehörigen und für 10 % bis 30 % der militärischen Verluste verantwortlich 3,4. Die Behandlung von Verbrennungen ist trotz ihrer immensen und vielfältigen Auswirkungen auf die Patienten, die von physisch über psychisch bis hin zu emotional reichen, lange Zeit nahezu unverändert geblieben5.
Die Erstdiagnose und Beurteilung von Brandverletzungen führt zu einer grundlegenden Klassifizierung nach der Art der Verbrennungen (erste, zweite und dritte) oder der Tiefe des betroffenen Gewebes (oberflächliche, partielle Dicke und tiefe Verbrennungen)6,7,8. Teildickenverbrennungen (ersten und zweiten Grades) betreffen die Epidermis und unterschiedliche Tiefen der Dermis (oberflächliche oder tiefe Dermis, d. h. oberflächliche und tiefe Verbrennungen zweiten Grades)9. Insbesondere schließt eine Schädigung der Gliedmaßen in der tiefen Dermis die Möglichkeit einer Re-Epithelisierung aus dem Adnexepithel10 aus. Definitionsgemäß erreichen Verbrennungen in voller Dicke das Unterhautfett, die Faszien und/oder den darunter liegenden Muskel (Verbrennungen dritten Grades) und manchmal auch den Knochen (auch als Verbrennungen vierten Grades bezeichnet)11,12.
Nach dem Krankenhausaufenthalt erhalten Patienten mit Verbrennungen eine besondere Betreuung, die eine Strategie verfolgt, die aus einem empfindlichen Gleichgewicht zwischen Gewebedebridement und -erhaltung besteht. Das geschädigte und/oder sekundär infizierte Weichgewebe muss schrittweise entfernt werden, bis gesundes Gewebe freigelegt ist, was die Verwendung spezifischer Verbände und Hauttransplantate zur Verbesserung des Heilungsprozesses ermöglicht 13,14,15,16. Während der Operation ist jedoch Vorsicht geboten, um eine unbeabsichtigte Entfernung von heilendem Gewebe zu vermeiden und Komplikationen für eine optimale Genesung zu reduzieren. Biologisch gesehen weisen Verbrennungen einen zentralen nekrotischen Bereich auf, der von einer “Schatten”- oder “Stasis”-Zone umgeben ist, was auf eine potenziell reversible Ischämie hinweist. Dieser Bereich kann sich entweder verschlechtern, was zu einer ausgedehnten Nekrosezone führt, oder durch Umkehrung des apoptotischen Prozesses heilen17,18. Diese unterschiedliche Schwere von Verbrennungen stellt für Chirurgen eine Herausforderung dar, eine genaue Beurteilung vorzunehmen, was das Gleichgewicht zwischen konservativen Behandlungen und chirurgischer Exzision erschwert19. Bisher gibt es kein effizientes Werkzeug, um diese “Schattenzone” vor der Brandumwandlung zu charakterisieren. Die Entwicklung solcher Werkzeuge ist entscheidend, um dieses empfindliche Gleichgewicht zu optimieren.
Es wurden mehrere Behandlungen getestet, um die Umwandlung von sekundären Verbrennungen zu verringern. In der Klinik gibt es derzeit jedoch keine spezifische Therapie18. Weitere Beispiele für Fortschritte bei der Behandlung von Verbrennungen sind die Entwicklung moderner Wundauflagen und Nanomaterialien20,21, Tissue-Engineering-Haut22,23 und neuartiger epidermaler Kulturansätze24,25. Auch die moderne rekonstruktive Chirurgie und die fasziokutanen Lappen haben die Behandlung von Langzeitnachwirkungen, insbesondere von Verbrennungskontrakturen nach pathologischer Heilung von Faltenbereichen, verbessert26,27. Diese Fortschritte bieten vielversprechende Aussichten für Verbrennungspatienten, indem sie ihre Behandlungsstrategien und ihre Lebensqualität verbessern, aber die jüngsten Ergebnisse zeigen, dass die funktionellen Auswirkungen sowohl im physischen als auch im psychischen Bereich nach wie vor erheblich sind28. Zusammengenommen ist die Nachfrage nach innovativen Fortschritten sowohl bei der Diagnose als auch bei der Behandlung von Verbrennungen erheblich.
Insgesamt zielen viele Ansätze darauf ab, die Diagnose, das Management und die Behandlung komplexer Verbrennungsfälle zu verbessern, und die Forscher benötigen ein reproduzierbares und relevantes Modell, um diese neuen Ansätze zu testen. Aufgrund seiner biologischen Komplexität, an der mehrere Organe und systemische Reaktionen beteiligt sind, erwies sich kein In-vitro-Modell als relevant für die Untersuchung des Verbrennungswundenprozesses29. Nagetiermodelle haben große Diskrepanzen mit dem Menschen gezeigt, die auf große Unterschiede in der Biologie, der Hautarchitektur, der Elastizität und der mangelnden Einhaltung der zugrunde liegenden Strukturen zurückzuführensind 29. Im Gegensatz dazu hat sich das Schweinemodell aufgrund der strukturellen Ähnlichkeit von Schweinehaut und menschlicher Haut als relevant erwiesen 30,31,32. Es weist eine ähnliche Vaskularisierung, elastische Faserzusammensetzung und einen ähnlichen Erneuerungszeitpunkt auf. Darüber hinaus ermöglichen der Haarfollikel und die apokrinen Anhänge eine isolierte Reepithelisierung, wie sie bei klinischen oberflächlichen Verbrennungen beobachtet werden kann33,34. Genauer gesagt bieten Yucatán-Minischweinemodelle interessante Merkmale, die sie für die Untersuchung pigmentierter Haut35 und langfristiger Ergebnisse mit minimalen körperlichen Veränderungen36 relevant machen.
Der Zweck dieses Artikels ist es, ein zuverlässiges Modell für mehrgradige Verbrennungen bei Yucatán-Schweinen zu beschreiben, das die Untersuchung mehrerer Verbrennungen zweiten und dritten Grades am selben Subjekt ermöglicht. Damit steht ein relevantes und reproduzierbares Modell für die Untersuchung diagnostischer und therapeutischer Innovationen für das Management von Verbrennungen zur Verfügung. Darüber hinaus zeichnet sich dieses Modell durch unterschiedliche Arten und Schweregrade von Verbrennungen, eine Langzeitbeobachtung, die die Untersuchung von Verbrennungskontrakturen und pathologischer Heilung ermöglicht, sowie ein differentielles Verhalten der pigmentierten Haut aus, von dem bekannt ist, dass es spezifische Merkmale aufweist.
Die Wundheilung nach Brandverletzungen ist ein langwieriger Prozess, der bis zu mehreren Monaten dauern kann, mit verschiedenen Behandlungsoptionen und Überlegungen zur Patientenversorgung 2,13. Um es zu untersuchen, wird ein zuverlässiges und reproduzierbares Modell benötigt. Es wurden mehrere Tiermodelle beschrieben, darunter hauptsächlich Nagetiere 29,45,46</s…
The authors have nothing to disclose.
Diese Arbeit wurde mit großzügigen Mitteln aus dem Shriners Children’s Research Grant an S.N.T. Y.B. wurde vom Shriners Hospital for Children unterstützt. Wir danken auch für die Finanzierung von S.N.T. durch das US National Institute of Health (K99/R00 HL1431149; R01HL157803; R01DK134590, R24OD034189), American Heart Association (18CDA34110049), Harvard Medical School Eleanor and Miles Shore Fellowship, Polsky Family Foundation und der Claflin Distinguished Scholar Award im Namen der MGH Department of Surgery und/oder des MGH Executive Committee on Research. Darüber hinaus danken wir dem Massachusetts General Hospital Executive Committee of Research für die Verleihung des Fund for Medical Discovery (FMD)-Preises an R.J. Schließlich wird die Unterstützung von Y.B. durch die “Fondation des Gueules Cassées” (Frankreich), die Universität Rennes (Frankreich), das CHU de Rennes (Frankreich) und die Französische Gesellschaft für Plastische Chirurgie sehr geschätzt. Die Autoren danken dem Knight Surgery Research Laboratory für seinen Beitrag und seine Hilfe bei der Anästhesie der Tiere.
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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