Summary

Komplet thymektomi i voksne rotter med Non-invasiv endotrakeal intubation

Published: December 29, 2014
doi:

Summary

Rodent thymectomy is a valuable technique in immunological research. Here, a protocol for complete thymectomy in adult rats using a mini-sternotomy along with non-invasive intubation and positive pressure ventilation to minimize perioperative morbidity and mortality is described.

Abstract

Thymektomi i neonatale gnavere er en etableret og pålidelig procedure for immunologiske studier. Men i voksne rotter, kan komplikationer af blødning og pneumothorax fra pleural forstyrrelse resulterer i en betydelig dødelighed. Denne protokol er en simpel metode til rotte thymektomi der bruger en mini-sternotomi og endotracheal intubation. Intubation opnås med en ikke-invasiv og let reproducerbar metode og giver mulighed for positivt tryk ventilation for at forhindre pneumothorax og en kontrolleret luftvej, der tillader tilstrækkelig tid til omhyggelig thymus dissektion for at minimere pleural forstyrrelser. En 1,5 cm brystbenet snit falder kontakt med mediastinum skibe og lungehinden, mens det stadig giver fuld visualisering af thymus. Efter eksponering af mediastinum, er thymus fjernet ved stump dissektion under forstørrelse. Pleura rummet forsegles derefter ved sutur lukning af præ-luftrør muskler efterfulgt af anvendelse af kirurgisk lim. DenBrystkassen derefter lukkes ved sutur lukning af brystbenet, efterfulgt af sutur lukning af huden. Alle thymectomies var fuldstændig som vist ved immunhistokemisk (IHC) farvning af mediastinal væv, og fravær af naive T-celler ved flowcytometri, og proceduren havde en overlevelsesprocent 96%. Denne metode er velegnet, når komplet thymektomi med minimale komplikationer ønskes yderligere immunologiske studier i athymiske voksne rotter.

Introduction

Siden begyndelsen af ​​1960'erne har thymus blevet anerkendt for sin afgørende rolle i udviklingen af ​​centrale immunologisk tolerance. Gnaver thymektomi har vist sig at være en væsentlig procedure at definere rollen af ​​thymus i lymfocytdifferentieringen, selv-tolerance, og immuntolerance i fastsættelsen af ​​allograft transplantation og tumormetastase. Fjernelse af rotte thymus tillader forsøg med T-celle depletion eller adoptiv overførsel af definerede T-celle populationer uden genopståen af ​​indfødte naive T-celler.

Thymectomies i neonatale gnavere kan opnås ved hjælp af en suge teknik med pålidelige resultater 1. I voksne rotter, er denne teknik associeret med ca. 20% dødelighed og ofte resulterer i en ufuldstændig thymektomi 2. For konsekvent opnå fuldstændig thymektomi i voksne rotter, er åben eksponering af mediastinum gennem en mediansternotomi kræves. Men detteprocedure er forbundet med komplikationer, der omfatter trakeal skade, blødning og pneumothorax fører til en samlet dødelighed fra 1,5 – 6% 2- 4.

I løbet af de sidste to årtier forbedringer thymektomi teknikker har reduceret perioperative komplikationer og har forbedret overlevelsesrater. Endotrakeal intubation giver mulighed for positivt tryk ventilation har mindsket pneumothorax satser 5. Metoder til intubation tidligere beskrevne interval fra åben eksponering for luftrøret til mindre invasive metoder ved hjælp af direkte vokal snor visualisering. Komplikationer forbundet med intubation procedure omfatter trakeal skade vokal snor brud, utilsigtet esophageal intubation og blødning som følge af hjertepunktur eller sønderrivning af vena cava superior. Desuden kan tæt nærhed af de nedre thymiske lapper til pleural foring resultere i pneumothorax.

Her beskriver vi en teknikthymektomi gennem en minimalt invasiv 2 cm incision i huden efter en enkel metode til endotracheal intubation ved anvendelse af en afstumpet ende angiokateter og transkutan tracheal belysning. Den thymektomi involverer en 1,5 cm sternotomi og en tre-lags lukning med kirurgisk limpåføring at forsegle mediastinum og minimere forekomsten af ​​blødning og respiratoriske komplikationer. Denne metode pålideligt resulterer i fuldstændig thymektomi som det fremgår af forsvinden af CD4 + og CD8 + naive T-celler efter thymektomi og fraværet af thymus væv på IHC-farvning. Operative tider og peri-proceduremæssigt dødelighed holdes på et minimum.

Protocol

BEMÆRK: Alle eksperimentelle procedurer, der involverer brugen af ​​rotter blev udført i overensstemmelse med protokoller godkendt af Animal Care og brug Udvalg Duke University. 1. Forberedelse af Trakeal intubationsrør Skær nålen slutningen af ​​en 2 tommer 14 G angiocathether nål med skærende tænger. Klem lumen af ​​nålen lukket med nåle-næse tænger. Skær klemt afsnittet ned til kanten af ​​det åbne lumen del med skærende tænge…

Representative Results

Denne procedure blev udført på voksne Lewis-rotter (n = 26). Den gennemsnitlige driftstid var 15 ± 3 min. Der var ingen intraoperativ dødelighed. Den gennemsnitlige intubation tid – fra placering af rotte på intubation apparat til etablering af ventilation – var 45 ± 5 sek. 24 rotter havde en fuld genopretning efter operationen uden tegn på åndedrætsbesvær eller blødning gennem postoperative dag (POD) 14. En rotte udviklet åndedrætsbesvær på POD 4 og gennemgik på ny operation for at udforske mediastinum….

Discussion

Den nuværende protokol for fuldstændig thymektomi giver en minimalt invasiv tilgang med tre lag indsnit lukning med kirurgisk lim program designet til at minimere komplikationer. Fuldstændig fjernelse af thymus blev påvist ved tab af naive T-celler og IHC-farvning af mediastinal lymfevæv for cytokeratin.

Proceduren for voksne rotter thymektomi er blevet kompliceret af dødeligheden fra 1,5 – 20% på grund af peri-operative komplikationer, hvoraf de fleste er det tilskrives den intime sa…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was supported by AI101263 from the National Institutes of Health (T.V.B), and by a grant from The Hartwell Foundation (M.L.M). M.L.M. is a member of the Duke Comprehensive Cancer Center.

Materials

Name of Reagent/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
2" 14-gauge angiocatheter
Operating microscope Zeiss
Warming pad
Heart rate and blood oxygenation monitor for rodents with foot sensors Harvard Apparatus ST1 72-8010, ST1 72-8098 (Rat foot sensor)
Intubation apparatus (plastic with metal bar at the top) See Figure 2 
Small animal anesthesia system with induction box, isoflurane tank and O2 tank Harvard Apparatus ST1 72-6420
Small animal ventilator with tubing CWE 12-02000 (ventilator)and 12-04000 (external valve assembly for mice/rats)
High-intensity Fiber-Optic Illuminator Dolan Jenner EEG 2823M
Student standard pattern forceps Fine Science Tools 91100-16
Fine straight scissors Fine Science Tools 14060-09
Blunt-tipped Shea scissors Fine Science Tools 14105-12
Small Alm retractor (for sternum) Fine Science Tools 17008-07
Blunt Graefe forceps Fine Science Tools 11050-10
Fine Dumont forceps Fine Science Tools 11254-20
5-0 Maxon sutures Ethicon
4-0 Silk sutures (with cutting needle) Ethicon
6-0 Nylon suture Ethicon
Cyanoacrylate glue (Endermil)
Lubrication gel Akorn Animal Health NDC 17478-162-35

Riferimenti

  1. Hard, G. C. Thymectomy in the neonatal rat. Lab. Anim. 9 (2), 105-110 (1975).
  2. Kobayashi, E., et al. A technique for complete thymectomy in adult rats. J. Immunol. Methods. 1759 (94), 0 (1994).
  3. Delrivière, L., Gibbs, P., Kobayashi, E., Kamada, N., Gianello, P. New technique of complete thymectomy in adult rats without tracheal intubation. Microsurgery. 18 (1), 6-8 (1998).
  4. Walker, K. G., Jacques, B. C., Tweedle, J. R., Bradley, J. A. A simpler technique for open thymectomy in adult rats. J. Immunol. Methods. 175 (1), 141 (1994).
  5. Na, N., Zhao, D., Huang, Z., Hong, L. An improved method for rat intubation and thymectomy. Chin. Med. J. (Engl). 124 (17), 2723-2727 (2011).
  6. Kastl, S., et al. Simplification of rat intubation on inclined metal plate). Adv. Physiol. Educ. 28 (1-4), 29-34 (2004).
  7. Weksler, B., Ng, B., Lenert, J., Burt, M. A simplified method for endotracheal intubation in the rat. J. Appl. Physiol. 76 (4), 1823-1825 (1994).
  8. Jou, I. M., et al. Simplified rat intubation using a new oropharyngeal intubation wedge. J. Appl. Physiol. 89 (5), 1766-1770 (2000).
  9. Rivard, A. L., et al. Rat intubation and ventilation for surgical research. J. Invest. Surg. 19 (4), 267-274 (2006).
  10. Zhao, D., et al. A model of isolated, vascular whole thymus transplantation in nude rats. Transplant Proc. 44 (5), 1394-1398 (2012).
  11. AbuAttieh, M., et al. Affinity maturation of antibodies requires integrity of the adult thymus. Eur. J. Immunol. 42 (2), 500-510 (2012).
  12. Reeves, J. P., Reeves, P. A., Chin, L. T. Survival surgery: removal of the spleen or thymus. Curr. Protoc. Immunol. 1 (Unit 1.10), (2001).
  13. Siemionow, M., Izycki, D., Ozer, K., Ozmen, S., Klimczak, A. Role of thymus in operational tolerance induction in limb allograft transplant model. Transplantation. 81 (11), 1568-1576 (2006).
  14. Satoh, E., et al. Immunosuppressive effect of long-term drainage of thoracic duct on immunological memory in adult thymectomized rats. Transplant. Proc. 37 (4), 1947-1948 (2005).
  15. Groen, H., Klatter, F., Pater, J., Nieuwenhuis, P., Rozing, J. Temporary, but Essential Requirement of CD8+ T Cells Early in the Pathogenesis of Diabetes in BB Rats as Revealed by Thymectomy and CD8 Depletion. Clin. Dev. Immunol. 10 (2-4), 141-151 (2003).

Play Video

Citazione di questo articolo
Rendell, V. R., Giamberardino, C., Li, J., Markert, M. L., Brennan, T. V. Complete Thymectomy in Adult Rats with Non-invasive Endotracheal Intubation. J. Vis. Exp. (94), e52152, doi:10.3791/52152 (2014).

View Video