여기에서, 우리는 독특하게 디자인된 온난화/억제 장치를 사용하여 설치류 꼬리 정맥 주사를 위한 효과적이고 효율적인 방법을 제시합니다. 혈관 확장 및 억제 과정의 개시를 간소화함으로써,이 프로토콜은 최소한의 고통을 가진 동물의 큰 그룹의 정확하고 적시에 정맥 주사를 허용합니다.
설치류 모델에서, 꼬리 정맥 주사는 실험 에이전트의 정맥 투여를위한 중요한 방법입니다. 꼬리 정맥 주사는 일반적으로 혈관 확장을 촉진하기 위해 동물의 온난화를 포함, 이는 혈관의 식별과 안전하게 동물을 억제하면서 혈관 루멘에 바늘의 위치 모두에서 도움이. 꼬리 정맥 주사는 많은 프로토콜에서 일반적인 절차이며 올바르게 수행하면 매우 기술적으로 간주되지 않지만 정확하고 일관된 주사는 재현 가능한 결과를 얻고 가변성을 최소화하는 데 중요합니다. 꼬리 정맥 주사 전에 혈관 확장을 유도하는 종래의 방법은 일반적으로 열램프, 전기 /충전식 열패드 또는 37 °C에서 예열 된 물과 같은 열원의 사용에 의존한다. 표준 실험실 환경에서 쉽게 액세스할 수 있음에도 불구하고 이러한 도구는 열 조절 능력이 좋지 않습니다. 마찬가지로, 다양한 형태의 제지 장치가 시판되고 있지만 동물에 대한 외상을 피하기 위해 신중하게 사용해야 합니다. 현재 방법의 이러한 제한은 실험에서 불필요한 변수를 생성하거나 실험 및/또는 실험실 간에 다양한 결과를 초래합니다.
이 문서에서는 독립적이고 열조절된 온난화 장치를 하나의 시스템으로 조정 가능한 제지 장치와 결합하여 효율적인 유선형 테일 정맥 주입을 제공하는 혁신적인 장치를 사용하여 향상된 프로토콜을 시연합니다. 우리가 사용하는 예는 패혈증을 초래하는 곰팡이 혈류 감염의 정맥 내 모델입니다. 온난화 장치는 사전 설정된 임계값에서 내부 온도를 유지하기 위해 조절 가능한 자동 온도 조절장치가 설치된 열 반사 아크릴 박스로 구성됩니다. 마찬가지로, 원뿔 억제 장치의 폭과 높이는 다양한 설치류 크기를 안전하게 수용하기 위해 조정할 수 있습니다. 장치의 고급 및 다재다능한 기능을 통해 여기에 표시된 기술은 꼬리 정맥 주사를 사용하는 설치류 모델과 관련된 다양한 연구 영역에서 유용한 도구가 될 수 있습니다.
설치류와 관련 된 동물 모델의 사용은 생물 의학 연구의 주식 되었습니다. 수많은 근친근이 많고 근친근이 많은 균주와 유전자 변형 라인이 전 세계 실험실에서 일상적으로 사용되고 있습니다. 꼬리 정맥 주사는 실험 에이전트의 정맥 (즉) 투여를 요구하는 설치류 모델의 필수적인 방법 중 하나입니다. 일반적으로, i.v. 주사는 국소 조직 및 소화관을 우회하여 높은 흡광도 와 높은 내성 및 광범위한 농도 또는 비생리적 pH1,2,3,4의용액에 대한 높은 내성 과 같은 다른 투여 경로에 비해 큰 이점이있다. 다른 실행 가능한 i.v. 경로 중 (예를 들어, 사페누스 정맥, 복고풍 궤도 정맥 부비동), 꼬리 정맥은 설치류2,3,5,6에서가장 안전하고 가장 쉽게 접근 할 수있는 혈관으로 간주됩니다. 따라서, 꼬리 정맥 주사는 감염성 질환 모델7,8,9,생물학적 물질의이식(10, 11,전임상 치료제12,13,및 독성 분석14,15)을포함하는 설치류 모델의배열에널리 사용되고 있다.
투약의 일관성과 정확성은 성공적인 꼬리 정맥 주사에 중요한 요구 사항입니다. 놀랍게도, 문헌에서 꼬리 정맥 주사의 정량적 및 질적 평가는 빈번한주사를 연루16,17. 한 연구에 따르면 훈련받은 인젝터에 의해 수행된 30개의 주사 중 12개는 꼬리 내에서 주입된 복용량의 10% 이상을남겼다고 18. 또한, 꼬리 정맥 주사를 받는 동물의 안전과 편안함은 시술 중에 주요 관심사여야 합니다. 부적절한 구속은 샘플 품질19,20에서실질적인 변수를 도입할 수 있는 부상 및 다양한 스트레스 관련 병리학(예를 들어, 체중 감소, 면역 반응 장애)으로 이어질 수 있다. 이러한 오류는 데이터의 가변성을 높이고 재현성이 떨어지므로 연구 결과에 부정적인 영향을 줄 수 있습니다.
마우스(21)에서300μm로 추정되는 선박의 작은 직경으로 인해 꼬리 정맥 주사를 수행할 때 동물내 혈관 팽창유도가 종종 필요하다. 혈관 확장은 정맥 정맥의 가시성을 향상시키고 정맥 루멘 내에서 최적의 바늘 정맥 정렬을 달성하는 데 도움이됩니다. 따뜻한물(22)에꼬리를 담그거나, 따뜻한 드레이프, 램프 또는 헤어드라이어(23,24)를사용하여 꼬리에 열을 가하거나, 가열패드, 인큐베이터 또는 상자를 이용하여 따뜻한 환경에 동물을 배치하는 등의 다양한 방법이보고되었다(25). 이 장치는 특정 목적으로 자체 제작되거나 상용 공급업체에서 사용할 수 있습니다. 그러나, 많은 열 조절 기능이 부족하고 있는 경우, 장치 온도가 제대로 유지되지 않으며 종종 실온의 변화에 따라 달라질 수 있습니다. 유사하게, 마취의 사용은 권장되지 않기 때문에 꼬리 정맥 주사에 대한 억제 장치의 사용이 필요합니다26,27. 여러 유형의 실험실 별 또는 상용 제지 장치가 개발되었습니다. 전형적으로, 동물은 일회용 50ml 원뿔관4,슬롯플렉시유리 벽, 터널 또는콘(28)에배치되며, 모두 동물의 움직임을 제한하면서 꼬리를 충분히 노출할 수 있다. 그러나 대부분의 구속자는 재료의 강성으로 인해 크기 제한이 있습니다. 또한, 현대의 고복잡성 장치는 실용적이고 정교한 디자인에도 불구하고, 동물의 큰 그룹을 포함하는 주사에 대한 가능한 것으로 보이지 않는22.
혈류 감염 및 관련 패혈증의 마우스 모델은이 기술의 사용을 필요로하는 상황의 대표적인 예입니다. 가혹한 임상 패혈증의 모든 미생물 병인학 중, 곰팡이 패혈증은 항진균 요법(29)에도불구하고 >40 %의 사망률을 가진 치명적인 상태입니다. 실제로 칸디다 알비칸에 의한 감염은 병원 취득혈류 감염(칸디데미아)30,31의네 번째 주요 원인으로 보고되었다. 복부 내 칸디다증에서 위장관내미생물은 혈류를 통해 보급되어 더 큰 사망률32,33,34로폴리균 패혈증을 유발할 수 있다. 대부분의 nosocomial 칸디데미아 케이스는 오염된 중앙 선 카테터 또는 주거 의료 기기35,36,즉 테일 정맥 주사에 의한 C. 알비칸과 접종을 통해 인간 패혈증 발달을 밀접하게 반영할 수 있으며, 혈액투원적으로 전파된 캔디디스37, 38의마우스 모델에서 주식적인 방법으로 사용되어 왔다. 본 모델에서, 일에서 발생하는 사망률은 C. albicans i.v. inoculum39,40,41을조정하여 연장또는 단축될 수 있다.
최근, 우리의 실험실은 하나의 편리한 시스템에서 조정 가능한 제지 장치와 결합 된 열 조절 된 온난화 장치를 갖춘 혁신적인 장치를 사용하여 최적으로 간소화 된 꼬리 정맥 주입을위한 혁신적인 프로토콜을 개발했습니다. 이 프로토콜은 연구원이 정확하고 적시에 꼬리 정맥 주사를 수행 할 수 있게해 주며, 동물은 최소한의 고민으로 절차를 위해 안전하게 조절되고 억제 될 수 있습니다. 여기에 입증 된 기술은 고급 온난화 및 억제 장치를 사용하여 설치류 모델을 사용하는 다양한 연구 분야에서 유용한 도구가 될 수 있습니다.
일관되고 정확한 도징은 동물 모델의 실험적 신뢰성에 대한 주요 요구 사항입니다. 이는 주사된 제제의 전신 생체 이용률이 다른 관리 경로3보다상당히 높으며 빠르는 i.v. 투여의 경우에 특히 중요합니다. 따라서, 꼬리 정맥 주입에 오류 연구 결과에 해로운 영향을 미칠 수 있습니다. 역사적으로, i.v.가 아닌 인트라보네탈(i.p.) 주사는 기술적 단순성과 편의성으로 인해 설치류에서 전신 액세스하는 가장 일반적인 방법이었습니다. 그러나, 관리 경로 임상 설정으로 동물에서 전임상 판독을 번역 할 때 더 중요 해진다. 따라서 성공적인 꼬리 정맥 주입을 용이하게 할 수있는 설치류 프로토콜의 지속적인 개선이 필요합니다.
본 프로토콜의 주요 발전은 설치류의 혈관 확장에 효과적인 유도를 가능하게 하는 혁신적인 열조절 온난화 장치로, 꼬리 정맥과 바늘 정렬의 가시성을 획기적으로 향상시킵니다. 열조절(예를 들어, 램프), 국소 혈관 확장제 또는 피부 자극제(예: xylenes)가 불안정할 뿐만 아니라 동물에게도 안전하지 않을 뿐만 아니라44를피해야 하는 가열 방법이 있습니다. 따뜻한 물에 꼬리를 침지하는 것과 같은 다른 종래의 방법과는 달리,이 장치의 자동 조절 능력은 여러 동물을 동시에 안전하게 조절 할 수 있습니다. 또한, 이 프로토콜은 최적으로 설계된 억제 장치를 사용하고 측면 꼬리 정맥을 가장 잘 표시하는 위치에서 동물의 빠르고 안전한 고정을 허용함으로써 더욱 강화된다.
많은 현재 억제제에서 볼 수있는 투명 관 형식은 실질적으로 잘 설계되었지만 각 동물과 더 많은 처리 시간이 필요하므로 억제 과정(45)을연장합니다. 이것은 제한된 협력을 제공하는 공격적인 특성을 가진 설치류 균주에서 더 문제가 될 수 있습니다46,47. 대조적으로, 억제 장치의 반밀된 원뿔 구조는 동물의 빠른 포지셔닝을 허용하고 구속 기간을 최소화하는 데 도움이 됩니다. 혁신적이고 최적화된 온난화/절제 시스템을 사용하는 간소화된 프로토콜은 주입 절차를 가속화하여 대규모 동물 그룹을 빠르고 효과적으로 투약할 수 있도록 합니다. 우리의 실험실에서, 우리는 일반적으로 이 프로토콜을 사용하여 1 시간 안에 열 처리에서 사후 주입 감시에 30 마우스의 전체 주입 절차를 완료합니다.
고급 기능에도 불구하고,이 장치는 몇 가지 명백한 단점이 있습니다 : 첫 번째는 온난화 챔버에서 장치 및 일상적인 전구 교체의 비용입니다. 그러나 주사의 효율성과 속도 외에도 이 장치는 반복적인 사용을 위해 내구성이 뛰어나며 가장 일반적인 소독제와 호환되어 사용 사이에 장치를 철저히 세척할 수 있습니다. 이 와 함께 초기 투자를상쇄합니다. Second, 제한된 작업 공간이있는 상황에서,이 프로토콜에 대한 단점은 주사를 수행하는 동안, 나란히 두 단위를 배치 할 수있을만큼 큰 전용 벤치 영역에 대한 요구 사항 일 수있다. 그러나, 이 장치는 i.v. 주사와 관련된 여러 설치류 프로토콜에 광범위하게 활용될 수 있기 때문에, 이소플루란 기화기와 같은 다른 공동 생체 혈관 장비와 유사한 핵심 기기역할을 할 수 있다. 그럼에도 불구하고 두 유닛은 쉽게 휴대 할 수 있으며 사용하지 않는 동안 번들로 묶고 보관 할 수 있습니다.
이 프로토콜에 기재된 뮤린 곰팡이 패혈증의 i.v. 치명적인 도전 모델은 인간에서 C. albicans 혈류 감염을 밀접하게 모방하고 곰팡이 독성, 항진균 요법의 시험 효능을 연구하고 감염37,39,48에대한 숙주 면역 반응을 특성화하는 데 광범위하게 사용되어 왔다. 재현 가능한 감염을 달성하기 위해, 즉 꼬리 정맥 주사를 통한 접종은 혈류로 유기체를 정확하게 전달하는 프로토콜의 가장 중요한 단계입니다. 사실, 동물은 칸디다 i.v. 도전의 다양한 수준에 매우 다르게 반응; 너무 적은 양의 접종을 투여하면 원치 않는 자발적인 회복이 발생할 수 있지만 너무 높은 복용량을받는 동물은 조기에 굴복할 것입니다. 패혈증 /사망률의 일관된 수준을 유도하기 위해 주어진 유기체에 대한 접종 크기의 특정 창은 주로 곰팡이 균주와 마우스 균주 모두에 달려 있습니다.
1 x 105 야생형 C. 알비칸의 접종에서 스위스 웹스터 마우스를 사용하는 현재 프로토콜은 1일 이내에 패혈증 이환율의 발병을 재현적으로 유도한 후, 점진적 사망률이 5-7일까지 100% 치사율로 이어졌다. 대조적으로, 1 x 105보다 높은 이노쿨라는 일반적으로 가속된 죽음(즉, 1-2일 1 x 106,5 x 105에서3-4일) 및 1 x 105보다 낮은 사람들은 하위 치명적입니다. 문학에 있는 수많은 보고에 따라, C. albicans 대신에비-알비칸칸스 칸디다 종의 사용은 크게 감소 치사40,49. 또한, 마우스 균주의 선택, 또는 식민지의 기원은, 다른 사람에 의해보고된 마우스 균주 사이의 다양한 감수성으로 인해 감염 결과에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다39,40,41,51,51, 52,53,54,55. 따라서 실험을 설계할 때 둘 다 고려해야 합니다.
치명적인 i.v. 도전에 따라, 곰팡이 세포는 혈류를 통해 급속하게 퍼지고 다중 기관을 침략하기 시작하며, 그 중 가장 영향을받는 신장은 신장41입니다. 영향을 받는 다른 장기는 뇌, 비장, 골수48,56입니다. 어쨌든 급성 패혈증은 초기 시점에서 사망의 궁극적 인원인입니다 37. 대표적인 결과에 나타난 바와 같이, 패혈증 심각도는도전동물(43,57)에서패혈증 상태의 징후가 나타난 것을 기반으로 패혈증(M-CASS)에 대한 마우스 임상 평가 점수에 의해 정량적으로 평가될 수 있다. 치명적인 패혈증의 몇몇 대리 마커 중, 저체온증은 임상 및 실험 패혈증43,58,59둘 다에 있는 임박한 죽음에 대한 중요한 예측자로 건의되었습니다.
이 모형에 있는 근친교개 대 근친 마우스를 직접 비교하기 위하여 공식적인 연구 결과가 실시되지 않더라도, 추정된 유전 이질성에도 불구하고, 다양한 패혈증 매개 변수에서 예외적으로 재현가능한 스위스 Webster 마우스를 사용하여 현재 프로토콜에서 얻은 데이터는 예외적으로 재현됩니다. 일반적으로, 3-5일 이내에 떨어지는 사망률의 패턴은 치명적인 도전 후 시간 내에 패혈증 이환율 및 염증성 마커의 수준에 급속한 고도에 의해 입증된 바와 같이 급성 패혈증의 확고한 모델이다50,51. 더 긴 생존 시간 (7-10 일)의 경우, 사망률은 표적 장기와 중추 신경계에서 치명적인 조직 손상으로 이어지는 미생물 부담의 결과일 가능성이 높습니다. 패혈증 또는 미생물 부담의 선택은 사용되는 접종에 의해 결정된 바와 같이 항 염증 요법 또는 항진균 요법/백신에 대한 면역 기능 또는 반응을 평가하기 위해 필요에 따라 적용될 수 있습니다.
i.v. 치명적인 도전 모델 외에도 i.p. 챌린지를 통해 마우스에서 C. albicans를 통한 복부 내 감염은 또한 세균 병원균, 황색 포도상 구균, 시너지 효과 및 Cbicans에 비해 사망률을 향상시키지만 전파된 칸디다증및 후속 패혈증으로 이어질 수 있다. i.p. 치명적인 도전 모델에서는, 실질적으로 더 높은 미생물 이노쿨라 (1.75 x 107C. albicans/8 x 107S. 마우스 당aureus) 폴리균 복막염및 혈류로 복강에서 유기체의 보급을 일으키는 원인이 되기 위하여 요구됩니다. 유사하게, 면역억제및/또는 점막 손상제로 치료된 마우스에서 C. albicans를 가진 위장 감염은 혈류로 곰팡이 세포의 전좌로 이어져 곰팡이 패혈증62,63의결과를 낳는다. 특유의 접종 경로에도 불구하고, 계속되는 곰팡이 패혈증의 메커니즘은 기관 부전37,51,61로이어지는 칸디다에 대한 통제되지 않는 전신 염증 반응을 포함하는 세 가지 질병 모델 간에 크게 유사합니다. 유사하게, 인간에서는, 단순히 칸디데미아가 아니라, 건강 관리 설정64,65에서취득한 혈종으로 전파된 칸디다증과 관련된 높은 이환율/사망률을 유발하는 호스트 반응의 이 과정이다.
현재 곰팡이 패혈증 모델을 사용하여, 우리는 치명적인 C. 알비칸 감염에 대한 보호가 C. dubliniensis (avirulent) 또는 감쇠 된 C. 알비칸 돌연변이를 가진 i.v. 사전 예방 접종 / 예방 접종에 의해 달성 될 수 있음을 여기에서 입증, 패혈증 병치의 상당한 감소와 수반되는. 보호는 훈련된 선천성 면역66,67의한 형태로 골수에서 유도되는 것처럼 보이는 선천적인 Gr-1+ 골수성 서프레서 세포에 의해 중재된다. C. 알비칸혈감염에 대한 이 새로운 형태의 선천적 면역 중재 보호에 대한 이해를 확대하기 위한 노력이 진행되고 있습니다.
결론적으로, 혁신적인 설치류 온난화/억제 장치는 효율적이고 효과적인 방식으로 대규모 다그룹 동물 연구의 주사를 수행하는 우리의 능력을 발전시키는 데 중요한 역할을 해왔습니다. 이와 같이, 우리는 용어, 마우스 분, 장치에 대한 만들어졌습니다. 장치 사양은 유사한 장치의 조달 요청에 따라 해당 작성자로부터 사용할 수 있습니다. 여기에서 입증된 기술은 광범위한 연구 영역에 걸쳐 꼬리 정맥 주사를 사용하는 설치류 모델에서 유용한 도구가 될 수 있습니다.
The authors have nothing to disclose.
이 작품은 LSUHSC 재단 (PLF)에 의해 지원되었다, 그리고 부분적으로 루이지애나 임상 및 번역 과학 센터에 자금을 국립 보건 원의 국립 일반 의학 연구소에서 U54 GM104940에 의해 지원되었다.
Candida albicans strain DAY185 | Carnegie Melon University | N/A | provided by the laboratory of Aaron Mitchell |
Candida albicans strain efg1Δ/Δ cph1Δ/Δ | University of Tennessee Health Sciences Center | N/A | provided by the laboratory of Glen Palmer |
Candida dubliniensis strain Wü284 | Trinity College, Dublin, Ireland | N/A | provided by the laboratory of Gary Moran |
Mice | Charles River Laboratories | 551NCICr:SW | Female Swiss Webster; 6-8 weeks old |
Mice | Charles River Laboratories | 556NCIC57BL/6 | Female C57BL/6; 6-8 weeks old |
Needles, 27G, ½-in | Becton Dickinson | 305109 | can be substituted from other vendors |
Phosphate buffered saline (PBS) | GE | SH30028.02 | can be substituted from other vendors |
Rodent warming and restraining device (Mouse a Minute) | LSU Health | custom order | Mouse a Minute is available for custom ordering from LSU Health |
Sabouraud dextrose agar (SDA) | Becton Dickinson | 211584 | can be substituted from other vendors |
Syringes, 1 mL | Becton Dickinson | 309659 | can be substituted from other vendors |
Trypan blue solution | Sigma | T8154 | |
Yeast peptone dextrose (YPD) broth | Fisher Scientific | BP2469 | can be substituted from other vendors |