通过高速气动钻头开颅术进入猪脑
Summary
该协议描述了使用高速气动钻对 3 个月大的丹麦长白猪进行开颅手术。通过额骨进入，露出腹侧硬脑膜和下面的大脑半球。该程序允许进入猪脑的大部分。
Abstract
使用猪作为实验动物模型在神经科学研究中尤为重要，因为猪和人类中枢神经系统 （CNS） 具有许多重要的功能和结构特性。因此，预计猪在未来各种神经系统疾病的研究中将发挥越来越重要的作用。在这里，描述了一种通过猪额骨进行前颅切除术的方法。在中线切口和随后暴露猪额骨后，使用解剖标志来确保开颅手术的最佳位置。通过用圆钻头小心地逐渐变薄额骨，可以实现硬脑膜和下脑半球的矩形开口。所提出的方法需要一定的手术材料，包括气动高速钻，以及一定程度的手术经验。潜在的并发症包括硬脑膜或矢状窦背侧的意外病变。然而，该方法简单、省时，并为研究人员提供了高度的可重复性。如果执行得当，该技术会暴露出大部分未受影响的猪脑，用于各种神经监测或分析。
Introduction
一般来说，当实际和/或伦理限制禁止使用人类患者来检查疾病或测试手术方法时，会使用动物模型。建立新颖的动物模型通常是为了提供对人类状况具有转化价值的新知识。出于实际和经济考虑，经常使用啮齿动物，但它们对人类的转化价值有限，尤其是由于巨大的解剖学差异1。然而，与啮齿动物相比，猪具有几个优势。猪不仅与人类具有几个关键的解剖学、生理学、代谢和遗传学特征，而且猪器官系统的大小可以与体重相匹配，类似于人类器官 2,3。这使得猪在外科动物模型和程序训练中具有独特的作用4。尽管与使用啮齿动物相比，使用猪模型需要一定的实践和财务能力，但与使用非人类灵长类动物相比，猪在经济和道德上都提供了更容易接受的选择。
猪脑在转化神经科学研究中特别感兴趣。首先，猪脑的结构与人脑相似，因为两者都以白质为主，脑回 3,5,6。其次，与啮齿动物相比，猪的大脑尺寸更大，因此可以使用手术设备和相当于临床环境中使用的各种成像方式 7,8。因此，近几十年来，各种猪模型已广泛用于神经科学研究9。然而，这些猪 CNS 模型中的大多数需要直接分析脑组织，这可以通过多种方式获得（例如，植入导管或电极、组织活检等）。10. 由于这些方式中的大多数都需要一定程度的仪器化和直接进入大脑，因此必须考虑不同的手术进入方法。
该方法包括对一头镇静的 3 个月大的雌性丹麦长白猪进行额骨前颅切除术。这份手稿的总体目的是描述一种使用气动高速钻头通过开颅手术暴露大部分腹侧猪脑的方法。第一步是将拍摄对象放置在合适的位置，头部升高。由于猪的颅骨与人类的颅骨完全不同，因此第二步涉及使用各种解剖标志规划开颅手术的放置。第三步是进入覆盖两个半球的底层硬脑膜而不损坏它。
Protocol
Representative Results
Discussion
演示的程序涉及几个关键步骤。首先，由于猪颅骨的组成，准确规划开颅手术的位置至关重要。由于猪额骨的厚度在外侧边缘增加，因此将开口过于外侧放置11 会使钻孔过程中难以到达硬脑膜。此外，在中线内正确定位开口对于降低对下面的背侧矢状窦意外损伤的风险很重要。然而，重要的是要注意，猪的颅骨组成表现出显着的个体差异，不幸的是，并非所有猪都表现出明确的?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者对丹麦奥尔堡大学医院生物医学实验室工作人员分享的支持和技术经验表示感谢。
Materials
| 10 mL plastic syrringes | Becton, Dickinson and Company | 303219 | |
| 107 Microdialysis pump | M Dialysis | P000127 | 107 Microdialysis Pump |
| 2 mL plastic syrringes | Becton, Dickinson and Company | 300928 | |
| 25 mm, 18 G needles | Becton, Dickinson and Company | 304100 | |
| Bair Hugger heater | 3M | B5005241003 | |
| Bair Hugger heating blanket | 3M | B5005241003 | |
| Batery for microdialysis pump | M Dialysis | 8001788 | Battery 6V, 106 & MD Pump |
| Dissector | Karl Storz | 223535 | Flattended 3 mm dissector |
| Endotracheal tube size 6.5 | DVMed | DVM-107860 | Cuffed endotracheal tube |
| Euthasol Vet | Dechra Veterinary Products A/S | 380019 | phentobarbital for euthanazia, 400 mg/mL |
| Farabeuf Rougine | Mahr Surgical | Flat headed rougine (12 mm) | |
| Foley Catheter 12 F | Becton, Dickinson and Company | D175812E | Catherter with in-built thermosensor |
| Intravenous sheath | Coris Avanti | Avanti Cordis Femoral Sheath 6 F | |
| Microdialysis brain catheters | M Dialysis | P000050 | membrane length 10 mm -shaft 100 mm 4/pkg |
| Microdialysis syringe | M Dialysis | 8010191 | 106 Pump Syringe 20/pkg |
| Microvials for microdialysis sampling | M Dialysis | P000001 | Microvials 250/pkg |
| Operating table | |||
| Pneumatic high-speed drill | Medtronic | Medtronic Midas Rex 7 drill | |
| Primus respirator | Dräger | Respirator with in-built vaporiser for supplementary Sevofluran anesthesia | |
| Rounded diamond drill | Medtronic | 7BA40D-MN | |
| Self-retaining retractor | World Precission Instruments | 501722 | Weitlander retractor, self-retaining, 14 cm blunt |
| 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 |
Referências
- Mariager, T., Bjarkam, C., Nielsen, H., Bodilsen, J. Experimental animal models for brain abscess: a systematic review. Br J Neurosurg. , (2022).
- Bassols, A., et al. The pig as an animal model for human pathologies: A proteomics perspective. Proteomics Clin Appl. 8, 715-731 (2014).
- Meurens, F., Summerfield, A., Nauwynck, H., Saif, L., Gerdts, V. The pig: A model for human infectious diseases. Trends Microbiol. 20 (1), 50-57 (2012).
- Swindle, M. M., Makin, A., Herron, A. J., Clubb, F. J., Frazier, K. S. Swine as models in biomedical research and toxicology testing. Vet Pathol. 49 (2), 344-356 (2012).
- Lind, N. M., et al. The use of pigs in neuroscience: Modeling brain disorders. Neurosci Biobehav Rev. 31 (5), 728-751 (2007).
- Hoffe, B., Holahan, M. R. The use of pigs as a translational model for studying neurodegenerative diseases. Front Physiol. 10, 838 (2019).
- Ettrup, K. S., et al. Basic surgical techniques in the göttingen minipig: Intubation, bladder catheterization, femoral vessel catheterization, and transcardial perfusion. J Vis Exp. 52, e2652 (2011).
- Bjarkam, C. R., Glud, A. N., Orlowski, D., Sørensen, J. C. H., Palomero-Gallagher, N. The telencephalon of the Göttingen minipig, cytoarchitecture and cortical surface anatomy. Brain Struct Funct. 222 (5), 2093-2114 (2017).
- Hou, N., Du, X., Wu, S. Advances in pig models of human diseases. Animal Model Exp Med. 5 (2), 141-152 (2022).
- Munk, M., Poulsen, F. R., Larsen, L., Nordström, C. H., Nielsen, T. H. Cerebral metabolic changes related to oxidative metabolism in a model of bacterial meningitis induced by lipopolysaccharide. Neurocrit Care. 29 (3), 496-503 (2018).
- Kyllar, M., et al. Radiography, computed tomography and magnetic resonance imaging of craniofacial structures in pig. J Vet Med C: Anat Histol Embryol. 43 (6), 435-452 (2014).
- Mariager, T., et al. Continuous evaluation of single-dose moxifloxacin concentrations in brain extracellular fluid, cerebrospinal fluid, and plasma: A novel porcine model. J Antimicrobial Chemother. , (2024).
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