Toegang voor langdurige infusie in de superieure mesenteriale slagader (SMA) van ratten is een chirurgische procedure die bestaat uit cannulatie van een proximale tak van de SMA. De canule verlaat de buikwond en wordt door de onderhuidse ruimte terug naar de interscapulaire plooi getunneld.
De superieure mesenteriale slagader kan bij mensen worden gekannuleerd door minimaal invasieve radiologische katheterisatie van de femorale of okselslagader. SMA-cannulatie is moeilijker bij ratten vanwege kleine anatomische afmetingen. Het doel van de studie is het beschrijven van een chirurgische techniek voor cannulatie van de SMA bij ratten om langdurige infusie van geneesmiddelen in het SMA-vaatbed uit te voeren bij onbeperkte dieren, wat zal resulteren in een hoge mate van katheterdoorgankelijkheid na het postoperatieve herstel gedurende 24 uur.
Om het risico op SMA-trombose of bloedingen door directe toegang te voorkomen, wordt een proximale tak van de SMA geïsoleerd, disstaal geligeerd en gecannuleerd met een 0,25 mm polyurethaan capillaire buis waarvan de punt dicht bij de oorsprong van de SMA uit de aorta is gevorderd. De canule wordt vervolgens subcutaan naar de achterkant van de nek van het dier en via een kunstklep door de huid getunneld. Het externe deel van de canule wordt in een semi-stijf ondersteuningssysteem ingebracht en aangesloten op de continue infusiepomp buiten de kooi waar de rat vrij kan bewegen.
De juiste positionering van de canule werd aangetoond door postoperatieve angiografie en autopsiebevindingen. De doorgankelijkheid van de katheter na 24 uur zoutinfusie in het SMA-gebied werd bij de meeste ratten verzekerd door de totale afvoer van de pomp en de herkenning van een functionele canule voor bloedafname of zoutoplossinginfusie.
De superieure mesenteriale slagader (SMA) bij mensen zoals bij ratten is afkomstig van de abdominale aorta en voorziet de darm van arterieel bloed van de twaalfvingerige darm naar de proximale transversale dikke darm. SMA geeft aanleiding tot tal van branches.
Na capillaire perfusie wordt de mesenteriale circulatie via de poortader naar de lever afgevoerd, waar het levermetabolisme ondergaat voordat het opnieuw wordt opgenomen in de systemische circulatie. Cannulatie van de SMA is nuttig voor diagnostische doeleinden, therapeutische embolisatie en medicijninfusie op een selectieve of continue manier om het effect op de darm of, belangrijker nog, het levermetabolisme en de chemische klaring te evalueren. Bij mensen wordt minimaal invasieve radiologische katheterisatie van de SMA uitgevoerd voor endovasculaire behandeling1 of selectieve geneesmiddelinfusie2 met behulp van verschillende percutane benaderingen zoals transfemorale of transaxillaire punctie en cannulatie.
Er zijn literatuurrapporten van verschillende technieken voor cannulatie van de kleine buikvaten: de superieure mesenteriale ader (SMV)3, de inferieure mesenteriale slagader (IMA)4, de mesenteriale lymfekanalen5, de leverslagader6 of studies voor ex vivo op darmperfusie7 bij ratten. In vergelijking met de veneuze kant is cannulatie van de SMA bij ratten veel veeleisender vanwege de gelijktijdige risico’s van trombose en bloedingen, mits de hoge druk. In het bijzonder doen zich problemen voor als de cannulatie in werking is wanneer de rat ontwaakt uit anesthesie op het operatiebed en meer als het experiment na de operatie een vrij dier in een kooi vereist.
Een recent artikel heeft SMA-cannulatie beschreven als onderdeel van het experiment (bloeddrukmeting) bij een dier onder narcose8. Er wordt echter geen techniek beschreven over de chirurgische cannulatie van de SMA voor langdurige infusie bij een onbeperkt dier. Het doel van dit manuscript is om stap voor stap een chirurgische techniek te beschrijven voor langdurige cannulatie van de SMA door middel van een proximale tak, die de selectieve infusie van geneesmiddelen in het mesenteriale bed gedurende ten minste 24 uur (en meer) mogelijk maakt. Aangezien een stabiele en stevige cannulatie permanente ligatie en sluiting van het vat vereist waar de katheter wordt ingebracht, vermijdt deze techniek in plaats daarvan het inbrengen van de katheter rechtstreeks in de SMA9 en benadert het vat door de cannulatie van een proximale tak, zo proximaal mogelijk naar de oorsprong van de SMA uit aorta. Proximale infusie zorgt ervoor dat het geïnfundeerde geneesmiddel het breedst mogelijke anatomische bed bereikt, zonder de bloedstroom door het hoofdvat te sluiten.
De rat SMA cannulatie techniek kent vele toepassingen. Het zou mogelijk zijn om geneesmiddelen selectief toe te dienen in het mesenteriale arteriële compartiment om lokale actie op gastro-intestinaal niveau te verkrijgen en systemische effecten en het metabolisme van levergeneesmiddelen te voorkomen. Het SMA-cannulated rat-model heeft voordelen ten opzichte van grotere diermodellen: het is minder duur, het is ethisch aanvaardbaar en het is gemakkelijker uit te voeren en te leren. SMA-cannulatiechirurgie is ook gemakkelijker uit te voeren in het rattenmodel in vergelijking met het muismodel.
Het belangrijkste voordeel van dit rat SMA-infusiemodel is de standvastigheid en duurzaamheid gedurende ten minste 24 uur bij de overgrote meerderheid van de dieren. De infusie van antistollingsmiddel kan dit tijdsinterval verlengen. Het model maakt een betrouwbare infusie van geneesmiddelen selectief mogelijk in het mesenteriale gebied, gericht op de dunne darm en het proximale deel van de dikke darm.
Verschillende stappen zijn van cruciaal belang voor het succes van de techniek. Om cannulatie in een zeer klein vat te bereiken, is het belangrijk om ratten te selecteren die minstens 400 g wegen; het geslacht en de leeftijd zijn niet relevant. Het is ook belangrijk om de juiste chirurgische instrumenten en het type canule te kiezen. Hier wordt een kleinere polyurethaan canule (0,4 mm O.D, 0,25 mm I.D.) 1 cm in de grotere canule (0,93 mm O.D, 0,5 mm I.D.) geplaatst om een functionele en nuttige katheter te verkrijgen die zowel verbindingen met de kleine slagader als met het grotere infusiesysteem mogelijk maakt.
De eerste chirurgische kritieke stap is het reinigen van de SMA en de tak die is geïdentificeerd voor cannulatie uit het omliggende vetweefsel (stap 3.5). Dit helpt het inbrengen van de canule tussen het weefsel en de slagader te voorkomen, wat een veelgemaakte fout is. Deze reinigingsstap is echter moeilijk omdat het kleine takje van de SMA kwetsbaar is en gemakkelijk te beschadigen. Als de tak gewond is, is het mogelijk om het bloeden te stoppen door ligatuur en een andere proximale tak te kiezen, om het dier niet te verspillen.
Om luchtbelvorming in de canule te voorkomen en gasembolie te voorkomen, moet de canule worden gevuld met zoutoplossing tot de punt voordat deze in de tak wordt ingebracht. Om de canule op zijn plaats te houden, moet de toepassing van chirurgische draad (4-0 zijde) zich tussen het inbrengen in de slagader en de canulepunt bevinden, direct bovenop het vat rond de katheter. De chirurgische knoop moet strak genoeg zijn om de canule te bevestigen, maar niet te strak om deze af te sluiten (stap 3.12).
De beste manier om te zorgen voor een juiste cannulatie is om het bloed terug te zien stromen door de canule (stap 3.10). In termen van probleemoplossing, als dit niet plaatsvindt, kan dit te wijten zijn aan de volgende redenen:
de canule was niet correct in de slagader ingebracht;
de canule bevindt zich in de slagader, maar wordt afgesloten door het knooppunt in een onjuiste positie;
de canule bevindt zich in de slagader en een luchtbel in de canule vertraagt de stroom;
een stolsel heeft zich gevormd in de canule.
Een onjuiste inbrenging kan te wijten zijn aan de positionering van de canule in de ruimte tussen de slagader en het vetweefsel. In dit geval is opnieuw inbrengen noodzakelijk. Wanneer de knoop boven het vat de canule afsluit, is het mogelijk om deze heel voorzichtig los te maken en opnieuw te maken. Kleine luchtbelletjes in de katheter brengen over het algemeen de cannulatie niet in gevaar en zijn niet levensbedreigend; maar als er een grote luchtbel in de canule zit, is het noodzakelijk om met de spuit terug te zuigen op de canule of de katheter in een andere tak te plaatsen. Meestal is het mogelijk om stolselvorming te voorkomen en de canule patent te houden door af en toe tijdens de operatie 0,2 ml zoutoplossing te injecteren.
Een beperking van deze studie is een onderevaluatie van de doorgankelijkheid van de canule bij langere infusietijden: hier werd een 24-uursinfusie uitgevoerd terwijl ratten in een metabole kooi werden gehuisvest. Om een langere infusieperiode te verkrijgen, kan het nuttig zijn om antistollingstherapie te gebruiken die in dit onderzoek niet wordt toegediend. Tijdens de infusie moet de rat echter in de metabole kooi worden gehuisvest, omdat dit de enige is die het infusiesysteem ondersteunt. Deze locatie is ongemakkelijk voor het dier dat gestrest kan zijn als het voor een langere periode wordt behandeld. Bovendien werd alleen zoutoplossing gebruikt voor infusie, dus er zijn geen resultaten over specifieke toediening van geneesmiddelen. Een beperking van de methode is de onmogelijkheid om te infunderen in de arteriële takken (indien aanwezig) boven die welke voor de katheter worden gebruikt. Om deze reden wordt aanbevolen om de dichtstbijzijnde tak van de aorta te cannuleren.
Er is geen ander SMA-langetermijninfusiemodel voor ongeremde dieren in de literatuur aanwezig. Vergeleken met het IMA-cannulatiemodel dat vele jaren geleden werd beschreven4, heeft de beschreven techniek hier een breder experimenteel doelwit omdat het medicijninfusie in het SMA-perfusiegebied mogelijk maakt en niet beperkt is tot de dikke darm. Onlangs werd voor het eerst selectieve cannulatie van een tak van de SMA gebruikt voor infusie van botulinetoxine direct in het arteriële mesenterische gebied om het effect op de darm gladde spier te bestuderen10, maar veel andere geneesmiddelen kunnen in de toekomst worden getest. Anticoagulantia kunnen bijvoorbeeld worden toegediend om mesenterische trombose te bestuderen, of geneesmiddelen met een intestinale microbiota-werking11 of zelfs geneesmiddelen voor inflammatoire darmziekten12. Intra-arteriële infusie is met name nuttig voor darmmetabolismestudies, omdat het geneesmiddeleffect evalueerbaar is voordat het bloed door de portaalcirculatie gaat waar het onderhevig is aan levermetabolisme.
The authors have nothing to disclose.
De auteurs willen graag de Cen.Ri.S. (Centro di ricerche sperimentali) van Università Cattolica del Sacro Cuore in Rome voor vergunningen.
Crile-Wood Needle Holder | 2Biological Instruments | Tip Shape: Straight; Tip Width: 2 mm; Clamping Length: 14 mm; Lock: Yes; Scissors: No; Alloy / Material: Stainless Steel; Length: 15 cm; Serrated: Yes | |
Extra Fine Graefe Forceps | 2Biological Instruments | Tip Width: 0.5 mm; Tip Dimensions: 0.5 x 0.5 mm; Alloy / Material: Stainless Steel; Length: 10 cm | |
Luer Stub Adapter | BD Intramedic | 23 gauge for use with 427410 tubing | |
Membrane valve | Biomed | Mod 617 | |
Poliurethane Catheter | ENKI | external diameter: 0.4 mm, internal diameter: 0.25 mm | |
Silastic Catheter Laboratory tubing | Healthcare industries | 508-002 | |
Spring Scissors | 2Biological Instruments | Tip Shape: Angled; Tips: Sharp; Alloy / Material: Stainless Steel | |
Student Surgical Scissors | 2Biological Instruments | Tip Shape: Straight; Alloy / Material: Student Stainless Steel; Serrated: No; Feature: Student Quality |