Dirigido al intestino delgado de la rata: infusión a largo plazo en la arteria mesentérica superior
Summary
El acceso para la infusión a largo plazo en la arteria mesentérica superior (AME) de ratas es un procedimiento quirúrgico que consiste en la canulación de una rama proximal de la AME. La cánula sale de la herida abdominal y se tuneliza a través del espacio subcutáneo de regreso al pliegue interescapular.
Abstract
La arteria mesentérica superior se puede canular en humanos a través de un cateterismo radiológico mínimamente invasivo de la arteria femoral o axilar. La canulación de AME es más difícil en ratas debido a las pequeñas dimensiones anatómicas. El objetivo del estudio es describir una técnica quirúrgica para la canulación de la AME en ratas para realizar la infusión a largo plazo de fármacos en el lecho vascular de la AME en animales sin restricciones, lo que dará como resultado una alta tasa de permeabilidad del catéter después de la recuperación postquirúrgica durante 24 horas.
Para evitar el riesgo de trombosis por AME o sangrado por acceso directo, se aísla una rama proximal de la AME, se liga distalmente y se canula con un tubo capilar de poliuretano de 0,25 mm cuya punta está avanzada cerca del origen de la AME de la aorta. La cánula se tuneliza por vía subcutánea hasta la parte posterior del cuello del animal y a través de la piel a través de una válvula artificial. La parte externa de la cánula se inserta en un sistema de soporte semirrígido y se conecta a la bomba de infusión continua fuera de la jaula donde la rata está libre para moverse.
El posicionamiento correcto de la cánula se demostró mediante la angiografía postquirúrgica y los hallazgos de la autopsia. La permeabilidad del catéter después de 24 horas de infusión salina en la región de AME se aseguró en la mayoría de las ratas mediante la descarga total de la bomba y el reconocimiento de una cánula funcional para la toma de muestras de sangre o la infusión de solución salina.
Introduction
La arteria mesentérica superior (AME) en humanos como en ratas se origina en la aorta abdominal y suministra al intestino sangre arterial desde el duodeno hasta el colon transverso proximal. SMA da lugar a numerosas ramas.
Después de la perfusión capilar, la circulación mesentérica se drena a través de la vena porta hasta el hígado, donde se somete al metabolismo hepático antes de ser readmitida en la circulación sistémica. La canulación de la AME es útil para fines de diagnóstico, embolización terapéutica e infusión de medicamentos de manera selectiva o continua para evaluar el efecto sobre el intestino o, lo que es más importante, el metabolismo hepático y el aclaramiento químico. En humanos, el cateterismo radiológico mínimamente invasivo de la AME se realiza para tratamiento endovascular1 o infusión selectiva de fármacos2 utilizando varios abordajes percutáneos como la punción y canulación transfemoral o transaxilar.
Existen informes bibliográficos de diferentes técnicas de canulación de los pequeños vasos abdominales: la vena mesentérica superior (SMV)3, la arteria mesentérica inferior (IMA)4, el conducto linfático mesentérico5, la arteria hepática6 o estudios ex vivo sobre perfusión intestinal7 en ratas. En comparación con el lado venoso, la canulación de la AME en ratas es mucho más exigente debido a los riesgos simultáneos de trombosis y sangrado, siempre que su alta presión. En particular, surgen problemas en caso de que la canulación esté en funcionamiento cuando la rata se despierta de la anestesia en la cama quirúrgica y más si el experimento requiere un animal libre en una jaula después de la cirugía.
Un artículo reciente ha descrito la canulación de AME como parte del experimento (medida de la presión arterial) en un animal bajo anestesia8. Sin embargo, no se describe ninguna técnica sobre la canulación quirúrgica de la AME para la infusión a largo plazo en un animal sin restricciones. El objetivo de este manuscrito es describir paso a paso una técnica quirúrgica para la canulación a largo plazo de la AME a través de una rama proximal, que permite la infusión selectiva de fármacos en el lecho mesentérico durante al menos 24 horas (y más). Como una canulación constante y robusta requiere la ligadura permanente y el cierre del vaso donde se inserta el catéter, esta técnica evita insertar el catéter directamente en el SMA9 y se acerca al vaso a través de la canulación de una rama proximal, lo más proximal posible hasta el origen mismo de la AME de la aorta. La infusión proximal permite que el fármaco infundido alcance el lecho anatómico más ancho posible, sin cerrar el flujo sanguíneo a través del vaso principal.
La técnica de canulación SMA de rata tiene muchas aplicaciones. Sería posible administrar fármacos de forma selectiva en el compartimento arterial mesentérico para obtener acción local a nivel gastrointestinal y evitar efectos sistémicos y metabolismo hepático del fármaco. El modelo de rata canulada con SMA tiene ventajas sobre los modelos animales más grandes: es menos costoso, es éticamente aceptable y es más fácil de realizar y aprender. La cirugía de canulación de AME también es más fácil de realizar en el modelo de rata en comparación con el modelo de ratón.
Protocol
Representative Results
Discussion
La principal ventaja de este modelo de infusión de AME de rata es su firmeza y durabilidad durante al menos 24 horas en la gran mayoría de los animales. La infusión de anticoagulante podría alargar este intervalo de tiempo. El modelo permite una infusión confiable de medicamentos selectivamente en la región mesentérica, dirigida al intestino delgado y la parte proximal del colon.
Varios pasos son críticos para el éxito de la técnica. Para lograr la canulación en un recipiente muy pequeño, es importante seleccionar ratas que pesen al menos 400 g; el sexo y la edad no son relevantes. También es importante elegir los instrumentos quirúrgicos correctos y el tipo de cánula. Aquí, se inserta una cánula de poliuretano más pequeña (0,4 mm O.D, 0,25 mm I.D.) 1 cm en la cánula más grande (0,93 mm O.D, 0,5 mm I.D.) para obtener un catéter funcional y útil que permita ambas conexiones a la arteria pequeña y al sistema de infusión más grande.
El primer paso crítico quirúrgico es limpiar la AME y la rama identificada para la canulación del tejido adiposo circundante (paso 3.5). Esto ayuda a evitar la inserción de la cánula entre el tejido y la arteria, que es un error común. Sin embargo, este paso de limpieza es difícil ya que la pequeña rama de la AME es frágil y fácil de dañar. Si la rama está lesionada, es posible detener el sangrado por ligadura y elegir una rama proximal diferente, para no desperdiciar al animal.
Para evitar la formación de burbujas de aire dentro de la cánula y evitar la embolia gaseosa, la cánula debe llenarse con solución salina hasta la punta antes de la inserción en la rama. Para asegurar la cánula en su lugar, la aplicación de hilo quirúrgico (seda 4-0) debe estar entre el punto de inserción en la arteria y la punta de la cánula, directamente en la parte superior del vaso alrededor del catéter. El nudo quirúrgico debe estar lo suficientemente apretado como para fijar la cánula, pero no demasiado apretado para ocluirla (paso 3.12).
La mejor manera de asegurar una canulación correcta es ver el flujo sanguíneo a través de la cánula (paso 3.10). En términos de solución de problemas, si esto no tiene lugar, puede deberse a las siguientes razones:
la cánula no se insertó correctamente en la arteria;
la cánula está dentro de la arteria pero ocluida por el nódulo en una posición incorrecta;
la cánula está dentro de la arteria y una burbuja de aire en la cánula está ralentizando el flujo;
se ha formado un coágulo dentro de la cánula.
Una inserción incorrecta puede deberse a la posición de la cánula en el espacio entre la arteria y el tejido adiposo. En este caso, es necesaria la reinserción. Cuando el nudo sobre el recipiente ocluye la cánula, es posible desatarla con mucho cuidado y rehacerla. Las pequeñas burbujas de aire en el catéter generalmente no comprometen la canulación y no ponen en peligro la vida; pero si hay una gran burbuja de aire en la cánula, es necesario volver a tirar de la cánula con la jeringa o volver a colocar el catéter en una rama diferente. Por lo general, es posible evitar la formación de coágulos y mantener la cánula patente mediante la infusión de bolos de solución salina de 0,2 ml de vez en cuando durante la operación.
Una limitación de este estudio es una subevaluación de la permeabilidad de la cánula en tiempos de infusión más largos: aquí, se realizó una infusión de 24 horas mientras las ratas estaban alojadas en una jaula metabólica. Para obtener un período de infusión más largo, puede ser útil utilizar la terapia anticoagulante, no administrada en este estudio. Sin embargo, durante la infusión, la rata debe ser alojada en la jaula metabólica porque es la única que soporta el sistema de infusión. Esta ubicación es incómoda para el animal, que podría estar estresado si se trata durante un período más largo. Además, solo se utilizó solución salina para perfusión, por lo que no hay resultados sobre la administración específica del fármaco. Una limitación del método es la imposibilidad de infundir en las ramas arteriales (si están presentes) por encima de la utilizada para el catéter. Por esta razón se recomienda cannular la rama más cercana de la aorta.
Ningún otro modelo de infusión a largo plazo de AME de rata para animales sin restricciones está presente en la literatura. En comparación con el modelo de canulación IMA descrito hace muchos años4, la técnica aquí descrita tiene un objetivo experimental más amplio porque permite la infusión de fármacos en el área de perfusión de AME y no se limita al colon. Recientemente, por primera vez, se utilizó la canulación selectiva de una rama de la AME para la infusión de toxina botulínica directamente en la región mesentérica arterial para estudiar el efecto sobre el músculo liso intestinal10, pero muchos otros fármacos podrían probarse en el futuro. Por ejemplo, se pueden infundir anticoagulantes para estudiar la trombosis mesentérica, o fármacos con una acción de microbiota intestinal11 o incluso fármacos para enfermedades inflamatorias intestinales12. La infusión intraarterial es útil para estudios de metabolismo intestinal en particular, porque el efecto del fármaco es evaluable antes de que la sangre pase por la circulación portal donde está sujeta al metabolismo hepático.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores desean reconocer el Cen.Ri.S. (Centro di ricerche sperimentali) de la Università Cattolica del Sacro Cuore en Roma para permisos.
Materials
| 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 |
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