Modelo de quemadura de rata para estudiar la quemadura térmica cutánea de espesor total y la infección
Summary
Un modelo que imite el escenario clínico de lesiones por quemaduras e infecciones es necesario para avanzar en la investigación de quemaduras. El presente protocolo demuestra un modelo simple y reproducible de infección por quemaduras de rata comparable al de los seres humanos. Esto facilita el estudio de quemaduras e infecciones después de quemaduras para desarrollar nuevos tratamientos antibióticos tópicos.
Abstract
Las metodologías de inducción de quemaduras se describen de manera inconsistente en modelos de ratas. Un modelo uniforme de herida por quemaduras, que representa el escenario clínico, es necesario para realizar investigaciones de quemaduras reproducibles. El presente protocolo describe un método simple y reproducible para crear ~ 20% de quemaduras de espesor total de superficie corporal (TBSA) en ratas. Aquí, se aplicó una varilla de cobre de 22,89cm2 (5,4 cm de diámetro) calentada a 97 °C en un baño de agua a la superficie de la piel de la rata para inducir la lesión por quemadura. Una varilla de cobre con una alta conductividad térmica fue capaz de disipar el calor más profundamente en el tejido de la piel para crear una quemadura de espesor total. El análisis histológico muestra epidermis atenuada con daño coagulativo en la extensión de espesor total de la dermis y el tejido subcutáneo. Además, este modelo es representativo de las situaciones clínicas observadas en pacientes hospitalizados con quemaduras después de una lesión por quemadura, como la desregulación inmune y las infecciones bacterianas. El modelo puede recapitular la infección bacteriana sistémica por bacterias Gram-positivas y Gram-negativas. En conclusión, este artículo presenta un modelo de quemadura de rata robusto y fácil de aprender que imita las situaciones clínicas, incluida la desregulación inmune y las infecciones bacterianas, que es de considerable utilidad para el desarrollo de nuevos antibióticos tópicos para quemaduras e infecciones.
Introduction
Las lesiones por quemaduras se encuentran entre las formas más devastadoras de trauma, con tasas de mortalidad que alcanzan el 12% incluso en centros especializados en quemaduras 1,2,3. Según informes publicados recientemente, ~ 486,000 pacientes con quemaduras requieren atención médica anualmente en los Estados Unidos, con casi 3,500 muertes 1,2,3,4,5,6. La lesión por quemadura impone un gran desafío para el sistema inmunológico de los pacientes y crea una herida abierta significativa, que tarda en sanar, dejándolos susceptibles a la colonización cutánea, pulmonar y sistémica con bacterias nosocomiales y oportunistas. La desregulación inmune combinada con la infección bacteriana se asocia con mayor morbilidad y mortalidad en pacientes quemados7.
Un modelo de quemaduras e infecciones en animales es esencial para estudiar la patogénesis de las infecciones bacterianas después del daño de la piel y la supresión inmune asociada con el trauma por quemaduras. Tales modelos permiten el diseño y la evaluación de nuevos métodos para tratar infecciones bacterianas en pacientes con quemaduras. Las ratas y los humanos comparten características fisiológicas y patológicas similares a las de la piel que se han documentado previamente8. Además, las ratas son más pequeñas en tamaño, lo que las hace más fáciles de manejar, más asequibles y más fáciles de adquirir y mantener que los modelos animales más grandes.
Estas características hacen de las ratas un animal modelo ideal para estudiar quemaduras e infecciones9. Desafortunadamente, la técnica para la inducción de quemaduras es inconsistente y a menudo mínimamente descrita 10,11,12,13,14. El presente protocolo está diseñado para desarrollar un procedimiento simple, rentable y reproducible para crear una lesión por quemadura consistente de espesor total en un modelo de rata que simule el escenario clínico y pueda usarse para evaluar la supresión inmune y la infección bacteriana.
Protocol
Representative Results
Discussion
Se han presentado varios modelos de quemaduras para estudiar la fisiopatología de la lesión por quemadura 8,12,16,17. En el presente estudio, empleamos un modelo de rata para desarrollar un protocolo simple y reproducible para inducir una quemadura de espesor completo seguida de una infección bacteriana para simular un trauma por quemadura infectada en pacientes. La elección de la rata como…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores agradecen a la División de Medicina Comparada de la Universidad de Carolina del Norte por la provisión y el cuidado de los animales. Agradecemos a Lauren Ralph y Mia Evangelista en el Núcleo de Servicios de Patología por la asistencia técnica experta con Histopatología / Patología Digital, incluida la sección de tejidos y las imágenes. Esta investigación fue apoyada por una beca de investigación del Departamento de Defensa (número de premio W81XWH-20-1-0500, GR y TV).
Materials
| 1 mL syringe | BD, USA | 309597 | Used to inject the analgesic |
| 1.7 mL Microtube | Olympus, USA | 24-282 | Used to carry morphine |
| 10% NBF | VWR, USA | 16004-115 | Used to fix the skin piece for staining |
| 30 mL syringe | BD, USA | 302832 | Used to inject the lactate ringer solution |
| 70% ethyl alcohol | Fischer Scientific, USA | BP28184 | |
| Aperio AT2 Digital Pathology Slide Scanner with ImageScope software | Aperio, Technologies Inc., Vista, CA, USA | n/a | Scanning of H & E slides and analysis |
| Cetrimide agar plates | BD, USA | 285420 | Selective media plates for Pseudomonas aeruginosa growth |
| Copper rods | n/a | n/a | Used to induce the burn injury |
| Cotton tipped applicators | OMEGA Surgical supply, USA | 4225-IMC | Used to apply eye ointment |
| Electric shaver | Oster, USA | Golden A5 | Used to remove the dorsal side hairs |
| Eye lube | Dechra, UK | n/a | The eye wetting agent to provide long lasting comfort and avoid eye dryness |
| Fluff filled underpads | Medline, USA | MSC281225 | Used in the burn procedure |
| Forcep | F.S.T. | 11027-12 | Used to hold the skin piece |
| Gauze sponges | Oasis, USA | PK412 | Used to clean the applied nair cream from the dorsal side |
| Heat-resistant gloves | n/a | n/a | Used to hold the heated copper rods |
| Hematology Analyzer | IDEXX laboratories, USA | ProCyte Dx | |
| Induction chamber | Kent Scientific, USA | vetFlo-0730 | Used to anesthesize the animals |
| Insulin syringe | BD, USA | 329461 | |
| Isoflurane | Pivetal, USA | NDC46066-755-04 | Used to anesthesized rats to induce a loss of consciousness |
| Isoflurane vaporiser | n/a | n/a | |
| Lactated ringer's solution | icumedical, USA | NDC0990-7953-09 | Used to resuscitate the rats |
| L-shaped spreader | Fischer Scientific, USA | 14-665-230 | |
| Mannitol Agar | BD, USA | 211407 | Selective media plates for Staphylococcus aureus growth |
| Minicollect tubes (K2EDTA) | greiner bio-one, USA | 450480 | Used to collect the blood |
| Morphine | Mallinckrodt, UK | NDC0406-8003-30 | This analgesia was used to induce the inability to feel burn injury pain |
| Muller Hinton Broth | BD, USA | 275730 | |
| Muller Hinton II Agar | BD, USA | 211438 | |
| Nair hair removal lotion | Nair, USA | n/a | Used to remove the residual hairs on dorsal side |
| Needle 23 G | BD, USA | 305193 | Used to inject the lactate ringer solution |
| Normal saline | n/a | n/a | |
| Spectrophotometer | ThermoScientific, USA | Genesys 30 | |
| Sprague-Dawley rats, male and female | Charles River Labs | n/a | 7-9 weeks old for burn induction |
| Surgical Scissor | F.S.T. | 14501-14 | Used to cut the desired skin piece |
| Tissue collection tubes | Globe Scientific | 220101236 | |
| Tissue Homogenizer | Kinematica, Inc, USA | POLYTRON PT2100 | Used to homogenize the tissue samples |
| Water bath | Fischer Scientific, USA | n/a | Used to induce the burn injury |
| Weighted heating pad | Comfytemp, USA | n/a | Used during the procedure to keep rat's body warm |
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