גישה למוח החזירי באמצעות כריתת מקדח פניאומטי במהירות גבוהה
Summary
פרוטוקול זה מתאר ביצוע כריתת גולגולת באמצעות מקדחה פניאומטית במהירות גבוהה על חזיר דני בן 3 חודשים. הגישה נעשית דרך העצם הקדמית וחושפת את הדורה מאטר הגחוני ואת ההמיספרות המוחיות שמתחתיו. הליך זה מאפשר גישה לחלק גדול של מוח החזיר.
Abstract
השימוש בחזירים כמודל ניסיוני של בעלי חיים רלוונטי במיוחד במחקר מדעי המוח, שכן מערכת העצבים המרכזית של החזירים והאדם (CNS) חולקת תכונות תפקודיות ואדריכליות חשובות רבות. כתוצאה מכך, לחזירים צפוי להיות תפקיד חשוב יותר ויותר במחקר עתידי על מחלות נוירולוגיות שונות. כאן מתוארת שיטה לביצוע כריתת גולגולת קדמית דרך העצם הקדמית החזירית. לאחר חתך בקו האמצע וחשיפה לאחר מכן של העצם הקדמית החזירית, ציוני דרך אנטומיים משמשים כדי להבטיח את המיקום האופטימלי של כריתת הגולגולת. על ידי דילול זהיר והדרגתי של העצם הקדמית עם מקדחה מעוגלת, מושג פתח מלבני לדורה מאטר ולהמיספרות המוחיות הבסיסיות. השיטה המוצגת דורשת חומרים כירורגיים מסוימים, כולל מקדחה פנאומטית במהירות גבוהה, ומידה מסוימת של ניסיון כירורגי. סיבוכים אפשריים כוללים נגעים לא מכוונים של dura mater או סינוס sagittal גבי. עם זאת, השיטה פשוטה, חסכונית בזמן, ומציעה רמה גבוהה של יכולת שחזור לחוקרים. אם היא מבוצעת כראוי, הטכניקה חושפת חלק גדול ממוח החזיר שלא נפגע לצורך ניטור עצבי או ניתוחים שונים.
Introduction
באופן כללי, מודלים של בעלי חיים משמשים כאשר מגבלות מעשיות ו / או אתיות אוסרות על שימוש בחולים אנושיים לבדיקת מחלות או לבדיקת שיטות ניתוח. מודלים חדשניים של בעלי חיים מבוססים בדרך כלל כדי לספק ידע חדש עם ערך תרגומי לתנאים אנושיים. מכרסמים משמשים לעתים קרובות בשל שיקולים מעשיים וכלכליים, אך יש להם ערך תרגומי מוגבל לבני אדם, במיוחד בשל הבדלים אנטומיים משמעותיים1. חזירים, לעומת זאת, מציעים מספר יתרונות בהשוואה למכרסמים. לא רק שחזירים חולקים כמה תכונות אנטומיות, פיזיולוגיות, מטבוליות וגנטיות מרכזיות עם בני אדם, אלא שניתן להתאים את גודל מערכות האיברים החזיריים למשקל כדי להידמות לאיברים אנושיים 2,3. זה נותן לחזירים תפקיד ייחודי בקרב מודלים של חיות כירורגיות ובאילוף פרוצדורלי4. למרות שהשימוש במודלים חזיריים דורש יכולות מעשיות ופיננסיות מסוימות בהשוואה לשימוש במכרסמים, חזירים מציעים אפשרות מקובלת יותר מבחינה כלכלית ואתית בהשוואה לשימוש בפרימטים שאינם אנושיים.
המוח החזירי מעניין במיוחד במחקר מדעי המוח התרגומיים. ראשית, הארכיטקטורה של מוח החזיר דומה לזו של המוח האנושי, שכן שניהם חומר לבן דומיננטי ו gyrencephalic 3,5,6. שנית, גודל המוח הגדול יותר בחזירים בהשוואה למכרסמים מאפשר שימוש בציוד כירורגי ובשיטות הדמיה שונות המקבילות לאלה המשמשות במסגרות קליניות 7,8. כתוצאה מכך, מודלים חזיריים שונים נמצאים בשימוש נרחב במחקר מדעי המוח בעשורים האחרונים9. עם זאת, רוב המודלים של מערכת העצבים המרכזית החזירית דורשים ניתוח ישיר של רקמת המוח, אותו ניתן להשיג בדרכים שונות (למשל, השתלת צנתרים או אלקטרודות, ביופסיות רקמות וכו ‘) 10. מכיוון שרוב השיטות הללו דורשות מידה מסוימת של אינסטרומנטליזציה וגישה ישירה למוח, יש לשקול גישות שונות לגישה כירורגית.
שיטה זו כוללת ביצוע כריתת גולגולת קדמית דרך העצם הקדמית על נקבת חזיר דנית מורדמת בת 3 חודשים. מטרתו הכוללת של כתב יד זה היא לתאר שיטה לחשיפת חלק גדול מהמוח החזירי הגחוני באמצעות כריתת גולגולת באמצעות מקדחה פנאומטית במהירות גבוהה. הצעד הראשון הוא למקם את הנושא בתנוחה מתאימה עם ראש מורם. מכיוון שהגולגולת החזירית שונה למדי מזו של בני האדם, השלב השני כרוך בתכנון המיקום של כריתת הגולגולת באמצעות ציוני דרך אנטומיים שונים. השלב השלישי הוא לגשת לדורה מאטר הבסיסית המכסה את שתי ההמיספרות מבלי לפגוע בה.
Protocol
Representative Results
Discussion
ההליך המוכח כולל מספר שלבים קריטיים. ראשית, התכנון המדויק של מיקום הגולגולת הוא קריטי בשל הרכב הגולגולת החזירית. מכיוון שעובי העצם הקדמית החזירית גדל בקצוות הרוחביים, הצבת הפתח לרוחב11 עלולה להקשות על הגעה לדורה מאטר במהלך הקידוח. בנוסף, מיקום נכון של הפתח בתוך קו האמצע חשוב כד…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים רוצים להביע את תודתנו על התמיכה והניסיון הטכני המשותפים לצוות המעבדה הביו-רפואית, בית החולים האוניברסיטאי אלבורג, דנמרק.
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 |
References
- 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).
.