Accesso al cervello suino tramite craniectomia pneumatica ad alta velocità
Summary
Questo protocollo descrive l’esecuzione di una craniectomia utilizzando un trapano pneumatico ad alta velocità su un maiale Landrace danese di 3 mesi. L’accesso avviene attraverso l’osso frontale e rivela la dura madre ventrale e gli emisferi cerebrali sottostanti. Questa procedura consente l’accesso a gran parte del cervello del maiale.
Abstract
L’uso dei suini come modello animale sperimentale è particolarmente rilevante nella ricerca neuroscientifica, poiché il sistema nervoso centrale (SNC) suino e umano condividono molte importanti proprietà funzionali e architettoniche. Di conseguenza, si prevede che i suini avranno un ruolo sempre più importante nella ricerca futura su varie malattie neurologiche. Qui viene descritto un metodo per eseguire una craniectomia anteriore attraverso l’osso frontale suino. Dopo un’incisione sulla linea mediana e la successiva esposizione dell’osso frontale suino, vengono utilizzati punti di riferimento anatomici per garantire la posizione ottimale della craniectomia. Con un assottigliamento attento e graduale dell’osso frontale con una fresa arrotondata, si ottiene un’apertura rettangolare verso la dura madre e gli emisferi cerebrali sottostanti. Il metodo presentato richiede alcuni materiali chirurgici, tra cui un trapano pneumatico ad alta velocità, e un certo grado di esperienza chirurgica. Le potenziali complicanze includono lesioni involontarie della dura madre o del seno sagittale dorsale. Tuttavia, il metodo è semplice, efficiente in termini di tempo e offre un alto grado di riproducibilità per i ricercatori. Se eseguita correttamente, la tecnica espone un’ampia porzione del cervello di maiale non interessato per vari neuromonitoraggi o analisi.
Introduction
In generale, i modelli animali vengono utilizzati quando limitazioni pratiche e/o etiche vietano l’uso di pazienti umani per esaminare malattie o testare metodi chirurgici. Nuovi modelli animali sono generalmente stabiliti per fornire nuove conoscenze con valore traslazionale alle condizioni umane. I roditori sono spesso utilizzati per considerazioni pratiche e finanziarie, ma hanno un valore traslazionale limitato per l’uomo, soprattutto a causa di sostanziali differenze anatomiche1. I maiali, tuttavia, offrono diversi vantaggi rispetto ai roditori. Non solo i maiali condividono diverse caratteristiche anatomiche, fisiologiche, metaboliche e genetiche chiave con gli esseri umani, ma le dimensioni dei sistemi di organi suini possono essere abbinate al peso per assomigliare agli organi umani 2,3. Ciò conferisce ai suini un ruolo unico tra i modelli animali chirurgici e nell’addestramento procedurale4. Sebbene l’uso di modelli suini richieda determinate capacità pratiche e finanziarie rispetto all’uso di roditori, i suini offrono un’opzione più accettabile sia dal punto di vista finanziario che etico rispetto all’uso di primati non umani.
Il cervello suino è di particolare interesse nella ricerca traslazionale delle neuroscienze. In primo luogo, l’architettura del cervello di maiale è simile a quella del cervello umano, poiché entrambi sono a predominanza della sostanza bianca e girrencefalici 3,5,6. In secondo luogo, le maggiori dimensioni del cervello nei suini rispetto ai roditori consentono l’uso di apparecchiature chirurgiche e varie modalità di imaging equivalenti a quelle utilizzate in ambito clinico 7,8. Di conseguenza, negli ultimi decenni sono stati ampiamente utilizzati vari modelli suini nella ricerca neuroscientifica9. La maggior parte di questi modelli di SNC suino, tuttavia, richiede un’analisi diretta del tessuto cerebrale, che può essere ottenuta in vari modi (ad esempio, impianto di cateteri o elettrodi, biopsie tissutali, ecc.) 10. Poiché la maggior parte di queste modalità richiede un certo grado di strumentalizzazione e l’accesso diretto al cervello, è necessario considerare diversi approcci per l’accesso chirurgico.
Questo metodo prevede l’esecuzione di una craniectomia anteriore attraverso l’osso frontale su una femmina di suino Landrace danese sedata di 3 mesi. Lo scopo generale di questo manoscritto è quello di descrivere un metodo per esporre una grande porzione del cervello suino ventrale attraverso una craniectomia utilizzando un trapano pneumatico ad alta velocità. Il primo passo è posizionare il soggetto in una posizione adeguata con la testa sollevata. Poiché il cranio suino è molto diverso da quello degli esseri umani, il secondo passo prevede la pianificazione del posizionamento della craniectomia utilizzando vari punti di riferimento anatomici. Il terzo passo consiste nell’accedere alla dura madre sottostante che copre entrambi gli emisferi senza danneggiarla.
Protocol
Representative Results
Discussion
La procedura dimostrata prevede diversi passaggi critici. In primo luogo, la pianificazione accurata della posizione della craniectomia è fondamentale a causa della composizione del cranio suino. Poiché lo spessore dell’osso frontale suino aumenta ai bordi laterali, posizionare l’apertura troppo lateralmente11 può rendere difficile raggiungere la dura madre durante la perforazione. Inoltre, localizzare correttamente l’apertura all’interno della linea mediana è importante per ridurre il rischio…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori desiderano esprimere la nostra gratitudine per il supporto e l’esperienza tecnica condivisa dal personale del Laboratorio Biomedico dell’Ospedale Universitario di Aalborg, in Danimarca.
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
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