非人类灵长类动物脑脊液采集指南

来源:实验动物那些事儿公众号 发布时间:2024年03月19日 浏览次数: 【字体: 收藏 打印文章

目的

灵长类兽医协会(APV,Association of Primate Veterinarians)意识到在非人类灵长类动物(NHP,Non-human primate)中,脑脊液(CSF,Cerebro-Spinal Fluid)的采集可能对于临床和生物医学研究都是必需的。由于这项技术存在固有风险,实验动物兽医应确定脑脊液采集对临床评估的必要性和实用性。为了生物医学研究目的而进行脑脊液采集须在动物护理和使用委员会(IACUC,Institutional Animal Care and Use Committee)或等同的监管机构批准下进行。以下建议为IACUC、使用非人类灵长类动物模型的研究人员以及兽医人员提供基本信息,以供在制定脑脊液采集相关的政策和标准操作程序(SOP,Standard Operating Procedure)时予以考虑。

背景

脑脊液分析是一种强大的工具,可加强对中枢神经系统内发生的各种过程的检测,例如:出血、炎症、感染、肿瘤和其他临床情况。此外,对脑脊液中化合物(如激素、药物、神经递质、生物标志物、代谢产物和病毒)进行系列评估,在基础研究和转化研究中同样非常重要。中枢神经系统中的脑脊液体积可通过脑脊液的分泌和吸收而维持稳定。

操作注意事项

脑脊液通常通过脑池或腰椎间隙穿刺采集。其中,通过腰椎穿刺采集脑脊液的并发症风险相对较低。因为在大多数非人类灵长类动物中,腰椎穿刺位点远离脊髓的末端。应适当麻醉动物,并使用无菌技术进行操作,包括剃毛等术部准备和无菌材料的使用。至少需使用无菌手套、注射器和针头,还可考虑使用无菌手术创巾。脑脊液采集通常以侧卧位、胸骨卧位或坐位进行,分别通过颈部或脊柱的屈曲来改善对脑池的进入或扩大椎间隙(Gereschlager,1987;Magden,2015;Wolf,2012)。选择的针头尺寸和长度应适合非人类灵长类动物的种属和体型(Brady,2000;Cereschlager,1987;Magden,2015;Wolf,2012)。操作时使用的技术、设备和耗材,以及围手术期的护理因动物种属、研究目的和临床兽医的偏好而不同。

有些研究方案可能需随时间推移而连续采集脑脊液,或需采集未麻醉的受试对象的脑脊液样本。对于这些方案,可通过长期植入的脑脊液穿刺导管从清醒状态的恒河猴身上连续采集脑脊液,而该导管可连接至皮下的采集接入口(Gilberto,2003;Gilberto,2022;MacAllister, 2016)。

在编写本文件时,作者尽一切努力寻找总脑脊液体积的数值、硬脑膜穿刺的次数限制或建议、采集频率、安全的抽取体积以及脑脊液补充速率相关的最新参考文献。对于大多数灵长类动物,这方面的文献很有限。此外,采集方法也各不相同,因为从灵长类兽医协会成员收集的调查结果表明,各机构均可成功地使用多种不同的方法采集脑脊液。因此,作者根据现有的最佳证据提供了脑脊液采集的考虑因素和建议。

作为参考,先前的研究已确定成年雄性恒河猴(8.0-10.6kg)的表观脑脊液体积为10+/-0.06 mL,脑脊液流速为0.018+/-0.003 mL/min(McCully,2020)。恒河猴的脑脊液形成速率范围为28.6-44.2 μL/min(Curran,1970;Lux,1975;Martins,1977)。在这方面需要对非人灵长类动物进行进一步的研究,以促进更具指导性建议的制定。

潜在不良反应

虽然在非人类灵长类动物中进行脑脊液采集时报道的并发症很少,但解剖变异以及不适当或技术不佳的操作方法可能导致样本受损或并发症,如出血,脑疝,感染,脑干、脊髓或神经根损伤以及动物的不适。这些并发症虽然罕见,但可能会损害动物福利。

由于存在风险,应由兽医或经过培训的兽医人员采集脑脊液。对于未成功的脑脊液采集尝试,实践可能有所不同。常见做法是允许一个人进行最多三次未成功的尝试。在第三次尝试失败后,应由另一位合格的人员接替。如果第二个人在三次尝试后仍无法采集到脑脊液,则停止尝试。同时动物将接受适当的镇痛治疗,并从麻醉中恢复。在尝试失败后更换采集部位(例如从脑池到腰椎)通常可成功。如果是未进行成像的失败尝试,则可使用X线透视辅助穿刺针放置。除提高成功率外,影像引导还可降低创伤性穿刺的发生率。(Eskey,2001)

术后监测应持续进行,直到动物返回其笼内,并能在没有支撑的情况下保持直立姿势。对动物的监测应该至少持续24小时或根据IACUC批准的方案进行。监测应包括对基本的生理、行为和运动参数的评估。尤其应评估动物是否出现神经功能障碍的迹象,包括但不限于嗜睡、抑郁、昏迷和头部压迫感等。在人类医学中,脑脊液采集后出现的头痛和由此引起的颅内低压并不少见。考虑到非人类灵长类动物中的这种潜在后遗症,应在手术时给予镇痛治疗,并延长2-3天,或根据与头痛或脊柱疼痛相关行为的术后观察结果按需提供镇痛治疗。最有效的镇痛方案可能是术前即开始综合治疗。

IACUC注意事项和记录保存

IACUC应了解脑脊液采集的相关工作以及所有可能的并发症,并至少每年对其审查。所有相关信息,如药物剂量、术前准备、采集的脑脊液体积、采集频率以及术后短期和长期恢复情况,均应在IACUC方案中进行描述,并在医疗记录或实验室日志中适当地记录。

脑脊液可能是研究方案中的关键资料,但如果采集技术不恰当,可能会对动物福利产生影响。递交方案时,应提供采集次数和频率的科学依据。具体而言,IACUC还应仔细评估涉及脑脊液采集的每个提案,并考虑以下问题:

1.脑脊液采集是否对实现方案中所述的科学目标至关重要?

2.是否有替代方法和侵入性较小的中枢神经系统评价方法(如成像技术)可供选择,如果有,是否考虑过?

3.操作人员是否接受过适当的培训并具备足够的技能?

4.是否将提供适当的围手术期麻醉和镇痛方案?有关麻醉和镇痛计划,应咨询实验动物兽医。

5.采集的脑脊液体积是否符合动物的年龄和体型考虑?

6.脑膜穿刺的次数和频率是否适合动物,以及并发症风险是否已降到最低?如果多次采集脑脊液为研究的一部分,应明确规定每只动物的最大采集次数。

7.术后监测计划是否适当?

8.是否考虑了所有可能的术后并发症,并列出了所有合理的干预方法,包括安乐死?

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