[go: up one dir, main page]

RU2845390C1 - Method for administering the solutions into small laboratory animals into a cerebellomedullary cistern - Google Patents

Method for administering the solutions into small laboratory animals into a cerebellomedullary cistern

Info

Publication number
RU2845390C1
RU2845390C1 RU2025104684A RU2025104684A RU2845390C1 RU 2845390 C1 RU2845390 C1 RU 2845390C1 RU 2025104684 A RU2025104684 A RU 2025104684A RU 2025104684 A RU2025104684 A RU 2025104684A RU 2845390 C1 RU2845390 C1 RU 2845390C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
needle
cistern
occipital
puncture
Prior art date
Application number
RU2025104684A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олеся Викторовна Щеблыкина
Дарья Александровна Костина
Никита Сергеевич Жунусов
Михаил Викторович Корокин
Михаил Владимирович Покровский
Аркадий Витальевич Нестеров
Елизавета Игоревна Репина
Юлия Владимировна Степенко
Владимир Михайлович Покровский
Вероника Сергеевна Шмигерова
Дмитрий Вячеславович Яковлев
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ")
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2845390C1 publication Critical patent/RU2845390C1/en

Links

Abstract

FIELD: medical science.
SUBSTANCE: invention refers to experimental medicine, particularly to a method for introducing solutions into a cerebellomedullary cistern in small laboratory animals. A method involves anaesthesia, fixing an animal in a position of maximum head flexion, a needle puncture into a greater cerebral cistern and introduction of a solution. Anaesthesia is carried out with using inhalation anaesthetic. After the head is bent as much as possible in the atlantooccipital joint, navigation is carried out to locate the prick-in point by marking three points along the median line with a rod with a sterile colouring solution: greater occipital tubercle, spinous process of the II cervical vertebra and the middle of the distance between them, which is defined as the stick in point, then a disposable needle having a limiter is used to puncture the skin, soft tissues, atlanto-occipital membrane and dura mater, and the analysed solution is administered.
EFFECT: declared method enables the fast introduction of the aqueous solutions into the cerebellomedullary cistern with a low risk of post-injection complications.
1 cl, 4 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к экспериментальной медицине и может быть использовано для введения водных растворов, с целью моделирования и фармакологической коррекции патологий центральной нервной системы.The invention relates to experimental medicine and can be used for the introduction of aqueous solutions for the purpose of modeling and pharmacological correction of pathologies of the central nervous system.

Создание моделей заболевания центральной нервной системы является одним из важных аспектов изучения их патогенеза. Введение фармакологических агентов в большую мозговую цистерну является методом, который часто применяют для изучения доставки фармацевтических векторов, которые используются в качестве генной терапии (Мельникова, Е.В. Генная терапия нейродегенеративных заболеваний: достижения, разработки, проблемы внедрения в клиническую практику / Мельникова Е.В., Меркулов В.А., Меркулова О.В. // БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. - 2023. - №2. - С. 127-147).The creation of models of diseases of the central nervous system is one of the important aspects of studying their pathogenesis. The introduction of pharmacological agents into the cisterna magna cerebral is a method that is often used to study the delivery of pharmaceutical vectors that are used as gene therapy (Melnikova, E.V. Gene therapy of neurodegenerative diseases: achievements, developments, problems of implementation in clinical practice / Melnikova E.V., Merkulov V.A., Merkulova O.V. // BIOpreparations. Prevention, diagnostics, treatment. - 2023. - No. 2. - P. 127-147).

Разработка способа инъекции в большую цистерну головного мозга (cisterna magna) у мышей представляет собой важный инструмент для современных исследований, в частности для моделирования нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера (Экспериментальные модели болезни Альцгеймера: преимущества и недостатки / Иптышев А.М., Горина Я.В., Лопатина О.Л., Комлева Ю.К., Салмина А.Б. // Сибирское медицинское обозрение. - 2016. - №4. - С. 100) или болезнь Паркинсона (Миграция мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток при системном и локальном введении на экспериментальной модели паркинсонизма / Зафранская Марина Михайловна, Нижегородова Д.Б., Алейникова Н.Е., Кузнецова Т.Е., Ванслав М.И., Игнатович Т.В., Бойко А.В., Пономарев В.В. // Анналы клинической и экспериментальной неврологии. - 2019. - №2. - С. 32-40), аутоиммунных заболеваний, связанных с поражением головного мозга, например оптического нейромиелита (Neuromyelitis optica (NMO)-an autoimmune disease of the central nervous system (CNS) / Asgari N., Owens T., Frokiaer J., Stenager E., Lillevang S.T., Kyvik K.O. // Acta Neurol Scand. - 2011. - Vol. 123, №6. - P. 369-384). Это дает возможность изучать патогенез заболеваний, а также оценивать влияние различных факторов на развитие патологий.The development of a method for injection into the cisterna magna of the brain in mice is an important tool for modern research, in particular for modeling neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease (Experimental models of Alzheimer's disease: advantages and disadvantages / Iptyshev AM, Gorina YaV, Lopatina OL, Komleva YuK, Salmina AB // Siberian Medical Review. - 2016. - No. 4. - P. 100) or Parkinson's disease (Migration of multipotent mesenchymal stromal cells upon systemic and local administration in an experimental model of parkinsonism / Zafranskaya Marina Mikhailovna, Nizhegorodova DB, Aleinikova NE, Kuznetsova TE, Vanslav MI, Ignatovich TV, Boyko AV, Ponomarev VV // Annals of Clinical and Experimental Neurology. - 2019. - No. 2. - P. 32-40), autoimmune diseases associated with brain damage, such as neuromyelitis optica (Neuromyelitis optica (NMO) - an autoimmune disease of the central nervous system (CNS) / Asgari N., Owens T., Frokiaer J., Stenager E., Lillevang S.T., Kyvik K.O. // Acta Neurol Scand. - 2011. - Vol. 123, No. 6. - P. 369-384). This makes it possible to study the pathogenesis of diseases, as well as to assess the influence of various factors on the development of pathologies.

Не менее важной причиной актуальности данного метода считается возможность преодоления гематоэнцефалического барьера. Гематоэнцефалический барьер является серьезным препятствием для доставки многих терапевтических веществ в мозг. Интратекальная инъекция позволяет доставлять препараты непосредственно в ликвор, минуя гематоэнцефалический барьер. Это особенно важно для разработки и тестирования новых методов лечения с помощью генной терапии (Targeted gene silencing in the nervous system with CRISPR-Cas13 / Powell J.E., Lim C.K.W., Krishnan R., McCallister T.X., Saporito-Magriña C., Zeballos M.A., McPheron G.D., Gaj T. // Science Advances. - 2022. - Vol. 8, №3. - Р. 2485).An equally important reason for the relevance of this method is the ability to overcome the blood-brain barrier. The blood-brain barrier is a serious obstacle to the delivery of many therapeutic substances to the brain. Intrathecal injection allows you to deliver drugs directly into the cerebrospinal fluid, bypassing the blood-brain barrier. This is especially important for the development and testing of new treatments using gene therapy (Targeted gene silencing in the nervous system with CRISPR-Cas13 / Powell J.E., Lim C.K.W., Krishnan R., McCallister T.X., Saporito-Magriña C., Zeballos M.A., McPheron G.D., Gaj T. // Science Advances. - 2022. - Vol. 8, No. 3. - P. 2485).

При проведении доклинических исследований с применением метода интратекальной инъекции можно производить изучение эффективности терапии фармакологическими агентами. Метод позволяет точно оценивать эффективность новых способов коррекции заболеваний центральной нервной системы, таких как лечение повреждения спинного мозга с помощью стромальных клеток костного мозга (Treatment of rats with spinal cord injury using human bone marrow-derived stromal cells prepared by negative selection / Romero-Ramírez L., Wu S., de Munter J., Wolters E.C., Kramer B.W., Mey J. // Journal of Biomedical Science-2020. - Vol.27, №1. - Р. 35). Это особенно актуально для разработки персонализированных подходов к лечению.Preclinical studies using the intrathecal injection method can be used to study the effectiveness of therapy with pharmacological agents. The method allows for an accurate assessment of the effectiveness of new methods for correcting central nervous system diseases, such as treatment of spinal cord injury using human bone marrow-derived stromal cells prepared by negative selection (Romero-Ramírez L., Wu S., de Munter J., Wolters E.C., Kramer B.W., Mey J. // Journal of Biomedical Science-2020. - Vol. 27, No. 1. - P. 35). This is especially relevant for the development of personalized treatment approaches.

Особенно важна минимальная инвазивность и высокая точность данного метода инъекции, что снижает риски возникновения побочных патологий у лабораторных животных и позволяет проводить долгосрочные исследования (A minimally invasive endovascular approach to the cerebellopontine angle cistern enables broad CNS biodistribution of scAAV9-CB-GFP / Benatti H.R., Anagnostakou V., Taghian T., Hall E.F., Nath S., Heilman C.B., Beneduce B.M., Leporati A., Raskett C., Epshtein M., King R., Gounis M.J., Malek A.M., Gray-Edwards H.L. // Molecular Therapy. - 2024. - Vol.32, № 10. - P. 3346-3355). Метод также полезен для изучения роли ликвора в поддержании гомеостаза мозга, иммунных реакций в ЦНС и взаимодействия между нервной и иммунной системами (In Vivo Imaging of Lymphatic Drainage of Cerebrospinal Fluid in Mouse / Mathieu E., Gupta N., Macdonald R.L., Ai J., Yücel Y.H. // Fluids and Barriers of the CNS. -2013. - Vol. 10, №1 - Р. 35).Of particular importance is the minimally invasiveness and high accuracy of this injection method, which reduces the risks of adverse pathologies in laboratory animals and allows for long-term studies (A minimally invasive endovascular approach to the cerebellopontine angle cistern enables broad CNS biodistribution of scAAV9-CB-GFP / Benatti H.R., Anagnostakou V., Taghian T., Hall E.F., Nath S., Heilman C.B., Beneduce B.M., Leporati A., Raskett C., Epshtein M., King R., Gounis M.J., Malek A.M., Gray-Edwards H.L. // Molecular Therapy. - 2024. - Vol.32, No. 10. - P. 3346-3355). The method is also useful for studying the role of cerebrospinal fluid in maintaining brain homeostasis, immune responses in the central nervous system, and the interaction between the nervous and immune systems (In Vivo Imaging of Lymphatic Drainage of Cerebrospinal Fluid in Mouse / Mathieu E., Gupta N., Macdonald R.L., Ai J., Yücel Y.H. // Fluids and Barriers of the CNS. -2013. - Vol. 10, No. 1 - P. 35).

Таким образом, разработка и совершенствование способа инъекции в большую цистерну головного мозга у мышей открывает широкие возможности для фундаментальных и прикладных исследований в области нейробиологии, фармакологии и генной терапии, способствуя развитию новых подходов к лечению заболеваний центральной нервной системы.Thus, the development and improvement of the method of injection into the cisterna magna of the brain in mice opens up wide opportunities for fundamental and applied research in the field of neurobiology, pharmacology and gene therapy, contributing to the development of new approaches to the treatment of diseases of the central nervous system.

Наиболее близкими аналогами к заявляемому изобретению являются несколько способов.The closest analogues to the claimed invention are several methods.

Известен способ повторного забора спинномозговой жидкости из большой цистерны головного мозга наркотизированных морских свинок породы 13 (Liu, C.T. Technique for repeated collection of cerebrospinal fluid from cisterna magna of anesthetized strain 13 guinea pigs / Liu C.T., Guo Z.M. // Proc Soc Exp Biol Med. - 1991. - Vol. 197, №4. - Р. 400-403). Методика осуществлялась следующим образом: голову животного закрепляли в стереотаксическом приборе под наклоном 30 градусов, а цистернальную пункцию проводили с помощью L-образной иглы 23-го калибра через выбритую кожу.A method for repeated collection of cerebrospinal fluid from the cisterna magna of the brain of anesthetized strain 13 guinea pigs is known (Liu, C.T. Technique for repeated collection of cerebrospinal fluid from cisterna magna of anesthetized strain 13 guinea pigs / Liu C.T., Guo Z.M. // Proc Soc Exp Biol Med. - 1991. - Vol. 197, No. 4. - P. 400-403). The method was carried out as follows: the animal's head was fixed in a stereotaxic device at an angle of 30 degrees, and cisternal puncture was performed using a 23-gauge L-shaped needle through shaved skin.

Известен метод чрескожной пункции большой цистерны для забора спинномозговой жидкости у крыс (Immortalized human cerebral microvascular endothelial cells maintain the properties of primary cells in an in vitro model of immune migration across the blood brain barrier / Daniels B.P., Cruz-Orengo L., Pasieka T.J., Couraud P.O., Romero I.A., Weksler B., Cooper J.A., Doering T.L., Klein R.S. // Journal of Neuroscience Methods. - 2013. - Vol. 212, №1. - P. 173-179), устройство для сбора спинномозговой жидкости было сконструировано с использованием шприца объемом 1 мл, силиконовой трубки, одноразовой иглы 21G и воды. Животное помещали на приподнятую платформу над основанием стереотаксического аппарата, а место прокола определяли с помощью стереотаксических координат.A method of percutaneous puncture of the cisterna magna for collecting cerebrospinal fluid in rats is known (Immortalized human cerebral microvascular endothelial cells maintain the properties of primary cells in an in vitro model of immune migration across the blood brain barrier / Daniels B.P., Cruz-Orengo L., Pasieka T.J., Couraud P.O., Romero I.A., Weksler B., Cooper J.A., Doering T.L., Klein R.S. // Journal of Neuroscience Methods. - 2013. - Vol. 212, No. 1. - P. 173-179), a device for collecting cerebrospinal fluid was designed using a 1 ml syringe, a silicone tube, a disposable 21G needle and water. The animal was placed on an elevated platform above the base of the stereotaxic apparatus, and the puncture site was determined using stereotaxic coordinates.

Также известен способ чрескожных пункций для забора спинномозговой жидкости у крыс (Safety assessment of multiple repeated percutaneous punctures for the collection of cerebrospinal fluid in rats / Wang D., Zhao Y., Yang Y., Xie H. // Brazilian Journal of Medical and Biological Research. - 2021. - Vol. 54, №6 - Р. 10032). Метод осуществляли путем введения иглы примерно на 0,5 см в область углубления затылочного гребня, чтобы добраться до большой цистерны. Затем введение иглы немедленно прекратили, а другую сторону собирающей иглы подсоединили к датчику давления. Для мониторинга давления в большой цистерне в каждой группе использовали систему для биологических экспериментов BL-420.A method of percutaneous punctures for collecting cerebrospinal fluid in rats is also known (Safety assessment of multiple repeated percutaneous punctures for the collection of cerebrospinal fluid in rats / Wang D., Zhao Y., Yang Y., Xie H. // Brazilian Journal of Medical and Biological Research. - 2021. - Vol. 54, No. 6 - P. 10032). The method was carried out by inserting a needle approximately 0.5 cm into the occipital crest depression to reach the large cistern. Then the needle insertion was immediately stopped, and the other side of the collecting needle was connected to a pressure sensor. A BL-420 biological experiment system was used to monitor the pressure in the large cistern in each group.

Недостатками указанных способов являются: во-первых, они использовались для забора спинномозговой жидкости, а не введения растворов, во-вторых, для проведения эксперимента, требовались дополнительные сложные приборы, а именно, стереотаксис, датчик давления, и высокие временные затраты. Кроме того, следует отметить, что проведение пункции таким образом требует от исследователя значительной технической подготовки и хирургических навыков. Также сложно оценить применимость данных способов у мышей.The disadvantages of these methods are: firstly, they were used to collect cerebrospinal fluid, not to administer solutions; secondly, to conduct the experiment, additional complex devices were required, namely, stereotaxis, a pressure sensor, and high time costs. In addition, it should be noted that performing a puncture in this way requires significant technical training and surgical skills from the researcher. It is also difficult to assess the applicability of these methods in mice.

Известен способ интратекальной доставки лекарственных средств крысам и мышам для экспериментальных исследований (Epidural and Intrathecal Drug Delivery in Rats and Mice for Experimental Research. Fundamental Concepts, Techniques, Precaution, and Application / Rahman M.M., Lee J.Y., Kim Y.H., Park C.K. // Biomedicines. - 2023. - Vol. 11, №5. - P. 1413). После анестезии проводится бритье грудопоясничной области. Иглы вводятся в межпозвоночное пространство, где отсутствуют костные части и которое закрыто связкой, под углом 70-80°, а затем уменьшают угол до 30-45° во время введения препарата, чтобы легко распределить введенный препарат из узкой иглы и предотвратить выделение ликвора во время извлечения иглы. Сообщалось, что глубина введения иглы составляет около 0,30 см у крыс после разреза кожи и мышц и 0,30-0,40 см без разреза кожи и мышц у мышей. Недостатком данной разработки являются: технологическая сложность детекции указанных в статье анатомических ориентиров и высокий риск ошибки при их идентификации. Также, как отмечают сами авторы, процедура требует высокого мастерства исследователя. Следует отметить, что данная методика ассоциирована с высоким риском осложнений: игла может легко травмировать спинной мозг и/или его сосудистую оболочку с образованием спинальной гематомы. Кроме того, как отмечено авторами, после инъекции препарата возникает временный двигательный паралич, что затрудняет оценку неврологического статуса и, вероятно, может иметь необратимый характер.A method for intrathecal drug delivery to rats and mice for experimental research is known (Epidural and Intrathecal Drug Delivery in Rats and Mice for Experimental Research. Fundamental Concepts, Techniques, Precaution, and Application / Rahman M.M., Lee J.Y., Kim Y.H., Park C.K. // Biomedicines. - 2023. - Vol. 11, No. 5. - P. 1413). After anesthesia, the thoracolumbar region is shaved. Needles are inserted into the intervertebral space, where there are no bone parts and which is closed by a ligament, at an angle of 70-80 °, and then the angle is reduced to 30-45 ° during drug administration in order to easily distribute the injected drug from the narrow needle and prevent the release of cerebrospinal fluid during needle removal. It was reported that the depth of needle insertion is about 0.30 cm in rats after skin and muscle incision and 0.30-0.40 cm without skin and muscle incision in mice. The disadvantages of this development are: technological complexity of detecting the anatomical landmarks specified in the article and a high risk of error in their identification. Also, as the authors themselves note, the procedure requires high skill of the researcher. It should be noted that this technique is associated with a high risk of complications: the needle can easily injure the spinal cord and / or its vascular membrane with the formation of a spinal hematoma. In addition, as noted by the authors, after the injection of the drug, temporary motor paralysis occurs, which complicates the assessment of the neurological status and may probably be irreversible.

Наиболее близким к заявленному решению является метод интратекального введения вектора AAV 9-го типа, кодирующего арилсульфатазу A, у взрослых мышей (Treatment of adult metachromatic leukodystrophy model mice using intrathecal administration of type 9 AAV vector encoding arylsulfatase A / Miyake N., Miyake K., Sakai A., Yamamoto M., Suzuki H., Shimada T. // Scientific Reports. - 2021. - Vol. 11, №1. - Р. 20513). Половозрелых мышей подвергали глубокой анестезии с использованием пентобарбитала, помещали в стереотаксическую рамку и сгибали в положении лежа, после чего заднюю поверхность шеи очищали повидон-йодом. Затем был сделан разрез кожи на затылке. Твердая мозговая оболочка была обнажена между затылочной костью и шейными позвонками, и игла была введена в цистерну через субокципитальный прокол. Десять микролитров раствора вектора вводили в течение 1 минуты с помощью шприца Hamilton с иглой со скошенным наконечником 33G.The closest to the claimed solution is the method of intrathecal administration of type 9 AAV vector encoding arylsulfatase A in adult mice (Treatment of adult metachromatic leukodystrophy model mice using intrathecal administration of type 9 AAV vector encoding arylsulfatase A / Miyake N., Miyake K., Sakai A., Yamamoto M., Suzuki H., Shimada T. // Scientific Reports. - 2021. - Vol. 11, No. 1. - P. 20513). Mature mice were deeply anesthetized with pentobarbital, placed in a stereotaxic frame and bent in a supine position, after which the back of the neck was cleaned with povidone-iodine. Then a skin incision was made on the back of the head. The dura mater was exposed between the occipital bone and cervical vertebrae and a needle was inserted into the cistern through a suboccipital puncture. Ten microliters of vector solution were injected over 1 minute using a Hamilton syringe with a 33G beveled needle.

Недостатком указанного способа является необходимость длительной наркотизации с использованием пентобарбитала, что увеличивает срок восстановления животных после процедуры и риск нейротоксических реакций. Кроме того, требуется применение стереотаксической рамки и обработки операционного поля, что требует дополнительных временных затрат, опыта работы с указанной аппаратурой, а также возможности инактивации некоторых фармакологических агентов или генетических конструкций раствором повидон-йода. Основным недостатком способа является необходимость проведения разреза кожи с подлежащими тканями, и обнажение твердой мозговой оболочки, что увеличивает время проведения процедуры, время восстановления животного и повышает риски инфекционных осложнений. Также следует отметить, что для проведения вмешательства использовался шприц типа Hamilton, что требует его обработки до и после инъекции, т.к. данные шприцы не являются одноразовыми.The disadvantage of this method is the need for long-term anesthesia using pentobarbital, which increases the recovery period of animals after the procedure and the risk of neurotoxic reactions. In addition, it requires the use of a stereotaxic frame and processing of the surgical field, which requires additional time, experience in working with the specified equipment, as well as the possibility of inactivating some pharmacological agents or genetic constructs with a povidone-iodine solution. The main disadvantage of the method is the need to incise the skin with underlying tissues and expose the dura mater, which increases the time of the procedure, the recovery time of the animal and increases the risk of infectious complications. It should also be noted that a Hamilton-type syringe was used to perform the intervention, which requires its processing before and after the injection, since these syringes are not disposable.

Задача изобретения заключается в расширении арсенала способов введения растворов в большую мозжечково-мозговую цистерну мелким лабораторным животнымThe objective of the invention is to expand the range of methods for introducing solutions into the large cerebellar-cerebral cistern of small laboratory animals.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является способ введения растворов мелким лабораторным животным в большую мозжечково-мозговую цистерну путем субокципитальной инъекции, позволяющий быстро осуществить введение водных растворов в большую мозжечково-мозговую цистерну путем субокципитальной инъекции мелким лабораторным животным, с низким риском постинъекционных осложнений. Способ отличается также простотой выполнения и быстрым восстановлением животных.The technical result of the proposed invention is a method for introducing solutions into the large cerebellomedullary cistern of small laboratory animals by suboccipital injection, which allows for the rapid introduction of aqueous solutions into the large cerebellomedullary cistern by suboccipital injection of small laboratory animals, with a low risk of post-injection complications. The method is also distinguished by its simplicity of implementation and rapid recovery of animals.

Поставленная задача достигается тем, что предложен способ введения растворов мелким лабораторным животным в большую мозжечково-мозговую цистерну, включающий анестезию, фиксацию животного в положении максимального сгибания головы, после чего осуществляют прокол иглой в большую мозговую цистерну и введение раствора, включающий следующие новые признаки:The stated objective is achieved by proposing a method for administering solutions to small laboratory animals in the large cerebellar-cerebral cistern, which includes anesthesia, fixing the animal in a position of maximum head flexion, after which a needle is punctured into the large cerebral cistern and a solution is administered, which includes the following new features:

- анестезию проводят с использованием ингаляционного анестетика,- anesthesia is performed using an inhalation anesthetic,

- после максимального сгибания головы в атлантозатылочном суставе осуществляют навигацию для определения места вкола, для чего палочкой со стерильным красящим раствором обозначают три точки по срединной линии: большой затылочный бугор, остистый отросток II шейного позвонка и середину расстояния между ними, которую определяют как точку вкола,- after maximum flexion of the head at the atlanto-occipital joint, navigation is performed to determine the injection site, for which three points along the midline are marked with a stick with a sterile dye solution: the greater occipital tubercle, the spinous process of the second cervical vertebra and the middle of the distance between them, which is determined as the injection point,

- затем одноразовой иглой, имеющей ограничитель, осуществляют прокол кожи, мягких тканей, атланто-затылочной мембраны и твердой мозговой оболочки, после чего вводят исследуемый раствор.- then, using a disposable needle with a limiter, a puncture is made in the skin, soft tissues, atlanto-occipital membrane and dura mater, after which the test solution is injected.

Преимуществом заявленного способа является то, что не требуется удаление шерстяного покрова и разреза кожи и мягких тканей, что снижает риски инфекционных осложнений, наркотизацию проводят с использованием ингаляционного анестетика, что сокращает время восстановления животного, а навигацию для определения места вкола осуществляют без использования стереотаксического оборудования, кроме того, инъекцию выполняют одноразовым шприцем с ограничителем на игле на уровне 3 мм для мышей и 5 мм для крыс, что позволяет заранее установить допустимую величину проникновения иглы от кожи в глубину.The advantage of the claimed method is that it does not require removal of the hair coat and incision of the skin and soft tissues, which reduces the risk of infectious complications, anesthesia is carried out using an inhalation anesthetic, which reduces the recovery time of the animal, and navigation to determine the injection site is carried out without the use of stereotaxic equipment, in addition, the injection is performed with a disposable syringe with a limiter on the needle at a level of 3 mm for mice and 5 mm for rats, which allows you to pre-set the permissible amount of penetration of the needle from the skin into the depth.

Изобретение отвечает критериям «новизна» и «изобретательский уровень» и позволяет повысить повторяемость результатов при моделировании и фармакологической коррекции патологии центральной нервной системы.The invention meets the criteria of “novelty” and “inventive step” and allows for increased repeatability of results in modeling and pharmacological correction of central nervous system pathology.

СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМTHE METHOD IS IMPLEMENTED AS FOLLOWS

Мелких лабораторных животных анестезируют путем вдыхания в маске испаренного изофлурана в концентрации до 4% на этапе индукции, 1,5% во время острого вмешательства. Животное фиксируют в положении максимального сгибания головы в атлантозатылочном суставе. Палочкой со стерильным красящим раствором обозначают три точки по срединной линии: большой затылочный бугор, остистый отросток II шейного позвонка и середину расстояния между ними - точку вкола иглы. Шприцем со съемной иглой 30G (0.3×4 мм), имеющей ограничитель, осуществляют прокол кожи, мягких тканей, атланто-затылочной мембраны и твердой мозговой оболочки. Ограничитель позволяет установить допустимую величину проникновения иглы от кожи в глубину. Осуществляют введение исследуемого раствора. При правильном введении иглы в большую мозговую цистерну инъекция раствора осуществляется свободно, без сопротивления. После введения раствора иглу извлекают. Прекращают подачу ингаляционного анестетика. Животное возвращают в клетку для наблюдения.Small laboratory animals are anesthetized by inhaling evaporated isoflurane in a mask at a concentration of up to 4% at the induction stage, 1.5% during acute intervention. The animal is fixed in a position of maximum flexion of the head in the atlanto-occipital joint. A stick with a sterile dye solution is used to mark three points along the midline: the greater occipital tubercle, the spinous process of the second cervical vertebra and the middle of the distance between them - the needle puncture point. A syringe with a removable 30G (0.3 × 4 mm) needle with a limiter is used to puncture the skin, soft tissues, atlanto-occipital membrane and dura mater. The limiter allows you to set the permissible depth of penetration of the needle from the skin into the depth. The test solution is administered. If the needle is correctly inserted into the large cerebral cistern, the solution is injected freely, without resistance. After the solution is administered, the needle is removed. The supply of inhalation anesthetic is stopped. The animal is returned to the cage for observation.

При осуществлении способа, для мышей используют одноразовый шприц со съемной иглой 30G (0.3×4 мм) с ограничителем на уровне 3 мм, а для крыс, используют одноразовый шприц со съемной иглой 30G (0.3×6 мм) с ограничителем на уровне 5 мм.When implementing the method, a disposable syringe with a removable 30G (0.3×4 mm) needle with a limiter at 3 mm is used for mice, and a disposable syringe with a removable 30G (0.3×6 mm) needle with a limiter at 5 mm is used for rats.

Изобретение охарактеризовано следующими фигурами:The invention is characterized by the following figures:

Фиг. 1 - Фотографии биоматериала центральной нервной системы мышей через 1 час после введения водного раствора метиленового синего субокципитально.Fig. 1 - Photographs of biomaterial from the central nervous system of mice 1 hour after the suboccipital administration of an aqueous solution of methylene blue.

Фиг. 2 - Фотографии биоматериала центральной нервной системы мышей через 24 часа после введения водного раствора метиленового синего субокципитально.Fig. 2 - Photographs of biomaterial from the central nervous system of mice 24 hours after suboccipital administration of an aqueous solution of methylene blue.

Фиг. 3 - Фотографии биоматериала центральной нервной системы мышей через 7 суток после введения водного раствора метиленового синего субокципитально.Fig. 3 - Photographs of biomaterial from the central nervous system of mice 7 days after the suboccipital administration of an aqueous solution of methylene blue.

Фиг. 4 - Фотографии биоматериала центральной нервной системы мышей через 14 суток после введения водного раствора метиленового синего субокципитально.Fig. 4 - Photographs of biomaterial from the central nervous system of mice 14 days after the suboccipital administration of an aqueous solution of methylene blue.

ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯEXAMPLE OF SPECIFIC IMPLEMENTATION

Были использованы экспериментальные животные - 3-4 месячные мыши-самцы C57BL/6 массой 30-35 г. Содержание животных соответствовало рекомендациям Коллегии Евразийской экономической комиссии от 14 ноября 2023 г. N33 "О Руководстве по работе с лабораторными (экспериментальными) животными при проведении доклинических (неклинических) исследований" с соблюдением этических принципов обращения с лабораторными животными в соответствии с Директивой 2010/63/EU Европейского парламента и Совета Европейского союза от 22.09.2010 по охране животных, используемых в научных целях.The experimental animals used were 3-4 month old male C57BL/6 mice weighing 30-35 g. The animals were kept in accordance with the recommendations of the Board of the Eurasian Economic Commission of November 14, 2023 N33 "On the Guidelines for Working with Laboratory (Experimental) Animals in Preclinical (Non-Clinical) Studies" in compliance with the ethical principles of handling laboratory animals in accordance with Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council of the European Union of September 22, 2010 on the protection of animals used for scientific purposes.

В эксперимент были включены 40 половозрелых мышей-самцов линии C57BL/6J массой 30-35г. Животные содержались на базе Экспериментально-биологической клиники в виварии НИУ «БелГУ». Для облегчения детекции и кинетики распределения в анатомических структурах в качестве водного раствора использовали раствор метиленового синего, который вводили в постоянном объеме 20 мкл субокципитально одной инъекцией.The experiment involved 40 sexually mature male mice of the C57BL/6J line weighing 30-35g. The animals were kept at the Experimental Biological Clinic in the vivarium of the National Research University "BelSU". To facilitate detection and distribution kinetics in anatomical structures, a methylene blue solution was used as an aqueous solution, which was administered in a constant volume of 20 μl suboccipitally with one injection.

Мышей анестезировали путем вдыхания в маске испаренного изофлурана в концентрации до 4% на этапе индукции, 1,5% во время острого вмешательства. Животное фиксировали в положении максимального сгибания головы в атлантозатылочном суставе. Палочкой со стерильным красящим раствором обозначали три точки по срединной линии: большой затылочный бугор, остистый отросток II шейного позвонка и середину расстояния между ними - точку вкола иглы. Шприцем со съемной иглой 30G (0.3×4 мм), имеющей ограничитель на уровне 3 мм, осуществляли прокол кожи, мягких тканей, атланто-затылочной мембраны и твердой мозговой оболочки, причем отчетливо ощущалось преодоление плотно-эластического сопротивления. Осуществляли введение исследуемого раствора в объеме 20 мкл субокципитально одной инъекцией. При правильном введении иглы в большую мозговую цистерну инъекция раствора осуществляется свободно, без сопротивления. После введения раствора иглу извлекали. Прекращали подачу ингаляционного анестетика. Животное возвращали в клетку для наблюдения.Mice were anesthetized by inhaling vaporized isoflurane in a mask at a concentration of up to 4% at the induction stage and 1.5% during the acute intervention. The animal was fixed in a position of maximum head flexion at the atlanto-occipital joint. A stick with a sterile dye solution was used to mark three points along the midline: the greater occipital tubercle, the spinous process of the second cervical vertebra, and the middle of the distance between them, the needle puncture point. A syringe with a removable 30G needle (0.3×4 mm) with a limiter at the level of 3 mm was used to puncture the skin, soft tissues, atlanto-occipital membrane, and dura mater, and overcoming the dense-elastic resistance was clearly felt. The test solution was administered suboccipitally in a volume of 20 μl in a single injection. If the needle is correctly inserted into the cisterna magna, the solution is injected freely, without resistance. After the solution was administered, the needle was removed. The inhalation anesthetic was discontinued. The animal was returned to the cage for observation.

Наблюдение за животными осуществляли в течение следующих 14 суток: фиксировали общее состояние, наличие очаговой неврологической симптоматики, летальные исходы.The animals were observed for the next 14 days: their general condition, the presence of focal neurological symptoms, and lethal outcomes were recorded.

У 35 животных после выхода из наркоза не наблюдалось снижения активности и каких-либо патологических симптомов. Через 1 час, 24 часа, 7 суток и 14 суток из животных, не имевших осложнений после проведенной субокципитальной пункции, по 4 мыши подвергали эвтаназии с последующим выделением головного и спинного мозга и макроскопическим осмотром их срезов для оценки распределения введенного красителя.In 35 animals, no decrease in activity or any pathological symptoms were observed after recovery from anesthesia. After 1 hour, 24 hours, 7 days and 14 days, 4 mice from the animals that had no complications after the suboccipital puncture were euthanized, followed by isolation of the brain and spinal cord and macroscopic examination of their sections to assess the distribution of the injected dye.

При динамической оценке распределения красителя можно отметить, что при субокципитальном введении краситель обнаруживали во всех отделах ликворной системы: субарахноидальном пространстве головного и спинного мозга, системе желудочков головного мозга, Сильвиевом водопроводе и центральном канале спинного мозга. Наиболее выраженное окрашивание наблюдалось в течение первых суток, после интенсивность снижалась, однако краситель сохранялся до 14 суток наблюдения. Распределение красителя по ликворным системам через 1 час после введения водного раствора метиленового синего демонстрирует Фиг 1, через 24 часа - Фиг. 2, через 7 суток - Фиг. 3, через 14 суток - Фиг. 4.During dynamic assessment of dye distribution it can be noted that with suboccipital injection the dye was detected in all parts of the cerebrospinal fluid system: subarachnoid space of the brain and spinal cord, cerebral ventricular system, Sylvian aqueduct and central canal of the spinal cord. The most pronounced staining was observed during the first day, after which the intensity decreased, but the dye remained until the 14th day of observation. The distribution of the dye in the cerebrospinal fluid systems 1 hour after the injection of an aqueous solution of methylene blue is shown in Fig. 1, after 24 hours - Fig. 2, after 7 days - Fig. 3, after 14 days - Fig. 4.

В результате осуществления интратекального введения водного раствора метиленового синего указанным способом у 5 из 40 животных отмечались следующие осложнения: одна мышь погибла от остановки дыхания непосредственно при введении красителя, у 4 наблюдались изменения в неврологическом статусе после выхода из наркоза, у 2 из которых наблюдались манежные движения, а у 2 - снижение общей активности и наличие мышечной слабости в конечностях. Все животные с наличием патологической симптоматики были выведены из эксперимента с последующей макроскопической оценкой головного и спинного мозга с целью установления причин развившихся осложнений. При осмотре было обнаружено место вкола иглы на уровне продолговатого мозга или шейного отдела спинного мозга, что, вероятно, являлось причиной развития негативного исхода.As a result of intrathecal administration of aqueous methylene blue solution by the specified method, the following complications were observed in 5 out of 40 animals: one mouse died from respiratory arrest immediately upon dye administration, 4 animals showed changes in neurological status after recovery from anesthesia, 2 of which showed arena movements, and 2 animals showed a decrease in general activity and muscle weakness in the limbs. All animals with pathological symptoms were withdrawn from the experiment with subsequent macroscopic assessment of the brain and spinal cord in order to establish the causes of the complications that developed. During examination, the needle puncture site was found at the level of the medulla oblongata or cervical spinal cord, which was probably the cause of the negative outcome.

Таким образом, было установлено, что при субокципитальном введении раствора метиленового синего указанным способом 87,5% животных не имели патологической симптоматики, только у 12,5% наблюдались постинъекционные осложнения. Полученные результаты данного способа выполнения интратекальной инъекции демонстрируют низкую вероятность развития осложнений у лабораторных животных.Thus, it was established that with suboccipital administration of methylene blue solution by the specified method, 87.5% of animals had no pathological symptoms, only 12.5% had post-injection complications. The obtained results of this method of performing intrathecal injection demonstrate a low probability of complications in laboratory animals.

Следовательно, предложенный способ позволяет быстро осуществить введение водных растворов в большую мозжечково-мозговую цистерну путем субокципитальной инъекции мелким лабораторным животным, с низким риском постинъекционных осложнений, отличается также простотой выполнения и быстрым восстановлением животных. Therefore, the proposed method allows for the rapid introduction of aqueous solutions into the large cerebellomedullary cistern by suboccipital injection into small laboratory animals, with a low risk of post-injection complications, and is also distinguished by its ease of implementation and rapid recovery of animals.

Claims (1)

Способ введения растворов мелким лабораторным животным в большую мозжечково-мозговую цистерну, включающий анестезию, фиксацию животного в положении максимального сгибания головы, после чего осуществляют прокол иглой в большую мозговую цистерну и введение раствора, отличающийся тем, что анестезию проводят с использованием ингаляционного анестетика, после максимального сгибания головы в атлантозатылочном суставе осуществляют навигацию для определения места вкола, для чего палочкой со стерильным красящим раствором обозначают три точки по срединной линии: большой затылочный бугор, остистый отросток II шейного позвонка и середину расстояния между ними, которую определяют как точку вкола, затем одноразовой иглой, имеющей ограничитель, осуществляют прокол кожи, мягких тканей, атланто-затылочной мембраны и твердой мозговой оболочки, после чего вводят исследуемый раствор.A method for administering solutions to small laboratory animals in the large cerebellomedullary cistern, including anesthesia, fixing the animal in a position of maximum head flexion, after which a needle is punctured into the large cerebellar cistern and the solution is administered, characterized in that the anesthesia is administered using an inhalation anesthetic, after maximum head flexion in the atlanto-occipital joint, navigation is performed to determine the injection site, for which three points are designated along the midline with a stick with a sterile dye solution: the greater occipital tubercle, the spinous process of the second cervical vertebra and the middle of the distance between them, which is determined as the injection point, then a disposable needle with a limiter is used to puncture the skin, soft tissues, atlanto-occipital membrane and dura mater, after which the test solution is administered.
RU2025104684A 2025-03-17 Method for administering the solutions into small laboratory animals into a cerebellomedullary cistern RU2845390C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2845390C1 true RU2845390C1 (en) 2025-08-18

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU175912U1 (en) * 2017-07-05 2017-12-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера" Министерства здравоохранения Российской Федерации Simulator for spinal and suboccipital punctures
RU2664471C2 (en) * 2013-07-26 2018-08-17 Юниверсити Оф Айова Рисерч Фаундейшн Methods and compositions for brain diseases treatment
RU2789981C1 (en) * 2022-04-25 2023-02-14 Андрей Владимирович Гаврюшин Method for microsurgical access from low-traumatic medium suboccypital craniotomy to negolams of the posterior cranious fosture

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2664471C2 (en) * 2013-07-26 2018-08-17 Юниверсити Оф Айова Рисерч Фаундейшн Methods and compositions for brain diseases treatment
RU175912U1 (en) * 2017-07-05 2017-12-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера" Министерства здравоохранения Российской Федерации Simulator for spinal and suboccipital punctures
RU2789981C1 (en) * 2022-04-25 2023-02-14 Андрей Владимирович Гаврюшин Method for microsurgical access from low-traumatic medium suboccypital craniotomy to negolams of the posterior cranious fosture

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WANG D. et al. Safety assessment of multiple repeated percutaneous punctures for the collection of cerebrospinal fluid in rats. Braz J Med Biol Res. 2021 Apr 26; 54 (6): e10032. doi: 10.1590/1414-431X202010032. PMID: 33909853; PMCID: PMC8075127. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lonser et al. Successful and safe perfusion of the primate brainstem: in vivo magnetic resonance imaging of macromolecular distribution during infusion
Harbaugh et al. Preliminary report: intracranial cholinergic drug infusion in patients with Alzheimer's disease
Federici et al. Surgical technique for spinal cord delivery of therapies: demonstration of procedure in gottingen minipigs
Chen et al. GABAA receptors in the central nucleus of the amygdala are involved in pain-and itch-related responses
Han et al. Dissection and surgical approaches to the mouse jugular-nodose ganglia
Wood et al. Convective delivery of macromolecules into the naive and traumatized spinal cords of rats
Jiang et al. Establishment of a precise novel brain trauma model in a large animal based on injury of the cerebral motor cortex
Ferreira et al. Evaluation of neuraxial anesthesia in bearded dragons (Pogona vitticeps)
Fredrickson et al. Ambulatory continuous femoral analgesia for major knee surgery: a randomised study of ultrasound-guided femoral catheter placement
Li et al. An arcuate-ventrolateral periaqueductal gray reciprocal circuit participates in electroacupuncture cardiovascular inhibition
Royal et al. Assessment of postoperative analgesia after application of ultrasound-guided regional anesthesia for surgery in a swine femoral fracture model
RU2845390C1 (en) Method for administering the solutions into small laboratory animals into a cerebellomedullary cistern
Oberrauch et al. Intraventricular drug delivery and sampling for pharmacokinetics and pharmacodynamics study
Taman et al. Bilateral erector spinae plane block vs quadratus lumborum block for pediatric postoperative pain management after laparoscopic abdominal surgery: a double blinded randomized study
Chen et al. Comparison of intramedullary transplantation of olfactory ensheathing cell for patients with chronic complete spinal cord injury worldwide
US10335435B2 (en) Method for endoscopically delivering stem cells to the brain using an intranasal, injectable approach
Guilhen et al. A comparison of detomidine in combination with saline, morphine or methadone in horses submitted to experimental oral stimuli
Sonbol et al. Effect of preoperative fluoroscopic guided single shot erector spinae block for posterior lumbar spine surgery: a surgeon and patient prospective
D'Ambrosio et al. A modified transorbital baboon model of reperfused stroke
O'Connell et al. Neurological examination of sheep (Ovis aries) with unilateral and bilateral quinolinic acid lesions of the striatum assessed by magnetic resonance imaging
de Preux et al. Navigated minimally invasive puncture of the trigeminal cistern in horses—a cadaveric study in preparation for a controlled rhizotomy
Tamaddonfard et al. Role of ventrolateral orbital cortex muscarinic and nicotinic receptors in modulation of capsaicin-induced orofacial pain-related behaviors in rats
Dervišević et al. Histomorphometric parameters as indicators of nerve tissue damage after perineural and intraneural application of liposomal bupivacaine in rat model
EP4424695A1 (en) Use of isorhoifolin and derivative thereof in promoting nerve repair
Moawad et al. Intravenous versus perineural dexamethasone in interscalene nerve block with levobupivacaine for shoulder and upper arm surgeries