小鼠右心室系统侵入性血流动力学评估及缺氧诱导的肺动脉高压
2019年10月24日
本文介绍了一种通过开胸手术方法在小鼠中进行右心室和肺动脉有创血流动力学评估的实验方案。
本方案是一种基于开胸手术的血流动力学评估方法，适用于小动物（如小鼠）的右心室和肺动脉压力评估。该操作的优势在于可同时获取心室压（VP）和肺动脉压（PAP）参数，因此更适用于肺动脉高压（PAH）模型的评估。
首先准备手术所需的设备。在进行血流动力学实验前，将压力传感器导管浸入室温的0.9%生理盐水中至少30分钟。然后将导管连接至压力-容积系统。
通过将校准旋钮调至零和25毫米汞柱，向数据采集软件发送验证压力信号，从而校准压力传感器，然后配置校准设置。将旋钮转至传感器位置，并调节平衡阀使基线归零。设置一台标准体视显微镜、一个温度可控的小动物手术台以及一套用于显微手术的照明系统。
当小鼠被适当麻醉后，使用剃毛器和脱毛膏去除胸部和颈部的毛发。将小鼠仰卧位固定在温度可控的手术台上。确认麻醉生效后，在颈部皮肤做正中切口。
使用弯头镊子解剖骨骼肌，暴露气管。经口使用22号静脉套管导管进行插管，并用镊子确认导管位于气管内。将导管连接至小型动物呼吸机，并用胶带固定以确保通气稳定。
然后，在胸部皮肤上做一正中切口，使用电灼工具仔细分离胸肌。用剪刀在胸骨中部横向剪开，暴露胸腔。务必使用电灼工具防止任何出血。
使用拉钩暴露右心室，然后将浸有生理盐水的压力换能器导管通过25号针头创建的小隧道插入右心室，以测量右心室压力（RVP）。握住导管电缆，沿肺动脉同轴方向穿过肺动脉瓣。观察压力波形，并获取稳定的肺动脉压力（PAP）信号。
接下来，使用数据采集软件记录血流动力学数据。小心地将导管从右心系统中取出，并插入含有1%消化酶溶液的1毫升注射器中。该方案已成功用于通过将压力传感器导管插入小鼠右心室和肺动脉，获取右心室压（RVP）和肺动脉压（PAP）波形。
为避免产生人为数据，数据分析中排除了含噪声的片段，并对导管零点水平发生漂移的情况进行了校正。对诱导慢性缺氧的小鼠测量了右心室压（RVP）和肺动脉压（PAP），并将结果与对照组进行比较。慢性缺氧组的收缩期PAP、舒张期PAP、平均PAP以及右心室收缩压均显著升高。
最重要的是要小心地将压力换能器导管插入右心室，确保避免导管受损，并确认屏幕上出现平滑的右心室压力波形。
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概述
本方案通过开胸手术方法，概述了对小鼠右心室和肺动脉进行有创血流动力学评估的步骤。该方法可同时评估右心室和肺动脉压力，特别适用于肺动脉高压（PAH）模型的研究。
关键研究组成部分
科学领域
- 心血管生理学
- 小型动物手术
- 血流动力学评估
背景
- 侵入性血流动力学评估对于理解心血管功能至关重要。
- 开胸手术可直接接触心脏和肺动脉。
- 该方法可为肺动脉高压（PAH）研究提供有价值的数据。
- 同步测量心室和动脉压力可提高数据准确性。
研究目的
- 评估小鼠右心室和肺动脉压力。
- 建立可靠的血流动力学评估方案。
- 促进肺动脉高压模型的相关研究。
使用的方法
- 手术器械和压力传感器导管的准备。
- 开胸手术技术以暴露心脏。
- 同步测量右心室和肺动脉压力。
- 使用压力-容积系统进行数据采集。
主要结果
- 成功同步测量右心室和肺动脉压力。
- 验证了该方案在肺动脉高压模型评估中的可靠性。
- 提供了对小型动物血流动力学变化的深入认识。
- 证实了该方法在未来心血管研究中的应用价值。
结论
- 开胸手术方案适用于血流动力学评估。
- 该方法为研究小鼠心血管功能提供了全面的途径。
- 此技术可推动肺动脉高压相关研究的发展。
常见问题
行业重要性概述
对小鼠右心室和肺动脉进行有创性血流动力学评估，可为肺动脉高压（PAH）模型的验证提供关键数据。同步测量右心室压（RVP）和肺动脉压（PAP），可通过量化低氧诱导的PAH血流动力学反应，实现对治疗假设的机制性风险排除。该方法通过提供可重复、定量的压力读数，支持靶点验证和临床前模型开发，是心血管发现研究管线中决策“推进/终止”的关键依据。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 科学价值：通过测量缺氧诱导的肺动脉高压模型中的右心室压（RVP）和肺动脉压（PAP）变化，可验证治疗假设。
- 操作价值：提供同步的双参数血流动力学读数，减少实验变异性，提高数据一致性。
- 预测价值：在与疾病相关的系统中，通过经验证的血流动力学表型分析，支持靶点的生物学风险评估。
筛选与检测方法开发
- 科学价值：生成具有可测量血流动力学输出的经验证生物系统，用于后续化合物筛选。
- 操作价值：建立标准化的压力波形采集方案，确保不同实验批次间的可重复性。
- 可扩展性：支持在临床前肺动脉高压（PAH）研究中重复使用该平台进行长期血流动力学监测。
转化与临床前研究
- 科学价值：提供与临床肺动脉高压（PAH）生物标志物一致的、与疾病相关的血流动力学指标（收缩期/舒张期/平均肺动脉压、右心室收缩压[RVSP]）。
- 操作价值：通过量化慢性低氧模型中的血流动力学严重程度，支持基于风险评估的推进决策。
- 转化连续性：通过基于压力的客观终点，连接发现阶段的靶点验证与临床前疗效测试。
流程与工作流整合
该方法通过提供血液动力学表型分析，为先导化合物筛选和项目组合的优先级决策提供依据，从而整合到从靶点验证到临床前验证的整个发现流程中。
- Discovery Biology：通过量化低氧刺激下右心和肺动脉压力的响应，支持假设验证和通路阐明。
- Screening：提供稳定的、经噪声过滤的右心室压力（RVP）和肺动脉压力（PAP）波形，具备开展化合物效应评估的检测就绪性。
- Analytics：利用压力-容积系统导出的参数，实现不同实验组间血流动力学参数的定量比较。
- Translational Research：通过反映临床肺动脉高压（PAH）进展的血流动力学终点，将机制性发现与临床前验证相连接。
- Enterprise Reuse：作为可重复使用的血流动力学评估能力，支持模型的迭代优化和靶点确认。
运营与企业影响
- 科学价值：通过直接测量右心和肺动脉血流动力学，提高靶点验证的预测可信度。
- 操作价值：采用经校准的压力换能器方案和零点漂移校正，实现标准化和可重复性。
- 战略价值：通过降低肺动脉高压（PAH）模型表征中的机制不确定性，改善“推进/终止”决策。
- 项目组合影响：基于临床前模型中的定量血流动力学严重程度评分，实现风险调整后的优先级排序。
实施注意事项
- 需要具备在小型动物中进行开胸显微手术及压力传感器导管插管的专业技术。
- 依赖于压力-容积系统、校准后的传感器、温度可控的手术台以及小型动物呼吸机。
- 需要跨团队在手术技术、麻醉深度和血流动力学数据采集参数方面实现标准化。
- 需考虑不同模型的血流动力学基线差异，以及导管尺寸在不同物种或品系间的适配性。
- 实际局限性包括手术侵入性、操作者技术水平的依赖性，以及术后恢复限制导致难以进行长期纵向研究。
