Methodenartikel

Multiple intravenöse Bolusdosierung und invasive hämodynamische Beurteilung in einem Hypoxie-induzierten Mausmodell für pulmonalarterielle Hypertonie

DOI:

10.3791/63839

⸱

11. November 2022

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Surgery, Yale University School of Medicine, 2Department of Vascular Surgery, The First Hospital of China Medical University, Key Laboratory of Pathogenesis, Prevention, and Therapeutics of Aortic Aneurysm, 3VasoRx Inc., 4Yale Cardiovascular Research Center, Department of Internal Medicine, Yale University School of Medicine, 5Department of Cell Biology, Yale University School of Medicine

In diesem Artikel

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dieses Protokoll bietet ein schrittweises Verfahren zur Durchführung der mehrfachen intravenösen Bolusdosisverabreichung und invasiven hämodynamischen Überwachung bei Mäusen. Forscher können dieses Protokoll für zukünftiges therapeutisches Wirkstoff-Screening auf pulmonalarterielle Hypertonie verwenden.

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die pulmonale arterielle Hypertonie (PAH) ist eine fortschreitende lebensbedrohliche Erkrankung, die hauptsächlich kleine Lungenarteriolen der Lunge betrifft. Derzeit gibt es keine Heilung für PAH. Es ist wichtig, neue Verbindungen zu entdecken, die zur Behandlung von PAK eingesetzt werden können. Das Maus-Hypoxie-induzierte PAH-Modell ist ein weit verbreitetes Modell für die PAH-Forschung. Dieses Modell rekapituliert die klinischen Manifestationen der PAH-Gruppe 3 beim Menschen und ist ein wichtiges Forschungsinstrument, um die Wirksamkeit neuer experimenteller Therapien für PAH zu bewerten. Die Forschung mit diesem Modell erfordert häufig die Verabreichung von Verbindungen an Mäuse. Bei einer Verbindung, die direkt in den Blutkreislauf verabreicht werden muss, ist die Optimierung der intravenösen (IV) Verabreichung ein wichtiger Bestandteil der experimentellen Verfahren. Idealerweise sollte das IV-Injektionssystem mehrere Injektionen über einen festgelegten Zeitraum ermöglichen. Obwohl das Maus-Hypoxie-induzierte PAH-Modell in vielen Labors sehr beliebt ist, ist es technisch schwierig, in diesem Modell eine mehrfache IV-Bolusdosierung und eine invasive hämodynamische Beurteilung durchzuführen. In diesem Protokoll präsentieren wir Schritt-für-Schritt-Anleitungen zur Durchführung einer mehrfachen IV-Bolusdosierung über die Halsvene der Maus und zur Durchführung einer arteriellen und rechten Ventrikelkatheterisierung zur hämodynamischen Beurteilung im Maus-Hypoxie-induzierten PAH-Modell.

Einleitung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die pulmonalarterielle Hypertonie (PAH) ist definiert durch einen mittleren systolischen Druck der Pulmonalarterie von mehr als 20 mmHg im Ruhezustand 1,2. Es handelt sich um eine fortschreitende und tödliche Krankheit, die durch eine anhaltende Erhöhung des pulmonalarteriellen Drucks gekennzeichnet ist, die zu einer Überlastung des rechten Ventrikels und schließlich zum Tod aufgrund eines rechtsventrikulären Versagens führt1. Derzeit gibt es keine Heilung für PAH.

Die Verwendung von Tiermodellen der pulmonalen Hypertonie ist wichtig, um die Wirksamkeit experimenteller PAH-Therapien zu testen. Unter diesen Modellen hat das Maus-Hypoxie-induzierte PAH-Modell wichtige Einblicke in die Entwicklung der menschlichen PAH-Gruppe 3 geliefert 3,4. Die Forschung mit diesem Modell erfordert häufig die Verabreichung von Verbindungen an Mäuse, um die Wirksamkeit und Sicherheit der neuartigen Verbindung zu bewerten. Daher benötigen die Forscher ein detailliertes experimentelles Verfahren für die Dosierung von Verbindungen und hämodynamische Messungen, um die Konsistenz der Injektion und die Reproduzierbarkeit der Blutdruckmessung von Anfang bis Ende sicherzustellen.

In der Literatur wurde über Methoden zur intravenösen (IV) Injektion und Blutdruckmessung berichtet 5,6. Der Methodik fehlt es jedoch an visueller Illustration und detaillierter Beschreibung. Hier veranschaulichen wir die wichtigsten Schritte für eine erfolgreiche intravenöse Bolusinjektion und eine genaue Messung und Aufzeichnung des systemischen Blutdrucks und des Blutdrucks des rechten Ventrikels. Die hier vorgestellten Verfahren sind eine wichtige Ressource für Forscher, die sich für den intravenösen Weg der Verabreichungsplattform interessieren, um eine Behandlung für PAH zu entwickeln.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Protokoll

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Alle Tierverfahren wurden nach Protokollen durchgeführt, die von den Institutional Animal Care and Use Committees der Yale University genehmigt wurden.

1. Vorbereitung von Tieren, Werkzeugen, Blutdruckmessgeräten und Hypoxiekammer

  1. Gewöhnung der Tiere.
    HINWEIS: Die für diese Studie verwendeten Versuchstiere waren männliche, 8 Wochen alte C57BL/6-Mäuse mit einem Gewicht von 25-27 g. Bei der Schätzung der Anzahl der für das Experiment erforderlichen Tiere sollten mehrere Faktoren berücksichtigt werden, darunter operationsbedingte Mortalität, unerwartete chirurgische Komplikationen und plötzlicher unerwarteter Tod. Verwenden Sie mindestens 10 Mäuse pro Gruppe, um statistische Aussagekraft zu erreichen und leistungsschwache Studien zu vermeiden.
    1. Halten Sie die Tiere nach Erhalt in belüfteten Nagetierkäfigen (Gruppen von fünf Tieren pro Käfig) unter, die mit geeigneter Einstreu, Nagetierfutter und Wasser ausgestattet sind. Lassen Sie die Tiere mindestens 3 Tage lang an die neue Umgebung (12 h Hell-Dunkel-Zyklus bei 18-20 °C) gewöhnen.
    2. Ordnen Sie sie nach dem Zufallsprinzip den folgenden Gruppen zu: Normoxie (Gruppe 1), Hypoxie (Gruppe 2) und Hypoxie + 7C1/let-7 miRNA (Gruppe 3).
  2. Vorbereitung von chirurgischen Instrumenten und Blutdruckmessgeräten.
    1. Sterilisieren Sie alle chirurgischen Instrumente durch Autoklavieren (Abbildung 1A).
    2. Bereiten Sie eine provisorische Injektionsplattform mit einem hausgemachten Anästhesie-Nasenkonus (Abbildung 1B), Nahtpackungen (Abbildung 1C) und Ausrüstung für das PAH-Verfahren vor (Abbildung 1D-F).
  3. Versuchsaufbau für die Induktion der pulmonalarteriellen Hypertonie (PAH).
    1. Stellen Sie den N2-Tank , den Sauerstoffsensor und die halbverschließbare Hypoxiekammer ein (Abbildung 2A).
    2. Stellen Sie einen Sollwert von 10 % O2 im Sauerstoffsensor ein und lassen Sie das System den stationären Zustand erreichen (Abbildung 2B, C).
    3. Hypoxie (Gruppe 2) und Hypoxie + 7C1/let-7 miRNA (Gruppe 3) Tiere 3 Wochen lang in Hypoxie (10% O2) halten. Nach 3 Wochen Hypoxie werden die Tiere 1 Woche lang normoxischen Bedingungen ausgesetzt (Abbildung 2D). Die normoxische Gruppe (Gruppe 1) bleibt 4 Wochen in Normoxie.
      HINWEIS: (1) 3 Wochen Hypoxie, gefolgt von 1 Woche Normoxie, ist eine etablierte Methode zur Entwicklung von PAH und Herzinsuffizienz des rechten Ventrikels7. Der Sauerstoffsensor erkennt die O2 -Konzentration in der halbverschließbaren Hypoxiekammer und korrigiert sie, indem er N2 - Gas durch den Gasinfusionsschlauch infundiert.
    4. Untersuchen Sie die Tiere täglich während der gesamten Dauer des Versuchs (3 Wochen). Konsultieren Sie einen Tierarzt, wenn die Tiere Anzeichen von Stress wie dramatischen Gewichtsverlust und Atembeschwerden aufweisen. Wenn Euthanasie für die Tiere in schwerer Not erforderlich ist, schließen Sie das Tier von der Studie aus.
      HINWEIS: Hypoxie-Exposition führt zu Gewichtsverlust des Mauskörpers. Ein Verlust von 10 % Körpergewicht wird typischerweise als zuverlässiger Hinweis auf die Entwicklung von PAH verwendet.
    5. Vermeiden Sie ein weites Öffnen der Hypoxiekammer. Öffnen Sie die Kammern für die Käfigreinigung, das Auffüllen von Futter, das Wechseln von Wasserflaschen und die Verabreichung von Verbindungen nicht länger als 1 Stunde pro Woche.

2. Intravenöse Bolusinjektion über die Halsvene

  1. Mausvorbereitung und Anästhesie.
    1. Nehmen Sie Hypoxie (Gruppe 2) und Hypoxie + 7C1/let-7 miRNA (Gruppe 3) Mauskäfige aus der Hypoxiekammer und entfernen Sie das Tier vorsichtig aus dem Käfig.
      HINWEIS: Das Dosierungsschema für 7C1/let-7 miRNA (1,5 mg/kg IV/Dosis) beträgt zweimal pro Woche für 4 Wochen Behandlung. Es wird empfohlen, dass die Forscher während der IV-Injektion sowohl Hypoxie- als auch Hypoxie-+-Compound-Behandlungskäfige aus der Hypoxiekammer nehmen, um sicherzustellen, dass alle Tiere pro Zeitintervall die gleiche Hypoxie-Exposition erhalten.
    2. Wiegen Sie die Maus mit einer Präzisionswaage und notieren Sie ihr Gewicht (Abbildung 3A).
    3. Legen Sie die Maus in eine Anästhesie-Induktionskammer, die mit dem Anästhesieverdampfer verbunden ist, und schließen Sie sie (Abbildung 3B). Bieten Sie thermische Unterstützung und tragen Sie Augengleitmittel auf beide Augen auf, um ein Austrocknen während der Betäubung zu verhindern. Setzen Sie die Maus 3% Isofluran aus, bis sie bewusstlos wird (Abbildung 3C-D).
    4. Nehmen Sie die Maus aus der Kammer und rasieren Sie das Fell vom Kiefer kranial bis zur Mitte des Brustbeins kaudal. Rasieren Sie das Fell seitlich von den Kieferwinkeln über die Seiten des Halses bis hin zu den Schultern (Abbildung 3E).
    5. Legen Sie die mit Isofluran betäubte Maus in Rückenlage (Bauchseite nach oben) auf eine Injektionsplattform unter einem Präpariermikroskop. Halten Sie die Anästhesie über einen Nasenkonus mit 1,5% Isofluran aufrecht und halten Sie die vier Beine vorsichtig mit Klebeband fest, um den Körper ruhigzustellen (Abbildung 3F).
    6. Wenden Sie einen schädlichen Reiz (z. B. Zehenkneifen) mit einer geraden Pinzette an, um ein angemessenes Maß an Anästhesie zu gewährleisten. Die anästhesierte Maus sollte vor und während des chirurgischen Eingriffs nicht auf die Stimulation ansprechen.
  2. Vorbereitung des Injektionsmittels.
    1. Bereiten Sie eine Einzeldosis-Injektionsverbindung in einer Dosis von 1,5 mg/kg unter sterilen Bedingungen vor.
      Anmerkungen: Erwärmen Sie die Injektionsmasse auf Raumtemperatur (RT), da die Injektion kalter Substanzen zu Beschwerden und einem Abfall der Körpertemperatur der Maus führen kann (wenn dies die Verbindung nicht beschädigt). Die optimale Dosis und Dauer der in dieser Studie verwendeten Verbindung 7C1/let-7 miRNA basieren auf früheren Veröffentlichungen 8,9.
    2. Laden Sie die sterile Einmalspritze mit dem zu injizierenden Volumen. Halten Sie die Spritze aufrecht und schieben Sie den Kolben vor, um die Luft aus der Spritze auszustoßen. Verwenden Sie die Spritze nicht wieder.
    3. Begrenzen Sie das Injektionsvolumen auf 200 μl in einer 25-g-Maus, um das Auftreten von Hämodilution und abnormalen kardialen Auswirkungen auf die Tiere zu reduzieren. Wenn ein größeres Volumen benötigt wird, teilen Sie die Injektionsmasse im Abstand von 10 min in zwei Injektionen auf.
  3. Bereiten Sie die Maus für die IV-Injektion vor.
    1. Schrubben Sie den Operationsbereich dreimal sanft mit drei abwechselnden Runden Povidon-Jod-Lösung und 70% Ethanol. Verabreichen Sie Buprenorphin (0,05 mg/kg, SQ) 30 Minuten vor dem chirurgischen Eingriff.
    2. Machen Sie mit einer Skalpellklinge einen 0,5 cm langen Längsschnitt leicht rechts von der Mittellinie des Halses (Abbildung 3G).
    3. Verwenden Sie eine Pinzette, um den Muskel und das Fettgewebe zu trennen, um die rechte äußere Halsvene zu lokalisieren (Abbildung 3H).
      HINWEIS: Drehen Sie die Injektionsstellen jedes Mal, um Narbenbildung zu vermeiden.
    4. Verwenden Sie eine Hochleistungsobjektivlinse, um eine einfache Visualisierung des Injektionsbereichs zu ermöglichen (Abbildung 3I).
  4. IV-Injektion
    1. Führen Sie eine sterile 28-G-Nadel mit der Nadelschräge nach oben in die Halsvene ein (Abbildung 3J, K).
      HINWEIS: Die Schwanzveneninjektion ist eine Alternative zur Jugularveneninjektion. Diese Technik ist jedoch aufgrund der Variabilität in der Venentiefe, der Hautfarbe des Mäuseschwanzes und der Hauthärte schwierig durchzuführen.
    2. Drücken Sie langsam auf den Spritzenkolben, um die Verbindung in die Vene zu injizieren. Lassen Sie die Nadel weitere 10 s in der Vene, um einen Rückfluss des Injektors zu verhindern (Abbildung 3L).
      HINWEIS: Der bläuliche Farbstoff ermöglicht eine einfache Visualisierung der Injektion. Fügen Sie den Farbstoff beim Einspritzen von Testmaterialien nicht hinzu. Eine ungenaue Injektion führt zur Ansammlung von bläulichem Farbstoff um die IV-Injektionsstelle.
    3. Entfernen Sie die Nadel und üben Sie mit einem Wattestäbchen Druck auf die Injektionsstelle aus, um Blutungen zu vermeiden (Abbildung 3M).
    4. Vernähen Sie die Haut mit einer 5-0-Naht (Abbildung 3N). Nach der Operation bringen Sie das Tier an einen warmen, sauberen und trockenen Ort und geben Sie Meloxicam (1 mg/kg, SQ, alle 24 Stunden). Setzen Sie das Tier in einen sauberen Auffangkäfig ohne Einstreu, aber mit einem Papiertuch bedeckt.
      HINWEIS: Die Maus sollte aus der Narkose wach sein und innerhalb von 5 Minuten das Bewusstsein wiedererlangen, sobald sie wieder in den Aufwachkäfig zurückkehrt. Überwachen Sie die Maus auf Anzeichen von Not.
    5. Bringen Sie die Tiere in ihren Heimatkäfig zurück und stellen Sie den Mäusekäfig wieder in die Hypoxiekammer.
      HINWEIS: Das gesamte Verfahren, von der Betäubung einer Maus bis zur Beendigung der Injektion der Halsvene, dauert etwa 10-15 Minuten durch einen einzelnen Experimentator. Um die Normoxie-Exposition bei Mäusen zu verkürzen, wird empfohlen, dass mindestens zwei Forscher zusammenarbeiten, um ein Injektionsverfahren in die Halsvene durchzuführen.

3. Blutdruckmessung

  1. Bereiten Sie Instrumente für die Blutdruckmessung vor.
    1. Weichen Sie die Spitze des 1,0 F-Katheters mindestens 30 Minuten vor der hämodynamischen Messung in 37 °C vorgewärmtem PBS ein (Abbildung 4A).
    2. Messen Sie den Abstand von der Kathetereinführstelle zur gewünschten Position der Katheterspitze. Zum Beispiel beträgt der Abstand zwischen der aufsteigenden Aorta der Maus und der Mitte des Halses etwa 1-1,2 cm. Der Abstand zwischen dem rechten Ventrikel des Herzens und der Mitte des Halses beträgt ungefähr 2,3-2,8 cm.
    3. Markieren Sie zwei Katheterabstandsmarkierungen, um eine visuelle Anzeige der Einführtiefe zu erhalten (Abbildung 4B).
    4. Schließen Sie den Katheter an den Druckwandler an, schließen Sie den Druckaufnehmer an den Eingangskanal 1 des Datenerfassungsgeräts an, schalten Sie die Druck-Volumen-Steuereinheit ein und starten Sie die Datenerfassungs-Blutdruckanalysesoftware. Erstellen Sie ein neues Blutdruckanalysedokument und stellen Sie Kanal 1 für den Druck ein.
    5. Führen Sie eine Druckkalibrierung gemäß dem Protokoll des Herstellers durch. Lassen Sie das gesamte Setup mindestens 5 Minuten lang stabilisieren (Abbildung 4C).
    6. Wählen Sie in der Blutdruckanalysesoftware die Option Einheitenumrechnung aus dem Dropdown-Menü Kanal 1 (Abbildung 4D, roter Pfeil).
    7. Legen Sie die Standardwerte für die Umrechnung von Einheiten fest (Abbildung 4E).
      HINWEIS: Der Blutdruck wird als Millimeter Quecksilbersäule (mmHg) dargestellt. Der standardisierte Druckausgang der Druckregeleinheit beträgt 1 V pro 100 mmHg. 25 mmHg entsprechen 0,25 V Ausgang und 100 mm Hg entsprechen 1 V Ausgang.
  2. Bereiten Sie die Maus auf das Blutdruckmessverfahren vor.
    1. Betäuben Sie die Maus mit 3% Isofluran-Inhalation durch einen Nasenkegel.
    2. Tragen Sie die Veterinärsalbe direkt auf die Augenoberfläche der Mausaugen auf, um Trockenheit zu vermeiden, da die Maus ihre Augen unter Narkose nicht schließen kann. Rasieren Sie das Fell vom Hals der Maus, während Sie unter Narkose stehen.
    3. Schrubben Sie den rasierten Bereich mit drei abwechselnden Runden Povidon-Jod-Lösung und 70%igem Ethanoltupfer. Legen Sie die betäubte Maus in Rückenlage auf eine Injektionsplattform unter einem Seziermikroskop. Setzen Sie die Nase der Maus in den Nasenkonus ein, um die Anästhesie (1,5 % Isofluran) während des gesamten chirurgischen Eingriffs aufrechtzuerhalten.
    4. Testen Sie die motorische Reaktion der betäubten Maus auf den schädlichen Reiz. Die betäubte Maus sollte vor und während der Operation nicht auf einen schädlichen Reiz reagieren.
      HINWEIS: Inhalierbare (Isofluran) und injizierbare (Ketamin/Xylazin) Anästhetika können den Blutdruck senken. Im Allgemeinen hat die Isofluran-Inhalationsanästhesie einen leichten Einfluss auf die Senkung des Blutdrucks als Ketamin/Xylazin. Daher ist Isofluran das bevorzugte Inhalationsanästhetikum gegenüber Ketamin/Xylazin. Das Erreichen der geeigneten Anästhesietiefe ist entscheidend für genaue und reproduzierbare hämodynamische Messungen. Der Untersucher muss die Narkosetiefe für jede Maus konstant halten.
  3. Aufsteigende Aortenkatheterisierung
    1. Wenden Sie einen schädlichen Reiz (z. B. Zehenkneifen) mit einer geraden Pinzette an, um ein angemessenes Maß an Anästhesie zu gewährleisten. Machen Sie einen Mittellinienschnitt der Haut vom Unterkiefer bis zum Brustbein (Abbildung 5A).
    2. Trennen Sie die Speicheldrüsen und legen Sie die Luftröhre frei (Abbildung 5B).
    3. Verwenden Sie eine Pinzette, um das Weichgewebe entlang der Gefäße zu reinigen, um die rechte Halsschlagader und die rechte äußere Halsvene freizulegen (Abbildung 5C).
    4. Geben Sie 0,5 ml PBS in die Kavität, um die Entwicklung von Vasospasmus zu verlangsamen und gleichzeitig die Halsschlagader zu manipulieren.
    5. Isolieren Sie vorsichtig einen 5 mm langen Abschnitt der rechten Halsschlagader. Legen Sie ein Stück steriles weißes Papier als Hintergrund unter das Gefäß, um die Arterie besser sichtbar zu machen (Abbildung 5D).
      HINWEIS: Trennen Sie den Vagusnerv (weiß) vorsichtig von der Arterie und stellen Sie sicher, dass der Nerv oder die Arterie nicht durchtrennt oder beschädigt wird.
    6. Mit einem 8-0 Nahtbinden Sie einen dauerhaften Knoten (#1), um das kraniale Ende des Gefäßes zu verschließen (Abbildung 5E).
    7. Binden Sie einen ersten losen Knoten (#2), um den Blutfluss aus der Aorta vorübergehend zu verschließen. Binden Sie dann einen zweiten losen Knoten (#3) zwischen den ersten beiden Nähten (Abbildung 5F). Der zweite lose Knoten (#3) wird verwendet, um den Katheter nach dem Platzieren schnell zu sichern.
    8. Machen Sie mit einer 25-g-Nadel ein kleines Loch, das groß genug ist, um den Katheter zu passieren, in einer Linie mit dem Gefäß zwischen den Ligaturen #3 und #1 (Abbildung 5G).
      HINWEIS: Die Halsschlagadern transportieren sauerstoffreiches Blut aus dem Herzen und haben einen sehr hohen Druck. Wenn die Halsschlagader durchtrennt wird, führt dieser Druck dazu, dass das Blut herausspritzt (Abbildung 5H).
    9. Halten Sie den Katheter 1,5 Zoll von der Spitze entfernt und führen Sie die Spitze des Katheters vorsichtig durch das Loch der Arterie (X-Markierung) ein. Ziehen Sie den mittleren Nahtknoten (#3) um den Katheter und das Gefäß fest, das noch die Passage des Katheters ermöglicht (Abbildung 5I-J).
      HINWEIS: Dieser Schritt erfordert Übung. Zu den möglichen Komplikationen bei diesem Schritt gehören Blutungen an der Kathetereinführstelle und Vasospasmus. Wenn Blutungen auftreten, verringert der Blutverlust aus der blutenden Arterie das Blutvolumen, was zu einem starken Abfall des systemischen Blutdrucks führt. Aufgrund der Schwere hat das Tier einen humanen Endpunkt erreicht und muss eingeschläfert werden. Beim mechanisch induzierten Vasospasmus tritt er in der Regel beim Einführen des Katheters auf, der durch eine anhaltende Kontraktion der Blutgefäße verursacht wird. Dadurch wird die Blutgefäßöffnung kleiner und ein Vorschieben des Katheters in die Halsschlagader verhindert. Wenden Sie keine übermäßige Kraft gegen Widerstand an, um den Katheter vorzuschieben. Wenn eine mittelschwere oder schwere Vasospasmusresistenz auftritt, versuchen Sie es nach kurzer Zeit erneut oder verwenden Sie einen kleineren Katheter (z. B. 1,0 F). Erfahrene Mikrochirurgen können 100%ige Erfolgsquoten bei der aufsteigenden Aortenkatheterisierung erzielen.
    10. Nachdem der Katheter den ersten losen Knoten (#2) mit der Sensorspitze passiert hat, befestigen Sie den zweiten losen Knoten (#3) fester, um den Katheter zu sichern, und lösen Sie vorsichtig den ersten losen Knoten (#2) (Abbildung 5K, L).
    11. Führen Sie den Katheter gemäß der Markierung auf dem Katheter weiter in Richtung der aufsteigenden Aorta ein (Abbildung 4B), bis die Druckanalyse ein arterielles Blutdruckprofil zeigt (Abbildung 5M). Zeichnen Sie systemische Blutdruckdaten (SBP) mit dem Datenerfassungssystem und der Software auf.
    12. Lösen Sie den mittleren Nahtknoten (#3), damit der Katheter herausgezogen werden kann (Abbildung 5N).
    13. Binden Sie den mittleren Nahtknoten (#3) um das Gefäß, bevor Sie den Katheter aus der Halsschlagader ziehen (Abbildung 5O-P).
    14. Legen Sie den Katheter in PBS.
  4. Rechtsherzkatheterisierung.
    1. Isolieren Sie die rechte äußere Halsvene vorsichtig vom umgebenden Bindegewebe und ligieren Sie alle kleinen Äste mit 8-0 Naht (blaue Pfeilspitzen) (Abbildung 6A).
      HINWEIS: Bei der Rechtsherzkatheteruntersuchung wird das Herz üblicherweise über die rechte Halsvene erreicht.
    2. Mit einem 8-0 Nähten Sie einen dauerhaften Knoten (#1), um das kraniale Ende des Gefäßes zu verschließen (Abbildung 6B). Binden Sie dann einen losen Knoten (#2) am kaudalen Ende des Gefäßes (Abbildung 6C).
    3. Verwenden Sie eine 25-g-Nadel, um ein kleines Loch proximal zum permanenten Knoten (#1) zu bohren (Abbildung 6D).
      HINWEIS: Jugularvenen transportieren sauerstoffarmes Blut zum Herzen und haben einen niedrigen Druck. Wenn die Halsvene durchtrennt wird, spritzt das Blut nicht heraus (Abbildung 6D, E).
    4. Halten Sie den Katheter fest und führen Sie den Katheter in den Venenschnitt (X-Markierung) ein (Abbildung 6E) und ziehen Sie den kaudalen Knoten (#2) um den Katheter und das Gefäß fest (Abbildung 6F).
    5. Schieben Sie den Katheter langsam und sanft in das rechte Herz. Überwachen Sie die Tiefe der Katheterspitze anhand der Kathetermarkierung (Abbildung 4B).
      HINWEIS: Die Beurteilung des rechtsventrikulären systolischen Drucks (RVSP) bei Mäusen mit geschlossenem Brustkorb ist aufgrund der komplexen Anatomie und Struktur des RV eine Herausforderung. Dieser Schritt erfordert ein hohes Maß an Fachwissen und viel Übung. In den Händen eines erfahrenen Mikrochirurgen kann die Erfolgsrate für die Katheterisierung des rechten Ventrikels bei 90 % liegen.
    6. Beurteilen Sie die Position der Katheterspitze anhand der Druckwellenverfolgung in der Software. Wenn sich die Spitze des Katheters im rechten Ventrikel befindet, zeigt der Monitor eine typische RVSP-Verfolgung an (Abbildung 6G, H).
      HINWEIS: Wenn die Form von Lungendruckkurven untypisch aussieht (z. B. stachelige Kurven), deutet dies auf eine falsche Positionierung des Katheters hin. Passen Sie die Katheterposition an, indem Sie den Katheter vorsichtig ein wenig nach hinten ziehen und dann den Katheter langsam in eine zentralere Position im rechten Ventrikel bringen. Um die Erzeugung von Artefakten in Forschungsdaten zu vermeiden, sollte der Prüfarzt längere (nicht mehr als 1 Minute) oder wiederholte Versuche (nicht mehr als zwei Versuche) bei der Katheterisierung des rechten Ventrikels vermeiden.
    7. Halten Sie den Katheter unbeweglich und sammeln Sie die Daten 5 Minuten lang.
    8. Ziehen Sie nach Abschluss der Aufnahme den Katheter vorsichtig heraus und binden Sie den kaudalen Knoten (#2) um das Gefäß (Abbildung 6I). Legen Sie den Katheter wieder in die PBS-Lösung.
      Anmerkungen: Reinigen Sie den Katheter nach Abschluss des Experiments mit 1% iger Verdauungsenzymlösung gemäß den Anweisungen des Herstellers. Zusätzlich zur Beurteilung des hämodynamischen Status können die Forscher die Herzen und die Lunge für die histopathologische PAH-Untersuchung entnehmen. Um die Wirksamkeit der mehrfachen IV-Bolusdosierung sicherzustellen, können die Forscher Lungenendothelzellen isolieren und let-7-miRNA-Spiegel messen.

4. Analyse von Blutdruckdaten

  1. Untersuchen Sie die Blutdruckaufzeichnung.
    1. Öffnen Sie die Datendatei der Blutdruckanalysesoftware (PAH JOVE.adicht).
    2. Wählen Sie in Kanal 1 einen Bereich aus, der das Drucksignal darstellt, und platzieren Sie den Wellenformcursor auf dem Peak (X-Markierung), um die Druckamplitude zu messen (Abbildung 7A).
    3. Bestimmen Sie die maximale Amplitude der Druckwelle. Dies stellt den systolischen Druck dar (Abbildung 7A, roter Pfeil).
    4. Extrahieren Sie den interessierenden Bereich (Abbildung 7B grauer Bereich) aus dem Bild, indem Sie Umschalt + Befehl + 3 (für Mac) oder Windows + Umschalt + S (für Windows-PC) drücken und in eine Grafikdatei einfügen.
  2. Statistische Analyse von Blutdruckdaten.
    1. Geben Sie die einzelnen Blutdruckdaten der Maus in eine statistische Analysesoftware ein.
    2. Führen Sie einen ungepaarten Student's t-Test zur statistischen Analyse von zwei Studiengruppen durch (Normoxie vs. Hypoxie; Hypoxie vs. Hypoxie + 7C1/let-7 miRNA). Betrachten Sie die Unterschiede in den Mittelwerten als so signifikant wie p < 0,05.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Ergebnisse

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Anästhesie senkt oft den Blutdruck. Daher wurde eine minimale Dosis Anästhesie verwendet, um die Bewegungen als Reaktion auf einen schädlichen Reiz aufzuheben. Ein erfolgreicher rechtsventrikulärer Kammerzugang kann visualisiert werden, wenn sich die hämodynamische Wellenform in verschiedenen Regionen des Venensystems ändert (Abbildung 8).

In dieser Studie wurden die Mäuse nach dem Zufallsprinzip der normoxischen (21% O2) Gruppe (n = 10), der Hypoxiegru...

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Diskussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Es wurden mehrere Tiermodelle für pulmonale Hypertonie etabliert, um die erhöhten pulmonalen Gefäßresistenzereignisse bei menschlichen Probanden nachzuahmen. Unter ihnen wurde das Maus-Hypoxie-induzierte PAH-Modell häufig zur Bewertung der Wirksamkeit neuer experimenteller Therapien für PAH verwendet. Die Forschung mit diesem Modell erfordert häufig die Verabreichung von Verbindungen an die Mäuse. Im Vergleich zu anderen veröffentlichten intravenösen (IV) Injektions- und invasiven hämodynamischen Bewertungsprotokollen bi...

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Offenlegungen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

K Zsebo, M Simons und P-Y Chen sind wissenschaftliche Gründer und Aktionäre von VasoRx, Inc. M Simons ist Mitglied des wissenschaftlichen Beirats von VasoRx, Inc. HJ Duckers ist ein Mitarbeiter und Aktionär von VasoRx. Die anderen Autoren erklären, dass keine konkurrierenden Interessen bestehen.

Danksagungen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Diese Arbeit wurde teilweise durch einen Joint Biology Consortium Microgrant unterstützt, der im Rahmen von NIH Grant P30AR070253 (PYC), Cardiovascular Medical Research Education Fund (PYC), VasoRx, Inc. Fund (MS) und NIH Grants HL135582 (MS), HL152197 (MS) bereitgestellt wurde.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
5-0 Prolene-NahtpackungEthicon8698Gfür den Inzisionsverschluss
8-0 Nylon-NahtpackungAROSurgical InstrumentsT06A08N14-13für die Ligatur
Anästhesie-InduktionskammerVETEQUIP#941444Hält das Tier während der Anästhesieexposition
Katheter-Schnittstellenkabel PEC-4DMillarzum Verbinden des Millar Mikro-Tip-Katheters mit PCU-2000
Aktivkohle-KanisterfilterVETEQUIP#931401  um beim Entfernen zu helfen  Abfall-Anästhetikum  Gase
WattestäbchenMcKesson24-106zum Ausüben von Druck auf die Injektionsstelle, um Blutungen zu verhindern
Feine SchereFine Science Tools14059-11Chirurgische Instrumente
Insulinspritze 28 GEXEL26027für die intravenöse Injektion in die Halsvene
IsofluranCOVETRUS#029405für die Anästhesie von Mäusen
LabChart 8 SoftwareADInstruktefür die Datenanalyse
Mikro-Tip Druckkatheter SPR-1000 (1.0 F)Millarfür invasive Blutdruckmessung
Nadel-25 GBD305124für ein kleines Loch in einem
Gefäß Sauerstoffregler ProOx SauerstoffsensorBioSpherixE702für die Überwachung der Sauerstoffkonzentration
PCU-2000 DruckkontrolleinheitMillarfür den Anschluss des Millar Mikro-Tip-Katheters an PowerLab 4/35
PowerLab 4/35ADInstrumentsfor Data Acquisition.
Der Prüfer muss das PowerLab 4/35 an einen persönlichen Laptop anschließen, der die LabChart 8-Software enthält, um zu arbeiten.
Prism 8GraphPadfür Statistik und wissenschaftliche Grafik
Halbversiegelbare HypoxiekammerBioSpherix, eine künstliche Umgebung, die die Bedingungen in großer Höhe für Tiere simuliert
FederschereFine Science Tools15021-15Chirurgische Instrumente
Pinzette Style 4ElektronenmikroskopieWissenschaften 0302-4-POChirurgische Werkzeuge
VasoRx-Verbindung 7C1/let-7 miRNAVasoRx, Inc.Los# B2-L-16AprIV Injektionsmasse
VIP 3000 Veterinär-VerdampferCOLONIAL MEDICAL SUPPLY CO., INC.für eine genaue Anästhesiedurchführung

Referenzen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. McLaughlin, V. V., McGoon, M. D. Pulmonary arterial hypertension. Circulation. 114 (1), 1417-1431 (2006).
  2. Hoeper, M. M., Humbert, M. The new haemodynamic definition of pulmonary hypertension: evidence prevails, finally. European Respiratory Journal. 53 (3), 1900038(2019).
  3. Chen, Y., et al. A novel rat model of pulmonary hypertension induced by mono treatment with SU5416. Hypertension Research. 43 (8), 754-764 (2020).
  4. Xiong, M., et al. Mouse model of experimental pulmonary hypertension: Lung angiogram and right heart catheterization. Pulmonary Circulation. 11 (4), 20458940211041512(2021).
  5. Kmiotek, E. K., Baimel, C., Gill, K. J. Methods for intravenous self administration in a mouse model. Journal of Visualized Experiments. (70), e3739(2012).
  6. Potus, F., Martin, A. Y., Snetsinger, B., Archer, S. L. Biventricular assessment of cardiac function and pressure-volume loops by closed-chest catheterization in mice. Journal of Visualized Experiments. (160), e61088(2020).
  7. Bueno-Beti, C., Hadri, L., Hajjar, R. J., Sassi, Y. The Sugen 5416/hypoxia mouse model of pulmonary arterial hypertension. Experimental Models of Cardiovascular Diseases. 1816, 243-252 (2018).
  8. Chen, P. Y., et al. FGF regulates TGF-beta signaling and endothelial-to-mesenchymal transition via control of let-7 miRNA expression. Cell Reports. 2 (6), 1684-1696 (2012).
  9. Chen, P. Y., et al. Endothelial TGF-beta signalling drives vascular inflammation and atherosclerosis. Nature Metabolism. 1 (9), 912-926 (2019).
  10. Daugherty, A., Rateri, D., Hong, L., Balakrishnan, A. Measuring blood pressure in mice using volume pressure recording, a tail-cuff method. Journal of Visualized Experiments. (27), e1291(2009).
  11. Alam, M. A., Parks, C., Mancarella, S. Long-term blood pressure measurement in freely moving mice using telemetry. Journal of Visualized Experiments. (111), e53991(2016).
  12. Luo, F., et al. Invasive hemodynamic assessment for the right ventricular system and hypoxia-induced pulmonary arterial hypertension in mice. Journal of Visualized Experiments. (152), e60090(2019).

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Nachdrucke und Genehmigungen

Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden

Genehmigung beantragen

Schlagwörter

Pulmonale arterielle HypertonieHypoxie MausmodellInjektion in die JugularveneKatheterisierung des rechten Ventrikelsarterielle KatheterisierungBlutdruckmessungWirkstoffscreeningKatheterinsertion

Verwandte Artikel