Gleichzeitige Elektrokardiographie Aufnahme und Invasive Blut Druckmessung bei Ratten
31. Januar 2019
Hier beschreiben wir eine Einrichtung zur gleichzeitigen Erfassung von Elektrokardiographie und intra-arterielle Blutdruck (BP) in experimentellen Ratten, die mit standard-Ausrüstung in Tierhaltung möglich ist und können auch auf physiologische oder pharmakologische Studien zur Pathogene oder therapeutische Mechanismen in der Herz-Kreislauf-Medizin zu untersuchen.
Studien, die sich auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen, kardiovaskuläre therapeutische Ziele oder pharmazeutische Wirkstoffe konzentrieren, erfordern die Beurteilung von systemischen arteriellen Druck- und Herzrhythmusänderungen. Femoralarterienkanulation ist eine wirtschaftliche Methode zur Erfassung von intraarteriellen Druckwellenformen, die mit Standardausrüstung in einer Tieranlage durchgeführt werden können. Demonstriert wird das Verfahren von Hsin-Ting Lin, einem Techniker aus meinem Labor.
Bevor Sie mit dem Experiment beginnen, legen Sie die anästhesierte Ratte in eine Rückenlage auf einem chirurgischen Brett und bestätigen Sie die fehlende Reaktion auf Zehenkneifen. Befestigen Sie die Beine mit Gummibändern, um den Körper zu immobilisieren, und richten Sie die Blutdruck- und Elektrokardiogramm-Instrumente für die Aufnahme ein, einschließlich einer analogen Eingangseinheit, um die Signale zu erfassen, einen Druckwandler mit einer kompatiblen Nabe, drei bipolare Elektrokardiogrammleitungen mit Nadelspitze und einen Computer mit geeigneter Software. Entfernen Sie vor Beginn der Blutdruckaufzeichnung die Druckmanschette von einem Standard-Sphygmomanometer und verbinden Sie den Dreiwege-Stopphahn am Aufblasrohr mit dem Druckaufnehmer des Datenerfassungssystems.
Schrauben Sie das Luftentriegelungsventil im Uhrzeigersinn und behalten Sie das Messgerät im Auge, während Sie die Aufblaslampe pumpen. Wenn das Messgerät 100 Millimeter Quecksilber anzeigt, öffnen Sie den Drei-Wege-Stopphahn, um ihn mit dem Druckaufnehmer zu verbinden. Der Umrechnungsfaktor für die Blutdruckberechnung wird automatisch ermittelt.
Um den Druck zu lösen, schrauben Sie das Luftentriegelungsventil gegen den Uhrzeigersinn, bis der Druck des Sphygmomanometers wieder auf Null ist. Wiederholen Sie die Kalibrierung mit 200 Millimeter Quecksilberdruck, und lösen Sie dann den Druckaufnehmer vom Quecksilber-Sphygmomanometer. Schließen Sie den Druckaufnehmer an den Dreiwege-Stopphahn des PE-Katheters an und überprüfen Sie die Anschlussübergänge des Dreiwege-Stopphahns.
Für die Identifizierung von Oberflächenmarkierungen, lokalisieren Sie die Leistenfalte an der Kreuzung zwischen Bauch und Oberschenkel und heben Sie die volle Hautschicht in der Mitte der Falte. Verwenden Sie eine Schere, um die angehobene Haut in einer Ausrichtung etwa parallel zum ipsilateralen Oberschenkel zu schneiden. Der Oberschenkelnerv und die Gefäße befinden sich unter dem exponierten Unterhautgewebe.
Sezieren Sie die Gewebeschicht schichtweise mit feinspitzen Zangen und stoppen Sie die Sezieren auf der Ebene der Femoralgefäße. Löschen Sie vorsichtig das Weichgewebe entlang des Oberschenkelnervs und der Gefäße, um einen guten Blick auf den faserähnlichen Nerv zu erhalten. Die Vene ist dunkelviolett und die Arterie pulsatil.
Wenn die Gewebesektion zu femoralen Gefäßen greift, schalten und gehen Sie die Zange, um beschädigte Gefäße zu verhindern. Verwenden Sie dann Zangen mit abgewinkelten Spitzen, um die exponierte Länge der Oberschenkelarterie und Vene zu verlängern. Um die Oberschenkelarterie zu lösen, verwenden Sie die Zange, um die Femoralvene von der Arterie zu trennen und eine Bulldogge klemme so kranially wie möglich an der Oberschenkelarterie aufzutragen.
Machen Sie eine lose Krawatte der beiden Seidensaiten, eine knapp unter der Bulldoggeklemme und die andere am kaudalen Ende der freiliegenden Femoralarterie. Verwenden Sie Mikroschere, um ein kleines Loch über der ventralen Seite der Femoralarterie zu machen und legen Sie die Spitze eines Polyethylen- oder PE-Katheters durch das kleine Loch. Den Katheter kranich voranbringen.
Ein Blutspülung in den Katheter nach dem Entfernen der Klemme zeigt an, dass die Katheterspitze das Femoralarterienlumen erreicht hat. Ziehen Sie die obere Seide fest, um die Position des Katheters zu sichern, und ziehen Sie die untere Seide fest, um Blutungen von der kaudalen Seite der Oberschenkelarterie zu verhindern. Um den Erfolg der Konservenus zu bestätigen, verwenden Sie eine Ein-Milliliter-Spritze, um 0,1 bis 0,2 Milliliter heparinisierte Salin in die Oberschenkelarterie zu injizieren.
Dann überprüfen Sie, ob Sie sich um die Kanulationsstelle herumtaufhalten und die Stelle mit einer nassen Baumwollkugel bedecken. Um eine Blutdruckaufzeichnung durchzuführen, befestigen Sie den PE-Katheter und den Drei-Wege-Stoppamhahn am Druckaufnehmer-Stopphahn und stellen Sie sicher, dass sich keine Luftblasen im Kanulationssystem befinden. Überprüfen Sie dann die Verbindungsknoten des Drei-Wege-Stopphahns.
Wenn das Gerät fertig ist, starten Sie das Datenerfassungssystem mit einer Abtastfrequenz von 1000 Hertz. Arterielle Druckwellen werden angezeigt. Lassen Sie die gesamte Einrichtung für mindestens drei bis fünf Minuten stabilisieren, überprüfen Sie die Cannulationsstelle regelmäßig, um zu bestätigen, dass keine Blutungen auftreten.
Um ein Oberflächenelektrokardiogramm durchzuführen, überprüfen Sie zunächst die drei Leitungen des bipolaren EKG, um sicherzustellen, dass die positiven, negativen und Referenzplatinelektroden intakt sind, und legen Sie die Leitungen subkutan am linken Vorderbein, rechten Vorderbein und rechten Hinterbein ein. Befestigen Sie dann die Elektrodennaben an einem kundenspezifischen EKG-Verstärker mit einer Abtastfrequenz von 1000 Hertz und einer Filterfrequenz von drei bis 500 Hertz. Gleichzeitige Blutdruck- und EKG-Aufnahmen bei sechs 47 Wochen alten normotensiven und hypertensiven Ratten zeigten einen signifikant höheren systolischen und mittleren Blutdruck bei spontan hypertensiven Tieren im Vergleich zu normalen Ratten.
P-Wellen-, PR-Intervalle, QRS-Breite und QT-Intervallparameter, die aus den EKG-Aufnahmen gemessen wurden, zeigten keine Unterschiede zwischen den beiden Gruppen. Sie können die Drucksystemkalibrierung durchführen und den Druckaufnehmer und das Datenerfassungssystem vor der Beästhesigung der Tiere einrichten. Die erworbenen rohen arteriellen Druckwellenform- und Elektrokardiogrammdaten können auf der Software analysiert werden.
Radiotelemetrie gilt als Goldstandard-Technik zur Überwachung von BP und Herzfrequenz, aber die Technik ist teuer. Eine intraarterielle Konservenamitation bei gleichzeitigem EKG ist eine wirtschaftliche Alternative. Anästhesie durch Isofluran-Inhalation ist einfach durchzuführen, kann aber gefährlich sein, wenn ein erhebliches Leck auftritt.
Überprüfen Sie daher immer die Ausrüstung und schläuche vor dem Gebrauch.
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Übersicht
Dieser Artikel beschreibt eine Versuchsanordnung zur gleichzeitigen Ableitung der Elektrokardiographie und des intraarteriellen Blutdrucks an Versuchsratten. Die Methode nutzt Standardausrüstung, die in Tierhaltungseinrichtungen verfügbar ist, und eignet sich sowohl für physiologische als auch pharmakologische Untersuchungen in der kardiovaskulären Medizin.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Kardiologische Medizin
- Elektrophysiologie
- Tiermodelle
Hintergrund
- Die Beurteilung des systemischen arteriellen Drucks und des Herzrhythmus ist entscheidend für die kardiovaskuläre Forschung.
- Die Kanülierung der Femoralarterie ist eine kostengünstige Methode zur Aufzeichnung des intraarteriellen Drucks.
- Für diesen Eingriff kann die Standardausrüstung tierexperimenteller Einrichtungen verwendet werden.
- Der Versuchsaufbau wird von einer Laborfachkraft demonstriert.
Zweck der Studie
- Untersuchung pathogener Mechanismen in der kardiovaskulären Medizin.
- Erforschung therapeutischer Zielstrukturen und pharmazeutischer Wirkstoffe.
- Bereitstellung einer zuverlässigen Methode zur Aufzeichnung kardiovaskulärer Parameter bei Ratten.
Verwendete Methoden
- Legen Sie die anästhetisierte Ratte in Rückenlage auf ein chirurgisches Brett.
- Überprüfen Sie das Fehlen einer Reaktion auf das Quetschen der Zehen, um eine ausreichende Anästhesie sicherzustellen.
- Befestigen Sie die Beine mit Gummibändern, um eine Immobilisierung zu gewährleisten.
- Richten Sie Blutdruck- und Elektrokardiogramm-Messgeräte zur Aufzeichnung ein.
Hauptergebnisse
- Die Methode ermöglicht eine effektive Aufzeichnung von intraarteriellen Druckwellenformen.
- Gleichzeitige Elektrokardiographie kann neben Blutdruckmessungen durchgeführt werden.
- Dieser Versuchsaufbau eignet sich für verschiedene physiologische und pharmakologische Untersuchungen.
- Standardisierte Ausrüstung erleichtert das Verfahren und macht es für die Forschung zugänglich.
Schlussfolgerungen
- Die beschriebene Versuchsanordnung ist ein wertvolles Werkzeug für die kardiovaskuläre Forschung.
- Sie ermöglicht die Untersuchung von Herzrhythmus- und Blutdruckänderungen in experimentellen Modellen.
- Die Verwendung von Standardausrüstung erhöht die Durchführbarkeit der Methode in Forschungsumgebungen.
Häufig gestellte Fragen
Exemplarische Branchenrelevanz
Dieses Protokoll ermöglicht die gleichzeitige Messung des systemischen arteriellen Drucks und des Herzrhythmus an Rattenmodellen und liefert entscheidende Daten zur kardiovaskulären Phänotypisierung für die Zielvalidierung und die mechanistische Risikominderung in der präklinischen Arzneimittelentwicklung. Die Methode bietet eine kostengünstige Alternative zur Radiotelemetrie und unterstützt die skalierbare Beurteilung pharmakologischer Wirkstoffe hinsichtlich hämodynamischer und elektrophysiologischer Parameter. Die simultane Erfassung von Blutdruck- und EKG-Kurvenformen erhöht die Vorhersagesicherheit, indem funktionelle Ergebnisse in Krankheitsmodellen korreliert werden.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen durch Messung systemischer arterieller Druck- und Herzrhythmusänderungen in Krankheitsmodellen.
- Operationaler Wert: Unterstützt die biologische Entschärfung von Risiken durch direkte, simultane Beurteilung hämodynamischer und elektrophysiologischer Parameter.
- Prädiktiver Wert: Erleichtert die Selektion von Wirkstoffkandidaten durch quantitative kardiovaskuläre Messgrößen zur Zielstrukturvalidierung.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Bereitet validierte biologische Systeme für die nachgeschaltete Wirkstoffprüfung vor, indem die Baseline-Funktion des Herz-Kreislauf-Systems etabliert wird.
- Operativer Wert: Gewährleistet Standardisierung und Reproduzierbarkeit des Assays durch kalibrierte Druckmesssonden-Einrichtung und Platzierung der EKG-Ableitungen.
- Skalierbarkeit: Ermöglicht zuverlässige Wirkstoffevaluierung unter Verwendung standardmäßiger Ausrüstung, die in Tierhaltungseinrichtungen verfügbar ist.
Translationale und präklinische Forschung
- Translationale Kontinuität: Unterstützt die Modellierung krankheitsrelevanter Systeme durch die Erfassung hämodynamischer und elektrophysiologischer Phänotypen bei normotensiven und hypertensiven Ratten.
- Mechanistische Entlastung von Risiken: Ermöglicht die kontinuierliche Überwachung arterieller Druckwellen und EKG-Parameter zur Beurteilung der Wirkung von Substanzen auf die kardiovaskuläre Funktion.
- Risikoadjustierte Weiterentwicklung: Ermöglicht datenbasierte Entscheidungen durch die Korrelation von Blutdruckveränderungen mit Herzrhythmusparametern in pharmakologischen Studien.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode fügt sich in die Entdeckungskontinuum von der Hypothesenprüfung in der frühen Entdeckung bis zur Leitoptimierung ein und liefert eine quantitative kardiovaskuläre Phänotypisierung, die Entscheidungen über Fortsetzung oder Abbruch unterstützt.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung durch die Messung des systemischen arteriellen Drucks und des Herzrhythmus als funktionelle Parameter in Krankheitsmodellen.
- Screening: Ermöglicht die Bereitschaft für Assays durch stabilisierte Druckwellenformen und EKG-Signale nach Kanülierung und Platzierung der Elektroden.
- Analytik: Erzeugt quantitative Messwerte, darunter systolischer, diastolischer und mittlerer Blutdruck sowie EKG-Intervalle (P-Welle, PR, QRS, QT), zur vergleichenden Analyse.
- Translationale Forschung: Ermöglicht die Verbindung zur präklinischen Validierung durch kontinuierliche Überwachung in Krankheitsmodellen wie der Hypertonie.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Kapazität für die kardiovaskuläre Phänotypisierung über mehrere Projekte hinweg mithilfe standardisierter chirurgischer und Aufzeichnungsverfahren.
Operationelle und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit, indem mechanistische Unschärfen durch gleichzeitige Beurteilung der hämodynamischen und elektrophysiologischen Parameter verringert werden.
- Operationaler Wert: Schafft Standardisierung und Reproduzierbarkeit durch kalibrierte Geräte und eine konsistente Kanülierungstechnik.
- Strategischer Wert: Verbessert die Kapitalnutzungseffizienz, indem eine kostengünstige Alternative zur Radiotelemetrie für die kardiovaskuläre Überwachung bereitgestellt wird.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung, indem Verbindungen mit günstigen hämodynamischen und elektrophysiologischen Profilen identifiziert werden.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der vaskulären Dissektion und Kanülierung kleiner Arterien wie der Arteria femoralis bei Ratten.
- Setzt eine Instrumentierung voraus, die Druckmesswandler, EKG-Verstärker, Datenerfassungssysteme und kompatible Software umfasst.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise über mehrere Arbeitsgruppen hinweg hinsichtlich chirurgischer Vorbereitung, Kanüliertechnik und Parameter der Signalerfassung.
- Beinhaltet Anpassungsüberlegungen für verschiedene Rattenstämme, Altersgruppen und Krankheitsmodelle, die die vaskuläre Zugänglichkeit beeinflussen.
- Umfasst praktische Einschränkungen wie die chirurgische Komplexität der Kanülierung der Arteria femoralis sowie die Notwendigkeit einer Antikoagulation zur Aufrechterhaltung der Katheterpatenz.
