Invasive hämodynamische Beurteilung des rechten ventrikulären Systems und Hypoxie-induzierte pulmonale arterielle Hypertonie bei Mäusen
24. Oktober 2019
Hier stellen wir ein Protokoll zur Durchführung einer invasiven hämodynamischen Beurteilung der rechten Herzkammer und der Lungenarterie bei Mäusen unter Verwendung eines Ansatzes für eine Operation in der offenen Brust vor.
Dieses Protokoll ist eine auf offener Brustchirurgie basierende hämodynamische Bewertung und es ist nützlich für die rechte ventrikuläre und pulmonale Arteriendruckbewertung bei Kleintieren wie Mäusen. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass es sowohl VP- als auch PAP-Parameter gleichzeitig generieren kann. Daher ist es für DieAuswertungen von PAH-Modellen vorzuziehen.
Beginnen Sie mit der Einrichtung der Ausrüstung für die Chirurgie. Den Druckmessumformerkatheter mindestens 30 Minuten vor dem hämodynamischen Experiment in 0,9% Kochatin bei Raumtemperatur einweichen. Schließen Sie dann den Katheter an ein Druckvolumensystem an.
Kalibrieren Sie den Druckaufnehmer, indem Sie den Kalibrierknopf auf Null und 25 Millimeter Quecksilber drehen, um ein Verifikationsdrucksignal an die Datenerfassungssoftware zu senden, und konfigurieren Sie dann die Kalibrierungseinstellung. Drehen Sie den Knopf auf den Messumformer, und stellen Sie das Ausgleichsventil auf Null Basislinie ein. Richten Sie ein Standard-Stereomikroskop, einen temperaturgeregelten Operationstisch für Kleintiere und ein Lichtbeleuchtungssystem für die Mikrochirurgie ein.
Sobald die Maus richtig anästhesisiert ist, entfernen Sie die Brust und HalsFell mit einem Rasierer und Haarentfernung Lotion. Sichern Sie die Maus in der Supine-Position auf dem temperaturgeregelten OP-Tisch. Nachdem Sie sichergestellt haben, dass die Anästhesie wirksam ist, machen Sie einen Mittellinienschnitt auf der Halshaut.
Sezieren Sie den Skelettmuskel mit gekrümmten Zangen und belichten Sie die Luftröhre. Führen Sie eine Intubation durch den Mund mit einem 22 Gauge intravenösen Mantelkatheter durch, der bestätigt, dass sich der Schlauch in der Luftröhre mit Zangen befindet. Schließen Sie die Schläuche an ein kleines Tierbeatmungsgerät an und sichern Sie ihn zur Belüftung mit Klebeband.
Dann machen Sie einen Mittellinienschnitt auf der Brusthaut und sezieren Sie vorsichtig den Brustmuskel mit einem Kauteriewerkzeug. Schneiden Sie das Brustbein mit einer Schere über die Mitte, und setzen Sie die Brusthöhle aus. Achten Sie darauf, Blutungen mit dem Kauteriewerkzeug zu verhindern.
Setzen Sie den rechten Ventrikel mit Retraktoren aus, und legen Sie dann den mit Kochlinie getränkten Druckwandlerkatheter durch einen kleinen Tunnel ein, der mit einer 25-Spur-Nadel in den rechten Ventrikel erstellt wurde, um den rechten Venendruck (RVP) zu messen. Halten Sie das Katheterkabel und kreuzen Sie die Lungenklappe koaxial mit der Lungenarterie. Beobachten Sie die Druckwellenform und erhalten Sie einen stabilen Lungenarteriendruck oder PAP-Signal.
Zeichnen Sie als Nächstes die hämodynamischen Daten mithilfe der Datenerfassungssoftware auf. Entfernen Sie den Katheter vorsichtig aus dem rechten Herzsystem und legen Sie ihn in eine Ein-Milliliter-Spritze mit 1%Verdauungsenzymlösung. Dieses Protokoll wurde erfolgreich verwendet, um RVP- und PAP-Wellenformen bei Mäusen zu erhalten, indem ein Druckwandlerkatheter in den rechten Ventrikel und die Lungenarterie eingesetzt wurde.
Um die Erzeugung künstlicher Daten zu vermeiden, wurden Segmente mit Rauschen von der Datenanalyse ausgeschlossen und Korrekturen vorgenommen, wenn der Nullgehalt des Katheters abgedriftet war. RVP und PAP wurden an Mäusen mit induzierter chronischer Hypoxie gemessen, und die Ergebnisse wurden mit denen einer Kontrollgruppe verglichen. Systolischer PAP, diastolischer PAP, mittlerer PAP und rechtsventrikulärer systolischer Druck waren in der chronischen Hypoxiegruppe signifikant erhöht.
Das Wichtigste, was Sie sich merken sollten, ist, den Druckwandlerkatheter sorgfältig in den rechten Ventrikel einzufügen, um schäden am Katheter zu vermeiden und zu bestätigen, dass die glatte RVP-Wellenform auf dem Bildschirm erscheint.
Sehen Sie sich das vollständige Transkript an und erhalten Sie Zugang zu Tausenden wissenschaftlicher Videos
Übersicht
Dieses Protokoll beschreibt eine invasive hämodynamische Untersuchung des rechten Ventrikels und der Lungenarterie bei Mäusen mittels eines offenen Brusteingriffs. Es ermöglicht die gleichzeitige Beurteilung der Drücke im rechten Ventrikel und in der Lungenarterie und ist daher besonders nützlich für Modelle der pulmonal-arteriellen Hypertonie (PAH).
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Kardiovaskuläre Physiologie
- Chirurgie an kleinen Tieren
- Hämodynamische Beurteilung
Hintergrund
- Invasive hämodynamische Untersuchungen sind entscheidend für das Verständnis der kardiovaskulären Funktion.
- Die Thorakotomie ermöglicht direkten Zugang zum Herzen und zur Lungenarterie.
- Diese Methode kann wertvolle Daten für die PAH-Forschung liefern.
- Die simultane Messung von ventrikulärem und arteriellem Druck verbessert die Datenaccuracy.
Zweck der Studie
- Beurteilung der Drücke im rechten Ventrikel und in der Lungenarterie bei Mäusen.
- Herstellung eines zuverlässigen Protokolls zur hämodynamischen Untersuchung.
- Unterstützung der Forschung an Modellen der pulmonal-arteriellen Hypertonie.
Verwendete Methoden
- Vorbereitung des chirurgischen Instruments und des Druckmesssonden-Katheters.
- Chirurgische Technik mit geöffneter Brust zur Herzzugang.
- Gleichzeitige Messung des rechten Ventrikeldrucks und des Lungenarteriendrucks.
- Verwendung eines Druck-Volumen-Systems zur Datensammlung.
Hauptergebnisse
- Erfolgreiche gleichzeitige Messung der Drücke in der rechten Herzkammer und der Lungenarterie.
- Nachgewiesene Zuverlässigkeit des Protokolls für die Bewertung von Modellen der pulmonalen arteriellen Hypertonie (PAH).
- Gewonnene Erkenntnisse über hämodynamische Veränderungen bei Kleintieren.
- Bestätigung der Eignung dieser Methode für zukünftige kardiovaskuläre Forschungsarbeiten.
Schlussfolgerungen
- Das Offenbruch-Operationsprotokoll eignet sich effektiv für hämodynamische Untersuchungen.
- Es bietet einen umfassenden Ansatz zur Untersuchung der kardiovaskulären Funktion bei Mäusen.
- Diese Methode kann die Forschung zur pulmonal-arteriellen Hypertonie voranbringen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die invasive hämodynamische Beurteilung des rechten Ventrikels und der Lungenarterie bei Mäusen liefert entscheidende Daten zur Validierung von Modellen der pulmonal-arteriellen Hypertonie (PAH). Die simultane Messung des rechtsventrikulären Drucks (RVP) und des pulmonal-arteriellen Drucks (PAP) ermöglicht die mechanistische Absicherung therapeutischer Hypothesen durch Quantifizierung hämodynamischer Reaktionen auf hypoxieinduzierte PAH. Diese Methode unterstützt die Target-Validierung und die Entwicklung präklinischer Modelle, indem sie reproduzierbare, quantitative Druckmesswerte bereitstellt, die für Go/No-Go-Entscheidungen in kardiovaskulären Entdeckungsprozessen unerlässlich sind.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen durch Messung von RVP- und PAP-Änderungen in Hypoxie-induzierten PAH-Modellen.
- Operativer Wert: Bietet gleichzeitige zweiparametrige hämodynamische Messungen, wodurch die experimentelle Variabilität verringert und die Datenkonsistenz verbessert wird.
- Prädiktiver Wert: Unterstützt die biologische Entschärfung von Zielstrukturen durch validierte hämodynamische Phänotypisierung in krankheitsrelevanten Systemen.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Erzeugt validierte biologische Systeme mit messbaren hämodynamischen Ausgabewerten für die nachgeschaltete Wirkstoff-Screening.
- Operativer Wert: Etabliert standardisierte Protokolle zur Erfassung von Druckwellenformen, die die Reproduzierbarkeit über experimentelle Ansätze hinweg sicherstellen.
- Skalierbarkeit: Ermöglicht die Wiederverwendung der Plattform für die langfristige hämodynamische Überwachung in präklinischen PAH-Studien.
Translationale und präklinische Forschung
- Wissenschaftlicher Wert: Liefert krankheitsrelevante hämodynamische Parameter (systolischer/diastolischer/mittlerer PAP, RVSP), die mit klinischen Biomarkern für PAH übereinstimmen.
- Operativer Wert: Ermöglicht risikoadjustierte Entscheidungen über die Weiterentwicklung, indem die hämodynamische Schwere in Modellen mit chronischer Hypoxie quantifiziert wird.
- Translationale Kontinuität: Verbindet die Zielvalidierung in der Entdeckungsphase mit der präklinischen Wirksamkeitsprüfung durch objektive, druckbasierte Endpunkte.
Pipeline- und Workflow-Integration
Diese Methode integriert sich in den Entdeckungsprozess von der Target-Validierung bis zur präklinischen Validierung, indem sie eine hämodynamische Phänotypisierung bereitstellt, die die Identifizierung von Leitstrukturen und Entscheidungen zur Portfolio-Priorisierung unterstützt.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung und die Aufklärung von Signalwegen durch die Quantifizierung der Reaktionen des rechten Herzens und der Lungenarterie auf hypoxische Reize.
- Screening: Ermöglicht die Bereitschaft für Assays durch stabile, rauschgefilterte RVP- und PAP-Kurvenformen, die zur Bewertung von Substanzeffekten geeignet sind.
- Analytik: Ermöglicht den quantitativen Vergleich hämodynamischer Parameter zwischen experimentellen Gruppen anhand von aus dem Druck-Volumen-System abgeleiteten Metriken.
- Translationale Forschung: Verbindet mechanistische Erkenntnisse mit der präklinischen Validierung über hämodynamische Endpunkte, die dem klinischen Verlauf der pulmonal-arteriellen Hypertonie (PAH) entsprechen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Funktioniert als wiederverwendbare Kapazität zur hämodynamischen Beurteilung für die iterative Verbesserung von Modellen und die Bestätigung von Zielstrukturen.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Vorhersagegenauigkeit bei der Zielvalidierung durch direkte Messung der Hämodynamik im rechten Herzen und in der Lungenarterie.
- Operationaler Wert: Standardisierung und Reproduzierbarkeit mithilfe kalibrierter Druckmesssystem-Protokolle und Korrektur von Nullpunktdrift.
- Strategischer Wert: Verbesserte Go/No-Go-Entscheidungen durch Verringerung mechanistischer Unklarheiten bei der Charakterisierung von Lungenhypertonie-Modellen.
- Portfolio-Wirkung: Risikoadjustierte Priorisierung basierend auf quantitativen hämodynamischen Schweregrad-Scores in präklinischen Modellen.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der Mikrochirurgie am offenen Brustkorb und der Katheterisierung von Druckmesssonden bei kleinen Tieren.
- Abhängig von einem Druck-Volumen-System, kalibrierten Sensoren, temperaturgeregelten Operationstischen und Kleintierbeatmungsgeräten.
- Setzt eine standardisierte Vorgehensweise im Team hinsichtlich chirurgischer Technik, Anästhesietiefe und Parameter der hämodynamischen Datenaufnahme voraus.
- Zu berücksichtigende Anpassungen sind spezifische hämodynamische Basiswerte des jeweiligen Modells sowie die Kompatibilität der Kathetergröße zwischen verschiedenen Arten oder Stämmen.
- Praktische Einschränkungen ergeben sich aus der Invasivität des Eingriffs, der Abhängigkeit von der chirurgischen Erfahrung des Operateurs und den Beschränkungen der postoperativen Erholung, die eine Langzeitnutzung erschweren.
