Ein Modell des umgekehrten vaskulären Remodells bei pulmonaler Hypertonie aufgrund von Linksherzerkrankungen durch Aortendebandation bei Ratten
1. März 2022
Das vorliegende Protokoll beschreibt einen chirurgischen Eingriff zur Entfernung von aufsteigender Aortenbande in einem Rattenmodell der pulmonalen Hypertonie aufgrund einer Erkrankung des linken Herzens. Diese Technik untersucht endogene Mechanismen des umgekehrten Remodells im Lungenkreislauf und im rechten Herzen und informiert so über Strategien zur Umkehrung der pulmonalen Hypertonie und / oder der rechtsventrikulären Dysfunktion.
Unser Protokoll beschreibt einen chirurgischen Eingriff zur Entfernung der aufsteigenden Aortenbande in einem Rattenmodell der pulmonalen Hypertonie aufgrund einer Linksherzerkrankung, die zur Umkehrung der pulmonalen Hypertonie führt. Diese Technik stellt ein wertvolles Werkzeug dar, um Mechanismen des physiologischen Rückwärtsumbaus im Lungenkreislauf und im rechten Ventrikel zu untersuchen. Es kann bei der Entwicklung von Strategien zur Behandlung von pulmonaler Hypertonie helfen.
Nachdem die chirurgischen Instrumente vorbereitet sind, legen Sie eine betäubte Ratte in Rückenlage auf einen sterilisierten Operationstisch. Fixieren Sie dann den Bauch und die Gliedmaßen des Tieres mit einem Klebeband und desinfizieren Sie die Tierhaut mit Povidon-Jod / Jodphor Lösung. Beachten Sie Narben und Nähte aus der primären chirurgischen Aortenbandage oder AoB-Operation.
Nachdem Sie eine ausreichende Tiefe der Anästhesie mit Zehenkneifen sichergestellt haben, entfernen Sie die Nähte aus der primären AoB-Operation. Führen Sie dann eine Tracheotomie durch, indem Sie mit einer feinen Schere einen 7 bis 10 Millimeter langen zervikalen Mittellinienschnitt machen. Sezieren Sie mit Hilfe einer stumpfen Pinzette das zervikale Weichgewebe, um die Infrahyoidmuskulatur freizulegen.
Dann, indem Sie die Muskeln in der Mittellinie spalten, visualisieren Sie die Luftröhre. Wenn Sie fertig sind, machen Sie einen Zwei-Millimeter-Luftröhreneinschnitt zwischen zwei Knorpelringen mit einer abgewinkelten Noyes-Federschere, um die Trachealkanüle mit einem Außendurchmesser von zwei Millimetern in die Luftröhre einzuführen. Sichern Sie dann die Kanüle mit einer 4-0-Seidennaht.
Schließen Sie das andere Ende der Trachealkanüle an ein mechanisches Beatmungsgerät an, während der Totraum minimal bleibt. Halten Sie die perioperative Lungenbeatmung bei einer Atemfrequenz von 90 Atemzügen pro Minute bei einem Tidalvolumen von 8,5 Millilitern pro Kilogramm Körpergewicht. Für die Aortenabrundung machen Sie mit einer feinen Schere einen 20 Millimeter langen Hautschnitt zwischen der zweiten und dritten Rippe.
Verteilen und schneiden Sie mit Hilfe einer kleineren chirurgischen Schere die Muskeln Schicht für Schicht, gefolgt von einem 10-Millimeter-Seitenschnitt entlang des Interkostalraums zwischen der zweiten und dritten Rippe. Verwenden Sie einen Rippenspreizer, um den Interkostalraum zwischen der zweiten und dritten Rippe zu erweitern, um ein chirurgisches Fenster zu erstellen. Trennen Sie mit Hilfe einer stumpfen Pinzette den Thymus von den Herz- und Rohrarterien, um die Aorta mit dem Clip zu visualisieren.
Halten Sie den Clip mit Hilfe der Pinzette fest, gefolgt vom Entfernen des Bindegewebes um den Clip, um die Aorta freizulegen. Öffnen Sie den Clip mit einem Nadelhalter und entfernen Sie den Clip aus der Brusthöhle. Öffnen Sie vor dem Schließen der Brust die Lungenatlektase und sorgen Sie für eine ausreichende Lungenrekrutierung ohne Überdehnung mit mechanischer Beatmung, mit einem Tidalvolumen von 9,5 Millilitern pro Kilogramm Körpergewicht für 10 Minuten, und kehren Sie zu einem Tidalvolumen von 8,5 Millilitern pro Kilogramm Körpergewicht zurück.
Schließen Sie später die tiefen Muskeln durch eine einfache unterbrochene Naht mit 4-0-Seide und verbinden Sie die oberen Muskeln mit einer einfachen kontinuierlichen Naht. Schließen Sie dann die Haut mit einer einfachen kontinuierlichen Naht. Trennen Sie die Trachealkanüle von der Beatmungsmaschine, während Sie die Ratte für spontane Atmung beobachten.
Wenn das Tier beim Trennen nicht spontan atmet, schließen Sie das Beatmungsgerät wieder an und fahren Sie weitere fünf Minuten fort, bevor Sie den Vorgang wiederholen. Nachdem die Spontanatmung wiederhergestellt ist, entfernen Sie die Kanüle aus der Luftröhre und reinigen Sie die Flüssigkeit um die Luftröhre mit Schwammspitzen. Schließen Sie die Luftröhre mit einer einfachen Naht mit 6-0 Prolene und schließen Sie die Infrahyoidmuskeln in einer einfachen unterbrochenen Naht mit 4-0 Seide.
Verbinden Sie die Haut in einer einfachen kontinuierlichen Naht, gefolgt von der Reinigung und Desinfektion der Muskeln und der Haut mit Povidon-Jod / Jodphor Lösung. Nach Abschluss des chirurgischen Eingriffs bringen Sie ein einzelnes Tier in einen Auffangkäfig mit zusätzlichem Sauerstoff und einer Infrarotlampe und legen Sie die Sauerstoffmaske in die Nähe der Schnauze der Ratte. In der Studie wurde die Position des Clips auf der aufsteigenden Aorta bei den AoB-Tieren und ihre Abwesenheit nach der Debandierungs- oder Deb-Operation visualisiert.
Auch der Aortenblutfluss wurde durch gepulste Wellen-Doppler-Bildgebung vor und nach dem Clip bei AoB-Tieren vor der Debandierung und in entsprechenden Aortensegmenten nach der Deb-Operation bewertet. Die Ergebnisse zeigten eine deutliche Abschwächung des Blutflussgradienten im Einklang mit der funktionellen Debandierung. In der fünften Woche exprimierten die Deb-Ratten das natriuretische Peptid des Gehirns oder BNP in Konzentrationen, die mit denen der Scheintiere vergleichbar sind, was auf die Umkehrung des linken Ventrikels oder LV-Versagens durch die Aortenauflösung hinweist.
Die Auswertung der LV-Funktion mittels transthorakaler Echokardiographie ergab bei den Deb-Tieren im Vergleich zu den AoB-Ratten eine erhöhte LV-Ejektionsfraktion und LV-Volumen. Die Deproduktionsoperation, die in der dritten Woche nach AoB durchgeführt wurde, führte zu einer signifikanten Verringerung des linksventrikulären systolischen Drucks und der LV-Hypertrophie im Vergleich zu den AoB-Tieren. Im Vergleich zu den AoB-Ratten in Woche drei und Woche fünf zeigten die Deb-Tiere auch eine signifikante Verringerung des rechtsventrikulären systolischen Drucks und der rechtsventrikulären Hypertrophie, was eine erfolgreiche Umkehrung der pulmonalen Hypertonie aufgrund einer Erkrankung des linken Herzens zeigte.
Die kritischsten Schritte bei diesem Verfahren sind die Entfernung des Clips und die Rekrutierung der Lunge nach der Aortendebandation. Diese Schritte erhöhen, wenn sie richtig ausgeführt werden, das Überleben der Tiere.
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Übersicht
Dieses Protokoll beschreibt ein chirurgisches Verfahren zur Entfernung einer aufsteigenden Aortenbandage bei einem Rattenmodell der pulmonalen Hypertonie aufgrund einer Linksherzerkrankung. Die Technik ist wesentlich für die Untersuchung der Mechanismen der reversen Umgestaltung im pulmonalen Kreislauf und im rechten Herzen und hilft bei der Entwicklung von Behandlungen für pulmonale Hypertonie.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Kardiovaskuläre Physiologie
- Forschung zur pulmonalen Hypertonie
- Chirurgische Techniken in Tiermodellen
Hintergrund
- Die aufsteigende Aortenbandage ist ein Modell zur Untersuchung der pulmonalen Hypertonie.
- Das Verständnis der reversen Umgestaltung kann Behandlungsstrategien beeinflussen.
- Rechtsherzinsuffizienz ist ein kritischer Aspekt der pulmonalen Hypertonie.
- Diese Studie nutzt ein Rattenmodell, um diese Mechanismen zu erforschen.
Zweck der Studie
- Untersuchung der Auswirkungen der Entfernung der Aortenbandage auf die pulmonale Hypertonie.
- Studie der physiologischen Mechanismen der reversen Umgestaltung.
- Entwicklung potenzieller therapeutischer Strategien für die pulmonale Hypertonie.
Verwendete Methoden
- Vorbereitung der chirurgischen Instrumente.
- Positionierung und Anästhesierung der Ratte.
- Desinfektion des Operationsbereichs.
- Überwachung auf Anzeichen früherer chirurgischer Eingriffe.
Hauptergebnisse
- Das chirurgische Verfahren kehrt die pulmonale Hypertonie effektiv um.
- Physiologische reverse Umgestaltung wird im pulmonalen Kreislauf beobachtet.
- Die rechtsventrikuläre Funktion verbessert sich nach der Operation.
- Dieses Modell liefert Einblicke in Behandlungsstrategien für die pulmonale Hypertonie.
Schlussfolgerungen
- Die Entfernung der aufsteigenden Aortenbandage ist eine praktikable Methode zur Untersuchung der pulmonalen Hypertonie.
- Diese Technik verbessert das Verständnis der Mechanismen der reversen Umgestaltung.
- Die Ergebnisse können zur Entwicklung neuer Therapien für die pulmonale Hypertonie beitragen.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
Reverse vascular remodeling in pulmonary hypertension due to left heart disease (PH-LHD) represents a critical inflection point for target validation and mechanistic de-risking in cardiovascular drug discovery. This rat model of aortic debanding enables direct interrogation of physiological reversal processes, supporting predictive confidence for translational strategies targeting pulmonary vascular and right ventricular remodeling. The approach provides a platform for evaluating therapeutic hypotheses in disease-relevant systems where clinical options remain limited.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables mechanistic interrogation of reverse remodeling pathways in PH-LHD.
- Supports functional target validation by linking molecular changes to physiological outcomes.
- Facilitates biological de-risking for candidate targets affecting pulmonary and right ventricular remodeling.
- Provides a disease-relevant system for hypothesis testing in preclinical research.
Screening & Assay Development
- Establishes a validated in vivo model for quantitative assessment of cardiac and pulmonary endpoints.
- Supports reproducible measurement of right ventricular systolic pressure and hypertrophy reversal.
- Enables standardization of biomarker readouts such as BNP and echocardiographic parameters.
- Prepares the foundation for downstream compound evaluation in PH-LHD contexts.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical findings with clinical scenarios of mechanical unloading in heart failure patients.
- Provides continuity from discovery through preclinical validation of reverse remodeling interventions.
- Supports risk-adjusted advancement decisions for therapies targeting pulmonary vascular remodeling.
- Offers predictive de-risking for translational biomarker strategies in PH-LHD.
Pipeline & Workflow Integration
This model integrates into the discovery-to-preclinical continuum for cardiovascular and pulmonary vascular research, bridging early mechanistic studies with translational validation.
- Discovery Biology: Enables hypothesis testing on the reversibility of vascular and cardiac remodeling in PH-LHD.
- Screening: Provides quantitative, reproducible endpoints for evaluating intervention efficacy.
- Analytics: Delivers measurable outputs such as RV systolic pressure, hypertrophy indices, and biomarker normalization.
- Translational Research: Connects preclinical findings to clinical scenarios involving mechanical unloading and reverse remodeling.
- Enterprise Reuse: Serves as a reusable platform for diverse mechanistic and therapeutic studies in PH-LHD and related conditions.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in PH-LHD target validation.
- Operational Value: Standardizes in vivo assessment of reverse remodeling with reproducible, quantitative outputs.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and capital allocation for PH-LHD therapeutic programs.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of candidates targeting pulmonary vascular and right ventricular remodeling.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent cardiovascular surgery and perioperative care.
- Demands access to echocardiography, Doppler imaging, and biomarker analysis platforms.
- Necessitates cross-team standardization of surgical and analytical protocols.
- Adaptation may be needed for other species or heart failure etiologies.
- Critical procedural steps, such as clip removal and lung recruitment, directly impact model reliability and survival.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Introduction
0:42
Surgical Preparations and Tracheotomy and Mechanical Ventilation
2:24
Aortic Debanding
4:06
Tracheal Extubation and Post-Operative Care
5:19
Results: Analysis of Aortic Blood Flow, Ventricular Function, and Hemodynamics after Debanding Surgery
7:09
Conclusion
