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Research Article
Diederik E. van der Feen1, Michel Weij2, Annemieke Smit-van Oosten2, Lysanne M. Jorna1, Quint A.J. Hagdorn1, Beatrijs Bartelds1, Rolf M.F. Berger1
1Center for Congenital Heart Diseases, Department of Pediatric Cardiology, Beatrix Children's Hospital,University Medical Center Groningen, University of Groningen, 2Research and Development Facility,University Medical Center Groningen, University of Groningen
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Este protocolo describe un procedimiento quirúrgico para crear un modelo de hipertensión arterial pulmonar (HAP) inducida por flujo en ratas y los procedimientos para analizar los principales criterios de valoración hemodinámicos e histológicos en este modelo.
En este protocolo, la HAP se induce combinando una inyección de monocrotalina (MCT) de 60 mg/kg con un aumento del flujo sanguíneo pulmonar a través de una derivación aorto-cava (MCT+Flow). La derivación se crea insertando una aguja de 18-G desde la aorta abdominal hasta la vena cava adyacente. Se ha demostrado que el aumento del flujo pulmonar es un desencadenante esencial de una forma grave de HAP con distintas fases de progresión de la enfermedad, caracterizada por hipertrofia medial temprana seguida de lesiones neointimales y oclusión progresiva de los pequeños vasos pulmonares. Para medir la hemodinámica cardíaca y pulmonar derecha en este modelo, el cateterismo cardíaco derecho se realiza mediante la inserción de una cánula rígida que contiene un catéter flexible de punta esférica a través de la vena yugular derecha hasta el ventrículo derecho. A continuación, el catéter se introduce en las arterias pulmonares principales y más distales. La histopatología de la vasculatura pulmonar se evalúa cualitativamente, puntuando los vasos pre e intraacinares en función del grado de musculatura y la presencia de neoíntima, y cuantitativamente, midiendo el grosor de la pared, la relación pared-luz y la puntuación de oclusión.
El objetivo de este método es para crear un modelo reproducible para la hipertensión arterial pulmonar grave, inducida por el flujo en ratas y para medir su principio hemodinámica y puntos finales histopatológicos.
La hipertensión arterial pulmonar (HAP) es un síndrome clínico que abarca un aumento progresivo de la resistencia vascular pulmonar que lleva a insuficiencia ventricular derecha y la muerte. Dentro del espectro de la enfermedad de orden superior de las enfermedades hipertensivas pulmonar (HP), HAP es la forma más grave y uno que se queda sin una cura 1. La arteriopatía subyacente en la HAP se caracteriza por una forma típica de la remodelación vascular que ocluye la luz del vaso. Muscularization de buques no muscularized normales y la hipertrofia de la capa de vasos medial son considerados como fenómenos iniciales de la enfermedad en la HAP, se observan también en otras formas de HP 2, y se cree que son reversibles 3. Como un HAPVANCES, la capa íntima comienza a remodelar, formando lesiones característicos de la neoíntima 2. De tipo neointimal remodelación vascular pulmonar es exclusivo de HAP y en la actualidad es considerado como irreversible 4.
Dado que los HAP es una enfermedad rara, los avances en su comprensión patobiológico y el desarrollo de nuevas terapias se han basado en gran medida en modelos animales. El modelo monocrotalin (MCT) en ratas es un modelo simple golpe solo que ha sido, y todavía es, utiliza con frecuencia. MCT es una toxina que causa daño a las arteriolas pulmonares y la inflamación regional 5. 60 mg / kg MCT conduce a un aumento en la presión arterial pulmonar media (PAPm), resistencia vascular pulmonar (PVR) y la hipertrofia ventricular derecha (RVH) después de 3 - 4 semanas 6. La histomorfología se caracteriza por hipertrofia de la media aislada y sin lesiones neoíntima 5. El MCTpor lo tanto modelo de rata representa una forma moderada de PH, y no PAH, aunque se presenta comúnmente como el último.
En los niños con HAP asociada a una derivación congénita de izquierda a derecha (HAP-CPC), el aumento del flujo sanguíneo pulmonar es considerado como el desencadenante esencial para el desarrollo de lesiones de la neoíntima 7, 8, 9. En ratas, el aumento de flujo sanguíneo pulmonar puede ser inducida por la creación de una derivación entre la aorta abdominal y la vena cava, una técnica descrita por primera vez en 1990 10. Alternativas para crear un aumento del flujo pulmonar son por neumonectomía unilateral o por subclavia para anastomosis de la arteria pulmonar 11. desventajas conceptuales de estos modelos consisten en el potencial de crecimiento compensatorio del pulmón restante y activación de la vía de adaptación inducida por la neumonectomía, o de lesión iatrogénica de la vasculatura pulmonar debidapara la anastomosis de la arteria pulmonar, tanto confundiendo a los efectos del aumento del flujo sanguíneo pulmonar.
Cuando se crea una derivación aorto-cava y un aumento del flujo sanguíneo pulmonar es inducida como un segundo golpe en ratas MCT-tratada, se producen lesiones de la neoíntima característicos, y una forma grave de la HAP y la insuficiencia ventricular derecha asociada (FVR) se desarrollan entre 3 semanas después de que el aumento flujo 12. La progresión hemodinámica de HAP en este modelo se puede evaluar in vivo mediante ecocardiografía y cateterismo cardíaco derecho. La histomorfología vascular, grosor de la pared del vaso, grado de oclusión de las arteriolas, y los parámetros para el fallo del ventrículo derecho forman los pilares de la caracterización ex vivo de la HAP.
Este método describe protocolos detallados para la cirugía de derivación aorto-cava (AC-shunt), el cateterismo derecho, y la evaluación cualitativa y cuantitativa de histomorfología vascular.
Los procedimientos que implican sujetos animales han sido aprobados por el Comité Central de Holanda para la Experimentación Animal y el Comité de Cuidado de Animales de la Universidad del Centro Médico de Groningen (Países Bajos). Se utilizaron ratas Wistar y ambos Lewis con pesos entre 180 y 300 g.
1. Vivienda y aclimatación
2. Preparación y la inyección de estéril Monocrotalin
La cirugía de derivación 3. aorta-vena cava
NOTA: En este protocolo, el animal es sacrificado por la extracción del volumen de sangre circulante, mientras que bajo anestesia.
5. La cateterización cardiaca derecha
6. Evaluación de la morfología y morfometría
NOTA: En este protocolo, el animal es sacrificado por la extracción del volumen de sangre circulante, mientras que bajo anestesia. Ratas en cualquier fase de la progresión y control PAH pueden ser utilizados en este protocolo.
) utilizando
.
.
.
. Los resultados representativos se presentan en la Figura 4. Los resultados presentados muestran características de MCT + FLOW en ratas Lewis en los siguientes grupos: control (n = 3), mf8 (n = 5), MF14 (n = 5), MF28 (n = 5), y MF-RVF ( n = 10). Los análisis estadísticos se realizaron utilizando el ANOVA de una vía con corrección de Bonferroni.
60 mg / kg MCT y aumentó la ventaja del flujo sanguíneo pulmonar a un aumento medio en la presión ventricular derecha sistólica (SRVP) (23 ± 6 56 ± 11 mmHg), la presión arterial pulmonar sistólica (SPAP) (20 ± 4 a 54.0 ± 10 mmHg ), y la presión arterial pulmonar media (PAPm) (16 ± 3 a 36 ± 4 mmHg) a los 28 días (MF28). Siguen siendo igual de alta hasta la etapa en que se desarrolla la insuficiencia ventricular derecha (MF-FVR) (Figura 4). En las etapas tempranas de PAH (mf8 y MF14), no se observa aumento de la SRVP, SPAP y PAP media. PAP diastólica y un derechoaumento de la presión de prueba en las fases tardías, pero no de forma significativa. presiones de enclavamiento no cambian significativamente durante la progresión de la enfermedad.
El ventrículo derecho-ventricular a izquierda y septal relación de peso aumenta de manera significativa desde MF14 a MF-FVR, lo que indica hipertrofia ventricular derecha. relación de peso húmedo a seco del hígado se incrementa significativamente en la fase MF-FVR, indicando el edema de hígado e insuficiencia congestiva del ventrículo derecho.
Muscularization de los vasos intra-acinares <50 micras aumenta progresivamente durante la progresión de la HAP. Los buques de este tamaño normalmente no tienen una capa media muscular en ratas de control. En MF14, casi la mitad de estos vasos (43 ± 17%) tiene una media total muscular (como en la figura 3B). Al MF28 y MF-RVF, casi todos los arteriola se muscularized (98,7 ± 2,5% y 100 ± 0%). neointimal lesiones aparecen por primera vezen MF21, mientras que al MF28 y MF-RVF, alrededor de 65% de todas las arteriolas tienen una capa neointimal (como en la Figura 3C). Las arteriolas de pared con el lumen y la oclusión puntuaciones de ambos aumentan significativamente de MF14 para MF28 (respectivamente, 10,4 ± 3,9 para el 71,5 ± 30 (CON: 7,1 ± 0,2) y 20,0 ± 2,8 a 54,7 ± 10,6 (CON: 12,2 ± 0,3) ). Las características hemodinámicas y histomorphological de la progresión de la HAP en MCT + FLUJO en ratas Wistar son similares 14.

Figura 1. Representación esquemática de la cirugía de derivación aorto-cava. A) La aorta se tensa y se sujeta superior a la del sitio de inserción. La vena cava inferior se comprime al sitio de inserción. La aguja, doblado en 45 ° y con el orificio hacia el exterior, se inserta en la aorta en un ángulo de 90 °. SEGUNDO) Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2. En este procedimiento de cateterización cardiaca y curvas de presión representativos. A) La vena yugular derecha se tensa con una ligadura y grabado en la máscara de ventilación. El catéter se coloca en la vena yugular. B) Un monitor de cabecera que muestra una onda de presión del ventrículo derecho. C) El catéter dentro de la cánula colocado en la aurícula derecha después de la introducción en la vena yugular derecha. Abajo: una onda de presión de la aurícula derecha típico. D) El catéter dentro de la cánula colocada en el ventrículo derecho. Abajo: una típica ventricul derechaar onda de presión en la etapa final de la HAP. E) El catéter se introduce en la cánula para ingresar a la arteria pulmonar principal. Abajo: una ola típica la presión arterial pulmonar. F) El catéter se avanza en las arterias pulmonares hasta que se muestre una onda de presión de cuña en el monitor. Abajo: una ola típica presión de enclavamiento pulmonar. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3. Morfología y morfometría vascular en ratas de control y PAH. A) Los buques normal, no muscularized con una puntuación de oclusión del 3,7%. B) Una arteriola totalmente muscularized con una puntuación de 24.3% de oclusión. C). Una lesión neoíntima con una puntuación de 54.1% de oclusión. RE) E) La medición de la superficie total del vaso y luminal (en un recipiente con una representación esquemática de una lesión neointimal), incluyendo cálculos. Las barras representan 50 micras. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4. Los resultados representativos de Hemodinámica pulmonar y vascular Morfología / Morfometría. Los análisis estadísticos se realizaron utilizando el ANOVA de una vía con correcciones de Bonferroni. Los valores se representan como la media ± SEM. con: control; MF (+ monocrotalin flujo); RVF: insuficiencia ventricular derecha; s: sistólica; d: diastólica; m: media; RVP: la presión del ventrículo derecho; PAP: pulmonarpresión arterial y; RAP: presión de la aurícula derecha. RV: ventrículo derecho; LV: ventrículo izquierdo; IVS: tabique interventricular; BW: peso corporal. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Los autores no tienen nada que revelar.
Este protocolo describe un procedimiento quirúrgico para crear un modelo de hipertensión arterial pulmonar (HAP) inducida por flujo en ratas y los procedimientos para analizar los principales criterios de valoración hemodinámicos e histológicos en este modelo.
Este estudio fue apoyado por la Iniciativa de Investigación Cardiovascular de los Países Bajos, la Fundación Holandesa del Corazón, la Federación Holandesa de Centros Médicos Universitarios, la Organización Holandesa para la Investigación y el Desarrollo de la Salud y la Real Academia de Ciencias de los Países Bajos (CVON nr. 2012-08, PHAEDRA, The Sebald fund, Stichting Hartekind).
| Shunt Surgery | |||
| Guantes | quirúrgicos estériles | ||
| Duratears Ungüento oftálmico | Alcon | 10380 | |
| Cloruro-Hexidina | |||
| Bastoncillos | de algodón | ||
| Pegamento histoacrílico para tejidos | B. Braun Medical 1050052 | ||
| Silkam 5-0 suturas negras no reabsorbibles | B. Braun Medical | F1134027 | |
| Safil 4-0 suturas violeta reabsorbible | B. Braun Medical | ||
| 18 G aguja | Luer | NN1838R BD | punta doblada en 45 grados orificio hacia el exterior |
| Gasas 10 x 10 cm | Paul Hartmann | 407825 | |
| Temgesic Buprenorfina | RB Pharmaceuticals | 5429 | subcutánea inyección |
| Cloruro de sodio 0.9% | |||
| Máscara de ventilación Hoja | de bisturí para ratas|||
| Abrazadera Biemer 18 mm, apertura de 5 mm | AgnTho | 64-562 | |
| Estera | térmica | ||
| Kocher Clamp | |||
| de | afeitar | ||
| Microscopio | Leica | ||
| RightHeart Catheterization | |||
| Guantes | quirúrgicos estériles | ||
| Pomada para los ojos | Duratears | ||
| Cloruro-Hexidina | |||
| Bastoncillos de | algodón | ||
| Gasas 10 x 10 cm | Paul Hartmann | 407825 | |
| Silkam 5-0 suturas negras no reabsorbibles | B. Braun Medical | F1134027 | |
| Aguja 20 G | Luer | Punta ligeramente doblada hacia el interior | |
| Cánula 20 G | Luer | para introducir catéter, punta preformada en 20 grados | |
| Catéter Silastic 15 cm de largo | Bola de 0,5 mm a 2 mm de la punta | ||
| Transductor de presión | Ailtech | ||
| Monitor de cabecera Cardiocap/5 | Datex-Ohmeda | ||
| Afeitadora | |||
| 10 mL Jeringa | |||
| Cloruro de sodio 0.9% | para lavado | ||
| 50 mL Jeringa | |||
| 4% Formaldehído | 18 g cánula con tubo|||
| Kit de tinción Verhoef | Sigma-Aldrich | HT254 | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/ht254?lang=en®ion=US |
| Escáner digital de portaobjetos | Hamamatsu | C9600 | |
| ImageJ | |||
| Elastic (Tinción de tejido conectivo) | Abcam | ab150667 | http://www.abcam.com/elastic-connective-tissue-stain-ab150667.html http://www.abcam.com/ps/products/150/ab150667/documents/ab150667-Elastic%20Stain%20Kit%20(sitio web).pdf |