El protocolo ofrece una introducción detallada a la experiencia de utilizar el método de cateterismo cardíaco derecho para detectar la presión de la arteria pulmonar en ratas, lo que ayudará a obtener datos precisos de forma más eficiente y a mejorar la tasa de éxito del experimento. Este método también mejora la reproducibilidad de los experimentos en diferentes laboratorios.
Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.
Artículo de método
Medición de la presión de la arteria pulmonar en ratas mediante cateterismo del corazón derecho
En este artículo
Resumen
Resumen
La presión de la arteria pulmonar (PAP) medida mediante cateterismo del corazón derecho se considera el estándar de oro para diagnosticar hipertensión pulmonar. Las ratas se han utilizado para establecer modelos de hipertensión pulmonar. Sin embargo, cuando los principiantes realizan cateterismo cardíaco derecho para medir la PAP en modelos de hipertensión pulmonar en ratas, el catéter a menudo entra inadvertidamente en la vena cava inferior o queda atascado en el ventrículo derecho sin llegar a la arteria pulmonar, lo que provoca un cateterismo prolongado, que disminuye la frecuencia cardíaca en ratas y proporciona lecturas de presión distorsionadas. Además, existe el riesgo de perforar la aurícula derecha, lo que puede provocar el fracaso del experimento. Este estudio tiene como objetivo compartir la experiencia de nuestro laboratorio en la medición de la PAP mediante cateterización cardíaca derecha mediante una presentación en vídeo. Enumeramos los pasos quirúrgicos implicados en el cateterismo del corazón derecho, así como las herramientas necesarias para la cirugía. Mejoramos la selección de catéteres en función de las propiedades de los materiales y describimos el método de preparación del catéter. También explicamos el proceso de inserción del catéter en la arteria pulmonar y la determinación de la posición del catéter. Creemos que este protocolo será útil para principiantes en la medición de la presión arterial pulmonar.
Introducción
Actualmente, la presión de la arteria pulmonar medida mediante cateterismo cardíaco derecho es el estándar de oro para diagnosticar hipertensión pulmonar1. En humanos y animales grandes, el catéter flotante se utiliza principalmente para cateterización del corazónderecho 2. Sin embargo, en animales pequeños (como ratas), debido a la falta de catéteres flotantes adecuados, la aplicación de esta técnica es limitada, lo que supone inconvenientes para la investigación científica sobre la replicación de modelos de hipertensión pulmonar usandoratas 3. Las ratas que normalmente se utilizan para modelar la hipertensión pulmonar suelen tener un rango de peso de 300-400 g. Un tamaño corporal más pequeño significa que tienen vasos sanguíneos más finos y paredes cardíacas más finas, lo que dificulta la cateterización. Aunque existen informes de literatura sobre el método de fabricación de un catéter cardíaco derecho con un tubo de polietileno (PE) de un diámetro exterior de 0,9 mm y un diámetro interior de 0,5 mm, y la técnica deintubación 3,4,5, la onda de presión de la arteria pulmonar ha sido monitorizada con éxito. Pero en la operación real, todavía existen muchos problemas: es probable que el catéter entre por error en la vena cava inferior o permanezca mucho tiempo en el ventrículo derecho y no entre en la arteria pulmonar. El tiempo prolongado de inserción del catéter también puede provocar una disminución de la frecuencia cardíaca de la rata y una distorsión en la medición de la presión. El catéter incluso puede perforar la aurícula derecha debido a un funcionamiento incorrecto, lo que resulta en el fracaso del experimento 4,5,6. Analizando las razones, puede que la tenacidad y dureza del catéter afecten la curvatura de la punta del catéter, dificultando así su entrada en la arteria pulmonar.
Para resolver este problema, en este estudio se seleccionó un tubo de cloruro de polivinilo añadido con plastificante (diámetro exterior 1,6 mm, diámetro interior 1,0 mm, longitud 25 cm, adecuado para venas yugulares de ratas de más de 150 g) con mayor elasticidad y tenacidad como material para fabricar el catéter. Propusimos un conjunto de esquemas sistemáticos de operaciones, incluyendo la formación de la coleta en la punta del catéter, la disección de la vena yugular externa, la inserción del catéter y la determinación de la posición del catéter. Gracias a mejoras en los métodos anteriores, logramos un paso más fácil hacia la arteria pulmonar y una tasa de éxito másalta 7,8. Por lo tanto, podemos ofrecer un soporte técnico más fiable para la investigación de modelos de hipertensión pulmonar en animales pequeños.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Protocolo
Todos los procedimientos se llevaron a cabo según las directrices del Comité Institucional de Cuidado Animal de la Universidad Médica del Ejército. Los procedimientos seguidos se realizaron conforme a las directrices institucionales. Debido a la invasividad del cateterismo cardíaco derecho, los animales deben ser sacrificados inmediatamente después de la adquisición de datos. La eutanasia debe realizarse según las directrices de estudios con animales de la institución. Aquí se utilizaron ratas Sprague-Dawley (SD) machos saludables, de grado específico libre de patógenos (SPF), con peso corporal de 300 ± 20 g.
1. Preparación del catéter
- Selecciona una aguja de infusión venosa (tubo de PVC) con un diámetro exterior de 1,6 mm, un diámetro interior de 1,0 mm y una longitud de 25 cm. Corta la punta de la aguja. Enhebra un hilo de cobre con un diámetro menor a 1,0 mm en el tubo.
- Forma el extremo de cola en un círculo con un diámetro de 7 mm (Figura 1A). El experimentador puede utilizar un objeto cilíndrico de tamaño adecuado (como un lápiz) para ayudar a doblar el catéter. Sumerge el extremo circular en agua a 100 °C durante 10 minutos y luego sácalo. Quita el cable de cobre. El extremo de cola es similar a una coleta, y el otro extremo puede conectarse a una llave de registro de tres vías (Figura 1B).
Figura 1: Fabricación del catéter. (A) Pasar un cable de cobre por el tubo de PVC y dobla el extremo del tubo formando un círculo de 7 mm de diámetro. (B) Después de sumergir el extremo circular en agua a 100 °C durante 10 minutos, retirar el alambre de cobre. El tubo tiene forma, pareciendo la forma de una coleta. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
2. Preparación animal
- Control de temperatura: Enciende la almohadilla térmica y pon la temperatura a 37 °C. Mantén la temperatura en 37°C durante toda la cirugía.
- Anestesiar a la rata mediante una inyección intraperitoneal de 0,3 mL de Pentobarbital sódico al 2% por cada 100 g de peso corporal. Para comprobar que el animal está anestesiado, comprueba si la pata o la cola no responde. Evita situaciones en las que los animales se despierten durante la cirugía por falta de anestesia, así como muertes u otros efectos adversos causados por una anestesia excesiva. Durante la cirugía, controla continuamente si la frecuencia cardíaca y la respiración de la rata son normales.
- Coloca a la rata en posición supina sobre la almohadilla térmica de una mesa de operaciones y asegura sus incisivos y extremidades traseras a la mesa de operaciones usando gomas elásticas.
3. Procedimiento quirúrgico
- Afeita la zona cervical derecha y desinfecta la zona con un hisopo de algodón empapado en alcohol isopropílico. Utiliza tijeras de tejido para hacer una incisión de 2 cm en la piel del lado derecho del cuello. Utiliza pinzas oftálmicas curvas para diseccionar de forma directa la vena yugular externa del lado derecho.
- Libre aproximadamente 1 cm de la vena. Liga el extremo distal de la vena con un hilo de sutura 5-0. Haz un nudo corredizo en el extremo proximal. Sujeta el hilo de sutura en el extremo distal con un hemostático y tira suavemente de él hacia la cabeza para tensar moderadamente el vaso sanguíneo.
- Para la venenotomía, dobla la aguja nº 7 preparada 45° en dirección opuesta a la punta de la aguja (Figura 2A) y perfora la vena yugular externa hacia el extremo proximal (Figura 2B).
PRECAUCIÓN: Las agujas se consideran instrumentos afilados. Evita el contacto directo con el extremo puntiagudo al usarlos.
Figura 2: Herramienta de venenotomía. (A) Dobla la aguja nº 7 45° en dirección opuesta a la punta de la aguja. (B) Perforar la vena yugular externa hacia el extremo proximal. Debido a la flexión previa de la aguja, la operación del experimentador será más cómoda. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
- Llena el catéter cardíaco conectado a la llave de paso de tres vías con solución de heparina sódica y cierra la llave de paso de tres vías.
NOTA: La heparina, como anticoagulante, puede prevenir la formación de coágulos durante la cateterización. Prepara 500 mL de solución de heparina sódica a 1000 UI/mL mezclando heparina sódica y solución salina normal. - Inserta la punta doblada de la aguja número 7 hecha por ti mismo en la vena, levántala y introduce las pinzas oftálmicas curvas en la vena durante el trayecto para abrirla (Figura 3A). Saca la aguja. Introduce el catéter en la vena a través del hueco abierto por las pinzas (Figura 3B).
- Retira las pinzas oftálmicas curvas. Desata el nudo corredero, empuja el catéter hacia adelante y luego ata un nudo corredizo nuevo para fijar el catéter y evitar que se caiga (Figura 3C). No ache el nudo corredizo demasiado fuerte, asegurándose de que no haya fugas de sangre y que el catéter pueda empujarse libremente al mismo tiempo.
Figura 3: Cateterización. (A) Insertar las pinzas oftálmicas curvas en la vena para abrirla. (B) Insertar el catéter en la vena a través del hueco abierto por las pinzas. (C) Atar un nudo corredizo nuevo para fijar el catéter y evitar que se caigan. Asegúrate de que no haya fugas de sangre y que el catéter pueda empujarse libremente al mismo tiempo. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
- Enciende el polígrafo, conecta el transductor de presión y vacía el transductor con solución fisiológica normal para asegurarte de que no haya burbujas de aire.
- Abre el software de grabación, ponlo a cero exponiéndolo a la atmósfera y luego realiza una calibración de dos puntos con un esfigmomanómetro de mercurio. En el software, configura el tipo de filtro en pasa-bajos, la frecuencia de corte en 40 Hz y la frecuencia de muestreo en 1000 SPS.
- Medición de la forma de onda y juicio de posición: Conecta la llave de paso de tres vías conectada al catéter al transductor de presión, asegurando que no haya burbujas de aire en la llave de paso de tres vías. Luego abre y gira el interruptor de la llave de paso de tres vías para que el catéter se comunique con el transductor de presión, y así se puede ver la forma de onda venosa (Figura 4A).
- Gira el catéter mientras lo empujas hacia adelante. Si hay resistencia, no lo obligues a avanzar. Levanta la compresa (hecha con una cuchilla quirúrgica), saca un poco el catéter y luego gírala y empuja de nuevo. Cuando se siente una sensación de vacío, se puede ver la forma de onda ventricular (Figura 4B).
- Empuja la arteria hacia adelante de nuevo para llegar a la arteria pulmonar. Durante el avance se puede sentir el deslizamiento de la punta del catéter contra la pared cardíaca. La forma de onda de la arteria pulmonar aparecerá (Figura 4C).
- Si aparece la forma de onda ventricular mostrada en la Figura 4D , puede significar que es difícil que el catéter entre en la arteria pulmonar en esta posición. Retira un poco el catéter, gíralo y empuja hacia adelante hasta que aparezca la forma de onda ventricular que aparece en la Figura 4B , y entonces es muy fácil entrar en la arteria pulmonar. Al mismo tiempo, los principiantes también pueden consultar a Sarkar et al. para comprender mejor las formas de onda en diferentesetapas 9.
Figura 4: Forma de onda de la presión. (A) La forma de onda venosa. (B) La forma de onda ventricular. (C) La forma de onda de la arteria pulmonar. (D) La forma de onda ventricular anormal. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
4. Recogida de datos
- Una vez confirmada la forma característica de la presión de la arteria pulmonar y la forma de onda se mantenga estable durante 1 minuto, coloque suavemente el catéter y mantenlo estable. Ahora, mide el PAP.
- Registrar una forma de onda estable durante al menos 10 ciclos cardíacos consecutivos. Si el experimento requiere una medición continua a largo plazo del PAP, coloque gasas sobre la piel expuesta para evitar sequedad o reacciones adversas causadas por la exposición prolongada al entorno.
- Ajusta las presiones de la aurícula derecha, ventrículo derecho y arteria pulmonar en 2-6 mmHg, 0-25 mmHg y 10-25 mmHg, respectivamente, cada uno con sus picoscaracterísticos 7,8,9,10,11,12,13. Cuando el pico sistólico de la onda de presión del ventrículo derecho tiene una muesca, el catéter tiene más probabilidades de entrar en la arteria pulmonar.
- Una vez finalizada la recogida de datos, se sacrifica a los animales según las directrices de estudios animales de la institución. Limpia los catéteres una vez terminada la recogida de datos.
NOTA: Todos los residuos generados por los procedimientos deben gestionarse adecuadamente. Las agujas usadas y otros objetos punzantes deben colocarse inmediatamente en recipientes dedicados para la eliminación de objetos punzantes. Los tejidos biológicos (incluidos los cadáveres de animales) deben quedar inofensivos. Los reactivos químicos usados deben vertirse en los tanques de residuos líquidos y ser descargados tras una purificación centralizada.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Resultados
Hemos publicado los datos sobre la presión arterial pulmonar media de ratas con hipertensión pulmonar inducida por hipoxia crónica y de ratas control normales de las llanuras medidas medianteeste método 7,8. Los resultados son básicamente consistentes con los datos reportados en la literatura9, 10, 11
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Discusión
En 1970, Swan y Ganz informaron del uso de un catéter flotante para medir la presión de la arteriapulmonar 13, estableciendo la cateterización invasiva del corazón derecho como el estándar de oro para diagnosticar hipertensión pulmonar14,15. Sin embargo, en estudios con animales pequeños como ratas, el tamaño del catéter limita la viabilidad de la cateterización de tórax cerrado. En 1984, Bo et
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Divulgaciones
Los autores declaran que no hay conflicto de intereses relacionado con la publicación de este artículo.
Agradecimientos
Este trabajo fue apoyado por la Fundación de Ciencias Naturales de China (números 81971784, 81830062).
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Hilo de sutura 5-0 | Zhongke Huida | 23030306 | |
| Desinfectante con alcohol al 75% | Shandong Zhuojian Medical Technology Co., LTD. | Q/371402SDZJ005 | |
| Vaso de precipitados | Fábrica de Instrumentos de Vidrio de Chengdu | GG-17 | 250 mL |
| Alambre de cobre | ThermoFisher | 000098.G2 | |
| Almohadilla térmica | Tigergene Technology Inc | TG-TP-BS | 20 y más veces; 35cm |
| Pinzas hemostáticas | Beyotime | FS245 | |
| Aguja de infusión intravenosa | Fábrica de Equipos Médicos de la Gran Muralla del Condado de Hanjiang | GB 18671-2002 | |
| LabChart Pro Upgrade v7 para Windows | AD Instruments | GR85-XNCB-MEDA | |
| Hisopo de algodón médico | Huatai Medical Equipment Co., LTD. | YY/T 10330-2015 | |
| Sistema de registro fisiológico multicanal (PowerLab 35/4, AD Instruments) | AD Instruments | PowerLab 35/4 | |
| Aguja | Grupo de Desarrollo Empresarial Bondy de Shanghái Co., LTD. | 0,7 y multiplicaciones; 32 TW LB | |
| Solución salina normal | Servicebio | G4702-500ML | ¿disolvente? Líquido de limpieza |
| Pinzas curvas oftalmáticas | Beyotime | FS229 | |
| Transductores de presión | AD Instruments | SP 844 | |
| Mesa de operaciones para ratas | INSTRUMENTOS YUYAN | 30351 | |
| Heparina sódica | Biosharp | BS145 | Efecto anticoagulante |
| Pentobarbital sódico | Sigma-Aldrich | P3761 | Se utiliza para anestesiar a ratas |
| Jeringuilla estéril | Grupo de Desarrollo Empresarial Bondy de Shanghái Co., LTD. | 5ml | |
| Cuchilla quirúrgica | Beyotime | FS205 | Usado para fabricar la almohadilla |
| Grifo de paso de tres vías | B.Braun | 409511CN | |
| Tijeras de tejido | Beyotime | FS209 |
Referencias
- Krishnan, A., Markham, R., Savage, M., Wong, Y. W., Walters, D. Right Heart Catheterisation: How To Do It. Heart Lung Circ. 28 (4), e71-e78 (2019).
- Kosova, E., Ricciardi, M. Cardiac Catheterization. JAMA. 317 (22), 2344(2017).
- Sun, P., Liu, W. L. Method for measuring the pulmonary artery pressure with a right cardiac catheter in rats. Acta Acad Med Sinicae. 6 (6), 465-467 (1984).
- Zou, L., Chen, M., Huang, X., Wang, L. A meliorative technique to measure pulmonary artery pressure by right heart catheterization in rats. Chinese J Pathophysiol. 30 (4), 757-762 (2014).
- Yan, H., et al. Optimization of the Method for Measuring Rat Pulmonary Artery Pressure via Right Heart Catheterization. Chinese J Integrative Med Cardio-Cerebrovasc Dis. 20 (11), 1986-1988 (2022).
- Tontodonati, M., Ridley, D., Remie, R., Clements, P. Improved method for the catheterization of the right ventricle in a rat model of pulmonary artery hypertension. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 30 (4), 535-537 (2020).
- Yuan, Z., et al. Megakaryocytic leukemia 1 (MKL1) regulates hypoxia induced pulmonary hypertension in rats. PLoS One. 9 (3), e83895(2014).
- Yang, Y. D., et al. Nogo-B Receptor Directs Mitochondria-Associated Membranes to Regulate Vascular Smooth Muscle Cell Proliferation. Int J Mol Sci. 20 (9), 2319(2019).
- Sarkar, T., et al. Catheterization of Pulmonary and Carotid Arteries for Concurrent Measurement of Mean Pulmonary and Systemic Arterial Pressure in Rat Models of Pulmonary Arterial Hypertension. Bio Protoc. 13 (16), e4737(2023).
- Neelakantan, S., et al. Dissecting contributions of pulmonary arterial remodeling to right ventricular afterload in pulmonary hypertension. Bioeng Transl Med. 10 (4), e70035(2025).
- Neelakantan, S., et al. Right Ventricular Stiffening and Anisotropy Alterations in Pulmonary Hypertension: Mechanisms and Relations to Right Heart Failure. J Am Heart Assoc. 14 (5), e037126(2025).
- Mendiola, E. A., et al. Right Ventricular Architectural Remodeling and Functional Adaptation in Pulmonary Hypertension. Circ Heart Fail. 16 (2), e009768(2023).
- Swan, H. J., et al. Catheterization of the heart in man with use of a flow-directed balloon-tipped catheter. New Engl J Med. 283 (9), 447-451 (1970).
- Ruopp, N. F., Cockrill, B. A. Diagnosis and Treatment of Pulmonary Arterial Hypertension: A Review. JAMA. 327 (14), 1379-1391 (2022).
- Ferrero, P., Krishnathasan, K., Constantine, A., Chessa, M., Dimopoulos, K. Pulmonary arterial hypertension in congenital heart disease. Heart (British Cardiac Society). 110 (18), 1145-1152 (2024).
- Deten, A., Millar, H., Zimmer, H. G. Catheterization of pulmonary artery in rats with an ultraminiature catheter pressure transducer. Heart Circ Physiol. 285 (5), H2212-H2217 (2003).
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Reimpresiones y permisos
