Grabación simultánea de electrocardiografía y sangre invasiva presión medida en ratas
31 de enero de 2019
Aquí, describimos una configuración para el registro simultáneo del electrocardiograma y presión arterial intrarterial (BP) en ratas experimentales, que se pueden hacer con equipo estándar en instalaciones y se pueden aplicar a fisiológico o farmacológico estudios para investigar los mecanismos patogénicos o terapéuticos en medicina cardiovascular.
Los estudios centrados en modelos de enfermedades cardiovasculares, dianas terapéuticas cardiovasculares o agentes farmacéuticos requieren la evaluación de la presión arterial sistémica y los cambios en el ritmo cardíaco. La cánula de la arteria femoral es un método económico para registrar las formas de onda de presión intraarterial que se pueden realizar con equipos estándar en una instalación animal. Demostrando el procedimiento estará Hsin-Ting Lin, un técnico de mi laboratorio.
Antes de comenzar el experimento, coloque la rata anestesiada en una posición supina en una placa quirúrgica y confirme la falta de respuesta al pellizco del dedo del dedo. Fije las patas con bandas de goma para inmovilizar el cuerpo, y configure los instrumentos de presión arterial y electrocardiograma para la grabación, incluyendo una unidad de entrada analógica para adquirir las señales, un transductor de presión con un concentrador compatible, tres cables de electrocardiograma con punta de aguja bipolar y una computadora con software adecuado. Antes de iniciar el registro de la presión arterial, retire el manguito de presión de un esfigmomanómetro estándar y conecte la llave de tres vías en el tubo de inflado al transductor de presión del sistema de adquisición de datos.
Atornille la válvula de liberación de aire en el sentido de las agujas del reloj, manteniendo un ojo en el medidor mientras bombea la bombilla de inflado. Cuando el medidor muestre 100 milímetros de mercurio, abra la llave de tres vías para conectarse al transductor de presión. El factor de conversión para calcular la presión arterial se determinará automáticamente.
Para liberar la presión, atornille la válvula de liberación de aire en sentido contrario a las agujas del reloj hasta que la presión del esfigmomanómetro vuelva a cero. Repita la calibración con 200 milímetros de presión de mercurio y, a continuación, desensamse el transductor de presión del esfigmomanómetro de mercurio. Conecte el transductor de presión a la llave de tres vías del catéter PE y compruebe las uniones de conexión de la llave de tres vías.
Para la identificación del punto de referencia de la superficie, localice el pliegue inguinal en la unión entre el abdomen y el muslo y levante la capa completa de la piel en el centro del pliegue. Utilice tijeras para cortar la piel levantada en una orientación aproximadamente paralela al muslo ipsilateral. El nervio femoral y los vasos se encuentran debajo del tejido subcutáneo expuesto.
Usando fórceps de punta fina, disecciona la capa de tejido capa por capa, deteniendo la disección a nivel de los vasos femorales. Despeje cuidadosamente el tejido blando a lo largo del nervio femoral y los vasos para obtener una buena vista del nervio similar a la fibra. La vena es de color púrpura oscuro y la arteria es pulsátil.
Cuando la disección de tejido llegue a los vasos femorales, cambie y cambie los fórceps para evitar vasos dañados. Luego usa fórceps con puntas en ángulo para extender la longitud expuesta de la arteria femoral y la vena. Para cannular la arteria femoral, usa los fórceps para separar la vena femoral de la arteria y aplica una abrazadera bulldog en la arteria femoral lo más cránida posible.
Haga una corbata suelta de las dos cuerdas de seda, una justo debajo de la abrazadera del bulldog y la otra en el terminal caudal de la arteria femoral expuesta. Utilice microscisores para hacer un pequeño agujero sobre el lado ventral de la arteria femoral e inserte la punta de un catéter de polietileno o PE a través del pequeño orificio. Avance el catéter por la cranially.
Un lavado posterior de sangre en el catéter después de retirar la abrazadera indica que la punta del catéter ha llegado al lumen de la arteria femoral. Apriete la seda superior para asegurar la posición del catéter y apriete la seda inferior para evitar el sangrado del lado caudal de la arteria femoral. Para confirmar el éxito de la cannulación, utilice una jeringa de un mililitro para inyectar de 0,1 a 0,2 mililitros de solución salina heparinizada en la arteria femoral.
A continuación, compruebe si rezuma alrededor del sitio de canulación y cubra el sitio con una bola de algodón húmedo. Para realizar una grabación de la presión arterial, conecte el catéter de PE y la llave de tres vías a la llave del transductor de presión y asegúrese de que no haya burbujas de aire en el sistema de cánulación. A continuación, compruebe los cruces de conexión de la llave de tres vías.
Cuando el equipo esté listo, inicie el sistema de adquisición de datos con una frecuencia de muestreo de 1000 hercios. Se mostrarán ondas de presión arterial. Permita que toda la configuración se estabilice durante al menos tres a cinco minutos, revisando el sitio de cannulación periódicamente para confirmar que no hay sangrado.
Para realizar un electrocardiograma de superficie, primero compruebe los tres cables del ECG bipolar para asegurarse de que los electrodos de platino positivos, negativos y de referencia estén intactos, e inserte los cables por vía subcutánea en la pata delantera izquierda, la pata delantera derecha y la pata trasera derecha. A continuación, conecte los cubos de electrodos a un amplificador ECG personalizado con una frecuencia de muestreo de 1000 hercios y una frecuencia de filtro de tres a 500 hercios. Las grabaciones simultáneas de presión arterial y ECG en seis ratas normotensas e hipertensas de 47 semanas de edad revelaron una presión arterial sistólica y media significativamente mayor en animales espontáneamente hipertensos en comparación con ratas normales.
Los parámetros de onda P, intervalos PR, ancho QRS e intervalo QT medidos a partir de las grabaciones ECG no demostraron diferencias entre los dos grupos. Puede realizar la calibración del sistema de presión y configurar el transductor de presión y el sistema de adquisición de datos antes de anestesiar a los animales. Los datos adquiridos de forma de onda de presión arterial bruta y electrocardiograma se pueden analizar en el software.
La radiotelemetría se considera una técnica estándar de oro para monitorear la presión arterial y la frecuencia cardíaca, pero la técnica es costosa. La cánulación intraarterial con ECG simultáneo es una alternativa económica. La anestesia por inhalación de isoflurano es fácil de realizar, pero puede ser peligrosa si se produce una fuga sustancial.
Por lo tanto, compruebe siempre el equipo y la tubería antes de usarlos.
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Resumen
Este artículo describe un montaje para la grabación simultánea de electrocardiografía y presión arterial intraarterial en ratas experimentales. El método utiliza equipos estándar disponibles en instalaciones para animales y es aplicable tanto a estudios fisiológicos como farmacológicos en medicina cardiovascular.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Medicina cardiovascular
- Electrofisiología
- Modelos animales
Antecedentes
- La evaluación de la presión arterial sistémica y del ritmo cardíaco es fundamental en la investigación de enfermedades cardiovasculares.
- La canulación de la arteria femoral es un método económico para registrar la presión intraarterial.
- Se puede utilizar equipo estándar disponible en instalaciones para animales para este procedimiento.
- El montaje es demostrado por un técnico de laboratorio.
Objetivo del estudio
- Investigar los mecanismos patógenos en medicina cardiovascular.
- Explorar dianas terapéuticas y agentes farmacéuticos.
- Proporcionar un método confiable para registrar parámetros cardiovasculares en ratas.
Métodos Utilizados
- Coloque la rata anestesiada en posición supina sobre una mesa quirúrgica.
- Confirme la ausencia de respuesta al pellizco en los dedos del pie para asegurar una anestesia adecuada.
- Sujete las patas con bandas de goma para inmovilizar al animal.
- Configure los instrumentos de presión arterial y electrocardiograma para la grabación.
Resultados principales
- El método permite la grabación efectiva de formas de onda de presión intraarterial.
- Se puede realizar electrocardiografía simultánea junto con las mediciones de presión arterial.
- Este montaje es adecuado para diversos estudios fisiológicos y farmacológicos.
- El equipo estándar facilita el procedimiento, lo que lo hace accesible para la investigación.
Conclusiones
- El sistema descrito es una herramienta valiosa para la investigación cardiovascular.
- Permite investigar los cambios en el ritmo cardíaco y la presión arterial en modelos experimentales.
- El uso de equipo estándar mejora la factibilidad del método en entornos de investigación.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
Este protocolo permite la medición simultánea de la presión arterial sistémica y del ritmo cardíaco en modelos de rata, proporcionando datos esenciales de fenotipado cardiovascular para la validación de dianas y la reducción de riesgos mecanicistas en el descubrimiento preclínico de fármacos. El método ofrece una alternativa económica a la radiotelemetría, facilitando la evaluación escalable de agentes farmacológicos sobre parámetros hemodinámicos y electrofisiológicos. La adquisición simultánea de las formas de onda de la presión arterial y del ECG mejora la confianza predictiva mediante la correlación de resultados funcionales en modelos de enfermedad.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite la evaluación de hipótesis terapéuticas mediante la medición de cambios en la presión arterial sistémica y el ritmo cardíaco en modelos de enfermedad.
- Valor operativo: Apoya la reducción de riesgos biológicos mediante la evaluación directa y simultánea de parámetros hemodinámicos y electrofisiológicos.
- Valor predictivo: Facilita la selección de carteras al proporcionar respuestas cardiovasculares cuantitativas para la confirmación de dianas.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Valor científico: Prepara sistemas biológicos validados para la selección de compuestos posteriores mediante el establecimiento de la función cardiovascular basal.
- Valor operativo: Asegura la estandarización y reproducibilidad del ensayo mediante la configuración calibrada del transductor de presión y la colocación de las derivaciones del ECG.
- Escalabilidad: Permite la evaluación confiable de compuestos utilizando equipos estándar disponibles en instalaciones para animales.
Investigación Traductora y Preclínica
- Continuidad Translacional: Apoya la modelización de sistemas relevantes para enfermedades al capturar fenotipos hemodinámicos y electrofisiológicos en ratas normotensas e hipertensas.
- Reducción de Riesgos Mecanicistas: Proporciona monitoreo continuo de ondas de presión arterial y parámetros de ECG para evaluar los efectos del compuesto sobre la función cardiovascular.
- Avance Ajustado al Riesgo: Permite tomar decisiones basadas en datos mediante la correlación de cambios en la presión arterial con métricas del ritmo cardíaco en estudios farmacológicos.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
El método se integra en la continuidad del descubrimiento, desde la comprobación de hipótesis en las primeras etapas del descubrimiento hasta la optimización del fármaco candidato, proporcionando un fenotipado cardiovascular cuantitativo que orienta las decisiones de continuar o descartar un compuesto.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis mediante la medición de la presión arterial sistémica y el ritmo cardíaco como resultados funcionales en modelos de enfermedad.
- Selección: Permite la preparación del ensayo mediante formas de onda de presión estabilizadas y señales de ECG tras la canulación y la colocación de electrodos.
- Análisis: Genera mediciones cuantitativas que incluyen presión arterial sistólica, diastólica, media e intervalos del ECG (onda P, PR, QRS, QT) para análisis comparativo.
- Investigación Traducional: Se conecta con la validación preclínica al permitir el monitoreo continuo en modelos de enfermedad como la hipertensión.
- Reutilización Empresarial: Establece una capacidad reutilizable para la fenotipificación cardiovascular en múltiples proyectos mediante procedimientos quirúrgicos y de registro estandarizados.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva al reducir la ambigüedad mecanicista mediante la evaluación simultánea de parámetros hemodinámicos y electropisiológicos.
- Valor operativo: Proporciona estandarización y reproducibilidad mediante equipos calibrados y una técnica de canalización consistente.
- Valor estratégico: Mejora la eficiencia del capital al ofrecer una alternativa económica a la radio-telemetría para el monitoreo cardiovascular.
- Impacto en el portafolio: Permite la priorización ajustada al riesgo mediante la identificación de compuestos con perfiles hemodinámicos y electropisiológicos favorables.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en la disección vascular y la canulación de arterias pequeñas, como la arteria femoral en ratas.
- Depende de instrumentación que incluye transductores de presión, amplificadores de ECG, sistemas de adquisición de datos y software compatible.
- Necesita una estandarización entre equipos en cuanto a la preparación quirúrgica, la técnica de canulación y los parámetros de adquisición de señales.
- Incluye consideraciones de adaptación para diferentes cepas, edades y modelos de enfermedad en ratas que afectan la accesibilidad vascular.
- Comprende limitaciones prácticas, como la complejidad quirúrgica de la canulación de la arteria femoral y la necesidad de anticoagulación para mantener la permeabilidad del catéter.
