Evaluación hemodinámica invasiva para el sistema ventricular derecho y hipertensión arterial pulmonar inducida por hipoxia en ratones
24 de octubre de 2019
Aquí, presentamos un protocolo para realizar una evaluación hemodinámica invasiva del ventrículo derecho y la arteria pulmonar en ratones utilizando un enfoque de cirugía de pecho abierto.
Este protocolo es una evaluación hemodinámica basada en cirugía torácica abierta y es útil para la evaluación correcta de la presión de la arteria ventricular y pulmonar en animales pequeños como ratones. La ventaja de este procedimiento es que puede generar parámetros VP y PAP al mismo tiempo. Por lo tanto, es preferible para las evaluaciones de los modelos de HAP.
Comience por configurar el equipo para la cirugía. Sumerja el catéter del transductor de presión en 0,9% de solución salina a temperatura ambiente durante al menos 30 minutos antes del experimento hemodinámico. A continuación, conecte el catéter a un sistema de volumen de presión.
Calibre el transductor de presión girando el mando de calibración a cero y 25 milímetros de mercurio para enviar una señal de presión de verificación al software de adquisición de datos y, a continuación, configure el ajuste de calibración. Gire la perilla al transductor y ajuste la válvula de equilibrio a la línea de base cero. Configure un microscopio estéreo estándar, una mesa quirúrgica para animales pequeños con control de temperatura y un sistema de iluminación de luz para la microcirugía.
Una vez que el ratón esté correctamente anestesiado, retire el piel del pecho y el cuello con una afeitadora y una loción de depilación. Fije el ratón en la posición supina en la mesa quirúrgica con temperatura controlada. Después de asegurarse de que la anestesia está en efecto, haga una incisión de línea media en la piel del cuello.
Disecciona el músculo esquelético usando fórceps curvos y exponer la tráquea. Realizar intubación a través de la boca con un catéter de vaina intravenosa de calibre 22, confirmando que el tubo está en la tráquea con fórceps. Conecte el tubo a un respirador de animales pequeños y fíjelo para la ventilación con cinta adhesiva.
Luego, haz una incisión de línea media en la piel del pecho y disecciona cuidadosamente el músculo torácico usando una herramienta de cautería. Corte el esternón usando tijeras a través del medio, y exponga la cavidad torácica. Asegúrese de evitar cualquier sangrado con la herramienta cautey.
Exponga el ventrículo derecho con retractores, luego inserte el catéter de transductor de presión empapado en solución salina a través de un pequeño túnel creado con una aguja de calibre 25 en el ventrículo derecho para medir la presión ventricular derecha, o RVP. Sostenga el cable del catéter y cruce la válvula pulmonar de manera coaxial con la arteria pulmonar. Observe la forma de onda de presión y obtenga una presión arterial pulmonar estable o una señal PAP.
A continuación, registre los datos hemodinámicos utilizando el software de adquisición de datos. Retire cuidadosamente el catéter del sistema cardíaco derecho y colóquelo en una jeringa de un mililitro que contenga 1%solución enzimática digestiva. Este protocolo se utilizó con éxito para obtener formas de onda RVP y PAP en ratones mediante la inserción de un catéter de transductor de presión en el ventrículo derecho y la arteria pulmonar.
Con el fin de evitar la generación de datos artificiales, se excluyeron segmentos con ruido del análisis de datos y se realizaron correcciones si el nivel cero del catéter se había desviado. RvP y PAP se midieron en ratones con hipoxia crónica inducida, y los resultados se compararon con los obtenidos de un grupo de control. Pap sistólico, PAP diastólico, PAP medio y presión sistólica ventricular derecha aumentaron significativamente en el grupo de hipoxia crónica.
Lo más importante a recordar es insertar el catéter del transductor de presión en el ventrículo derecho cuidadosamente, asegurándose de evitar daños en el catéter y confirmar que la forma de onda RVP lisa aparece en la pantalla.
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Resumen
Este protocolo describe una evaluación hemodinámica invasiva del ventrículo derecho y la arteria pulmonar en ratones mediante un enfoque quirúrgico de toracotomía. Permite la evaluación simultánea de las presiones del ventrículo derecho y de la arteria pulmonar, lo que resulta especialmente útil para modelos de hipertensión arterial pulmonar (PAH).
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Fisiología cardiovascular
- Cirugía en animales pequeños
- Evaluación hemodinámica
Antecedentes
- Las evaluaciones hemodinámicas invasivas son fundamentales para comprender la función cardiovascular.
- La cirugía a tórax abierto permite un acceso directo al corazón y a la arteria pulmonar.
- Este método puede proporcionar datos valiosos para la investigación de la HAP.
- La medición simultánea de las presiones ventriculares y arteriales mejora la precisión de los datos.
Objetivo del estudio
- Evaluar las presiones del ventrículo derecho y de la arteria pulmonar en ratones.
- Establecer un protocolo confiable para la evaluación hemodinámica.
- Facilitar la investigación en modelos de hipertensión arterial pulmonar.
Métodos Utilizados
- Preparación del equipo quirúrgico y del catéter del transductor de presión.
- Técnica quirúrgica de toracotomía para acceder al corazón.
- Medición simultánea de las presiones del ventrículo derecho y de la arteria pulmonar.
- Uso de un sistema de presión-volumen para la recopilación de datos.
Resultados principales
- Medición simultánea exitosa de las presiones del ventrículo derecho y de la arteria pulmonar.
- Se demostró la fiabilidad del protocolo para evaluaciones en modelos de HAP.
- Proporcionó información sobre los cambios hemodinámicos en animales pequeños.
- Se validó el uso de este método para investigaciones cardiovasculares futuras.
Conclusiones
- El protocolo de cirugía a tórax abierto es efectivo para evaluaciones hemodinámicas.
- Ofrece un enfoque integral para estudiar la función cardiovascular en ratones.
- Este método puede avanzar la investigación en hipertensión arterial pulmonar.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La evaluación hemodinámica invasiva del ventrículo derecho y la arteria pulmonar en ratones proporciona datos fundamentales para la validación de modelos de hipertensión arterial pulmonar (HAP). La medición simultánea de la presión del ventrículo derecho (RVP) y la presión de la arteria pulmonar (PAP) permite reducir los riesgos mecanicistas de las hipótesis terapéuticas mediante la cuantificación de las respuestas hemodinámicas a la HAP inducida por hipoxia. Este método apoya la validación de dianas y el desarrollo de modelos preclínicos al ofrecer lecturas cuantitativas y reproducibles de presión, esenciales para tomar decisiones de avance o interrupción en las líneas de descubrimiento cardiovascular.
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 PVR y en la PAP en modelos de HAP inducida por hipoxia.
- Valor operativo: Proporciona lecturas hemodinámicas simultáneas de dos parámetros, reduciendo la variabilidad experimental y mejorando la consistencia de los datos.
- Valor predictivo: Apoya la reducción del riesgo biológico de dianas mediante fenotipificación hemodinámica validada en sistemas relevantes para la enfermedad.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Valor científico: Genera sistemas biológicos validados con salidas hemodinámicas medibles para la selección de compuestos posteriores.
- Valor operativo: Establece protocolos estandarizados de adquisición de formas de onda de presión que garantizan la reproducibilidad entre lotes experimentales.
- Escalabilidad: Permite la reutilización de la plataforma para el monitoreo hemodinámico longitudinal en estudios preclínicos de HAP.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Valor científico: Proporciona métricas hemodinámicas relevantes para la enfermedad (PAP sistólica/diastólica/media, RVSP) que coinciden con los biomarcadores clínicos de la HAP.
- Valor operativo: Permite decisiones de avance ajustadas al riesgo mediante la cuantificación de la gravedad hemodinámica en modelos de hipoxia crónica.
- Continuidad traslacional: Conecta la validación de dianas en fase de descubrimiento con las pruebas preclínicas de eficacia mediante puntos finales objetivos basados en la presión.
Integración de la tubería y del flujo de trabajo
Este método se integra en el continuo de descubrimiento desde la validación del blanco hasta la validación preclínica, proporcionando fenotipificación hemodinámica que orienta las decisiones de identificación de compuestos prometedores y de selección de carteras.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis y la aclaración de vías al cuantificar las respuestas de presión del corazón derecho y de la arteria pulmonar ante un desafío hipóxico.
- Selección: Proporciona listo para ensayos mediante formas de onda estables y filtradas de ruido de la presión ventricular derecha y de la arteria pulmonar, adecuadas para la evaluación del efecto de compuestos.
- Análisis: Permite la comparación cuantitativa de parámetros hemodinámicos entre grupos experimentales mediante métricas derivadas del sistema de presión-volumen.
- Investigación Traducional: Conecta hallazgos mecanicistas con la validación preclínica a través de puntos finales hemodinámicos que reflejan la progresión clínica de la HPAP.
- Reutilización Empresarial: Funciona como una capacidad reutilizable de evaluación hemodinámica para el refinamiento iterativo del modelo y la confirmación de objetivos.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Confianza predictiva en la validación de objetivos mediante la medición directa de la hemodinámica del corazón derecho y de la arteria pulmonar.
- Valor operativo: Normalización y reproducibilidad mediante protocolos calibrados de transductores de presión y corrección de la deriva del nivel cero.
- Valor estratégico: Mejora en las decisiones de avance o interrupción al reducir la ambigüedad mecanicista en la caracterización del modelo de HAP.
- Impacto en la cartera: Priorización ajustada al riesgo basada en puntuaciones cuantitativas de gravedad hemodinámica en modelos preclínicos.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en microcirugía de tórax abierto y cateterización con transductor de presión en animales pequeños.
- Depende de un sistema de presión-volumen, transductores calibrados, mesas quirúrgicas con control de temperatura y ventiladores para animales pequeños.
- Necesita una estandarización entre equipos en cuanto a técnica quirúrgica, profundidad de anestesia y parámetros de adquisición de datos hemodinámicos.
- Las consideraciones para la adaptación incluyen las líneas base hemodinámicas específicas del modelo y la compatibilidad del tamaño del catéter entre especies o cepas.
- Las limitaciones prácticas incluyen la invasividad quirúrgica, la dependencia de la habilidad del operador y las restricciones en la recuperación postoperatoria que limitan el uso longitudinal.
