מאמר שיטה

פולשנית הערכה היפודינמית עבור מערכת המוח הימני ואת ההיפוקסיה המושרה לחץ דם ריאתי בעכברים

8.8K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/60090

⸱

24 באוקטובר 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Beijing Key Laboratory of Pre-clinical Research and Evaluation for Cardiovascular Implant Materials, State Key Laboratory of Cardiovascular Disease, Fuwai Hospital, National Centre for Cardiovascular Diseases, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, 2Laboratory Animal Center, Peking University, 3Center of Cardiac Surgery for Adults, State Key Laboratory of Cardiovascular Disease, Fuwai Hospital, National Centre for Cardiovascular Diseases, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College

במאמר זה

סיכום

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לבצע הערכה פולשנית הומודינמיקה של החדר הימני והעורק הריאתי בעכברים באמצעות גישה לניתוח פתוח בחזה.

תקציר

יתר לחץ דם ריאתי (אח י) הוא הפרעת לב כרונית וחמורה. עכברים הם מודל פופולרי בעלי חיים המשמש כדי לחקות את המחלה. עם זאת, הערכה של לחץ חדרית הימני (RVP) ולחץ עורק הריאתי (פאפ) נשאר מאתגרת מבחינה טכנית בעכברים. RVP ו-פאפ קשה יותר למדוד מאשר הלחץ החדרית השמאלי בגלל הבדלים אנטומיים בין מערכות הלב השמאלי והימני. במאמר זה, אנו מתארים הלב הימני יציב היקף שיטת המדידה ואת האימות שלה באמצעות עכברים בריאים ו-אח. שיטה זו מבוססת על ניתוח בחזה פתוח ותמיכה באוורור מכני. זהו תהליך מסובך בהשוואה להליכי החזה הסגורים. בעוד מנתח מיומן היטב נדרש עבור ניתוח זה, היתרון של הליך זה הוא שהוא יכול לייצר גם RVP ו-פאפ פרמטרים באותו זמן, כך הוא הליך מעדיף להערכה של מודלים פה.

מבוא

יתר לחץ דם ריאתי (אח י) הוא הפרעת לב כרונית וחמורה עם העלאת הלחץ בעורק הריאתי (פאפ) ולחץ המוח הימני (RVP) הנגרמת על ידי התפשטות הסלולר פיברוזיס של עורקים ריאתי קטן 1. קטטרי עורק ריאתי, המכונים גם ברבור-גנץ2, משמשים בדרך כלל בניטור הקליני של rvp ו-פאפ. יתר על כן, מערכת ניטור פאפ אלחוטית שימש קלינית3,4,5. כדי לחקות את המחלה למחקר בעכברים, סביבה ארוי משמש כדי לדמות הביטויים הקליניים האנושיים של אח6. בהערכה של פאפ בבעלי חיים, בעלי חיים גדולים קל יחסית לפקח דרך קטטרים עורק הריאתי באמצעות אותה טכניקה של האנשים האנושיים, אבל בעלי חיים קטנים כגון חולדות ועכברים קשה להעריך בגלל גודל הגוף הקטן שלהם. מדידה הומודינמית של המערכת הימני החדרית בעכברים אפשרי עם מידה קטנה במיוחד 1 הקטטר Fr7. שיטה למדידת rvp ו-פאפ בעכברים דווחו בספרות8,9, אבל המתודולוגיה חסרה תיאור מפורט. RVP ו-פאפ הם מאתגרת יותר למדוד מאשר הלחץ החדרית השמאלי בגלל הבדלים אנטומיים בין מערכות הלב השמאלי והימני.

כדי לקבל גם את הפרמטרים פאפ ו-RVP באותו עכבר, אנו מתארים גישה בחזה פתוח מבוסס ניתוח עבור מדידות הלב הנכון, האימות שלה עם עכברים בריאים ו-אח, וכיצד להימנע מיצירת נתונים מלאכותיים במהלך פתוח החזה מסובך ניתוח. למרות טכניקה זו מבוצעת בצורה הטובה ביותר על ידי מנתח מיומן היטב, יש לו את היתרון של היכולת להעריך פאפ ו RVP באותו עכבר.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

הפרוטוקול בעלי החיים נבדק ואושר על ידי טיפול בעלי חיים מוסדיים והשתמש בוועדה בבית החולים Fuwai, האקדמיה הסינית למדע הרפואה, המכללה לרפואה פקינג האיחוד (NO 0000287). בעלי החיים הניסיוניים שוכנו וניזונו על פי ההנחיות לרווחת בעלי חיים בסין.

הערה: C57BL עכברים בני שמונה עד 12 שבועות שוכנו בסביבה עם מחזור אור של 12 שעות כהה/12 h. עכברים פה שוכנו 4 שבועות תחת ריכוז חמצן של 10%, מתוחזק על ידי תא היפוקסיה מבוקרת חמצן כדי לגרום ליתר לחץ דם ריאתי, ועכברים שליטה היו שוכנו באוויר בחדר (21% חמצן) בתנאים זהים. RVP ומדידות פאפ בוצעו בסוף 4 שבועות של אתגר היפוקסיה.

1. הכנה לפני הניתוח

  1. להשרות צנתר מתמר הלחץ (גודל: 1 Fr) ב 0.9% תמיסת מלח בטמפרטורת החדר לפחות 30 דקות לפני הניסוי הומודינמי.
  2. פילטר 2, 2, 2-טריברואואתנול פתרון עם מסנן 0.22 יקרומטר ולאחסן במקרר 4 מעלות.
  3. הכנת כלי ניתוח מנוקה ואספקה כגון כפפות לניתוח.
  4. הכינו 10 מ ל של 1.0% הפתרון אנזים העיכול עבור ניקוי קטטר.
  5. לחבר את צנתר מתמר הלחץ למערכת עוצמת הלחץ.
  6. כיול את מתמר הלחץ לפני קבלת מדידות הלחץ עבור כל עכבר.
    1. סובב את כפתור הכיול ל-0 mmHg ו-25 מ מ כדי לשלוח אות לחץ אימות לתוכנת רכישת הנתונים ולקבוע את תצורת הגדרת הכיול בתוכנה.
    2. לסובב את הידית כדי מתמר ולהתאים את כפתור איזון לאפס הבסיסית.
  7. הגדרת stereomicroscope רגיל ושליטה טמפרטורה בעלי חיים קטנים כירורגית לתחזוקת טמפרטורת הגוף במהלך הניתוח.
  8. הגדר מערכת תאורה אור לניתוח מיקרו כדי לספק אור מספיק על האזור הכירורגי.

2. ניתוח פתוח בחזה ומדידת הומודינמיקה

  1. עכברים מורדם עם 250 מ"ג/ק ג של 2, 2, 2-Tribromoethanol דרך הזרקה של הצפק. במקרה הצורך, חזור על מינון משלים ב-1/3 כדי 1/2 של המנה המקורית במהלך ההליך.
  2. הסרתפרווה בחזהובצוואר באמצעות קרם גילוח והסרת שיער (איור 1, 2a).
  3. אבטח כל עכבר במיקום פרקדן על הטמפרטורה מבוקרת בעלי חיים קטן כירורגי בטבלה כדי לסייע בשמירה על טמפרטורת הגוף (37 ° c) במהלך הניתוח.
  4. נקו את האתר הכירורגי עם 70% ethanal.
  5. לאחר הרדמה היא בתוקף, לאשר אינדוקציה הרדמה נאותה באמצעות צביטה בבוהן.
  6. הפוך את החתך לקו האמצע על הצוואר (איור 1א).
  7. לנתח את שריר השלד באמצעות מלקחיים מעוקל לחשוף את קנה הנשימה (איור 1B, 1c).
  8. לבצע צנרור דרך הפה באמצעות שינוי 22 G ורידי קטטר המעטפת. ודא כי אבובים הוא בקנה הנשימה באמצעות מלקחיים (איור 1ד).
  9. לחבר את אבובים אל מאוורר בעלי חיים קטנים. לחשב ולהגדיר קצב נשימה ונפח הגאות על בסיס משקל הגוף על פי המדריך למשתמש ההנשמה10. לדוגמה, הגדר קצב נשימה ל-133/min ונפח הגאות ל-180 μL עבור עכבר בגודל 30 גר' המבוסס על החישוב המתואר.
  10. אבטחו את צינורות האוורור באמצעות הקלטת.
  11. לאשר אינדוקציה הרדמה נאותה באמצעות צביטה בבוהן.
  12. לעשות חתך באמצע קו על העור בחזה בזהירות לנתח את שרירי החזה באמצעות כלי הבית (איור 2B, 2c).
  13. חותכים את עצם החזה באמצעות מספריים לרוחב האמצע וחושפים את חלל החזה (איור 2ד).
  14. למנוע דימום כלשהו באמצעות כלי הקאולטרי במהלך הניתוח הפתוח בחזה.
  15. לחשוף את חדר החדר הימני עם רטרקטורים (איור 2E).
  16. הכנס את הלחץ מלוחים ספוג מתמר באמצעות מנהרה קטנה שנוצרה עם מחט 25 גרם לתוך החדר הימני כדי למדוד RVP (איור 2F ואיור 3a, 3c).
  17. להחזיק את כבל קטטר לחצות את שסתום הריאות בצורה קואקסיאליים עם עורק הריאות. להתבונן הלחץ בצורת גל ולקבל אות פאפ יציבה (איור 3B, 3d).
  18. הקלטת נתונים הומודינמיים באמצעות מערכת רכישת נתונים ותוכנה.
  19. לאחר המדידות הסופיות, המתת החסד עכברים באמצעות הזרקת כאיי פי הזרקה של מנה עודפת של 2, 2, 2-Triרומטוזיס הפתרון.
  20. בזהירות להסיר קטטר מן המערכת הלב הימני המקום לתוך מזרק 1 mL המכיל 1% אנזים העיכול פתרון.
  21. השימוש במים מזוקקים לשטוף ברציפות את הקטטר בזהירות לאחסן אותו בתיבה המקורית.

3. ניתוח נתונים עבור הומודינמיקה

הערה: נתוני ה-הומודינמיקה נרשמו ונותחו באמצעות תוכנת ניתוח11 (טבלת חומרים).

  1. עבור כל עכבר, בחר לפחות 10 פעימות לב רציף ויציב ללא רעש כדי להשיג את הנתונים הממוצעים של RVP או נתוני פאפ עבור כל פרמטר.
  2. השתמש ב- t-test של הסטודנט כדי להשוות את השליטה באוויר רגיל וקבוצות היפוקסיה. הערה: p < 0.05 נחשב משמעותי מבחינה סטטיסטית. נתונים מוצגים כממוצע ± SD.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

צנתר מתמר הלחץ הוכנס לחדר הימני (איור 3א) דרך מנהרה מורחבת על ידי מחט 25 גרם, ו rvp אופייני בצורת גל (איור 3ג) הושגה. הקטטר היה מותאם ללא הרף ומתקדם לאט ונשמר באותו ציר כמו עורק הריאות תוך כדי עובר דרך שסתום הריאות (איור 3ב). כאשר חיישן הלחץ הוכנס בהצלחה לתוך העורק הריאתי, כיתה של פאפ אופייני עם חריץ dicrotic אופייני הופיע (איור 3ד). כד...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

צנרור קנה הוא הצעד החשוב הראשון לניתוחי חזה פתוח. השיטה הקלאסית של צנרור קנה לבעלי חיים קטנים, כגון חולדות או עכברים, כרוך ביצוע חתך בצורת T על קנה הנשימה ומוסיף ישירות Y סוג צינורות הקנה אל קנה הנשימה. בפועל, אנו מוצאים כי שיטה זו אינה קלה במהלך הפעולה. צינור Y סוג אל הקנה הוא גדול מדי עבור בעלי חיים קטנים וצורות זווית עם קנה הנשימה. כך, קשה לתקן את הצינורות במקום. בנוסף, ברגע אבובים צנרור בטעות יוצא מן האוויר במהלך ניתוח בחזה פתוח, זה בדרך כלל גורם למוות בעלי חיים בגלל אובדן תמיכה אוורור מכני. לכן, שינינו את שיטת הצנרו...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

. למחברים אין מה לגלות

תודות

מחקר זה נתמך על ידי פרויקט החינוך לתארים מתקדמים והוראה של המכללה האקדמית לרפואה של פקינג (10023-2016-002-03), הקרן לנוער של החולים fuwai (2018-F09), ואת קרן המנהל של בייג המעבדה המפתח של מחקר טרום קליני ו הערכה לחומרים לשתל לב וכלי דם (2018-PT2-ZR05).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
2,2,2-TribromoethanolSigma-AldrichT48402-5Gלהרדמה
בקר טמפרטורת בעלי חייםPhysitemp Instruments, Inc.TCAT-2LVלבקרת טמפרטורה
מלקחיים לדיסקציהFine Science Tools, Inc.11274-20לניתוח
מערכת סירת תאומיםתאומיםGEM 5917לניתוח
קטטר תוך ורידי (22G)BD אנגיוקט381123למעבדה אינטובציהתרשים
7.3ADמבניותלניתוח
נתונים מערכת תאורת אוראולימפוסלניתוח
קטטר מיקרו-טיפמכשירי מילאר, יוסטון, טקססSPR-1000למדידת לחץ
Millar מערכות לחץ-נפחMillar Instruments, יוסטון, טקססMVPS-300למדידת לחץ
בקר O2 ותא היפוקסיהBiospherixProOx 110להיפוקסיה
כרונית מערכת רכישת נתונים PowerLabADInstrumentsPowerLab 16/30להקלטת נתונים
מספרייםכלי מדע עדינים בע"מ14084-08לניתוח
מאוורר בעלי חיים קטניםמכשיר הרווארדמיני אוורור 845לניתוח
סטריאומיקרוסקופאולימפוסSZ61לניתוח
קלטת ניתוח3Mלניתוח
אנזים Terg-a-zymeסיגמא-אולדריץ'Z273287-1EAלניקוי קטטר

מקורות

  1. Humbert, M., et al. Advances in therapeutic interventions for patients with pulmonary arterial hypertension. Circulation. 130 (24), 2189-2208 (2014).
  2. Chatterjee, K. The Swan-Ganz catheters: past, present, and future: a viewpoint. Circulation. 119 (1), 147-152 (2009).
  3. Adamson, P. B., et al. CHAMPION trial rationale and design: the long-term safety and clinical efficacy of a wireless pulmonary artery pressure monitoring system. Journal of Cardiac Failure. 17 (1), 3-10 (2011).
  4. Abraham, W. T., et al. Wireless pulmonary artery haemodynamic monitoring in chronic heart failure: a randomised controlled trial. The Lancet. 377 (9766), 658-666 (2011).
  5. Adamson, P. B., et al. Wireless pulmonary artery pressure monitoring guides management to reduce decompensation in heart failure with preserved ejection fraction. Circulation: Heart Failure. 7 (6), 935-944 (2014).
  6. Shatat, M. A., et al. Endothelial Kruppel-like Factor 4 modulates pulmonary arterial hypertension. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 50 (3), 647-653 (2014).
  7. SPR-1000 Mouse Pressure Catheter. , Available from: https://millar.com/products/research/pressure/single-pressure-no-lumen/spr-1000 (2019).
  8. Tabima, D. M., Hacker, T. A., Chesler, N. C. Measuring right ventricular function in the normal and hypertensive mouse hearts using admittance-derived pressure-volume loops. American Journal of Physiology Heart and Circulatory Physiology. 299 (6), 2069-2075 (2010).
  9. Skuli, N., et al. Endothelial deletion of hypoxia-inducible factor-2alpha (HIF-2alpha) alters vascular function and tumor angiogenesis. Blood. 114 (2), 469-477 (2009).
  10. Harvard Inspira Advanced Safety Ventilator User's Manual. , Available from: http://www.harvardapparatus.com/media/harvard/pdf/Inspira_557058_9.pdf. (2019).
  11. LabChart. , Available from: https://www.adinstruments.com/products/labchart?creative=290739105773_keyword=labchart_matchtype=e_network=g_device=_gclid=CjwKCAjwxrzoBRBBEiwAbtX1n42I2S06KmccVncUHkmExU8KKOXXREyzx8bvTrxYMSze-ooE0atcbRoCliwQAvD_BwE (2019).
  12. Marius, M. H., et al. Definitions and diagnosis of pulmonary hypertension. Journal of the American College of Cardiology. 62 (25), 42-50 (2013).
  13. Ciuclan, L., et al. A novel murine model of severe pulmonary arterial hypertension. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 184 (10), 1171-1182 (2011).
  14. Brown, R. H., Walters, D. M., Greenberg, R. S., Mitzner, W. A. A method of endotracheal intubation and pulmonary functional assessment for repeated studies in mice. Journal of Applied Physiology. 87 (6), 2362-2365 (1999).
  15. Chen, W. C., et al. Right ventricular systolic pressure measurements in combination with harvest of lung and immune tissue samples in mice. Journal of Visualized Experiments. (71), 50023(2013).
  16. Ma, Z., Mao, L., Rajagopal, S. Hemodynamic characterization of rodent models of pulmonary arterial hypertension. Journal of Visualized Experiments. (110), 53335(2016).
  17. Chen, M. Berberine attenuates hypoxia-induced pulmonary arterial hypertension via bone morphogenetic protein and transforming growth factor-β signaling. Journal of Cellular Physiology. , (2019).
  18. Bueno-Beti, C., Hadri, L., Hajjar, R. J., Sassi, Y. The Sugen 5416/Hypoxia mouse model of pulmonary arterial hypertension. Experimental Models of Cardiovascular Diseases. Methods in Molecular Biology. vol 1816. Ishikawa, K. , Humana Press. New York, NY. (2018).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

מאמרים קשורים