כירורגיה שאנט, צנתור לב ימני, וכלי הדם Morphometry במודל חולדה עבור נגרמת זרימה ריאתי עורקי יתר לחץ דם
11 בפברואר 2017
פרוטוקול זה מתאר הליך כירורגי ליצירת מודל ליתר לחץ דם ריאתי (PAH) המושרה על ידי זרימה בחולדות ואת ההליכים לניתוח נקודות הקצה ההמודינמיות וההיסטולוגיות העיקריות במודל זה.
המטרות הכוללות של הליכים אלה הן ליצור מודל ליתר לחץ דם ריאתי המושרה על ידי זרימה בחולדות, ולנתח את נקודות הקצה ההמודינמיות וההיסטולוגיות העיקריות שלו על ידי צנתור לב ימין ומורפומטריה של כלי הדם. אנו מציגים את היצירה של מודל חולדה ליתר לחץ דם ריאתי הקשור לזרימה המאופיין בשיפוץ כלי דם חדש מסוג אינטימי בדומה ליתר לחץ דם עורקי ריאתי אנושי, ואשר מושרה על ידי טריגר מוכר היטב מבחינה קלינית, כלומר זרימת דם ריאתית מוגברת. מאפיינים אלה ישפרו את תרגום הממצאים במודל זה למחלה האנושית.
אנו מראים גם שיטות סטנדרטיות להערכה המודינמית ואפיון של היסטופתולוגיה באמצעות מורפומטריה כמותית. ההשלכות של טכניקות אלו משתרעות לקראת גילוי והערכה של אסטרטגיות טיפול חדשות ומאפשרות הערכה של ההשפעות הספציפיות על המודינמיקה הריאתית ומורפולוגיה של כלי הדם. מי שידגים את ההליכים יהיו אנמיקה סמיט-ואן אוסטן ומישל וויג', מיקרו-כירורגים ממעבדה זו.
לפני תחילת הניתוח, יש לשפשף את עור החולדה המורדמת עם כלוריד הקסדן לחיטוי ולהזריק בופרנורפין תת עורי לשיכוך כאבים לאחר הניתוח. לאחר מכן, השתמש במספריים כדי לבצע חתך בקו האמצע לאורך הבטן, החל מסנטימטר אחד מתחת לסרעפת, ונמשך ממש מעל איברי המין. העבירו את המעיים לגזה סטרילית רטובה עם 0.9% מלח לצד שמאל של החיה וכסו את האיבר בגזה רטובה וסטרילית יותר.
השתמש במקלונים חדשים כדי להפריד בין הממברנות המחברות את אבי העורקים הבטני לבין הווריד הנבוב התחתון לרקמות שמסביב. תחת מיקרוסקופ מנתח, השתמש במלקחיים רסיסים כדי להסיר את שומן אבי העורקים הפרי-וסקולרי ממש מעל ההתפצלות בצד ימין של אבי העורקים שבו תוכנס המחט. לאחר מכן, הפרד את אבי העורקים והווריד הנבוב משני מילימטרים עליונים של האתר, אתר החדרת המחט, כדי ליצור מקום למהדק קורן.
כעת הניחו תפר 5-O רופף סביב אבי העורקים והניחו מהדק קוצ'ר על התפר כדי ליצור מתח על הקשירה העולה על החתך. הנח את מהדק הקרן בדיוק מעל התפר, והשתמש בהחלפה חדשה כדי לדחוס את הווריד הנבוב בצורה דיסטלית ככל האפשר כדי לחסום את הזרימה. לאחר מכן, כופפו מחט בגודל 18 לזווית של 45 מעלות כשהשיפוע מונח כלפי חוץ, והחזיקו את המחט 90 מעלות לבעל החיים, הכניסו את קצה המחט לאבי העורקים ממש מעל ההסתעפות כשהשיפוע פונה שמאלה.
נתח את הממברנות הסוגרות את אבי העורקים ואת הווריד הנבוב מספיק כדי ליצור נראות טובה של אזור ההחדרה עבור השאנט, שכן דיסקציה יתר תגרום לשאנט לדלוף. תפעל את קצה המחט שמאלה והכנס את המחט לתוך הווריד הנבוב עד שניתן יהיה להבחין בה בתוך הכלי. כדי למנוע פקקת, השתמש במקלון צמר גפן חדש כדי לדחוף את שאריות הדם החוצה מאבי העורקים דרך אתר ההחדרה והשתמש בגזה סטרילית כדי לייבש את האזור סביב השאנט.
הסר את המחט והחל מיד טיפת דבק רקמות על מקום הניקוב. לאחר מכן הסר את המהדק מאבי העורקים ושחרר ידנית את הקשירה על אבי העורקים פרומיקסל לשאנט. הווריד הנבוב הדיסטלי לשאנט אמור להפוך לאדום בוהק וליצור מערבולת באתר השאנט.
לאחר אימות השאנט, החזירו את המעיים לחלל הבטן והשתמשו בתפרים נספגים 4-0 כדי לסגור את שכבות השריר והעור. לאחר מכן אווררו את החיה עם 100% חמצן לצורך התאוששות מהרדמה. לצנתור לב ימני יש לחטא את הצוואר עם כלוריד הקסדן ולהשתמש בלהב אזמל מספר 10 כדי לבצע חתך של 1.5 סנטימטר בצד הגחון הימני של הצוואר מעצם הבריח הימנית לעצם הלסת
התחתונה.מתחת למיקרוסקופ הניתוח, השתמש במספריים כדי לפזר את הרקמה, ולאחר מכן השתמש בפינצטה כדי למשוך בעדינות את הרקמה עד להופעת וריד הצוואר. נתח את הממברנות סביב וריד הצוואר באמצעות מלקחיים רסיסים. לאחר מכן הניחו תפר 5-O רופף סביב הכלי והדביקו את הקשירה למסכת האוורור כדי להגביר את המתח על הווריד.
במורד הזרם של אתר ההחדרה, הנח קשירה רופפת סביב הכלי. לאחר מכן, השתמש בידיות המלקחיים כדי לכופף מעט את קצה המחט בגודל 20 כשהשיפוע פונה פנימה ולהכניס את קצה המחט לווריד. הנח במהירות צינורית המכילה קטטר בתוך הכלי והסר את המחט, סגור את הקשירה במורד הזרם סביב הצינורית כדי לאבטח את הצינורית למקומה.
כעת הובילו את הצינורית ואת הקטטר לווריד הצוואר, ותמרנו את הצינורית מתחת לעצם הבריח כדי להיכנס לאטריום הימני. כוון את קצה הצינורית לכיוון הלב כדי להיכנס לחדר הימני. עקומת לחץ בחדר ימין אמורה להופיע על הצג שליד המיטה.
כאשר עקומת הלחץ של החדר הימני קבועה, רשום את לחץ החדר הימני הסיסטולי והדיאסטולי אחד, ותפעל את קצה הצינורית שמאלה ולמעלה. קדם את הקטטר בתוך הצינורית, ולאחר מכן קדם את הקטטר לעורק הריאה הראשי. כאשר עקומת הלחץ בעורק הריאה קבועה, רשום את הלחץ הסיסטולי, הדיאסטולי והממוצע.
לאחר מכן קדם את הקטטר בתוך הצינורית עד שהכדור בקצה הקטטר נתקע בעורק ריאה. יש להבחין בירידה בעקומת הלחץ בצג שליד המיטה. כאשר עקומת לחץ הטריז קבועה, רשום את הלחצים הסיסטוליים, הדיאסטוליים והבינוניים.
לאחר מכן משוך לאט לאחור את הקטטר, ובהנחיית הקימורים בצג שליד המיטה, רשום את הערכים המתאימים ללחץ PA ו-RV. כאשר הצנתר מגיע לחדר הימני, משוך מעט את הצינורית והצנתר לאחור ומדוד את הלחץ הממוצע בפרוזדורים הימניים. בניסוי מייצג זה, 28 ימים לאחר מתן MCT וזרימת דם ריאתית מוגברת, נצפתה עלייה ממוצעת בגחון הימני הסיסטולי, בעורק הריאה הסיסטולי ובלחץ הממוצע בעורק הריאה.
יחסי המשקל של החדר הימני לחדר השמאלי והמחיצה עולים משמעותית מהיום ה-14 לאחר הטיפול ועד לשלב הכשל של החדר הימני, מה שמעיד על היפרטרופיה של החדר הימני. היחס הרטוב ליובש של הכבד מוגבר משמעותית גם בשלב אי ספיקת החדר הימני, מה שמעיד על בצקת של הכבד, כמו גם אי ספיקת חדר ימין. השרירים של כלי הדם הבין-אצינאריים גדלים בהדרגה במהלך התקדמות יתר לחץ דם בעורק הריאה, כאשר כמעט מחצית מכלי הדם מציגים מדיה שרירית כוללת עד היום ה-14 לאחר הטיפול כמעט בכל העורקים שעברו שרירים בשלב הסופי של המחלה.
יתר על כן, נגעים ניאו-אינטימיים נצפים לראשונה ביום 21 כאשר כ-65% מכלל העורקים מציגים שכבה ניאו-אינטימית בסוף התקדמות המחלה. התוצאה היא חסימה מתקדמת של כלי הדם כאשר עד 60% מהלומן חסום בשלב הסופי של המחלה. לאחר שליטה, ניתן להשלים את הטכניקות הללו תוך 20 דקות לכל טכניקה.
לאחר הליך זה, ניתן לבצע שיטות אחרות כמו אקו לב או לולאת נפח לחץ כדי לענות על שאלות נוספות לגבי תפקוד החדר הימני. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סוללת את הדרך לחוקרים בתחום יתר לחץ דם עורקי ריאתי לחקור את ההשפעות של זרימת דם מוגברת על כלי הדם הריאתיים. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד ליצור מודל ליתר לחץ דם עורקי ריאתי המושרה על ידי זרימה בחולדות, וכיצד לנתח את נקודות הקצה ההמודינמיות וההיסטולוגיות העיקריות שלו.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
פרוטוקול זה מתאר הליך כירורגי ליצירת מודל של יתר לחץ דם דמייתי ריאתי (PAH) המושרה על ידי זרימה בחולדות, יחד עם שיטות לניתוח מדדים המודינמיים והיסטולוגיים. המודל מחקה מאפיינים של PAH בבני אדם, ובכך משפר את המחקר התרגומי.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- פיזיולוגיה קרדיווסקולרית
- מחקר עלית לחץ דם ריאתי
- טכניקות כירורגיות במודלים של בעלי חיים
רקע
- יתרון עורקים ריאתיים (PAH) המושרה על ידי זרימה מהווה בעיה בריאותית משמעותית.
- מודלים של בעלי חיים חיוניים להבנת מנגנוני המחלה ולבדיקת טיפולים.
- מחקר זה מתמקד במודל של חולדה המשקף PAH בבני אדם.
- שיטות סטנדרטיות להערכה הן קריטיות לצורך הדירות (reproducibility).
מטרת המחקר
- יצירת מודל חולדה מהימן לחקר PAH המושרה על ידי זרימה.
- ניתוח שינויים המודינמיים ושכתוב כלי דם.
- סיוע בגילוי אסטרטגיות טיפול חדשות עבור PAH.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- יצירה כירורגית של שנט (shunt) להשראת PAH.
- קתטרליזציה של הלב הימני לצורך הערכה המודינמית.
- מורפומטריה כמותית לניתוח היסטופתולוגי.
- פרוטוקולים סטנדרטיים של חיטוי ואנלגזיה לשם רווחת בעלי החיים.
תוצאות עיקריות
- יצירה מוצלחת של מודל PAH המושרה על ידי זרימה בחולדות.
- אפיון של שינויים המודינמיים לאחר הניתוח.
- זיהוי של רמיodeling וסקולרי מסוג אינטימה (intimal-type).
- ביסוס של שיטות מהימנות למחקרים עתידיים.
מסקנות
- מודל החולדה מדמה ביעילות תנאים של PAH בבני אדם.
- שיטות סטנדרטיות משפרות את מהימנות הממצאים.
- מודל זה יכול לסייע בהערכת גישות טיפוליות חדשניות.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
פרוטוקול זה מבסס מודל חולדה ליצירת יתר לחץ דם ריאתי מושרא על ידי זרימה, אשר משקף את התקדמות המחלה בבני אדם, ובכך מאפשר הערכה פרה-קלינית של מועמדים טיפוליים המכוונים לרמיodeling וסקולרי. באמצעות שילוב של הערכה המודינמית עם מורפומטריה וסקולרית כמותית, גישה זו תומכת בהסרת סיכונים מכניסטיים ובתיקוף מטרות במסלולי גילוי תרופותיתר לחץ דם ריאתי. השחזוריות של המודל וההלימה התרגומית שלו מגבירות את הביטחון החזוי לקבלת החלטות go/no-go בתוכניות קרדיו-וסקולריות בשלבים מוקדמים.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח ביו-פרמצבטי
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות הקשורות לשחזור כלי דם המונחה על ידי זרימה וליצירת נגעי נאו-אינטימה (neointimal lesions).
- ערך תפעולי: מספק מערכת סטנדרטית לתיקוף מטרות תפקודיות באמצעות נקודות סיום המודינמיות והיסטולוגיות מדידות.
- ערך ניבוי: תומך במיון תיקי פיתוח באמצעות מידול של טריגר רלוונטי קלינית — עלייה בזרימת הדם הריאתית — הקשורה לפנוטיפים חמורים של PAH.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מוכנות הבדיקה: מייצר רקמת עורק ריאתי רלוונטית למחלה, המתאימה לסריקת תרכובות וניתוח סמנים ביולוגיים בהמשך התהליך.
- פלט כמותי: מספק נתונים על עובי הדופן, יחסי דופן-לומן ומדדי חסימה, המאפשרים הערכת תגובה למינון ואפיון של תרכובות.
- שימוש חוזר בפלטפורמה: מבסס תהליך עבודה ניתן לשחזור של מורפומטריה וסקולרית, הניתן להרחבה על פני מספר זרועות מחקר ומספר מחזורי בדיקה של תרכובות.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- רלוונטיות למחלה: משחזר remodeling של כלי דם מסוג אינטימה דמוי אנוש וסתימה וסקולרית פרוגרסיבית, ובכך מחזק את הרציפות התרגומית.
- הפחתת סיכונים מכניסטיים: מאפשר הערכה של השפעות התרכובות הן על לחצים המודינמיים והן על מורפולוגיה וסקולרית, ובכך מפחית עמימות לגבי מנגנון הפעולה.
- רציפות פרה-קלינית: תומך בניטור ארוך טווח מהשלב המוקדם של היפרטרופיה מדיאלית ועד לנגעי נאו-אינטימה בשלב סופי, ובכך מספק מידע לקבלת החלטות על קידום מותאם סיכון.
שילוב תהליכי עבודה ומסלולי עיבוד
השיטה משלבת הערכה תפקודית המודינמית עם ניתוח כלי דם מבני, ובכך היא ממוקמת בין שלב תיקוף המטרה לבין בדיקות יעילות פרה-קליניות בתהליכי גילוי של יתר לחץ דם ריאתי.
- ביולוגיה של גילוי: מאפשרת בדיקת השערות על נתיבים המושרים על ידי זרימה ומבהירה את המנגנונים המניעים היפרטרופיה מדיאלית והיווצרות נאו-אינטימה.
- סריקה: מספקת פלטי מורפומטריה וסקולרית סטנדרטיים וניתנים לשחזור, התומכים בהערכה אמינה של תרכובות בין מעבדות שונות.
- אנליזה: מספקת קריאות המודינמיות כמותיות (לחץ RV, לחץ PA, לחץ wedge) ומורפומטריות (עובי דופן, מדד חסימה) לצורך ניתוח השוואתי של מצבים.
- מחקר תרגומי: מקשרת בין שינויים וסקולריים מוקדמים לשלבי מחלה פרה-קליניים באמצעות דירוג היסטופתולוגי התואם את התקדמות ה-PAH בבני אדם.
- שימוש חוזר ארגוני: מבססת פלטפורמה כירורגית ואנליטית סטנדרטית שניתן להחילה על מגוון רחב של מודליות טיפוליות ומחלקות מטרה במחקר קרדיווסקולרי.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון בתיקוף המטרה על ידי קישור זרימה ריאתית מוגברת לשינוי מבני כלי דם (vascular remodeling) מדיד ולליקוי תפקודי.
- ערך תפעולי: מבטיח שחזור באמצעות פרוטוקולים סטנדרטיים ליצירת שלחור (shunt), קטטריזציה ומורפומטריה.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות לגבי המשך פיתוח (go/no-go) באמצעות מידול של גורם מעורר PAH המתוקף קלינית ולכידה של פתולוגיה וסקולרית מוקדמת.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף של תרכובות מותאם סיכון, בהתבסס על השפעות על התפקוד ההמודינמי ועל מבנה כלי הדם כאחד.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות במיקרו-כירורגיה ביצירת שנטים וסקולריים ובקתטרזציה של הלב הימני במודלים של מכרסמים.
- תלוי במכשור מדויק, כולל מחטים בכיליבוב 18-G ו-20-G, קנולות עם קתטרים בעלי קצה כדורי, ומיקרוסקופי ניתוח.
- מחייב פרוטוקולים סטנדרטיים של טיפול לאחר ניתוח ואנלגזיה כדי להבטיח עקביות של המודל ועמידה בדרישות רווחת בעלי החיים.
- כולל שלבים התלויים באימון, כגון אימות השנט באמצעות תצפית על טורבולנציה ואישור לחץ טריים (wedge pressure) במהלך הקתטרזיה.
- מוגבל בשל המורכבות הטכנית של ניתוח הישרדות הכולל שני הליכים, דבר העשוי להשפיע על קצב העבודה בקמפיינים של סריקה בהיקף גבוה.
