Analisi in tempo reale pressione-volume di infarto miocardico acuto nei topi
2 luglio 2018
Infarto miocardico acuto in topi induce cambiamenti acuti ma in modo incompleto caratterizzati in funzione ventricolare di sinistra (LV). Cateterizzazione di LV in topi sottoposti a occlusione dell'arteria coronaria serve come un nuovo metodo per una valutazione in tempo reale della funzione di LV.
Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo della ricerca cardiovascolare, come l'identificazione precoce dei meccanismi protettivi nell'infrazione della miocardia acuta. Il vantaggio principale di questa tecnica è che una caratterizzazione emodinamica avanzata può essere eseguita in tempo reale in topi sottoposti a infarto miocardico seguito da riperfusione. L'intubazione endotracheale e la chirurgia di riperfusione ischemica saranno eseguite da Pia Stock, biologa del nostro laboratorio.
Dopo aver anestetizzato l'animale, rimuovere i peli del collo e del torace utilizzando un tagliacapelli elettrico. Successivamente, detergere la pelle con tre scrub alternati di Betadine e alcol al 70%. Ora, usando piccole forbici chirurgiche, fai un'incisione mediana longitudinale di 10 millimetri cinque millimetri sotto il labbro inferiore e verso lo sterno.
Quindi, seziona senza mezzi termini la parte sinistra e destra della ghiandola sottomandibolare usando una pinza. Quindi, separare il muscolo e il tessuto adiposo nella regione paratracheale destra per accedere all'arteria corrosa comune destra. Usando una pinza curva, seziona con cura il vaso per mobilizzarlo e separarlo da cinque a 10 millimetri.
Evitare sempre di muovere il nervo vago nel corpo corroduto, poiché ciò può portare a grave ipotensione e bradicardia. Dopo la mobilizzazione del vaso, passare le due suture di seta 5/0 preparate sotto il vaso. Quindi legare il vaso distale utilizzando un nodo stretto e posizionare un nodo sciolto sulla sutura prossimale dove andrà il catetere.
Quindi, posizionare un morsetto vascolare emostatico sull'estremità prossimale del vaso esposto, prossimalmente alla sutura. Questo verrà utilizzato per bloccare in modo reversibile il flusso sanguigno. Ora, utilizzando le microforbici, aprire il recipiente con l'incisione a forma di cuneo un millimetro prossimale al nodo cranico.
Dovrebbe essere vista una piccola goccia di sangue. Quindi, allungare l'incisione e inserire il catetere di 10 millimetri nel vaso. Ora, inizia a registrare i dati raccolti dalla sonda del catetere.
Quindi, estrarre il morsetto vascolare, quindi aggiungere una o due gocce di soluzione salina nell'incisione per aiutare a far scorrere il catetere di altri 10 millimetri lungo il vaso. Quindi, stringere il nodo per prevenire il reflusso di sangue lungo il catetere senza bloccare il catetere in posizione. Ora, continuare delicatamente ad avanzare il catetere fino a quando l'analisi della pressione sanguigna non mostra un profilo della pressione arteriosa quando il catetere ha raggiunto l'aorta.
Alla valvola aortica si dovrebbe avvertire anche una leggera resistenza e un movimento sincronizzato con la trazione. Quando si tenta di far avanzare il catetere attraverso la valvola aortica, può essere utile tirarlo indietro di cinque millimetri e avanzare di nuovo. Il corretto cateterismo ventricolare sinistro sarà indicato da una variazione della pressione diastolica.
Qualsiasi variazione di volume è anche un indicatore dell'avanzamento del sensore verso il ventricolo sinistro. Una volta certi che il catetere si trovi nel ventricolo sinistro, fissare il nodo prossimale più strettamente per evitare che si muova. Dopo il cateterismo, preparare l'ischemia di 45 minuti.
Per prima cosa, incidi la pelle dallo sterno caudale all'ascella sinistra. Procedete poi con la preparazione smussata dei due strati muscolari per esporre le costole. Quindi, apri il torace con un'incisione tra la terza e la quarta costola sinistra.
Utilizzare ganci chirurgici per accedere al pericardio, quindi resecare il pericardio che copre il cuore. Prima di continuare con la legatura dell'arteria coronaria principale sinistra, attendere 30 secondi senza toccare l'animale per registrare i dati di pressione e volume per un'analisi valida. Ora, identifica l'arteria coronaria principale sinistra.
Emerge sotto l'oracolo sinistro e scende sul lato sinistro del cuore verso l'apice. Quindi, avvolgere una sutura in polipropilene 6/0 attorno all'arteria due millimetri sotto l'oracolo sinistro. Quindi, posiziona un piccolo tubo di silicone sotto l'anello e fissalo con un nodo.
Se il miocardio distale inizia a diventare grigio, l'arteria coronaria principale sinistra è stata occlusa. Per procedere, tagliare la sutura a un millimetro di lunghezza, quindi rilasciare i ganci chirurgici e chiudere manualmente gli strati muscolari sopra l'incisione. Quindi attendere 45 minuti registrando continuamente i dati di pressione e volume.
Dopo 45 minuti, riaprire l'incisione e rimuovere il tubo di silicone per indurre la riperfusione. Quindi registrare i dati per altri 20 minuti. Quando il cuore torna ad essere rosso, la riperfusione ha successo.
Dopo il periodo di riperfusione, allentare il nodo ed estrarre il catetere mentre si riallaccia rapidamente il nodo per evitare la perdita di sangue se il sangue è necessario per ulteriori studi. Dopo aver completato le fasi di calibrazione, descritte in dettaglio nel protocollo di testo, eseguire un'analisi dei dati guidata dal software. Per i dati di base, evidenziare almeno 10 cicli effettuati prima del passaggio del catetere nella valvola aortica.
Se necessario, escludere eventuali cicli con deviazioni dovute a ventilazione o manipolazione. Successivamente, analizza 10 blocchi di ciclo a intervalli di cinque minuti attraverso l'ischemia e la riperfusione. I vari parametri calcolati da questa analisi sono sufficienti per la caratterizzazione della funzione ventricolare sinistra.
Al termine dell'esperimento, dopo che il catetere è stato ritirato dal ventricolo sinistro, effettuare un'analisi finale dei dati di pressione. Seguendo il protocollo, dopo il cateterismo ventricolare sinistro, è stata eseguita la legatura reversibile dell'arteria coronaria principale sinistra per 45 minuti seguita da 20 minuti di riperfusione. Il corretto posizionamento del catetere del volume e della pressione è stato confermato ottenendo il caratteristico grafico pressione-volume del ventricolo sinistro.
L'occlusione riuscita dell'arteria coronaria principale sinistra è stata confermata visivamente dallo sbiancamento del miocardio ventricolare sinistro distale. Dopo l'occlusione dell'arteria coronaria principale sinistra, i dati di pressione e volume sono stati analizzati a intervalli di cinque minuti. I dati sulla pressione non hanno mostrato cambiamenti nella pressione sistolica massima del ventricolo sinistro, indicando una perfusione periferica preservata e un'anestesia stabile.
L'analisi del volume ventricolare sinistro ha rivelato che durante la fase iniziale dell'ischemia, c'è stata una significativa diminuzione della frazione di eiezione e della gittata sistolica assoluta. La variazione massima della pressione, un parametro della contrattilità ventricolare sinistra, ha mostrato una riduzione del 30% nei topi sottoposti a ischemia miocardica. Anche la variazione minima della pressione è diminuita in modo significativo, indicando una ridotta compliance ventricolare sinistra.
Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come caratterizzare la funzione sistolica e diastolica del ventricolo sinistro nei topi sottoposti a infarto miocardico acuto utilizzando la tecnica del catetere a volumi di pressione.
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Panoramica
In questo articolo viene discussa una nuova metodica per la valutazione in tempo reale della funzione del ventricolo sinistro in topi sottoposti a infarto miocardico acuto. La tecnica consente una caratterizzazione emodinamica avanzata durante ischemia e riperfusione.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Ricerca cardiovascolare
- Infarto miocardico
- Caratterizzazione emodinamica
Sfondo
- L'infarto miocardico acuto provoca cambiamenti significativi nella funzione del ventricolo sinistro.
- I metodi attuali per la valutazione della funzione del VS sono spesso limitati.
- Questo studio introduce un approccio innovativo che utilizza la cateterizzazione del ventricolo sinistro nei topi.
- Il monitoraggio in tempo reale può fornire informazioni sui meccanismi protettivi precoci.
Scopo dello studio
- Valutare la funzione del ventricolo sinistro durante l'infarto miocardico acuto.
- Identificare i meccanismi protettivi precoci negli eventi cardiaci.
- Migliorare la comprensione dei cambiamenti emodinamici durante ischemia e ri-perfusione.
Metodi Utilizzati
- Intubazione endotracheale per l'anestesia.
- Chirurgia di ischemia-riperfusione eseguita sui topi.
- Cateterizzazione ventricolare sinistra in tempo reale per valutare la funzione.
- Utilizzo di Betadine e alcol per la preparazione della cute.
Risultati principali
- La valutazione in tempo reale della funzione del ventricolo sinistro è fattibile nei topi.
- Una caratterizzazione emodinamica avanzata rivela informazioni fondamentali.
- La metodologia consente lo studio dei meccanismi protettivi.
- Le potenziali applicazioni nella ricerca cardiovascolare sono significative.
Conclusioni
- Il metodo innovativo fornisce uno strumento prezioso per la ricerca cardiovascolare.
- Dati in tempo reale possono migliorare la comprensione dell'infarto miocardico.
- Ulteriori studi possono basarsi su questa metodologia per ottenere approfondimenti più dettagliati.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale Esecutiva
L'analisi pressione-volume in tempo reale consente una valutazione emodinamica diretta in modelli murini di infarto miocardico acuto, colmando una lacuna fondamentale nella ricerca cardiovascolare preclinica. Questo approccio supporta la riduzione dei rischi meccanicistici delle strategie cardioprotettive fornendo dati quantitativi in tempo reale sulla funzione sistolica e diastolica durante ischemia e riperfusione. Il metodo aumenta la fiducia predittiva nella fase iniziale della scoperta, collegando gli esiti funzionali agli interventi terapeutici in un sistema rilevante per la malattia.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Valore scientifico: Permette l'analisi di ipotesi terapeutiche misurando le variazioni della frazione di eiezione del ventricolo sinistro, del volume sistolico e del dP/dt come indici di contrattilità e complianza.
- Valore operativo: Favorisce la riduzione del rischio biologico attraverso endpoint emodinamici oggettivi e quantitativi che chiariscono gli effetti specifici del percorso dei candidati cardioprotettivi.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Genera loop pressione-volume riproducibili e parametri derivati (ad esempio, volume sistolico, frazione di eiezione, dP/dt massimo/minimo) adatti alla standardizzazione dei saggi.
- Valore operativo: Favorisce la prontezza per lo screening fornendo letture funzionali continue in tempo reale che consentono di rilevare modifiche funzionali transitorie durante il danno da ischemia-riperfusione.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Valore scientifico: Si allinea allo sviluppo traslazionale di biomarcatori catturando il deterioramento funzionale precoce e il recupero incompleto dopo la riperfusione, rispecchiando i fenotipi clinici.
- Valore operativo: Permette decisioni di avanzamento corrette per il rischio identificando composti che preservano o migliorano il volume sistolico e la frazione di eiezione durante la sfida ischemica.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si integra nel percorso di scoperta, dalla validazione iniziale della molecola bersaglio fino ai test di efficacia preclinica, offrendo un collegamento quantitativo tra meccanismo molecolare e funzione a livello d'organo nei modelli di malattia cardiaca ischemica.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica delle ipotesi collegando interventi molecolari a modifiche misurabili nelle relazioni pressione-volume e nell'output di potenza cardiaca.
- Screening: Fornisce output emodinamici quantitativi pronti per i saggi, con elevata risoluzione temporale, per valutare gli effetti dei composti durante le fasi di ischemia e riperfusione.
- Analisi: Fornisce indici derivati (ad esempio, frazione di eiezione, volume sistolico, dP/dt) che consentono l'analisi comparativa della contrattilità, della lusitropia e dell'accoppiamento ventricolo-arterioso.
- Ricerca traslazionale: Si collega alla continuità preclinica modellando l'evoluzione temporale della disfunzione osservata nell'infarto miocardico acuto, sostenendo gli sforzi di correlazione con biomarcatori.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una piattaforma riutilizzabile di fenotipizzazione emodinamica applicabile a diversi modelli di malattie cardiovascolari e modalità terapeutiche.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva riducendo l'ambiguità meccanicistica nella validazione degli obiettivi cardiovascolari attraverso la valutazione diretta pressione-volume.
- Valore operativo: Migliora la standardizzazione e la riproducibilità mediante tecniche chirurgiche e di cateterizzazione protocollate con endpoint emodinamici definiti.
- Valore strategico: Migliora le decisioni di proseguimento o interruzione sviluppando la rilevazione precoce di deterioramento funzionale o recupero, riducendo il rischio di fallimento in fase avanzata nei programmi cardiovascolari.
- Impatto sul portafoglio: Supporta la priorizzazione basata sul rischio identificando composti che mantengono o migliorano la frazione di eiezione e il volume sistolico durante un insulto ischemico.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nelle tecniche chirurgiche murine, inclusa la dissezione dell'arteria carotidea, la cateterizzazione del ventricolo sinistro e la toracotomia per la legatura dell'arteria coronarica.
- È dipendente da sistemi catetere pressione-volume ad alta fedeltà e da software di acquisizione dati compatibili, in grado di integrare in tempo reale i segnali di volume e pressione.
- Necessita di una gestione standardizzata dell'anestesia e del controllo della ventilazione per minimizzare le fluttuazioni emodinamiche interferenti durante la raccolta dei dati.
- Comporta considerazioni di adattamento tra diverse ceppi murini e modelli, in cui la geometria cardiaca basale o la frequenza cardiaca potrebbero influenzare l'interpretazione dei loop pressione-volume.
- È limitato dalla complessità tecnica richiesta per ottenere un posizionamento stabile e a lungo termine del catetere nel ventricolo sinistro, il che richiede abilità chirurgiche meticolose per evitare traumi vascolari o aritmie.
