La pneumonectomia sinistra combinato con Monocrotaline o Sugen come un modello di ipertensione polmonare in ratti
March 8th, 2019
Il roditore pneumonectomy di sinistra è una tecnica importante nella ricerca di ipertensione polmonare. Qui, presentiamo un protocollo per descrivere la procedura di pneumonectomia di ratto e cura post-operatoria per garantire la mortalità e la morbosità minima.
Questo protocollo è significativo perché produce il miglior modello possibile per l'ipertensione arteriosa polmonare. Nessun altro modello produce le lesioni plessiformi riscontrate nei pazienti con IAP umani. Il vantaggio principale è che raddoppiamo il flusso di sangue nel polmone destro e nell'arteria polmonare, causando danni endoteliali e costringendo i polmoni a lavorare il doppio.
Il nostro gruppo ha sviluppato un modello altamente efficiente di ipertensione arteriosa polmonare per sviluppare terapie. Oltre all'ipertensione dell'arteria polmonare, questo metodo potrebbe essere utile nella medicina rigenerativa e potrebbe dare un'idea di altre malattie con un aumento del flusso polmonare come difetti cardiaci congeniti o pazienti post-pneumonectomia. Per qualcuno che non ha mai eseguito questa tecnica, il mio consiglio è di seguire esattamente il protocollo e di assicurarmi che il chirurgo possa vedere esattamente cosa sta facendo.
Dopo aver anestetizzato il topo con il 4% di isoflurane, l'animale viene intubato utilizzando una luce d'oca in fibra ottica per illuminare la trachea. Inserire un catetere calibro 16 nella laringe e utilizzare uno specchio freddo per osservare la condensa dell'umidità nel respiro espirato dal catetere per confermare l'intubazione. Collegare il topo al ventilatore e posizionare il topo al microscopio nella posizione di decubito destro su una pastiglia riscaldante Celsius di 37 gradi.
Fissare gli arti anteriori con del nastro adesivo e utilizzare i tosaerba per radere il torace sinistro da dietro la gamba anteriore fino all'estremità della gabbia toracica. Pulire la pelle esposta con tre salviette sequenziali di iodio 10%povidone e 70% di etanolo e posizionare un pulsossimetro sul piede del ratto per monitorare la frequenza cardiaca e la saturazione di ossigeno durante l'intervento chirurgico. Ora, regola il microscopio e porta a fuoco la vista chirurgica.
Quindi, posizionare un drappo sterile sul corpo del topo e sul vassoio dello strumento per creare un ambiente sterile. E infine, posizionare strumenti sterili sul vassoio dello strumento sterile. Per eseguire una pneumonectomia sinistra, utilizzare le forbici Cooley-Mayo e le pini del tessuto Gerald per tagliare un foro da due a tre centimetri nel drappo chirurgico e utilizzare una lama chirurgica per fare un'incisione laterale lunga due centimetri nel torace sinistro.
Utilizzare le forbici Cooley-Mayo per tagliare ogni strato di tessuto fino a quando le costole e i muscoli intercostali non sono esposti. Usa una zanzara per fare un buco attraverso il muscolo del terzo spazio intercostale. Usando una sonda a doppia terminazione, sposta il polmone per visualizzare l'arteria polmonare e usa le forbici McPherson-Vannas Iris per aprire i muscoli intercostali a una larghezza di circa uno o due centimetri.
Posizionare un piccolo riavvolgitore autocontenente nella pleura sinistra per tenere aperte le costole e i muscoli e spostare il polmone sinistro più in basso nell'addome per consentire l'accesso all'arteria polmonare e al bronco. Per la legatura del bronco principale sinistro e dell'arteria polmonare, in primo luogo, caricare un Hemoclip medio in un applicatore a clip legante e utilizzare le forcep atraumatiche Wangensteen per sollevare con cura la parte superiore del polmone sinistro per esporre l'arteria polmonare. Chiudere la clip e l'applicatore intorno all'arteria, facendo attenzione a non chiudere o rompere la vena di azygos sinistra.
E aprire ulteriormente l'incisione usando la tonsille per separare le fibre muscolari. Dopo aver caricato un altro Hemoclip medio nell'applicatore della clip legante, utilizzare le forcelle atraumatiche e le forcelle tissutali standard per sollevare la parte inferiore del polmone dall'incisione fino a visualizzare il bronco principale sinistro e la vena polmonare sinistra. Ligarare con cura il bronco principale sinistro e la vena polmonare insieme alla seconda Hemoclip e utilizzare le forbici per rimuovere il polmone senza tagliare o strappare la clip.
Quindi, utilizzare un piccolo pezzo di garza sterile per assorbire qualsiasi sangue e arginare qualsiasi sanguinamento. Utilizzare il supporto dell'ago e una sutura di prolene 4-0 per chiudere le costole e i muscoli intercostali. Prima di chiudere i muscoli intercostali, inserire un catetere calibro 16 nella cavità toracica lontano dall'incisione chirurgica e nel settimo spazio intercostale e rimuovere immediatamente l'ago, lasciando il catetere in posizione.
Posizionare una sutura 5-0 nella pelle e intorno al tubo toracico in modo che quando il tubo toracico viene rimosso, il foro venga legato chiuso e legare le suture per chiudere le costole. Chiudere la pelle e lo spazio sottocutaneo con una sutura 5-0 in esecuzione e utilizzare una siringa da tre millilitri per evacuare l'aria dalla cavità pleurica attraverso il catetere per ripristinare la normale pressione negativa nel torace. Utilizzare un portaaghi per bloccare immediatamente il catetere per evitare che l'aria torni nella cavità toracica.
Rimuovere il catetere e legare la sutura per chiudere il foro. Nel gruppo pneumonectomia e monocrotalina, la grave ipertensione polmonare si sviluppa entro il giorno 21, come evidenziato da un aumento della pressione media dell'arteria polmonare rispetto al controllo degli animali fittizi non trattati. Nel gruppo della pneumonectomia più Sugen, la pressione media dell'arteria polmonare è tre volte superiore a quella del gruppo di controllo.
La pressione sistolica ventricolare destra è anche molto più alta sia negli animali trattati con monocrotalina che in sugen, rispetto al gruppo di controllo. Nelle sezioni normali del tessuto polmonare del ratto macchiate di ematossilina ed eosina, sono evidenti spazi tra gli alveoli e le strutture alveolari e i vasi sono chiari e di spessore normale. Nel polmone di ipertensione dell'arteria polmonare, ci sono prove di rimodellamento, ispessimento delle pareti del vaso, grave costrizione dei vasi e infiammazione e arterite polmonare focale.
L'animale deve compensare la perdita di un polmone, quindi è importante essere pazienti durante il periodo di recupero. Monitorare i segni vitali e dare ossigeno aggiuntivo o volume polmonare, se necessario. Sugen crea apoptosi endoteliale che è un segno clinico rilevante dell'ipertensione arteriosa polmonare.
Il modello di pneumonectomia sinistra nei roditori ha spianato la strada agli scienziati per studiare le anomalie del flusso e sviluppare nuovi trattamenti per l'ipertensione arteriosa polmonare. A causa dell'uso di isoflurane, Sugen e / o MCT in questo modello, i dispositivi di protezione individuale devono essere indossati in ogni momento.
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Panoramica
La pneumonectomia del polmone sinistro del roditore è una tecnica cruciale nella ricerca sull'ipertensione polmonare. Questo protocollo delinea la procedura di pneumonectomia nel ratto e le cure postoperatorie per minimizzare morbilità e mortalità.
Componenti principali dello studio
Area di scienza
- Ipertensione polmonare
- Medicina rigenerativa
- Malattie cardiovascolari
Sfondo
- Il modello di pneumonectomia del polmone sinistro del roditore è significativo per studiare l'ipertensione arteriosa polmonare (IAP).
- Questo modello replica le lesioni plexiformi osservate nei pazienti umani con IAP.
- Migliora il flusso sanguigno nel polmone destro e nell'arteria polmonare, portando a danni endoteliali.
- Questa tecnica è benefica per sviluppare terapie per l'IAP e condizioni correlate.
Obiettivo dello studio
- Stabilire un modello affidabile per studiare l'ipertensione arteriosa polmonare.
- Esplorare potenziali interventi terapeutici per l'IAP.
- Fornire informazioni su altre malattie con aumento del flusso polmonare.
Metodi utilizzati
- Procedura di pneumonectomia sinistra nei ratti.
- Cure postoperatorie per ridurre le complicazioni.
- Monitoraggio della funzione polmonare e dei cambiamenti vascolari.
- Valutazione dell'efficacia terapeutica nel modello sviluppato.
Principali risultati
- Il modello induce efficacemente l'ipertensione arteriosa polmonare.
- Vengono osservate lesioni plexiformi simili a quelle nei pazienti umani.
- Migliore comprensione dei meccanismi di danno endoteliale.
- Potenziali applicazioni nella medicina rigenerativa e nei difetti cardiaci congeniti.
Conclusioni
- Il modello di pneumonectomia sinistra è uno strumento prezioso per la ricerca sull'IAP.
- Una rigorosa aderenza al protocollo è essenziale per il successo.
- Questo metodo può fornire informazioni su varie condizioni polmonari.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
This model addresses the critical need for physiologically relevant preclinical systems that replicate human pulmonary arterial hypertension pathology, including plexiform lesions. By combining hemodynamic stress with endothelial injury, it enables mechanistic de-risking of therapeutic candidates targeting vascular remodeling. The model supports target validation and lead identification efforts in cardiovascular discovery programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to angioproliferation and vascular remodeling pathways.
- Operational Value: Provides a disease-relevant system for assessing target engagement and functional validation in vivo.
- Scientific Value: Supports predictive confidence by modeling human-like plexiform lesion formation absent in other rodent PAH models.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantifiable hemodynamic and histological endpoints for compound screening and dose-response analysis.
- Operational Value: Standardized surgical procedure supports assay reproducibility across discovery and preclinical teams.
- Scientific Value: Facilitates preparation of validated biological systems for downstream evaluation of regenerative or anti-remodeling therapeutics.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Models disease continuity from initiation to severe pulmonary vascular remodeling, supporting translational biomarker alignment.
- Operational Value: Enables risk-adjusted advancement decisions through measurable outcomes like mean pulmonary artery pressure and right ventricular systolic pressure.
- Scientific Value: Offers mechanistic insight into endothelial dysfunction and apoptosis, relevant to clinical PAH phenotypes.
Pipeline & Workflow Integration
The model fits within the discovery continuum from target validation through lead optimization to preclinical efficacy testing, particularly for pulmonary vascular disorders.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of flow-mediated injury and endothelial damage mechanisms in PAH pathogenesis.
- Screening: Delivers reproducible quantitative outputs including pressure measurements and vascular histology for compound evaluation.
- Analytics: Enables statistical comparison of hemodynamic and structural changes across treatment groups to inform go/no-go decisions.
- Translational Research: Connects to preclinical validation through replication of human-like lesion morphology and vascular thickening.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable preclinical platform for studying pulmonary flow abnormalities beyond PAH, including congenital heart defects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Provides predictive confidence through replication of human PAH histopathological features, reducing mechanistic ambiguity.
- Operational Value: Delivers a standardized, scalable surgical model with defined postoperative care to ensure consistency across sites.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early de-risking of candidates likely to fail due to lack of vascular efficacy.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of compounds demonstrating reversal of vascular remodeling and pressure normalization.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent microsurgery and vascular ligation techniques.
- Dependent on sterile surgical instrumentation, ventilator support, and hemodynamic monitoring equipment.
- Necessitates cross-team standardization of surgical timing, second-hit dosing, and endpoint assessment.
- Adaptation considerations include sex-specific responses and strain variability in pulmonary vascular reactivity.
- Practical limitation: survival rates and model fidelity depend on surgeon skill and postoperative monitoring rigor.
