Elettrocardiografia simultanea registrazione e invasiva sangue pressione misura in ratti
31 gennaio 2019
Qui, descriviamo una configurazione per la registrazione simultanea di elettrocardiografia e pressione sanguigna intra-arteriosa (BP) in ratti sperimentali, che possono essere fatto con attrezzatura standard in strutture per animali e possono essere applicati a fisiologiche o farmacologiche studi per studiare i meccanismi patogeni o terapeutici nella medicina cardiovascolare.
Studi incentrati su modelli di malattie cardiovascolari, obiettivi terapeutici cardiovascolari o agenti farmaceutici richiedono la valutazione della pressione arteriosa sistemica e dei cambiamenti del ritmo cardiaco. La cannula dell'arteria femorale è un metodo economico per registrare forme d'onda a pressione intraarteriale che possono essere eseguite con apparecchiature standard in una struttura animale. A dimostrare la procedura sarà Hsin-Ting Lin, un tecnico del mio laboratorio.
Prima di iniziare l'esperimento, posizionare il ratto anestetizzato in posizione supina su una tavola chirurgica e confermare la mancanza di risposta al pizzico. Fissare le gambe con elastici per immobilizzare il corpo e impostare la pressione sanguigna e gli strumenti elettrocardiogramma per la registrazione, tra cui un'unità di ingresso analogica per acquisire i segnali, un trasduttore di pressione con un hub compatibile, tre cavi elettrocardiogrammi bipolari con punta ad ago e un computer con software adatto. Prima dell'inizio della registrazione della pressione sanguigna, rimuovere il polsino a pressione da uno sphygmomanometro standard e collegare il fermagli a tre rapporti sul tubo di gonfiaggio al trasduttore di pressione del sistema di acquisizione dati.
Avvitare la valvola di rilascio dell'aria in senso orario, tenendo d'occhio il misuratore durante il pompaggio della lampadina di gonfiaggio. Quando il misuratore mostra 100 millimetri di mercurio, aprire il fermacock a tre per collegarsi al trasduttore di pressione. Il fattore di conversione per il calcolo della pressione sanguigna verrà determinato automaticamente.
Per rilasciare la pressione, avvitare la valvola di rilascio dell'aria in senso antiorario fino a quando la pressione dello sphygmomanometer non è tornata a zero. Ripetere la calibrazione con 200 millimetri di pressione del mercurio, quindi staccare il trasduttore di pressione dallo sfgmomanometro al mercurio. Collegare il trasduttore di pressione al punto di arresto a tre strade del catetere PE e controllare le giunzioni di connessione del fermagore a tre strade.
Per l'identificazione del punto di riferimento della superficie, individuare la piega inguinale alla giunzione tra l'addome e la coscia e sollevare l'intero strato di pelle al centro della piega. Utilizzare le forbici per tagliare la pelle sollevata con un orientamento approssimativamente parallelo alla coscia ipsilaterale. Il nervo femorale e i vasi si trovano sotto il tessuto sottocutaneo esposto.
Utilizzando forcelle a punta fine, sezionare il tessuto strato per strato, fermando la dissezione a livello dei vasi femorali. Cancellare con cura il tessuto molle lungo il nervo femorale e i vasi per ottenere una buona vista del nervo simile a una fibra. La vena è viola scuro e l'arteria è pulsatile.
Quando la dissezione tissutale raggiunge i vasi femorali, cambiare e andare a cambiare le forcelle per prevenire i vasi danneggiati. Quindi utilizzare le forcep con punte angolate per estendere la lunghezza esposta dell'arteria e della vena femorale. Per cannucolare l'arteria femorale, utilizzare le pinze per separare la vena femorale dall'arteria e applicare un morsetto bulldog all'arteria femorale il più cranicamente possibile.
Fai una cravatta sciolta delle due corde di seta, una appena sotto il morsetto bulldog e l'altra al terminale caudale dell'arteria femorale esposta. Utilizzare microscissori per fare un piccolo foro sul lato ventrale dell'arteria femorale e inserire la punta di un catetere in polietilene o PE attraverso il piccolo foro. Avanzare il catetere cranialmente.
Uno scarico posteriore di sangue nel catetere dopo aver rimosso il morsetto indica che la punta del catetere ha raggiunto il lume dell'arteria femorale. Stringere la seta superiore per fissare la posizione del catetere e stringere la seta inferiore per evitare sanguinamento dal lato caudale dell'arteria femorale. Per confermare il successo della cannula, utilizzare una siringa da un millilitro per iniettare da 0,1 a 0,2 millilitri di salina eparinizzata nell'arteria femorale.
Quindi controlla di trasudare intorno al sito di cannula e copri il sito con un batuffolo di cotone bagnato. Per eseguire una registrazione della pressione sanguigna, collegare il catetere PE e il fermagante a tre via al fermago del trasduttore di pressione e assicurarsi che non ci siano bolle d'aria nel sistema di cannulazione. Quindi controlla gli incroci di collegamento del fermafiai a tre strade.
Quando l'apparecchiatura è pronta, avviare il sistema di acquisizione dati con una frequenza di campionamento di 1000 hertz. Verranno visualizzate onde di pressione arteriosa. Lasciare che l'intero set-up si stabilizzi per almeno tre o cinque minuti, controllando periodicamente il sito di cannulazione per confermare che non c'è sanguinamento.
Per eseguire un elettrocardiogramma di superficie, controllare prima i tre cavi dell'ECG bipolare per assicurarsi che gli elettrodi di platino positivi, negativi e di riferimento siano intatti e inserire i cavi per via sottocutanea alla parte anteriore sinistra, anteriore destra e gamba posteriore destra. Quindi collegare i mozzi degli elettrodi a un amplificatore ECG personalizzato con una frequenza di campionamento di 1000 hertz e una frequenza di filtro da tre a 500 hertz. Le registrazioni simultanee della pressione sanguigna e dell'ECG in sei ratti normotensivi e ipertesi di 47 settimane hanno rivelato una pressione sanguigna sistolica e media significativamente più elevata negli animali spontaneamente ipertesi rispetto ai ratti normali.
I parametri di onda P, intervalli PR, larghezza QRS e intervallo QT misurati dalle registrazioni ECG non hanno dimostrato alcuna differenza tra i due gruppi. È possibile eseguire la calibrazione del sistema di pressione e impostare il trasduttore di pressione e il sistema di acquisizione dati prima di anestetizzare gli animali. I dati acquisiti sulla forma d'onda a pressione arteriosa grezza e sull'elettrocardiogramma possono essere analizzati sul software.
La radiotelemetria è considerata una tecnica gold standard per il monitoraggio della BP e della frequenza cardiaca, ma la tecnica è costosa. La cannula intraarteriale con ECG simultaneo è un'alternativa economica. L'anestesia per inalazione di isoflurane è facile da eseguire, ma può essere pericolosa se si verifica una perdita sostanziale.
Pertanto, controllare sempre l'attrezzatura e i tubi prima dell'uso.
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Panoramica
In questo articolo viene descritta una configurazione per la registrazione simultanea dell'elettrocardiografia e della pressione sanguigna intra-arteriosa in ratti sperimentali. Il metodo utilizza apparecchiature standard disponibili nei laboratori per animali ed è applicabile sia a studi fisiologici che farmacologici in ambito cardiovascolare.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Medicina cardiovascolare
- Elettrofisiologia
- Modelli animali
Sfondo
- La valutazione della pressione arteriosa sistemica e del ritmo cardiaco è fondamentale nella ricerca sulle malattie cardiovascolari.
- La cannulazione dell'arteria femorale è un metodo economico per registrare la pressione intra-arteriosa.
- Per questa procedura possono essere utilizzati apparecchiature standard presenti nei laboratori per animali.
- La configurazione viene dimostrata da un tecnico di laboratorio.
Scopo dello studio
- Studiare i meccanismi patogenetici nella medicina cardiovascolare.
- Indagare i bersagli terapeutici e gli agenti farmaceutici.
- Fornire un metodo affidabile per la registrazione dei parametri cardiovascolari nei ratti.
Metodi Utilizzati
- Posizionare il ratto anestetizzato in posizione supina su un tavolo chirurgico.
- Verificare l'assenza di risposta alla compressione delle dita dei piedi per assicurare un'adeguata anestesia.
- Fissare le zampe con fasce di gomma per immobilizzarle.
- Preparare gli strumenti per la misurazione della pressione arteriosa e dell'elettrocardiogramma per la registrazione.
Risultati principali
- Il metodo consente la registrazione efficace delle onde di pressione intra-arteriosa.
- È possibile eseguire contemporaneamente l'elettrocardiografia insieme alle misurazioni della pressione arteriosa.
- Questa configurazione è adatta per vari studi fisiologici e farmacologici.
- L'uso di apparecchiature standard facilita la procedura, rendendola accessibile per la ricerca.
Conclusioni
- La configurazione descritta è uno strumento prezioso per la ricerca cardiovascolare.
- Permette l'analisi delle variazioni del ritmo cardiaco e della pressione sanguigna in modelli sperimentali.
- L'utilizzo di attrezzature standard aumenta la praticabilità del metodo in contesti di ricerca.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Questo protocollo consente la misurazione simultanea della pressione arteriosa sistemica e del ritmo cardiaco in modelli di ratto, fornendo dati fondamentali di fenotipizzazione cardiovascolare per la validazione degli obiettivi e la riduzione del rischio meccanicistico nella scoperta preclinica di farmaci. Il metodo rappresenta un'alternativa economica alla radiotelemetria, permettendo una valutazione scalabile degli agenti farmacologici su parametri emodinamici ed elettrofisiologici. L'acquisizione simultanea delle forme d'onda della pressione sanguigna e dell'ECG aumenta l'affidabilità predittiva correlando gli output funzionali nei modelli di malattia.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Valore scientifico: Consente l'analisi di ipotesi terapeutiche misurando le variazioni della pressione arteriosa sistemica e del ritmo cardiaco in modelli di malattia.
- Valore operativo: Supporta la riduzione del rischio biologico mediante la valutazione diretta e simultanea di parametri emodinamici ed elettrofisiologici.
- Valore predittivo: Facilita la selezione del portafoglio fornendo risposte cardiovascolari quantitative per la conferma del bersaglio.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Prepara sistemi biologici validati per lo screening di composti successivi, stabilendo la funzione cardiovascolare di base.
- Valore operativo: Garantisce la standardizzazione e la riproducibilità del saggio mediante l'allestimento calibrato del trasduttore di pressione e il posizionamento dei derivazioni ECG.
- Scalabilità: Permette una valutazione affidabile dei composti utilizzando apparecchiature standard disponibili nei laboratori animali.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Continuità Translazionale: Supporta la modellizzazione di sistemi rilevanti per le malattie, catturando fenotipi emodinamici ed elettrofisiologici in ratti normotesi e ipertesi.
- De-risking Meccanicistico: Fornisce un monitoraggio continuo delle onde di pressione arteriosa e dei parametri ECG per valutare gli effetti del composto sulla funzione cardiovascolare.
- Avanzamento Basato sul Rischio: Permette decisioni basate sui dati, correlando i cambiamenti della pressione sanguigna con metriche del ritmo cardiaco in studi farmacologici.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si inserisce nel percorso di scoperta che va dalla verifica delle ipotesi nella fase iniziale alla ottimizzazione del composto promettente, fornendo un fenotipaggio cardiovascolare quantitativo che orienta le decisioni di avanzamento o interruzione del progetto.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica delle ipotesi misurando la pressione arteriosa sistemica e il ritmo cardiaco come output funzionali in modelli di malattia.
- Screening: Garantisce la prontezza del saggio attraverso forme d'onda di pressione e segnali ECG stabilizzati dopo la cannullazione e il posizionamento degli elettrodi.
- Analisi: Produce misurazioni quantitative, incluse pressione sistolica, diastolica, media e intervalli dell'ECG (onda P, PR, QRS, QT) per analisi comparative.
- Ricerca traslazionale: Si collega alla validazione preclinica consentendo un monitoraggio continuo in modelli di malattia come l'ipertensione.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una capacità riutilizzabile per la fenotipizzazione cardiovascolare in progetti multipli mediante procedure chirurgiche e di registrazione standardizzate.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva riducendo l'ambiguità meccanicistica grazie alla valutazione simultanea dell'emodinamica e dell'elettrofisiologia.
- Valore operativo: Garantisce standardizzazione e riproducibilità mediante l'uso di apparecchiature calibrate e una tecnica di canulazione costante.
- Valore strategico: Migliora l'efficienza del capitale fornendo un'alternativa economica alla radio-telemetria per il monitoraggio cardiovascolare.
- Impatto sul portafoglio: Consente una priorizzazione adeguata al rischio identificando composti con profili emodinamici ed elettrofisiologici favorevoli.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nella dissezione vascolare e nella cannullazione di arterie di piccole dimensioni, come l'arteria femorale nei ratti.
- Richiede strumentazione specifica, tra cui trasduttori di pressione, amplificatori di segnale ECG, sistemi di acquisizione dati e software compatibili.
- Necessita di una standardizzazione condivisa tra i gruppi di lavoro riguardo alla preparazione chirurgica, alla tecnica di cannullazione e ai parametri di acquisizione del segnale.
- Comporta considerazioni di adattamento per diverse ceppi di ratti, età e modelli di malattia che influenzano l'accessibilità vascolare.
- Include limitazioni pratiche, come la complessità chirurgica della cannullazione dell'arteria femorale e la necessità di anticoagulazione per mantenere la pervietà del catetere.
