Valutazione emodinamica invasiva per il sistema ventricolare destro e l'ipertensione arteriosa polmonare indotta dall'ipossia nei topi
24 ottobre 2019
Qui, presentiamo un protocollo per eseguire una valutazione emodinamica invasiva del ventricolo destro e dell'arteria polmonare nei topi utilizzando un approccio chirurgico a torace aperto.
Questo protocollo è una valutazione emodinamica basata su chirurgia toracica aperta ed è utile per la giusta valutazione della pressione dell'arteria ventricolare e polmonare in piccoli animali come i topi. Il vantaggio di questa procedura è che può generare sia parametri VP che PAP allo stesso tempo. Pertanto è preferibile per le valutazioni dei modelli di IAP.
Inizia impostando l'attrezzatura per l'intervento chirurgico. Immergere il catetere del trasduttore di pressione nello 0,9% di soluzione salina a temperatura ambiente per almeno 30 minuti prima dell'esperimento emodinamico. Quindi, collegare il catetere a un sistema di volume di pressione.
Calibrare il trasduttore di pressione ruotando la manopola di calibrazione a zero e 25 millimetri di mercurio per inviare un segnale di pressione di verifica al software di acquisizione dati, quindi configurare l'impostazione di calibrazione. Ruotare la manopola per trasduttore e regolare la valvola di bilanciamento su zero linea di base. Impostare un microscopio stereo standard, un tavolino chirurgico per animali di piccole dimensioni a temperatura controllata e un sistema di illuminazione leggera per la microchirurgia.
Una volta che il mouse è correttamente anestetizzato, rimuovere la pelliccia del petto e del collo usando un rasoio e una lozione per la depilazione. Fissare il mouse in posizione supina sul tavolo chirurgico a temperatura controllata. Dopo aver fatto in modo che l'anestesia sia in vigore, fare un'incisione della linea mediana sulla pelle del collo.
Sezionare il muscolo scheletrico usando forcep curve ed esporre la trachea. Eseguire l'intubazione attraverso la bocca con un catetere di sheath per via endovenosa calibro 22, confermando che il tubo è nella trachea con forcette. Collegare il tubo a un piccolo ventilatore per animali e fissarlo per la ventilazione utilizzando il nastro adesivo.
Quindi, fare un'incisione della linea mediana sulla pelle del torace e sezionare attentamente il muscolo toracico usando uno strumento cautery. Tagliare lo sterno usando le forbici attraverso il centro ed esporre la cavità toracica. Assicurarsi di evitare qualsiasi sanguinamento utilizzando lo strumento cautery.
Esporre il ventricolo destro con retrattori, quindi inserire il catetere trasduttore di pressione imbevuto salino attraverso un piccolo tunnel creato con un ago calibro 25 nel ventricolo destro per misurare la pressione ventricolare destra, o RVP. Tenere il cavo del catetere e attraversare la valvola polmonare in modo coassiale con l'arteria polmonare. Osservare la forma d'onda di pressione e ottenere una pressione dell'arteria polmonare stabile o un segnale PAP.
Successivamente, registrare i dati emodinamici utilizzando il software di acquisizione dati. Rimuovere con cura il catetere dal sistema cardiaco destro e posizionarlo in una siringa millilitro contenente l'1% di soluzione enzimatica digestiva. Questo protocollo è stato utilizzato con successo per ottenere forme d'onda RVP e PAP nei topi inserendo un catetere trasduttore di pressione nel ventricolo destro e nell'arteria polmonare.
Al fine di evitare la generazione di dati artificiali, i segmenti con rumore sono stati esclusi dall'analisi dei dati e sono state apportate correzioni se il livello zero del catetere era andato alla deriva. RVP e PAP sono stati misurati in topi con ipossia cronica indotta e i risultati sono stati confrontati con quelli ottenuti da un gruppo di controllo. Pap sistolico, PAP diastolico, PAP medio e pressione sistolica ventricolare destra sono stati tutti significativamente aumentati nel gruppo dell'ipossia cronica.
La cosa più importante da ricordare è inserire attentamente il catetere trasduttore di pressione nel ventricolo destro, assicurandosi di evitare danni al catetere e confermare che la forma d'onda RVP liscia appare sullo schermo.
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Panoramica
Questo protocollo descrive una valutazione emodinamica invasiva del ventricolo destro e dell'arteria polmonare nei topi mediante un approccio chirurgico a torace aperto. Consente la valutazione simultanea delle pressioni nel ventricolo destro e nell'arteria polmonare, risultando particolarmente utile per i modelli di ipertensione arteriosa polmonare (PAH).
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Fisiologia cardiovascolare
- Chirurgia su piccoli animali
- Valutazione emodinamica
Sfondo
- Le valutazioni emodinamiche invasive sono fondamentali per comprendere la funzione cardiovascolare.
- La chirurgia a torace aperto consente un accesso diretto al cuore e all'arteria polmonare.
- Questo metodo può fornire dati preziosi per la ricerca sull'ipertensione arteriosa polmonare (PAH).
- La misurazione simultanea delle pressioni ventricolari e arteriose migliora l'accuratezza dei dati.
Scopo dello studio
- Valutare le pressioni del ventricolo destro e dell'arteria polmonare nei topi.
- Stabilire un protocollo affidabile per la valutazione emodinamica.
- Facilitare la ricerca nei modelli di ipertensione arteriosa polmonare.
Metodi Utilizzati
- Preparazione dell'attrezzatura chirurgica e del catetere del trasduttore di pressione.
- Tecnica chirurgica a torace aperto per l'accesso al cuore.
- Misurazione simultanea delle pressioni del ventricolo destro e dell'arteria polmonare.
- Utilizzo di un sistema pressione-volume per la raccolta dei dati.
Risultati principali
- Misurazione simultanea con successo delle pressioni del ventricolo destro e dell'arteria polmonare.
- Dimostrata l'affidabilità del protocollo per la valutazione di modelli di ipertensione arteriosa polmonare.
- Forniti approfondimenti sui cambiamenti emodinamici in animali di piccola taglia.
- Convalidato l'uso di questo metodo per future ricerche cardiovascolari.
Conclusioni
- Il protocollo di chirurgia a torace aperto è efficace per le valutazioni emodinamiche.
- Offre un approccio completo allo studio della funzione cardiovascolare nei topi.
- Questo metodo può far progredire la ricerca nell'ipertensione arteriosa polmonare.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
La valutazione emodinamica invasiva del ventricolo destro e dell'arteria polmonare nei topi fornisce dati fondamentali per la validazione dei modelli di ipertensione arteriosa polmonare (PAH). La misurazione simultanea della pressione del ventricolo destro (RVP) e della pressione dell'arteria polmonare (PAP) consente una riduzione del rischio meccanicistica delle ipotesi terapeutiche, quantificando le risposte emodinamiche all'ipertensione arteriosa polmonare indotta da ipossia. Questo metodo supporta la validazione degli obiettivi e lo sviluppo di modelli preclinici, fornendo letture quantitative e riproducibili della pressione, essenziali per le decisioni di avanzamento o interruzione nei percorsi di scoperta cardiovascolare.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Bersaglio
- Valore scientifico: Consente l'analisi di ipotesi terapeutiche misurando le variazioni della PVR e della PAP in modelli di ipertensione arteriosa polmonare indotta da ipossia.
- Valore operativo: Fornisce letture emodinamiche simultanee a doppio parametro, riducendo la variabilità sperimentale e migliorando la coerenza dei dati.
- Valore predittivo: Supporta la riduzione del rischio biologico dei bersagli mediante fenotipizzazione emodinamica validata in sistemi rilevanti per la malattia.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Genera sistemi biologici validati con output emodinamici misurabili per lo screening di composti successivi.
- Valore operativo: Stabilisce protocolli standardizzati per l'acquisizione di forme d'onda di pressione, garantendo la riproducibilità tra diversi lotti sperimentali.
- Scalabilità: Consente il riutilizzo della piattaforma per il monitoraggio emodinamico longitudinale in studi preclinici sull'ipertensione arteriosa polmonare (PAH).
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Valore scientifico: Fornisce metriche emodinamiche rilevanti per la malattia (PAP sistolica/diastolica/media, RVSP) che corrispondono ai biomarcatori clinici della PAH.
- Valore operativo: Permette decisioni di avanzamento corrette per il rischio quantificando la gravità emodinamica nei modelli di ipossia cronica.
- Continuità traslazionale: Collega la validazione del bersaglio nella fase di scoperta con i test di efficacia preclinica attraverso endpoint oggettivi basati sulla pressione.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questo metodo si integra nel percorso di scoperta, dalla validazione del bersaglio fino alla validazione preclinica, fornendo un fenotipaggio emodinamico che orienta le decisioni relative all'identificazione dei composti promettenti e alla selezione del portafoglio.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica delle ipotesi e la chiarificazione dei percorsi biologici quantificando le risposte pressorie del cuore destro e dell’arteria polmonare alla sfida ipossica.
- Screening: Garantisce prontezza per saggi grazie a forme d’onda di PAP e RVP stabili e filtrate dal rumore, adatte alla valutazione degli effetti dei composti.
- Analisi: Permette il confronto quantitativo dei parametri emodinamici tra gruppi sperimentali utilizzando metriche derivate da sistemi pressione-volume.
- Ricerca traslazionale: Collega i risultati meccanicistici alla validazione preclinica attraverso endpoint emodinamici che rispecchiano l’evoluzione clinica della PAH.
- Riutilizzo aziendale: Funziona come capacità riutilizzabile di valutazione emodinamica per il perfezionamento iterativo dei modelli e la conferma dei bersagli.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Affidabilità predittiva nella validazione degli obiettivi attraverso la misurazione diretta dell'emodinamica del cuore destro e dell'arteria polmonare.
- Valore operativo: Standardizzazione e riproducibilità mediante protocolli calibrati con trasduttori di pressione e correzione della deriva del livello zero.
- Valore strategico: Miglioramento delle decisioni di avanzamento o interruzione dello sviluppo riducendo l'ambiguità meccanicistica nella caratterizzazione dei modelli di ipertensione polmonare arteriosa (PAH).
- Impatto sul portafoglio: Prioritizzazione aggiustata per il rischio basata su punteggi quantitativi di gravità emodinamica nei modelli preclinici.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze specifiche in microchirurgia a torace aperto e cateterizzazione con trasduttore di pressione in piccoli animali.
- È dipendente da un sistema pressione-volume, trasduttori calibrati, tavoli chirurgici con controllo della temperatura e ventilatori per piccoli animali.
- Necessita di una standardizzazione tra i membri del team per quanto riguarda la tecnica chirurgica, la profondità dell'anestesia e i parametri di acquisizione dei dati emodinamici.
- Le considerazioni per l'adattamento includono i valori emodinamici basali specifici per il modello e la compatibilità delle dimensioni del catetere tra specie o ceppi.
- I limiti pratici comprendono l'invasività chirurgica, la dipendenza dall'abilità dell'operatore e le limitazioni nella fase di recupero post-operatorio, che ne restringono l'uso longitudinale.
