Het protocol biedt een gedetailleerde introductie tot de ervaring van het gebruik van de juiste hartkatheterisatiemethode om de bloeddruk van de longslagader bij ratten te detecteren, wat helpt om nauwkeurige gegevens efficiënter te verkrijgen en het slagingspercentage van het experiment te verbeteren. Deze methode verbetert ook de reproduceerbaarheid van experimenten in verschillende laboratoria.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Meting van de longslagaderdruk bij ratten met behulp van rechterhartkatheterisatie
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
De pulmonale arteriedruk (PAP), gemeten door een rechterhartkatheterisatie, wordt beschouwd als de gouden standaard voor het diagnosticeren van pulmonale hypertensie. Ratten zijn gebruikt om modellen van pulmonale hypertensie op te stellen. Wanneer beginners echter een katheterisatie van het rechterhart uitvoeren om PAP te meten in rattenmodellen van pulmonale hypertensie, dringt de katheter vaak per ongeluk de inferieure vena cava binnen of blijft hij in de rechterventrikel steken, zonder de longslagader te bereiken, wat leidt tot langdurige katheterisatie, die de hartslag bij ratten verlaagt en vervormde drukmetingen oplevert. Bovendien bestaat het risico dat het rechter atrium wordt doorboord, waardoor het experiment mislukt. Deze studie heeft als doel de ervaring van ons laboratorium met het meten van PAP met behulp van rechterhartkatheterisatie te delen via een videopresentatie. We sommen de chirurgische stappen op die betrokken zijn bij de katheterisatie van het rechterhart, evenals de benodigde hulpmiddelen voor de operatie. We verbeterden de selectie van katheters op basis van de eigenschappen van de kathetermaterialen en beschreven de methode van kathetervoorbereiding. We legden ook het proces uit van het plaatsen van de katheter in de longslagader en het bepalen van de positie van de katheter. Wij denken dat dit protocol nuttig zal zijn voor beginners bij het meten van de bloeddruk in de longslagaderen.
Inleiding
Momenteel is de bloeddruk van de longslagader, gemeten door een rechterhartkatheterisatie, de gouden standaard voor het diagnosticeren van pulmonale hypertensie1. Bij mensen en grote dieren wordt de zwevende katheter vooral gebruikt voor rechterhartkatheterisatie2. Bij kleine dieren (zoals ratten) is de toepassing van deze techniek echter beperkt vanwege het ontbreken van geschikte zwevende katheters, wat ongemak veroorzaakt voor wetenschappelijk onderzoek naar het repliceren van pulmonale hypertensiemodellen met ratten3. Ratten die typisch worden gebruikt voor het modelleren van pulmonale hypertensie, hebben doorgaans een gewichtsbereik van 300-400 g. Een kleiner lichaam betekent fijnere bloedvaten en dunnere hartwanden, wat katheterisatie bemoeilijkt. Hoewel er literatuurrapporten zijn over de methode om een rechterhartkatheter te maken met een polyethyleen (PE) buis met een buitendiameter van 0,9 mm en een binnendiameter van 0,5 mm, en de intubatietechniek 3,4,5, is de drukgolf van de bloeddruk in de longslagader met succes gemonitord. Maar bij de daadwerkelijke werking zijn er nog steeds veel problemen: de katheter komt waarschijnlijk per ongeluk in de inferieure vena cava terecht of blijft lange tijd in de rechter ventrikel en komt niet in de longslagader terecht. Een verlengde inbrengingstijd van de katheter kan ook leiden tot een daling van de hartslag van de rat en een vervormde drukmeting. De katheter kan zelfs het rechteratrium doorboren door onjuiste werking, wat kan leiden tot het mislukken van het experiment 4,5,6. Bij analyse van de oorzaken kan het zijn dat de taaiheid en hardheid van de katheter de kromming van de kathetertip beïnvloeden, waardoor het moeilijk wordt om de longslagader binnen te dringen.
Om dit probleem op te lossen werd in deze studie een door de plaster toegevoegde polyvinylchloridebuis (buitendiameter 1,6 mm, binnendiameter 1,0 mm, lengte 25 cm, geschikt voor jugularaders van ratten boven 150 g) met grotere elasticiteit en taaiheid gekozen als materiaal voor het maken van de katheter. We stelden een reeks systematische operatieschema's voor, waaronder het maken van de pigtail aan de kathetertip, het dissectie van de externe halsslagader, het plaatsen van de katheter en het bepalen van de positie van de katheter. Door verbeteringen van de eerdere methoden kunnen we gemakkelijker doorgang naar de longslagader bereiken en een hoger slagingspercentagebereiken 7,8. Daarom kunnen we betrouwbaardere technische ondersteuning bieden voor het onderzoek naar pulmonale hypertensiemodellen bij kleine dieren.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Alle procedures werden uitgevoerd volgens de richtlijnen van het Institutional Animal Care Committee van de Army Medical University. De gevolgde procedures werden uitgevoerd in overeenstemming met de institutionele richtlijnen. Vanwege de invasieve katheterisatie van het rechter hart moeten de dieren onmiddellijk na gegevensverzameling worden geëuthanaseerd. Euthanasie moet worden uitgevoerd volgens de richtlijnen van de instelling voor dierstudies. Gezonde mannelijke Sprague-Dawley (SD) ratten, specifiek pathogeenvrij (SPF) niveau, lichaamsgewicht 300 ± 20 g, werden hier gebruikt.
1. Voorbereiding van de katheter
- Kies een veneuze infuusnaald (PVC-buis) met een buitendiameter van 1,6 mm, een binnendiameter van 1,0 mm en een lengte van 25 cm. Snijd de naaldpunt eraf. Draad een koperdraad met een diameter kleiner dan 1,0 mm in de buis.
- Maak van het staartuiteinde een cirkel met een diameter van 7 mm (Figuur 1A). De onderzoeker kan een cilindrisch voorwerp van passende grootte (zoals een potlood) gebruiken om te helpen bij het buigen van de katheter. Dompel het ronde uiteinde 10 minuten onder in water op 100 °C en haal het er dan uit. Verwijder het koperdraad. Het staartuiteinde lijkt op een pigtail, en het andere uiteinde kan worden verbonden met een driewegstopkraan (Figuur 1B).
Figuur 1: Fabricage van de katheter. (A) Rijg een koperen draad door de PVC-buis en buig het uiteinde van de buis tot een cirkel van 7 mm doorsnee. (B) Na het onderdompelen van het cirkeluiteinde in 100 °C water gedurende 10 minuten, verwijder je het koperdraad. De buis heeft de vorm en lijkt op een vlecht. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
2. Bereiding van dieren
- Temperatuurregeling: Zet het verwarmingskussen aan en stel de temperatuur in op 37 °C. Houd de temperatuur gedurende de hele operatie op 37°C.
- Verdoof de rat door intraperitoneale injectie van 0,3 mL 2% natriumpentobarbital per 100 g lichaamsgewicht. Om te controleren of het dier verdoofd is, controleer je of de poot- of staartknelling niet reageert. Vermijd situaties waarin dieren wakker worden tijdens een operatie door onvoldoende verdoving, evenals sterfgevallen of andere bijwerkingen door overmatige verdoving. Controleer tijdens de operatie continu of de hartslag en ademhaling van de rat normaal zijn.
- Plaats de rat in rugligging op het verwarmingskussen van een rattenoperatietafel en bevestig de snijtanden en achterpoten met elastiekjes aan de operatietafel.
3. Operatieve procedure
- Schaf het rechter baarmoederhalsgebied en desinfecteer het gebied met een wattenstaafje dat is doordrenkt met ontsmettingsalcohol. Gebruik een weefselschaar om een incisie van 2 cm in de huid aan de rechterkant van de nek te maken. Gebruik een gebogen oogpincet om de externe halsslagader aan de rechterkant bot te dissecten.
- Maak ongeveer 1 cm van de ader vrij. Ligaer het distale uiteinde van de ader met een 5-0 hechtdraad. Bind een slipknoop aan het proximale uiteinde. Klem de hechtdraad aan het distale uiteinde met een hemostaat en trek deze voorzichtig naar de kop toe om het bloedvat matig aan te spannen.
- Voor een venotomie buig je de voorbereide naald nr. 7 45° in de tegenovergestelde richting van de naaldtip (Figuur 2A) en prik je de externe halsslagader naar het proximale uiteinde toe (Figuur 2B).
VOORZICHTIG: Naalden worden beschouwd als scherpe instrumenten. Vermijd direct contact met het puntige uiteinde bij het gebruik ervan.
Figuur 2: Venotomiegereedschap. (A) Buig de naald nr. 7 45° in de tegenovergestelde richting van de naaldpunt. (B) Doorboor de externe halsslagvene richting het proximale uiteinde. Door het eerdere buigen van de naald zal de bediening van de onderzoeker handiger zijn. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
- Vul de hartkatheter die is verbonden met de driewegstopkran met heparinenatriumoplossing en sluit de driewegstopkraan.
OPMERKING: Heparine kan als antistollingsmiddel voorkomen dat bloedstolsels tijdens de katheterisatie worden gevormd. Bereid 500 mL heparinenatriumoplossing voor bij 1000 IU/mL door natriumheparine en zoutoplossing te mengen. - Steek de gebogen punt van de zelfgemaakte No. 7-naald in de ader, til deze op en steek onderweg de gebogen oogpincet in de ader om deze te openen (Figuur 3A). Trek de naald terug. Breng de katheter in de ader via de opening die door de tang wordt geopend (Figuur 3B).
- Trek de gebogen oogpincet terug. Maak de slipknoop los, duw de katheter naar voren en bind vervolgens een nieuwe slipknoop om de katheter vast te zetten zodat deze niet afvalt (Figuur 3C). Bind de slipknoop niet te strak, zodat er geen bloedlekkage is en de katheter tegelijkertijd vrij kan worden geduwd.
Figuur 3: Katheterisatie. (A) Plaats de gebogen oogpincet in de ader om de ader te openen. (B) Steek de katheter in de ader via de opening die door de pincet is geopend. (C) Bind een nieuwe knoop om de katheter vast te zetten zodat hij niet losvalt. Zorg ervoor dat er geen bloedlekkage is en dat de katheter tegelijkertijd vrij kan worden gedrukt. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
- Zet de polygraaf aan, sluit de druktransducer aan en leeg de druktransducer met normale zoutoplossing om te zorgen dat er geen luchtbellen zijn.
- Open de opnamesoftware, stel deze op nul door deze aan de atmosfeer bloot te stellen, en voer vervolgens tweepuntskalibratie uit met een kwiksphygmomanometer. Stel in de software het filtertype in op low pass, de cutofffrequentie op 40 Hz en de samplefrequentie op 1000 SPS.
- Golfvormmeting en positiebeoordeling: Verbind de driewegstopkraan die aan de katheter is verbonden met de druktransducer, zodat er geen luchtbellen in de driewegstopkraan zitten. Open en draai vervolgens de schakelaar van de driewegstopkraan om de katheter te laten communiceren met de druktransducer, en de veneuze golfvorm is zichtbaar (Figuur 4A).
- Draai de katheter terwijl je hem naar voren duwt. Als er weerstand is, dwing het dan niet om verder te gaan. Til het pad op (gemaakt met een chirurgisch mesje), trek de katheter een beetje naar buiten, draai en duw hem dan opnieuw. Wanneer een gevoel van leegte wordt gevoeld, is de ventrikelgolfvorm zichtbaar (Figuur 4B).
- Duw hem weer naar voren om de longslagader te bereiken. Het glijden van de kathetertip tegen de hartwand is voelbaar tijdens het voorschuiven. De golfvorm van de longslagader zal verschijnen (Figuur 4C).
- Als de ventrikelgolfvorm die in Figuur 4D wordt getoond, kan dit betekenen dat het moeilijk is voor de katheter om op deze positie de longslagader binnen te dringen. Trek de katheter een beetje terug, draai hem en duw hem naar voren totdat de ventrikelgolfvorm uit Figuur 4B verschijnt, en dan is het heel gemakkelijk om de longslagader binnen te dringen. Tegelijkertijd kunnen beginners ook Sarkar et al. raadplegen voor een beter begrip van golfvormen in verschillende stadia9.
Figuur 4: Golfvorm van druk. (A) De veneuze golfvorm. (B) De ventrikelgolfvorm. (C) De golfvorm van de longslagader. (D) De abnormale ventrikelgolfvorm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
4. Dataverzameling
- Zodra de karakteristieke golfvorm van de longslagader is bevestigd en de golfvorm 1 minuut stabiel blijft, plaats je voorzichtig de katheter en houd je deze stabiel. Meet nu de PAP.
- Noteer een stabiele golfvorm gedurende minstens 10 opeenvolgende hartcycli. Als het experiment langdurige continue meting van PAP vereist, plaats dan gaaspads over de blootgestelde huid om droogte of nadelige reacties veroorzaakt door langdurige blootstelling aan de omgeving te voorkomen.
- Stel de drukken van het rechter atrium, rechterventrikel en longslagader in op respectievelijk 2-6 mmHg, 0-25 mmHg en 10-25 mmHg, elk met karakteristieke pieken 7,8,9,10,11,12,13. Wanneer de systolische piek van de rechts ventrikeldrukgolf een inkeping heeft, is de kans groter dat de katheter de longslagader binnendringt.
- Na de gegevensverzameling wordt de dieren geëuthanaseerd volgens de richtlijnen van de instelling voor dierstudies. Maak de katheters schoon nadat alle gegevensverzameling is afgerond.
OPMERKING: Al het afval dat uit de procedures wordt geproduceerd, moet correct worden beheerd. Gebruikte naalden en andere scherpe middelen moeten onmiddellijk in speciale afvalcontainers worden geplaatst. Biologische weefsels (inclusief dierlijke lijken) moeten onschadelijk worden gemaakt. Gebruikte chemische reagentia moeten in afvalvloeistoftanks worden gegoten en na centrale zuivering worden geloosd.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
We hebben de gegevens gepubliceerd over de gemiddelde pulmonale arteriële druk van ratten met chronische hypoxie-geïnduceerde pulmonale hypertensie en normale controleratten van de vlaktes, gemeten met deze methode 7,8. De resultaten zijn in grote lijnen consistent met de gegevens die in de literatuur 9,10,11,12 worden gerapporteerd....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
In 1970 rapporteerden Swan en Ganz het gebruik van een drijvende katheter om de pulmonale arteriedruk13 te meten, waarmee invasieve rechterhartkatheterisatie werd vastgesteld als de gouden standaard voor de diagnose van pulmonale hypertensie 14,15. In studies met kleine dieren zoals ratten beperkt de grootte van de katheter echter de haalbaarheid van een gesloten borstkatheterisatie. In 1984 beschreven Bo ...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs geven geen belangenconflict aan met betrekking tot de publicatie van dit artikel.
Dankbetuigingen
Dit werk werd ondersteund door de Natural Science Foundation of China (nr. 81971784, 81830062).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 5-0 sutuurdraad | Zhongke Huida | 23030306 | |
| 75% alcohol desinfecterend middel | Shandong Zhuojian Medical Technology Co., LTD. | Q/371402SDZJ005 | |
| Beker | Chengdu Glass Instrument Factory | GG-17 | 250mL |
| Koperdraad | ThermoFisher | 000098.G2 | |
| Verwarmingskussen | Tigergene Technology Inc | TG-TP-BS | 20×35cm |
| Hemostatische pincet | Beyotime | FS245 | |
| Intraveneuze infuusnaald | Hanjiang County Great Wall Medical Equipment Factory | GB 18671-2002 | |
| LabChart Pro Upgrade v7 voor Windows | AD Instruments | GR85-XNCB-MEDA | |
| Medische katoenen staafje | Huatai Medical Equipment Co., LTD. | YY/T 10330-2015 | |
| Meerkanaals fysiologisch opnamesysteem (PowerLab 4/35, AD Instruments) | AD Instruments | PowerLab 4/35 | |
| Naald | Shanghai Kindly Enterprise Development Group Co.,LTD. | 0.7×32 TW LB | |
| Normale zoutoplossing | Servicebio | G4702-500ML | oplosmiddel? Reinigingsvloeistof |
| Oftalmische gebogen pincet | Beyotime | FS229 | |
| Druktransmitters | AD Instruments | SP 844 | |
| Rattenoperatietafel | YUYAN INSTRUMENTS | 30351 | |
| Natriumheparine | biosharp | BS145 | Anticoagulerend effect |
| Natriumpentobarbital | sigma-aldrich | P3761 | Het wordt gebruikt om ratten te verdoven |
| Steriele spuit | Shanghai Kindly Enterprise Development Group Co.,LTD. | 5ml | |
| Chirurgisch mesje | Beyotime | FS205 | Gebruikt voor het maken van de pad |
| Drieweg stopcock | B.Braun | 409511CN | |
| Weefselschaar | Beyotime | FS209 |
Referenties
- Krishnan, A., Markham, R., Savage, M., Wong, Y. W., Walters, D. Right Heart Catheterisation: How To Do It. Heart Lung Circ. 28 (4), e71-e78 (2019).
- Kosova, E., Ricciardi, M. Cardiac Catheterization. JAMA. 317 (22), 2344(2017).
- Sun, P., Liu, W. L. Method for measuring the pulmonary artery pressure with a right cardiac catheter in rats. Acta Acad Med Sinicae. 6 (6), 465-467 (1984).
- Zou, L., Chen, M., Huang, X., Wang, L. A meliorative technique to measure pulmonary artery pressure by right heart catheterization in rats. Chinese J Pathophysiol. 30 (4), 757-762 (2014).
- Yan, H., et al. Optimization of the Method for Measuring Rat Pulmonary Artery Pressure via Right Heart Catheterization. Chinese J Integrative Med Cardio-Cerebrovasc Dis. 20 (11), 1986-1988 (2022).
- Tontodonati, M., Ridley, D., Remie, R., Clements, P. Improved method for the catheterization of the right ventricle in a rat model of pulmonary artery hypertension. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 30 (4), 535-537 (2020).
- Yuan, Z., et al. Megakaryocytic leukemia 1 (MKL1) regulates hypoxia induced pulmonary hypertension in rats. PLoS One. 9 (3), e83895(2014).
- Yang, Y. D., et al. Nogo-B Receptor Directs Mitochondria-Associated Membranes to Regulate Vascular Smooth Muscle Cell Proliferation. Int J Mol Sci. 20 (9), 2319(2019).
- Sarkar, T., et al. Catheterization of Pulmonary and Carotid Arteries for Concurrent Measurement of Mean Pulmonary and Systemic Arterial Pressure in Rat Models of Pulmonary Arterial Hypertension. Bio Protoc. 13 (16), e4737(2023).
- Neelakantan, S., et al. Dissecting contributions of pulmonary arterial remodeling to right ventricular afterload in pulmonary hypertension. Bioeng Transl Med. 10 (4), e70035(2025).
- Neelakantan, S., et al. Right Ventricular Stiffening and Anisotropy Alterations in Pulmonary Hypertension: Mechanisms and Relations to Right Heart Failure. J Am Heart Assoc. 14 (5), e037126(2025).
- Mendiola, E. A., et al. Right Ventricular Architectural Remodeling and Functional Adaptation in Pulmonary Hypertension. Circ Heart Fail. 16 (2), e009768(2023).
- Swan, H. J., et al. Catheterization of the heart in man with use of a flow-directed balloon-tipped catheter. New Engl J Med. 283 (9), 447-451 (1970).
- Ruopp, N. F., Cockrill, B. A. Diagnosis and Treatment of Pulmonary Arterial Hypertension: A Review. JAMA. 327 (14), 1379-1391 (2022).
- Ferrero, P., Krishnathasan, K., Constantine, A., Chessa, M., Dimopoulos, K. Pulmonary arterial hypertension in congenital heart disease. Heart (British Cardiac Society). 110 (18), 1145-1152 (2024).
- Deten, A., Millar, H., Zimmer, H. G. Catheterization of pulmonary artery in rats with an ultraminiature catheter pressure transducer. Heart Circ Physiol. 285 (5), H2212-H2217 (2003).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
