Het meten van linker ventrikel druk in de late embryonale en neonatale muizen
23 februari 2012
Het meten van linker ventrikel druk (LV) in embryonale en neonatale muizen wordt beschreven. De druk wordt gemeten door het inbrengen van een naald is aangesloten op een met vloeistof gevulde transducer in de LV onder echografische begeleiding. Er moet worden normaal hartfunctie handhaven tijdens de experimentele protocol.
Het algemene doel van deze procedure is het meten van de druk in de linker ventrikel of LV bij muizen in het late embryonale en neonatale stadium. Eerst wordt de apparatuur klaargemaakt. Een naald die is verbonden met een druktransducer moet worden uitgelijnd met een echoprobe.
Vervolgens wordt een muis klaargemaakt en wordt de LV via echografie in beeld gebracht. Daarna wordt de naald in het lumen van de LV gevoerd en worden pulsatiele drukmetingen geregistreerd. Uiteindelijk tonen de resultaten de systolische drukken bij late embryonale en vroege neonatale muizen middels deze echogeleide, met vloeistof gevulde katheterisatie.
Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden zoals servo, het ontbreken van drukmetingen of solid-state katheters, is dat de druk bij late embryonale en neonatale muizen op een robuuste en reproduceerbare manier kan worden gemeten. Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn met deze techniek moeite hebben, omdat het uitdagend is om de oriëntatie van het embryo in de embryonale zak te behouden, aangezien het embryo zal roteren. Vul, afhankelijk van het stadium van de muis dat wordt bestudeerd, een probe met gedestilleerd water voor het gebruik van de ultrasone probe.
Plaats de probe in de verstelbare houder van het echosysteem. Stel de houder zo in dat er een beeld van de lange as van de linker ventrikel (LV) zichtbaar is van een muis die op het platform is gemonteerd, met de apex van de LV gericht naar de injectiearm. Het druksysteem bestaat uit een vloeistofgevulde druktransducer, een bridge-versterker, een gegevensacquisitiesysteem en LabChart.
Een softwarepakket en een spuit van 20 milliliter gevuld met 10% gehepariniseerde zoutoplossing worden gebruikt om de slang te spoelen. Zorg ervoor dat er geen luchtbellen in de slang of boven de transducer achterblijven. De slang naar de transducer is verbonden via driewegkranen, luer-locks en slangnippels.
Kalibreer het druktransducer-systeem met een manometer en monteer de naaldtubing en de behuizing in de injectiearm. Vervang de manometer door een behuizing om de tubing aan de injectiearm te bevestigen. De behuizing is simpelweg een aangepaste body van een spuit van drie milliliter.
Klem de druktransducer in een ring. Plaats deze op ongeveer dezelfde hoogte als het beeldvormingsplatform om verstoppingen te voorkomen. Bevestig de grootste mogelijke naaldmaat aan de naaldslang en injecteer voldoende gehepariniseerde zoutoplossing totdat er enkele druppels verschijnen.
Haal de naald opnieuw uit. Controleer of er geen luchtbellen in de slang of over de transducer zijn achtergebleven. Breng nu een hoeveelheid echogel aan op het beeldvormingsplatform.
Draai de naald van het lichaam van de spuit van drie milliliter zodanig dat de schuine zijde van de naald naar boven wijst. Lijn vervolgens de probe voorzichtig uit met behulp van de verstelbare standaard, zodat de naald rechtstreeks in de gel kan worden ingebracht. Onder het midden van de beeldvormingsprobe moet de naald ver genoeg onder de probe liggen om te voorkomen dat de probekap wordt doorboord, maar dichtbij genoeg om zich binnen de brandpuntsafstand van de probe te bevinden.
Indien nodig kan de naald met de hand worden gebogen zodat deze gedurende de gehele beweging in het juiste vlak blijft. Terwijl de uitlijning behouden blijft, wordt de naald teruggetrokken en de beeldvormingssonde omhooggetild om een muis op het beeldvormingsplatform te plaatsen. Vervang de naald voordat u verdergaat met het anesthetiseren van de muis.
Een gedateerde drachtige moeder- of neonatale muis wordt door continue inhalatie van 1,5% isofluraan gebrengd in narcose; er kan een slangetje in een standaard neuskegel worden geplaatst om het kleine hoofd van een vroege neonatale muis te accommoderen. Bevestig neonatale muizen in rugligging op het beeldvormingsplatform van het echografiesysteem, waarbij de apex van de LV naar de injectiearm is gericht. Handhaaf bij neonatale muizen de lichaamstemperatuur met een externe warmtelamp.
Drachtige muizen vereisen meer voorbereiding. Breng echogel aan op de extremiteiten om koppeling met de aangesloten ECG-detector te bewerkstelligen en bewaak de hartslag. Voer de rectale thermometer in voor feedback.
Controle van de lichaamstemperatuur. Verwijder het haar van de buik met ontharingscrème en spoel af met water. Snijd de buik open met een dissectieschaar en gebogen pincetten.
Externaliseer één uterinehoorn en plaats deze op een gaasje dat is bevochtigd met warme zoutoplossing. Houd tijdens deze procedure alle embryo's en de buik van de moeder vochtig. Manipuleer een embryo voorzichtig, met periodieke toevoegingen van warme zoutoplossing, in de juiste positie om een parasternale long-axis weergave van de LV te verkrijgen. Gebruik hiervoor de echoprobe; een rolletje gaas kan worden gebruikt om de oriëntatie van het embryo te helpen handhaven.
Ga verder met het meten van de druk in alle embryo's in één uterine horn voordat u het proces herhaalt met de andere uterine horn. Begin met het aanbrengen van vooraf verwarmde Degas echogel op een embryonale of neonatale muis. Laat de beeldingsprobe zakken en pas de hoek van het beeldingsplatform aan om een optimaal parasternaal LV long axis beeld te verkrijgen.
Pas de hoek van de probe niet aan, omdat de uitlijning van de naald dan verloren gaat. Terwijl het LV-beeld op het echoscherm wordt gemonitord, wordt de naald langzaam naar voren geschoven tot deze zich nabij de onderkant van de probe bevindt. Pas indien nodig de positie van de naald en de probe aan om verschuivingen in de uitlijning te corrigeren.
De afbeelding van de pasgeboren muis toont een ideale oriëntatie voor de lv, wat moeilijk te bereiken is bij een embryo. Start met het registeren van de drukgegevens. Spoel de naald voorzichtig door met zoutoplossing en sluit de stopkraan naar de spuit van 20 milliliter en naar de atmosfeer.
Houd de druk in de gaten. Pas de instellingen in het programma aan om ervoor te zorgen dat er minimale druk op de naald wordt uitgeoefend. Voer de naald langzaam in totdat deze zichtbaar is aan de rand van het echobeeld, maar nog niet in de lv.
Pas indien nodig de positie van de naald aan om de LV bij de apex binnen te gaan. Pas indien nodig de positie van de probe aan om een duidelijk beeld van de naald te behouden. Voer de naald het lumen van de LV in terwijl de drukgegevens worden geregistreerd en de locatie van de naald op het echobeeld wordt gemonitord.
Het begin van pulsatiele registraties van de druktransducer bevestigt de positie binnen het lumen van de LV. Als de naald zich in het lumen van de LV lijkt te bevinden, maar de drukregistraties niet pulsatiel zijn, spoel de naald dan door met een lichte tik op de zuiger van de spuit, net totdat er een drukstijging wordt gedetecteerd. De vloeistofspoeling moet minimaal zijn om te voorkomen dat het gedrag van het hart tijdens de drukmetingen verandert.
Als de drukmetingen nog steeds niet pulsatiel zijn, bevindt de naald zich mogelijk boven of onder het juiste vlak en is deze niet in het lumen van de LV ingebracht. Trek de naald terug, spoel deze met zoutoplossing en breng deze opnieuw naar voren.
Als er nog steeds geen pulsatiele metingen worden verkregen, ga dan over naar de volgende muis en gebruik altijd een nieuwe naald voor elke nieuwe muis. De gehele procedure moet zo snel mogelijk worden uitgevoerd om stress voor de embryo's en neonaten gedurende het experiment te minimaliseren. De ventriculaire druk van C 57 Black six J muizen werd gemeten bij een E 18 muis.
Zoals verwacht was de druk nagenoeg nul wanneer de naald zich buiten de LV bevond, en vertoonde de druk een pulserende waarde wanneer deze zich binnen de LV van een oudere P 14-muis bevond. De drukmeting was gedempt omdat de drukamplitude groter was en de hartslag hoger. Hartslagen werden bepaald op basis van de frequentie van de pulserende drukmetingen voor verschillende leeftijden tussen E 18 en P 14.
De hartfrequenties werden gemeten en de systolische LV-drukken werden berekend. Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om de embryo's periodiek te bevochtigen en de status van de moeder te controleren. Deze techniek maakt het voor onderzoekers in de cardiovasculaire fysiologie mogelijk om bloeddrukveranderingen bij ontwikkelende muizen te onderzoeken.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel beschrijft een procedure voor het meten van de druk in de linker ventrikel (LV) bij muizen in het late embryonale stadium en bij pasgeboren muizen met behulp van echogeleiding. De methode omvat het inbrengen van een naald, die is verbonden met een druktransducer, in de LV, terwijl een normale hartfunctie wordt gewaarborgd.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Cardiovasculaire fysiologie
- Embryonale ontwikkeling
- Neonataal onderzoek
Achtergrond
- Het begrijpen van de LV-druk is cruciaal voor het bestuderen van de hartfunctie.
- De embryonale en neonatale stadia zijn kritiek voor de hartontwikkeling.
- Echogeleide plaatsing verhoogt de precisie van de katheterplaatsing.
- Het behoud van een normale hartfunctie is essentieel tijdens de metingen.
Doel van de studie
- Om de LV-druk in embryonale en neonatale muizen nauwkeurig te meten.
- Om echografie te gebruiken voor real-time beeldvorming tijdens de procedure.
- Om bij te dragen aan het begrip van de hartfysiologie tijdens de vroege ontwikkeling.
Gebruikte methoden
- Voorbereiding van de apparatuur, inclusief een druktransducer en een ultrasone probe.
- Beeldvorming van de LV van de muis met behulp van ultrasone technieken.
- Het inbrengen van de naald in het lumen van de LV.
- Het registreren van pulsatiele drukmetingen.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle meting van de systolische druk bij muizen in het late embryonale en vroege neonatale stadium.
- De haalbaarheid van echogeleide catheterisatie is aangetoond.
- Inzichten verschaft in de hartfunctie tijdens de vroege ontwikkeling.
Conclusies
- De methode maakt een nauwkeurige meting van de LV-druk in kleine diermodellen mogelijk.
- Echogeleiding is effectief voor het behoud van de hartfunctie tijdens de procedure.
- Deze techniek kan helpen bij verdere studies naar de hartfysiologie in de ontwikkelingsbiologie.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Kwantitatieve meting van de druk in de linker ventrikel bij muizen in het late embryonale stadium en neonataal maakt een nauwkeurige analyse van de cardiovasculaire ontwikkeling en mechanotransductie in ziekterelevante modellen mogelijk. Deze mogelijkheid vergroot het voorspellende vertrouwen bij de validatie van targets voor vasculair en cardiaal onderzoek, met name wanneer mechanische stress en defecten in de extracellulaire matrix een rol spelen. Het integreren van robuuste drukmetingen in vroege onderzoeksfasen vermindert de risico's bij latere translationele en preklinische beslissingen voor cardiovasculaire portfolio's.
Strategische toepassingen in biopharma R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt directe toetsing van mechanotransductie-hypothesen in genetisch gemodificeerde muismodellen mogelijk.
- Ondersteunt functionele validatie van targets die betrokken zijn bij vasculaire ontwikkeling en remodellering.
- Biedt kwantitatieve eindpunten voor het evalueren van de impact van gen- of pathway-perturbaties op de cardiale drukdynamiek.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Stelt gevalideerde fysiologische meetwaarden vast voor het screenen van interventies die de cardiale of vasculaire functie beïnvloeden.
- Faciliteert de standaardisatie van assays door reproduceerbare, kwantitatieve drukmetingen te leveren over verschillende ontwikkelingsstadia.
- Maakt een betrouwbare vergelijking mogelijk van de effecten van verbindingen of genetische modificaties op cardiovasculaire parameters in kleine diermodellen.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Lijnt preklinische modellen uit met menselijke ziektefenotypen die gepaard gaan met een veranderde bloeddruk en arteriële mechanica.
- Ondersteunt de continuïteit van ontdekking tot preklinische validatie in studies naar congenitale of verworven cardiovasculaire aandoeningen.
- Biedt mechanische risicoreductie voor therapeutische strategieën die gericht zijn op de extracellulaire matrix of de functie van gladde spiercellen.
Integratie van Pipeline & Workflow
Deze methode slaat een brug tussen vroege ontdekking en preklinisch onderzoek door een hypothesegestuurde, kwantitatieve beoordeling van de hartfunctie in ontwikkelingsrelevante muismodellen mogelijk te maken.
- Ontdekkingsbiologie: Faciliteert het testen van nulhypothesen voor de betrokkenheid van genen of signaalpaden bij drukregulatie en mechanotransductie.
- Screening: Levert gestandaardiseerde, kwantitatieve resultaten die geschikt zijn voor vergelijkingen tussen verschillende studies en verbindingen.
- Analytiek: Biedt hogeresolutiegegevens van de druk en hartslag voor een robuuste statistische analyse van experimentele condities.
- Translationeel onderzoek: Modelleert ziekte-relevante drukveranderingen die worden waargenomen bij menselijke genetische aandoeningen die de vasculaire integriteit beïnvloeden.
- Herbruikbaarheid binnen organisaties: Biedt een herbruikbaar platform voor cardiovasculaire fenotypering in diverse genetische en farmacologische studies.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen bij de validatie van cardiovasculaire targets en mechanistische studies.
- Operationele waarde: Standardiseert de drukmeting in kleine diermodellen in specifieke ontwikkelingsstadia.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door robuuste fysiologische eindpunten in een vroeg stadium van de pipeline te verschaffen.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van cardiovasculaire programma's mogelijk op basis van kwantitatieve functionele gegevens.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in echogeleide micro-injectie en cardiovasculaire fysiologie van kleine dieren.
- Vereist nauwkeurige kalibratie en onderhoud van de druktransducer en de beeldsystemen.
- Maakt strikte standaardisatie tussen teams noodzakelijk om de reproduceerbaarheid van drukmetingen te waarborgen.
- Aanpassing kan nodig zijn voor verschillende muizenstammen of ontwikkelingsstadia.
- Technische uitdagingen omvatten het behouden van de oriëntatie van het embryo en het minimaliseren van procedurele stress, zoals vermeld in het protocol.
