Het meten van druk Volume Loops in de muis
2 mei 2016
Dit manuscript beschrijft een gedetailleerd protocol voor het verzamelen van de druk-volume data van de muis.
Het algemene doel van het meten van drukvolumelussen bij muizen is om een gedetailleerde beoordeling van de hartfunctie te verkrijgen. Deze methode is nuttig voor de fysiologische karakterisering van muizen die specifieke genetische manipulaties bevatten, wat op zijn beurt inzichten kan opleveren in de rol van specifieke eiwitten in de hartfunctie. Het grote voordeel van deze techniek is dat het een gedetailleerde beoordeling van de contractiele functie biedt die niet beschikbaar is via andere methodologieën.
Zodra de muis is voorbereid voor de operatie, begin met het maken van een incisie bij de sternaalste insnijding die zich uitstrekt van ongeveer vijf millimeter rechts van de middellijn tot ongeveer vijf millimeter links van de middellijn. Maak een tweede incisie die zich uitstrekt langs de rechterkant van de eerste naar rostrale richting tot ongeveer twee millimeter dicht bij het einde van de onderkaak. Maak vervolgens een derde incisie die zich uitstrekt van het rostrale uiteinde van de tweede incisie tot ongeveer vijf millimeter rechts van de middellijn.
En trek de resulterende huidflap naar rechts om de onderlijnde weefsels bloot te leggen. Vervolgens, onder een dissectiemicroscoop, dissecteer bot de parotiden en sub-mandibulaire speekselklieren bij de middellijn om de onderliggende musculatuur boven de luchtpijp bloot te leggen. Scheid vervolgens bot de rechter en linker sterno-hyoïdeus spieren.
Wanneer de luchtpijp zichtbaar is, leid een tien centimeter lang stuk drie-nul zijdedraad onder het keelweefsel, zorg ervoor dat de slokdarm niet wordt meegenomen. Gebruik een 20 gauge naald om een brede incisie te maken in de opening net naast de larynx voor de eerste tracheale ring. Verwijder vervolgens onmiddellijk het anesthesiemasker van het dier en breng voorzichtig de endotracheale buis in de luchtpijp in.
Zodra de buis is bevestigd, verleng de linkerrand van de oorspronkelijke huidsnede naar beneden tot het xiphoid-proces en over de middellijn naar ongeveer een en een halve centimeter rechts van de middellijn. Gebruik vervolgens botte dissectie om de huidflap lateraal te trekken en de onderliggende musculatuur bloot te leggen. Gebruik vervolgens vaatdilatatoren om de insertie van de pectoralis major aan de rechterkant nabij het middengedeelte van het borstbeen te isoleren.
Cauteriseer en snijd het spierweefsel. Snijd vervolgens door de pectoralis major langs de bevestiging aan het borstbeen. En ondermijn de latissimus dorsi aan dezelfde kant.
Trek het gesneden uiteinde cranïaal om de ribben te onthullen. Gebruik vervolgens een stel scherpe pincetten om voorzichtig door de intercostale spierlagen te dissecteren om de borstkas binnen te gaan. Zodra de pleuraholte is geopend, breng voorzichtig de stompe uiteinden van de vaatdilatatoren in en til de borstwand op met zachte opwaartse kracht.
Snijd nu lateraal langs de intercostale spieren en zorg ervoor dat de longkwab niet wordt gesneden en verleng de incisie mediaal, houd drie tot vier millimeter lateraal van de middellijn om de interne mammaire slagader te vermijden die parallel aan het borstbeen loopt. Plaats vervolgens een met zoutoplossing doordrenkte kleine katoenen applicator met een punt door de incisie richting de middellijn en geef een zachte opwaartse tractie om de borstwand weg te trekken van de onderliggende structuren. Gebruik voorzichtig een cauteriseerapparaat om door de borstwand te snijden, beginnend bij de mediale rand van de incisie en eindigend ongeveer een centimeter lateraal van de middellijn aan de linkerkant.
Zodra het weefsel grondig is gecauterriseerd, gebruikt u schaar om voorzichtig door het borstbeen te snijden. De top van het hart moet duidelijk zichtbaar zijn. Gebruik vervolgens botte dissectie om het pericard te verstoren en de caudale vena cava te identificeren.
Om de jugulaire aderkatheter te plaatsen, oriënteer een 30-gauge naaldkatheter die is bevestigd aan een spuit met tien procent albumine, zodat de naald op zijn eigen op de jugulaire ader ligt met de snede naar boven. Om de jugulaire ader te visualiseren, grijpt u de naald met pincetten in de ene hand en trekt u de speekselklier met weefselpincetten in de andere terug. Oefen zachte tractie uit op het weefsel rond de jugulaire ader om spanning op de vaatwand te creëren.
Breng vervolgens, met een slechte hoek van aanpak, voorzichtig de naald in de ader in en breng het uiteinde drie tot vier millimeter in het vat. Wanneer de katheter op zijn plaats is, bevestigt u de naald aan de onderliggende speekselklieren met chirurgische lijm en begint u met het infundere van de albumineoplossing. Om de drukvolumekatheter te plaatsen, verplaatst u eerst een spuit met geëquilibreerde zoutoplossing en de drukvolumekatheter naast de muis met het uiteinde van de katheter op ongeveer dezelfde hoogte als het hart en nullen de drukmeter.
Gebruik vervolgens een met zoutoplossing doordrenkte kleine katoenen applicator om het hart te manoeuvreren om de top te visualiseren en gebruik een 25-gauge naald om een prik incisie zo dicht mogelijk bij het centrum van de top te maken. Na het verwijderen van de naald, brengt u de katheter snel maar voorzichtig door de incisie. De ventriculaire drukvolumelussen kunnen vervolgens worden gemeten.
Na het plaatsen van de katheter, verlaagt u de anesthesie om de cardio depressorische effecten van de anesthesie te verlichten. Als er tijdens de procedure overmatige bloedverlies is, kunt u eenvoudig de hoeveelheid ingefundeerde albumine verhogen. Bij conventie wordt het volume uitgezet op de X-as en de druk op de y-as.
Drukvolumelussen die resulteren uit het plotten van de druk tegen het volume, zouden moeten lijken op een rechthoek met de verticale randen die de isovolumische veranderingen in de druk vertegenwoordigen. De onderste horizontale zijde vertegenwoordigt de ventriculaire vulling via de mitralisklep en de bovenste horizontale zijde vertegenwoordigt de ventriculaire lediging via de aortaklep. Bij een gezonde wilde muis worden linkerventriculaire drukwaarden van 90 tot 110 millimeter kwik verwacht met een maximale snelheid van een maximale afgeleide van de druk van 8000 tot 12000 millimeter kwik
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit manuscript beschrijft een gedetailleerd protocol voor het verzamelen van druk-volumegestuurde gegevens bij de muis, gericht op het beoordelen van de hartfunctie. Deze methode is bijzonder nuttig voor het begrijpen van de fysiologische kenmerken van genetisch gemanipuleerde muizen.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Hartfysiologie
- Muismodellen
- Genetische manipulatie
Achtergrond
- Druk-volumelussen bieden inzicht in de hartfunctie.
- Deze techniek maakt een gedetailleerde beoordeling van de contractiele functie mogelijk.
- Het is voordelig ten opzichte van andere methodologieën.
- Het begrijpen van de rollen van specifieke eiwitten in de hartfunctie is cruciaal.
Doel van de studie
- Om de hartfunctie bij muizen te meten.
- Om fysiologische veranderingen als gevolg van genetische manipulaties te karakteriseren.
- Om het begrip van de hartfysiologie te vergroten.
Gebruikte methoden
- Voorbereiding van de muis voor de chirurgische ingreep.
- Incisies op specifieke anatomische locaties.
- Verzameling van druk-volumedata.
- Analyse van de contractiele functie.
Belangrijkste resultaten
- Gedetailleerde beoordeling van de hartfunctie is bereikt.
- Inzichten in de rol van specifieke eiwitten in de hartfysiologie.
- De methodologie toonde voordelen ten opzichte van traditionele technieken aan.
- Potentiële toepassingen bij het bestuderen van genetische manipulaties.
Conclusies
- Dit protocol is effectief voor het beoordelen van de hartfunctie bij muizen.
- Het biedt waardevolle inzichten in de fysiologische effecten van genetische veranderingen.
- Toekomstige studies kunnen voortbouwen op deze methodologie voor verder onderzoek.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor leidinggevenden
Druk-volumelus-analyse bij muizen biedt een hoogwaardige beoordeling van de contractiele hartfunctie, wat mechanistische risicoreductie van therapeutische targets mogelijk maakt bij de ontdekking van cardiovasculaire geneesmiddelen. Deze methode ondersteunt targetvalidatie door genetische manipulaties te koppelen aan kwantificeerbare hemodynamische fenotypes, waardoor het voorspellend vertrouwen in preklinische modellen wordt vergroot. Het vult een kritisch gat in de vroege ontdekkingsfase door functionele gegevens te leveren die niet uitsluitend via echocardiografie of terminale assays toegankelijk zijn.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het toetsen van therapeutische hypothesen mogelijk door het meten van druk-volumerelaties in genetisch gemodificeerde muizen.
- Operationele waarde: Levert kwantitatieve eindpunten voor het beoordelen van de rol van specifieke eiwitten in de hartfunctie.
- Strategische waarde: Ondersteunt biologische risicoreductie en portfoliotriage door middel van mechanistische inzichten in de contractiliteit.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert reproduceerbare druk-volumelussen die dienen als gestandaardiseerde fenotypische uitkomsten voor het screenen van verbindingen.
- Operationele waarde: Faciliteert de gereedheid van de assay door gedetailleerde chirurgische en anesthetische protocollen die de datakwaliteit waarborgen.
- Strategische waarde: Maakt een betrouwbare evaluatie van experimentele verbindingen op de cardiale functie in vivo mogelijk.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Ondersteunt ziekterelevante systeemmodellering door de dynamiek van de ventriculaire vulling en lediging vast te leggen.
- Operationele waarde: Maakt translationele biomarker-afstemming mogelijk via de morfologie van de druk-volumeloop en afgeleide indices.
- Strategische waarde: Informeert risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling door contractiele responsen op interventies te karakteriseren.
Pipeline- & workflowintegratie
Deze methode past binnen het ontdekkingscontinuüm van targetvalidatie via lead-identificatie tot preklinisch effectiviteitsonderzoek, waarbij in elke fase functionele cardiale fenotypering wordt geboden.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetests en de verduidelijking van pathways door genotype te koppelen aan het druk-volumefenotype.
- Screening: Levert assay-klare, kwantitatieve resultaten voor het evalueren van effecten van verbindingen op de ventriculaire druk en het volume.
- Analytics: Maakt vergelijking van condities mogelijk via afgeleide metrieken zoals maximale dP/dt en eind-systolische elastantie.
- Translationeel onderzoek: Legt de verbinding met preklinische validatie via ziekterelateerde hemodynamische signaturen en biomarker-afstemming.
- Enterprise-hergebruik: Vestigt een herbruikbaar chirurgisch en analytisch platform voor cardiovasculaire fenotype-screening over verschillende projecten heen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Voorspellend vertrouwen in targetvalidatie door directe meting van de contractiele functie.
- Operationele waarde: Standaardisatie en reproduceerbaarheid via gedetailleerde protocollen voor anesthesiebeheer en katheterisatie.
- Strategische waarde: Verbeterde go/no-go-beslissingen door het verminderen van biologische risico's in een laat stadium binnen cardiovasculaire programma's.
- Impact op de portfolio: Risico-gecorrigeerde prioritering op basis van mechanistische risicoreductie van signalen betreffende cardiale veiligheid en effectiviteit.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in muis-chirurgische technieken, vasculaire toegang en hemodynamische monitoring.
- Afhankelijk van high-fidelity druk-volumecathetersystemen en apparatuur voor signaalmiddeling.
- Vereist standaardisatie tussen chirurgische teams om variabiliteit in catheterplaatsing en datakwaliteit te minimaliseren.
- Omvat overwegingen voor adaptatie bij verschillende genetische achtergronden en ziekte-modellen die de chirurgische toegang beïnvloeden.
- Beperkt door procedurele complexiteit en anesthesiegevoeligheid, wat de stabiliteit van de loop en de meetnauwkeurigheid kan beïnvloeden.
