Real-time druk-volume analyse van acuut myocardinfarct in muizen
2 juli 2018
Acuut myocardinfarct in muizen induceert acute maar onvolledig gekarakteriseerd veranderingen in functie van left ventriculaire (LV). LV catheterisatie in muizen ondergaan coronaire occlusie fungeert als een nieuwe methode voor een real-time evaluatie van LV functie.
Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van sleutelvragen op het gebied van cardiovasculair onderzoek, zoals het identificeren van vroege beschermende mechanismen bij acute myocardiale infarcten. Het grote voordeel van deze techniek is dat een geavanceerde hemodynamische karakterisering realtime kan worden uitgevoerd bij muizen die een myocardinfarct ondergaan, gevolgd door reperfusion. Endotracheale intubatie en ischemische reperfusionschirurgie worden uitgevoerd door Pia Stock, een bioloog uit ons laboratorium.
Na het verdoven van het dier, verwijdert u de nek- en borstharen met elektrische scheerapparaten. Reinig vervolgens de huid met drie afwisselende scrubs van Betadine en 70% alcohol. Maak nu met kleine chirurgische schaar een longitudinale mediale incisie van 10 millimeter, vijf millimeter onder de onderlip en naar het borstbeen.
Dissecteer vervolgens op een stompe manier het linker en rechterdeel van de submandibulaire klier met een pincet. Scheid vervolgens het spier- en vetweefsel in de rechter paratracheale regio om toegang te krijgen tot de rechter commune corroded-slagader. Gebruik gekromd pincet om voorzichtig op een stompe manier het vat te dissecteren om vijf tot tien millimeter ervan te mobiliseren en te scheiden.
Vermijd altijd het bewegen van de nervus vagus in het corrodede lichaam, omdat dit kan leiden tot ernstige hypotensie en bradycardie. Na de mobilisatie van het vat, leid de twee voorbereide 5/0 zijden hechtingen onder het vat. Bind vervolgens het distale vat af met een strakke knoop en plaats een losse knoop op de proximale hechting waar de katheter zal gaan.
Plaats vervolgens een hemostatische vaatklem op het proximale uiteinde van het blootgestelde vat, proximal van de hechting. Dit zal worden gebruikt om de bloedstroom omkeerbaar te blokkeren. Open nu met microschaar het vat met de wigvormige incisie een millimeter proximaal van de craniale knoop.
Er zou een kleine druppel bloed zichtbaar moeten zijn. Trek vervolgens de incisie uit en steek de katheter 10 millimeter in het vat. Begin nu met het opnemen van de gegevens die door de kathetersonde worden verzameld.
Verwijder vervolgens de vaatklem en voeg een of twee druppels zoutoplossing toe aan de incisie om de katheter nog 10 millimeter verder in het vat te laten glijden. Draai vervolgens de knoop strakker om bloedreflux langs de katheter te voorkomen zonder de katheter op zijn plaats te vergrendelen. Ga nu voorzichtig door met het voortschrijden van de katheter totdat de drukanalyse een arteriële bloeddrukprofiel toont wanneer de katheter de aorta heeft bereikt.
Bij de aortaklep moet lichte weerstand en getrokken gesynchroniseerde beweging worden gevoeld. Wanneer u probeert de katheter door de aortaklep te laten gaan, kan het helpen om deze vijf millimeter terug te trekken en opnieuw vooruit te brengen. Een juiste linkerventrikelkatheterisatie wordt aangegeven door een verandering in diastolische druk.
Elke verandering in volume is ook een indicator voor het voortschrijden van de sensor naar de linker ventrikel. Zodra u zeker weet dat de katheter zich in de linker ventrikel bevindt, trekt u de proximale knoop strakker vast om te voorkomen dat deze beweegt. Na de katheterisatie, bereidt u de 45 minuten ischemische periode voor.
Snij eerst de huid van het caudale borstbeen naar de linker oksel. Ga vervolgens verder met de stompe voorbereiding van de twee spierlagen om de ribben bloot te leggen. Open vervolgens het borstbeen met een incisie tussen de derde en vierde linker rib.
Gebruik chirurgische haken om toegang te krijgen tot het pericardium en verwijder vervolgens het pericardium dat het hart bedekt. Wacht voordat u verder gaat met de linker hoofdcoronaire slagaderligatie 30 seconden zonder het dier aan te raken om druk- en volumegegevens op te nemen voor een geldige analyse. Identificeer nu de linker hoofdcoronaire slagader.
De slagader komt onder de linker oraculum uit en daalt aan de linkerkant van het hart naar de apex. Maak vervolgens een lus van een 6/0 polypropyleen hechting rond de slagader twee millimeter onder het linker oraculum. Plaats vervolgens een kleine siliconenbuis onder de lus en bevestig deze met een knoop.
Als het distale myocardium begint te verkleuren, is de linker hoofdcoronaire slagader gesloten. Om door te gaan, snijdt u de hechting op een millimeter lengte en laat u de chirurgische haken los en sluit u de spierlagen boven de incisie handmatig. Wacht vervolgens 45 minuten terwijl u doorgaans druk- en volumegegevens opneemt.
Na 45 minuten, opent u de incisie opnieuw en verwijdert u de siliconenbuis om reperfusion te induceren. Neem vervolgens nog eens 20 minuten gegevens op. Wanneer het hart weer rood wordt, is de reperfusion succesvol.
Na de reperfusionsperiode, maakt u de knoop los en verwijdert u de katheter terwijl u de knoop snel weer vastzet om bloedverlies te voorkomen als bloed nodig is voor verdere studies. Na het voltooien van de kalibratie stappen, die gedetailleerd worden beschreven in het tekstprotocol, voert u een software-gestuurde gegevensanalyse uit. Voor de basislijngegevens, markeert u ten minste 10 cycli die zijn genomen vóór het passeren van de katheter in de aortaklep.
Sluit indien nodig eventuele cycli met afwijkingen als gevolg van ventilatie of manipulatie uit. Analyseer vervolgens 10 cyclusblokken met tussenpozen van vijf minuten door de ischemie en reperfusion. De verschillende parameters die door deze analyse worden berekend, zijn voldoende voor de karakterisering van de linkerventrikelfunctie.
Aan het einde van het experiment, nadat de katheter uit de linker ventrikel is teruggetrokken, neemt u een laatste analyse van de drukgegevens. Volgens het protocol werd na de linkerventrikelkatheterisatie een omkeerbare linker hoofdcoronaire slagaderligatie gedurende 45 minuten uitgevoerd, gevolgd door 20 minuten reperfusion. De juiste plaatsing van de volume- en drukkatheter werd bevestigd door de karakteristieke linkerventrikeldruk-volumegrafiek te verkrijgen.
De succesvolle occlusie van de linker hoofdcoronaire slagader werd visueel bevestigd door het verkleuren van het distale linkerventrikelmyocardium. Na de
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel bespreekt een nieuwe methode voor real-time evaluatie van de linker ventrikelfunctie bij muizen met een acuut myocardinfarct. De techniek maakt een geavanceerde hemodynamische karakterisering mogelijk tijdens ischemie en reperfusie.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Cardiovasculair onderzoek
- Myocardinfarct
- Hemodynamische karakterisering
Achtergrond
- Acuut myocardinfarct leidt tot significante veranderingen in de functie van de linkerventrikel.
- Huidige methoden voor het evalueren van de LV-functie zijn vaak beperkt.
- Deze studie introduceert een nieuwe benadering met behulp van LV-catheterisatie bij muizen.
- Real-time monitoring kan inzicht bieden in vroege beschermingsmechanismen.
Doel van de studie
- Om de functie van de linker ventrikel tijdens een acuut myocardinfarct te evalueren.
- Om vroege beschermingsmechanismen bij cardiale incidenten te identificeren.
- Om het begrip van hemodynamische veranderingen tijdens ischemie en reperfusie te vergroten.
Gebruikte methoden
- Endotrakeale intubatie voor anesthesie.
- Ischemie-reperfusiechirurgie uitgevoerd bij muizen.
- Real-time LV-catheterisatie om de functie te beoordelen.
- Gebruik van Betadine en alcohol voor de huidvoorbereiding.
Belangrijkste resultaten
- Real-time evaluatie van de LV-functie is mogelijk bij muizen.
- Geavanceerde hemodynamische karakterisering onthult kritische inzichten.
- De methodologie maakt het mogelijk om beschermende mechanismen te bestuderen.
- De potentiële toepassingen in cardiovasculair onderzoek zijn significant.
Conclusies
- De nieuwe methode biedt een waardevolle tool voor cardiovasculair onderzoek.
- Real-time data kunnen het begrip van myocardinfarcten verbeteren.
- Verdere studies kunnen voortbouwen op deze methodologie voor diepere inzichten.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
Real-time druk-volumeanalyse maakt directe hemodynamische beoordeling mogelijk in muismodellen van acuut myocardinfarct, waarmee een kritisch hiaat in preklinisch cardiovasculair onderzoek wordt gedicht. Deze benadering ondersteunt het mechanisch minimaliseren van risico's bij cardioprotectieve strategieën door kwantitatieve real-time gegevens te leveren over de systolische en diastolische functie tijdens ischemie en reperfusie. De methode vergroot het voorspellend vertrouwen in de vroege ontdekkingsfase door functionele uitkomsten te koppelen aan therapeutische interventies in een ziekte-relevant systeem.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het toetsen van therapeutische hypothesen mogelijk door veranderingen in de ejectiefractie van de linker ventrikel, het slagvolume en dP/dt te meten als indices voor contractiliteit en compliantie.
- Operationele waarde: Ondersteunt biologische risicoreductie via objectieve, kwantitatieve hemodynamische eindpunten die de padspecifieke effecten van cardioprotectieve kandidaten verduidelijken.
Screening & assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert reproduceerbare druk-volumelussen en afgeleide parameters (bijv. slagvolume, ejectiefractie, maximum/minimum dP/dt) die geschikt zijn voor standaardisatie van assays.
- Operationele waarde: Vergemakkelijkt de screening door real-time, continue functionele read-outs te bieden die de detectie van kortstondige functionele veranderingen tijdens ischemie-reperfusieschade mogelijk maken.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Sluit aan bij de ontwikkeling van translationele biomarkers door vroege functionele verslechtering en onvolledig herstel na reperfusie vast te leggen, wat een weerspiegeling is van klinische fenotypes.
- Operationele waarde: Maakt risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling mogelijk door verbindingen te identificeren die het slagvolume en de ejectiefractie behouden of verbeteren tijdens een ischemische uitdaging.
Integratie van pipeline en workflow
De methode is geïntegreerd in het ontdekkingscontinuüm, van vroege targetvalidatie tot preklinische efficiëntietests, en biedt een kwantitatieve brug tussen het moleculaire mechanisme en de orgaanfunctie in modellen van ischemische hartaandoeningen.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetoetsing door moleculaire interventies te koppelen aan meetbare veranderingen in druk-volumerelaties en het hartvermogen.
- Screening: Levert assay-klare, kwantitatieve hemodynamische outputs met een hoge temporele resolutie voor het evalueren van compound-effecten tijdens de ischemie- en reperfusiefasen.
- Analytics: Biedt afgeleide indices (bijv. ejectiefractie, slagvolume, dP/dt) die comparatieve analyse van contractiliteit, lusitropie en ventriculair-arteriële koppeling mogelijk maken.
- Translationeel onderzoek: Verbindt met preklinische continuïteit door de temporele evolutie van dysfunctie bij een acuut myocardinfarct te modelleren, wat correlatie-inspanningen voor biomarkers ondersteunt.
- Enterprise Reuse: Vestigt een herbruikbaar platform voor hemodynamische fenotypering dat toepasbaar is op meerdere cardiovasculaire ziektemodellen en therapeutische modaliteiten.
Operationele en ondernemingsbrede impact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt de voorspellende betrouwbaarheid door mechanistische ambiguïteit bij de validatie van cardiovasculaire targets te verminderen via directe druk-volumemetingen.
- Operationele waarde: Verbetert de standaardisatie en reproduceerbaarheid via geprotocolleerde chirurgische en katheterisatietechnieken met gedefinieerde hemodynamische eindpunten.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door vroege detectie van functionele verslechtering of herstel mogelijk te maken, waardoor het risico op falen in een laat stadium binnen cardiovasculaire programma's wordt verminderd.
- Impact op de portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering door verbindingen te identificeren die de ejectiefractie en het slagvolume behouden of verbeteren tijdens ischemische insulten.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in muizenchirurgische technieken, waaronder het vrijleggen van de arteria carotis, katheterisatie van de linker ventrikel en thoracotomie voor ligatie van de kransslagader.
- Afhankelijk van high-fidelity druk-volumekathetersystemen en compatibele software voor gegevensverwerving die in staat is tot real-time integratie van volume- en druksignalen.
- Vereist gestandaardiseerd anesthesiebeheer en ventilatiecontrole om verwarrende hemodynamische schommelingen tijdens de gegevensverzameling te minimaliseren.
- Omvat overwegingen voor aanpassing tussen muizenstammen en modellen waarbij de baseline hartgeometrie of hartslag de interpretatie van de druk-volumeloop kan beïnvloeden.
- Beperkt door de technische complexiteit van het bereiken van een stabiele, langdurige katheterplaatsing in de linker ventrikel, wat nauwkeurige chirurgische vaardigheid vereist om vasculair trauma of aritmieën te voorkomen.
