De linker Pneumectomie in combinatie met Monocrotaline of Sugen als een Model van pulmonale hypertensie bij ratten
8 maart 2019
De knaagdieren links Pneumectomie is een waardevolle techniek in pulmonale hypertensie onderzoek. Hier presenteren we een protocol om te beschrijven de rat Pneumectomie procedure en postoperatieve zorg aan minimale morbiditeit en mortaliteit.
Dit protocol is belangrijk omdat het het best mogelijke model voor longslagaderlijke hypertensie produceert. Geen enkel ander model produceert de plexiforme laesies gevonden bij menselijke PAK-patiënten. Het belangrijkste voordeel is dat we de bloedstroom in de rechterlong en longslagader verdubbelen, endotheelschade veroorzaken en de longen dwingen om twee keer zo hard te werken.
Onze groep heeft een zeer efficiënt model van pulmonale arteriële hypertensie ontwikkeld om therapieën te ontwikkelen. Naast pulmonale slagader hypertensie, kan deze methode nuttig zijn in regeneratieve geneeskunde en kan inzicht geven aan andere ziekten met een verhoogde longstroom zoals aangeboren hartafwijkingen of post-pneumonectomie patiënten. Voor iemand die nog nooit heeft uitgevoerd deze techniek, mijn advies is om het protocol precies te volgen en om ervoor te zorgen dat de chirurg precies kan zien wat ze doen.
Na het verdoven van de rat met 4%isoflurane, wordt het dier geïntubeerd met behulp van een glasvezelganslicht om de luchtpijp te verlichten. Steek een 16-gauge katheter in het strottenhoofd en gebruik een koude spiegel om de condensatie van de vochtigheid in de uitgeademde adem van de katheter te observeren om de intubatie te bevestigen. Sluit de rat aan op de ventilator en plaats de rat onder de microscoop in de juiste decubitus positie op een 37 graden Celsius verwarmingskussen.
Zet de voorpoten vast met tape en gebruik tondeuses om de linker thorax van achter het voorbeen naar het einde van de ribbenkast te scheren. Reinig de blootgestelde huid met drie opeenvolgende 10%povidone jodiumoplossing en 70% ethanoldoekjes en plaats een pulsoximeter op de voet van de rat om de hartslag en zuurstofverzadiging tijdens de operatie te controleren. Nu, pas de microscoop aan en breng de chirurgische weergave in beeld.
Plaats vervolgens een steriele gordijn over het lichaam van de rat en de instrumentenlade om een steriele omgeving te creëren. En tot slot, plaats steriele instrumenten op de steriele instrument lade. Om een linker pneumonectomie uit te voeren, gebruik Cooley-Mayo schaar en Gerald weefsel tangen om een gat van twee tot drie centimeter in de chirurgische gordijnen te snijden, en gebruik een chirurgisch mes om een twee centimeter lange laterale incisie in de linker thorax te maken.
Gebruik Cooley-Mayo schaar om elke laag weefsel te snijden totdat de ribben en intercostale spieren worden blootgesteld. Gebruik een mug om een gat te maken door de spier van de derde intercostale ruimte. Met behulp van een dubbel-ended sonde, beweeg de long om de longslagader visualiseren, en gebruik McPherson-Vannas Iris schaar om de intercostale spieren te openen tot een ongeveer een tot twee centimeter breedte.
Plaats een klein zelfbehoudend oprolmechanisme in het linker borstvlies om de ribben en spieren open te houden, en beweeg de linker long lager in de buik om toegang tot de longslagader en bronchus toe te staan. Voor ligatie van de linker belangrijkste bronchus en longslagader, eerst, laad een medium Hemoclip in een ligating clip applicator en gebruik de Wangensteen atraumatische tangen om zorgvuldig til het bovenste gedeelte van de linker long aan de longslagader bloot te leggen. Sluit de clip en applicator rond de slagader, zorg ervoor dat de linker azygos ader niet te sluiten of te scheuren.
En open de incisie verder met behulp van de amandel om de spiervezels te scheiden. Na het laden van een andere medium Hemoclip in de ligating clip applicator, gebruik maken van de atraumatische tangen en standaard weefsel tangen om het onderste deel van de long lift uit de incisie tot de linker belangrijkste bronchus en linker longader zijn gevisualiseerd. Kruis de linker belangrijkste bronchus en longader voorzichtig samen met de tweede Hemoclip en gebruik een schaar om de long te verwijderen zonder de clip te snijden of te scheuren.
Gebruik vervolgens een klein stukje steriel gaas om bloed te absorberen en bloedingen te stoppen. Gebruik de naaldhouder en een 4-0 prolene hechting om de ribben en intercostale spieren te sluiten. Voordat u de intercostale spieren sluit, plaatst u een 16-meter katheter in de thoracale holte uit de buurt van de chirurgische incisie en in de zevende intercostale ruimte, en verwijder onmiddellijk de naald, waardoor de katheter op zijn plaats achterblijft.
Plaats een 5-0 hechting in de huid en rond de borstbuis, zodat wanneer de borstbuis wordt verwijderd, het gat zal worden gesloten, en bind de hechtingen om de ribben te sluiten. Sluit de huid en onderhuidse ruimte met een lopende 5-0 hechting, en gebruik een drie milliliter spuit om de lucht te evacueren uit de pleuraholte door de katheter om de normale negatieve druk in de thorax te herstellen. Gebruik een naaldhouder om de katheter onmiddellijk te klemmen om te voorkomen dat de lucht teruggaat naar de borstholte.
Verwijder de katheter en bind de hechting om het gat te sluiten. In de pneumonectomie en monocrotaline groep ontwikkelt zich tegen dag 21 ernstige long hypertensie, zoals blijkt uit een toename van de gemiddelde longslagaderdruk in vergelijking met de controle van onbehandelde schijndieren. In de pneumonectomie plus Sugen-groep is de gemiddelde longslagaderdruk drie keer hoger dan in de controlegroep.
De rechter ventriculaire systolische druk is ook veel hoger bij zowel de monocrotaline-en Sugen-behandelde dieren, in vergelijking met de controlegroep. In hematoxyline en eosine gekleurd normale rat longweefsel secties, ruimten tussen de longblaasjes en de alveolaire structuren zijn duidelijk, en de vaten zijn duidelijk en van een normale dikte. In de longslagader hypertensie long, is er bewijs van remodelleren, verdikking van de vaatwanden, ernstige vernauwing van de bloedvaten, en ontsteking en focale long arteritis.
Het dier moet compenseren voor het verliezen van een long, dus het is belangrijk om geduldig te zijn tijdens de herstelperiode. Controleer de vitale functies en geef extra zuurstof of longvolume indien nodig. Sugen creëert endotheel apoptose die klinisch relevant teken is van pulmonale arteriële hypertensie.
Het linker pneumonectomiemodel bij knaagdieren heeft de weg vrijgemaakt voor wetenschappers om stromingsafwijkingen te bestuderen en nieuwe behandelingen voor pulmonale arteriële hypertensie te ontwikkelen. Door het gebruik van isoflurane, Sugen en/of MCT in dit model moeten persoonlijke beschermingsmiddelen te allen tijde worden gedragen.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
De linker pneumonectomie bij knaagdieren is een cruciale techniek in onderzoek naar pulmonale hypertensie. Dit protocol beschrijft de pneumonectomieprocedure bij ratten en de postoperatieve zorg om morbiditeit en mortaliteit te minimaliseren.
Belangrijkste studieonderdelen
Wetenschapsgebied
- Pulmonale hypertensie
- Regeneratieve geneeskunde
- Hart- en vaatziekten
Achtergrond
- Het linker pneumonectomiemodel bij knaagdieren is belangrijk voor het bestuderen van pulmonale arteriële hypertensie (PAH).
- Dit model repliceert de plexiforme laesies die worden waargenomen bij menselijke PAH-patiënten.
- Het verbetert de bloedstroom in de rechter long en longslagader, wat leidt tot endotheliaalschade.
- Deze techniek is nuttig voor het ontwikkelen van therapeutische middelen voor PAH en aanverwante aandoeningen.
Doel van het onderzoek
- Een betrouwbaar model opstellen voor het bestuderen van pulmonale arteriële hypertensie.
- Mogelijke therapeutische interventies voor PAH onderzoeken.
- Inzichten bieden in andere ziekten met verhoogde pulmonale stroom.
Gebruikte methoden
- Linker pneumonectomieprocedure bij ratten.
- Postoperatieve zorg om complicaties te verminderen.
- Bewaking van pulmonale functie en vasculaire veranderingen.
- Beoordeling van therapeutische werkzaamheid in het ontwikkelde model.
Belangrijkste resultaten
- Het model induceert effectief pulmonale arteriële hypertensie.
- Plexiforme laesies vergelijkbaar met die bij menselijke patiënten worden waargenomen.
- Beter begrip van mechanismen van endotheliaalschade.
- Mogelijke toepassingen in regeneratieve geneeskunde en aangeboren hartafwijkingen.
Conclusies
- Het linker pneumonectomiemodel is een waardevol hulpmiddel voor PAH-onderzoek.
- Strikte naleving van het protocol is essentieel voor succes.
- Deze methode kan inzichten bieden in verschillende pulmonaire aandoeningen.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
This model addresses the critical need for physiologically relevant preclinical systems that replicate human pulmonary arterial hypertension pathology, including plexiform lesions. By combining hemodynamic stress with endothelial injury, it enables mechanistic de-risking of therapeutic candidates targeting vascular remodeling. The model supports target validation and lead identification efforts in cardiovascular discovery programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to angioproliferation and vascular remodeling pathways.
- Operational Value: Provides a disease-relevant system for assessing target engagement and functional validation in vivo.
- Scientific Value: Supports predictive confidence by modeling human-like plexiform lesion formation absent in other rodent PAH models.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantifiable hemodynamic and histological endpoints for compound screening and dose-response analysis.
- Operational Value: Standardized surgical procedure supports assay reproducibility across discovery and preclinical teams.
- Scientific Value: Facilitates preparation of validated biological systems for downstream evaluation of regenerative or anti-remodeling therapeutics.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Models disease continuity from initiation to severe pulmonary vascular remodeling, supporting translational biomarker alignment.
- Operational Value: Enables risk-adjusted advancement decisions through measurable outcomes like mean pulmonary artery pressure and right ventricular systolic pressure.
- Scientific Value: Offers mechanistic insight into endothelial dysfunction and apoptosis, relevant to clinical PAH phenotypes.
Pipeline & Workflow Integration
The model fits within the discovery continuum from target validation through lead optimization to preclinical efficacy testing, particularly for pulmonary vascular disorders.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of flow-mediated injury and endothelial damage mechanisms in PAH pathogenesis.
- Screening: Delivers reproducible quantitative outputs including pressure measurements and vascular histology for compound evaluation.
- Analytics: Enables statistical comparison of hemodynamic and structural changes across treatment groups to inform go/no-go decisions.
- Translational Research: Connects to preclinical validation through replication of human-like lesion morphology and vascular thickening.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable preclinical platform for studying pulmonary flow abnormalities beyond PAH, including congenital heart defects.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Provides predictive confidence through replication of human PAH histopathological features, reducing mechanistic ambiguity.
- Operational Value: Delivers a standardized, scalable surgical model with defined postoperative care to ensure consistency across sites.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early de-risking of candidates likely to fail due to lack of vascular efficacy.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of compounds demonstrating reversal of vascular remodeling and pressure normalization.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent microsurgery and vascular ligation techniques.
- Dependent on sterile surgical instrumentation, ventilator support, and hemodynamic monitoring equipment.
- Necessitates cross-team standardization of surgical timing, second-hit dosing, and endpoint assessment.
- Adaptation considerations include sex-specific responses and strain variability in pulmonary vascular reactivity.
- Practical limitation: survival rates and model fidelity depend on surgeon skill and postoperative monitoring rigor.
