Analiza ciśnienia i objętości w czasie rzeczywistym ostrego zawału mięśnia sercowego u myszy
2 lipca 2018
Ostry zawał mięśnia sercowego u myszy wywołuje ostre, ale nie do końca scharakteryzowane zmiany w funkcjonowaniu lewej komory (LV). Cewnikowanie lewej dawki u myszy poddawanych niedrożności tętnic wieńcowych służy jako nowatorska metoda oceny funkcji lewej komory w czasie rzeczywistym.
Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie badań sercowo-naczyniowych, takie jak identyfikacja wczesnych mechanizmów ochronnych w ostrym nawału mięśnia sercowego. Główną zaletą tej techniki jest to, że zaawansowaną charakterystykę hemodynamiczną można przeprowadzić w czasie rzeczywistym u myszy przechodzących zawał mięśnia sercowego, po którym następuje reperfuzja. Intubacja dotchawicza i operacja reperfuzji niedokrwiennej zostaną przeprowadzone przez Pię Stock, biologa z naszego laboratorium.
Po znieczuleniu zwierzęcia usuń włosy z szyi i klatki piersiowej za pomocą elektrycznych maszynek do strzyżenia. Następnie oczyść skórę trzema naprzemiennymi peelingami Betadine i 70% alkoholu. Teraz za pomocą małych nożyczek chirurgicznych wykonaj 10-milimetrowe podłużne środkowe nacięcie pięć milimetrów poniżej dolnej wargi i w kierunku mostka.
Następnie tępo wypreparuj lewą i prawą część gruczołu podżuchwowego za pomocą kleszczy. Następnie oddziel tkankę mięśniową i tłuszczową w prawym obszarze przytchawczym, aby uzyskać dostęp do prawej skorodowanej tętnicy komunalnej. Za pomocą zakrzywionych kleszczy ostrożnie tępo rozetnij naczynie, aby zmobilizować i oddzielić od pięciu do 10 milimetrów.
Zawsze unikaj poruszania nerwem błędnym w skorodowanym ciele, ponieważ może to prowadzić do ciężkiego niedociśnienia i bradykardii. Po mobilizacji naczynia należy wprowadzić pod naczynie dwa przygotowane szwy jedwabne 5/0. Następnie podwiąż dystalne naczynie za pomocą ciasnego węzła i umieść luźny węzeł na bliższym szwie, w miejscu, w którym znajdzie się cewnik.
Następnie umieść zacisk naczyniowy hemostatu na bliższym końcu odsłoniętego naczynia, proksymalnie do szwu. Zostanie to wykorzystane do odwracalnego zablokowania przepływu krwi. Teraz za pomocą mikronożyczek otwórz naczynie z nacięciem w kształcie klina jeden milimetr proksymalnie do węzła czaszkowego.
Powinna być widoczna niewielka kropla krwi. Następnie rozciągnij nacięcie i włóż cewnik na 10 milimetrów do naczynia. Teraz zacznij rejestrować dane zebrane przez sondę cewnika.
Następnie wyjmij zacisk naczyniowy, a następnie dodaj jedną lub dwie krople soli fizjologicznej do nacięcia, aby pomóc wsunąć cewnik o kolejne 10 milimetrów w dół naczynia. Następnie zaciśnij węzeł, aby zapobiec refluksowi krwi wzdłuż cewnika bez blokowania cewnika na miejscu. Teraz delikatnie kontynuuj przesuwanie cewnika, aż analiza ciśnienia wykaże profil ciśnienia tętniczego krwi, gdy cewnik dotrze do aorty.
W zastawce aortalnej powinien być również odczuwalny opór światła i zsynchronizowany ruch ciągnięcia. Podczas próby przesunięcia cewnika przez zastawkę aortalną pomocne może być cofnięcie go o pięć milimetrów i ponowne przesunięcie. Prawidłowe cewnikowanie lewej komory będzie sygnalizowane zmianą ciśnienia rozkurczowego.
Każda zmiana objętości jest również wskaźnikiem przesunięcia czujnika do lewej komory. Po upewnieniu się, że cewnik znajduje się w lewej komorze, mocniej zapnij węzeł proksymalny, aby zapobiec jego przesuwaniu się. Po cewnikowaniu przygotuj 45-minutowe niedokrwienie.
Najpierw naciąć skórę od mostka ogonowego do lewej pachy. Następnie przystąp do przygotowania dwóch warstw mięśni, aby odsłonić żebra. Następnie otwórz klatkę piersiową z nacięciem między trzecim a czwartym lewym żebrem.
Użyj haczyków chirurgicznych, aby uzyskać dostęp do osierdzia, a następnie wyciąć osierdzie pokrywające serce. Przed kontynuowaniem podwiązania lewej głównej tętnicy wieńcowej odczekaj 30 sekund bez dotykania zwierzęcia, aby zarejestrować dane dotyczące ciśnienia i objętości w celu prawidłowej analizy. Teraz zidentyfikuj lewą główną tętnicę wieńcową.
Wyłania się pod lewą wyrocznią i schodzi po lewej stronie serca w kierunku wierzchołka. Następnie zapętl szew polipropylenowy 6/0 wokół tętnicy dwa milimetry pod lewą wyrocznią. Następnie umieść małą silikonową rurkę pod pętlą i zabezpiecz ją węzłem.
Jeśli dystalny mięsień sercowy zacznie szarzeć, oznacza to, że lewa główna tętnica wieńcowa została niedrożna. Aby kontynuować, przeciąć szew na długości jednego milimetra, a następnie zwolnić haczyki chirurgiczne i ręcznie zamknąć warstwy mięśni powyżej nacięcia. Następnie odczekaj 45 minut, stale rejestrując dane dotyczące ciśnienia i objętości.
Po 45 minutach ponownie otwórz nacięcie i wyjmij rurkę silikonową, aby wywołać reperfuzję. Następnie nagrywaj dane przez kolejne 20 minut. Kiedy serce wraca do czerwieni, reperfuzja kończy się sukcesem.
Po okresie reperfuzji poluzuj węzeł i wyjmij cewnik, jednocześnie szybko ponownie zapinając węzeł, aby zapobiec utracie krwi, jeśli krew jest potrzebna do dalszych badań. Po wykonaniu kroków kalibracji, które są szczegółowo opisane w protokole tekstowym, należy przeprowadzić analizę danych sterowaną przez oprogramowanie. Aby uzyskać dane wyjściowe, należy zwrócić uwagę na co najmniej 10 cykli wykonanych przed wprowadzeniem cewnika do zastawki aortalnej.
W razie potrzeby wyklucz wszelkie cykle z odchyleniami spowodowanymi wentylacją lub manipulacją. Następnie przeanalizuj 10 bloków cykli w pięciominutowych odstępach czasu przez niedokrwienie i reperfuzję. Różne parametry obliczone w wyniku tej analizy są wystarczające do scharakteryzowania funkcji lewej komory.
Pod koniec eksperymentu, po wycofaniu cewnika z lewej komory, należy przeprowadzić końcową analizę danych dotyczących ciśnienia. Zgodnie z protokołem, po cewnikowaniu lewej komory, wykonano odwracalne podwiązanie lewej głównej tętnicy wieńcowej przez 45 minut, a następnie 20 minut reperfuzji. Prawidłowe ułożenie cewnika objętościowego i ciśnieniowego potwierdzono uzyskaniem charakterystycznego wykresu ciśnienie-objętość lewej komory.
Pomyślne zamknięcie lewej głównej tętnicy wieńcowej zostało wizualnie potwierdzone zblednięciem mięśnia sercowego dystalnej lewej komory. Po niedrożności lewej głównej tętnicy wieńcowej dane dotyczące ciśnienia i objętości analizowano w odstępach pięciominutowych. Dane dotyczące ciśnienia nie wykazały zmian w maksymalnym ciśnieniu skurczowym lewej komory, co wskazuje na zachowaną perfuzję obwodową i stabilne znieczulenie.
Analiza objętości lewej komory wykazała, że we wczesnej fazie niedokrwienia nastąpił znaczny spadek frakcji wyrzutowej i bezwzględnej objętości wyrzutowej. Maksymalna zmiana ciśnienia, parametr kurczliwości lewej komory, wykazała 30% zmniejszenie u myszy poddawanych niedokrwieniu mięśnia sercowego. Minimalna zmiana ciśnienia również znacznie się zmniejszyła, co wskazuje na upośledzoną podatność lewej komory.
Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak scharakteryzować skurczową i rozkurczową funkcję lewej komory u myszy przechodzących ostry zawał mięśnia sercowego przy użyciu techniki cewnika ciśnieniowo-objętościowego.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł omawia nowatorską metodę oceny funkcji lewej komory w czasie rzeczywistym u myszy z ostrym zawałem mięśnia sercowego. Technika ta umożliwia zaawansowaną charakterystykę hemodynamiczną podczas niedokrwienia i reperfuzji.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Badania sercowo-naczyniowe
- Zawał mięśnia sercowego
- Charakterystyka hemodynamiczna
Wstęp
- Ostry zawał mięśnia sercowego prowadzi do istotnych zmian w funkcji lewej komory.
- Obecne metody oceny funkcji LV są często ograniczone.
- Niniejsze badanie wprowadza nowatorskie podejście z wykorzystaniem cewnikowania LV u myszy.
- Monitorowanie w czasie rzeczywistym może dostarczyć informacji na temat wczesnych mechanizmów ochronnych.
Cel badania
- Ocena funkcji lewej komory podczas ostrego zawału mięśnia sercowego.
- Identyfikacja wczesnych mechanizmów ochronnych w zdarzeniach sercowych.
- Zwiększenie zrozumienia zmian hemodynamicznych podczas niedokrwienia i reperfuzji.
Zastosowane metody
- Intubacja rurką endotrachealną w celu przeprowadzenia znieczulenia.
- Operacja niedokrwienia i reperfuzji przeprowadzona na myszach.
- Kateryzacja lewej komory w czasie rzeczywistym w celu oceny funkcji.
- Zastosowanie Betadinu i alkoholu do przygotowania skóry.
Główne wyniki
- Ocena funkcji LV w czasie rzeczywistym jest możliwa do przeprowadzenia u myszy.
- Zaawansowana charakterystyka hemodynamiczna dostarcza kluczowych informacji.
- Metodologia ta umożliwia badanie mechanizmów ochronnych.
- Potencjalne zastosowania w badaniach sercowo-naczyniowych są znaczące.
Wnioski
- Nowa metoda stanowi cenne narzędzie w badaniach nad układem sercowo-naczyniowym.
- Dane w czasie rzeczywistym mogą zwiększyć zrozumienie mechanizmów zawału mięśnia sercowego.
- Dalsze badania mogą opierać się na tej metodologii w celu uzyskania głębszych informacji.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Analiza ciśnienia i objętości w czasie rzeczywistym umożliwia bezpośrednią ocenę hemodynamiczną w mysich modelach ostrego zawału mięśnia sercowego, wypełniając tym samym krytyczną lukę w przedklinicznych badaniach sercowo-naczyniowych. Podejście to wspiera mechanistyczną weryfikację strategii kardioprotekcyjnych, dostarczając ilościowych danych w czasie rzeczywistym na temat funkcji skurczowej i rozkurczowej podczas niedokrwienia i reperfuzji. Metoda ta zwiększa pewność prognostyczną we wczesnej fazie odkryć, wiążąc wyniki funkcjonalne z interwencjami terapeutycznymi w systemie odpowiadającym przebiegowi choroby.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych poprzez pomiar zmian frakcji wyrzutowej lewej komory, objętości wyrzutowej oraz dP/dt jako wskaźników kurczliwości i podatności.
- Wartość operacyjna: Wspiera biologiczną redukcję ryzyka dzięki obiektywnym, ilościowym punktom końcowym hemodynamicznym, które wyjaśniają specyficzne dla danej ścieżki działanie kandydatów na leki kardioprotekcyjne.
Przesiew i opracowanie testu
- Wartość naukowa: Generuje powtarzalne pętle ciśnienie-objętość oraz pochodne parametry (np. objętość wyrzutowa, frakcja wyrzutowa, maksymalne/minimalne dP/dt), które nadają się do standaryzacji testów.
- Wartość operacyjna: Ułatwia przygotowanie do przesiewu, zapewniając ciągłe odczyty funkcjonalne w czasie rzeczywistym, co umożliwia wykrycie przejściowych zmian funkcjonalnych podczas urazu niedokrwienno-reperfuzyjnego.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Jest zgodna z rozwojem biomarkerów translacyjnych poprzez rejestrację wczesnego pogorszenia funkcji oraz niepełnego powrotu do normy po reperfuzji, co odzwierciedla fenotypy kliniczne.
- Wartość operacyjna: Umożliwia podejmowanie decyzji o dalszym rozwoju w oparciu o analizę ryzyka poprzez identyfikację związków, które utrzymują lub poprawiają objętość wyrzutową oraz frakcję wyrzutową podczas wyzwania niedokrwiennego.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta integruje się z kontinuum odkryć – od wczesnej walidacji celu po przedkliniczne badania skuteczności, stanowiąc ilościowy pomost między mechanizmem molekularnym a funkcją na poziomie organu w modelach niedokrwienia mięśnia sercowego.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez poprzez powiązanie interwencji molekularnych z mierzalnymi zmianami w relacjach ciśnienie-objętość oraz mocą wyrzutową serca.
- Przesiewanie: Dostarcza gotowych do analizy, ilościowych wyników hemodynamicznych o wysokiej rozdzielczości czasowej, umożliwiając ocenę efektów działania związków w fazach niedokrwienia i reperfuzji.
- Analityka: Dostarcza pochodnych wskaźników (np. frakcji wyrzutowej, objętości wyrzutowej, dP/dt), które umożliwiają analizę porównawczą kurczliwości, lusitropii i sprzężenia żołądkowo-tętniczego.
- Badania translacyjne: Zapewnia ciągłość przedkliniczną poprzez modelowanie ewolucji czasowej dysfunkcji obserwowanych w ostrym zawale mięśnia sercowego, wspierając wysiłki w zakresie korelacji biomarkerów.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy wielokrotnego użytku platformę fenotypowania hemodynamicznego, którą można zastosować w wielu modelach chorób sercowo-naczyniowych i różnych modalnościach terapeutycznych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwowy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną poprzez redukcję niejednoznaczności mechanistycznej w walidacji celów sercowo-naczyniowych dzięki bezpośredniej ocenie zależności ciśnienie-objętość.
- Wartość operacyjna: Poprawia standaryzację i powtarzalność dzięki protokołowym technikom chirurgicznym i cewnikowaniu z określonymi punktami końcowymi hemodynamiki.
- Wartość strategiczna: Usprawnia podejmowanie decyzji go/no-go, umożliwiając wczesne wykrycie pogorszenia czynnościowego lub regeneracji, co zmniejsza ryzyko niepowodzenia na późnych etapach programów sercowo-naczyniowych.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko poprzez identyfikację związków, które utrzymują lub poprawiają frakcję wyrzutową i objętość wyrzutową podczas niedokrwienia.
Kwestie wdrożeniowe
- Wymaga biegłości w mysich technikach chirurgicznych, w tym w dostępie do tętnicy szyjnej, kaniulacji lewej komory oraz torakotomii w celu podwiązania tętnicy wieńcowej.
- Zależność od wysokoprecyzyjnych systemów cewników ciśnienia i objętości oraz kompatybilnego oprogramowania do akwizycji danych, zdolnego do integracji sygnałów objętości i ciśnienia w czasie rzeczywistym.
- Konieczność standaryzowanego zarządzania znieczuleniem i kontroli wentylacji w celu zminimalizowania zakłócających wahań hemodynamicznych podczas zbierania danych.
- Uwzględnienie różnic adaptacyjnych pomiędzy szczepami i modelami myszy, w których bazowa geometria serca lub częstość akcji serca mogą wpływać na interpretację pętli ciśnienie-objętość.
- Ograniczenie wynikające ze złożoności technicznej stabilnego, długoterminowego umieszczenia cewnika w lewej komorze, co wymaga wyjątkowej precyzji chirurgicznej, aby uniknąć urazów naczyniowych lub arytmii.
