Indukcja i fenotypowanie ostrej niewydolności prawego serca w dużym modelu zwierzęcym przewlekłego zakrzepowo-zatorowego nadciśnienia płucnego
17 marca 2022
Prezentujemy protokół do wywołania i fenotypowania ostrej niewydolności prawego serca w dużym modelu zwierzęcym z przewlekłym nadciśnieniem płucnym. Model ten może być wykorzystany do testowania interwencji terapeutycznych, opracowywania wskaźników prawego serca lub lepszego zrozumienia patofizjologii ostrej prawej niewydolności serca.
Ten model ostrej niewydolności prawego serca w kontekście nadciśnienia płucnego może pomóc w lepszym zrozumieniu patofizjologii tej klinicznie istotnej sytuacji. Indukcja ostrej niewydolności prawego serca za pomocą przeciążenia objętościowego i ciśnieniowego jest łatwa do odtworzenia i powiela główne aspekty patofizjologiczne odpowiedniej sytuacji klinicznej. Po stwierdzeniu odpowiedniego poziomu sedacji należy wprowadzić cewnik do żyły żyły środkowej przez żyłę szyjną aż do żyły głównej górnej metodą Seldingera.
Następnie wykonaj czterocentymetrowe nacięcie poprzeczne w pachwinie i włóż retraktor Beckmana do nacięcia. Za pomocą kleszczy Debakey i nożyczek Metzenbauma podziel przednią powierzchnię żyły udowej i tętnicy oraz umieść cewnik o rozmiarze 20 w tętnicy udowej. Następnie podłącz cewnik do jednorazowego przetwornika z cewnikiem wypełnionym płynem, aby uzyskać ogólnoustrojowe i centralne ciśnienie krwi żylnej.
Za pomocą cewnika o rozmiarze 18 i fluoroskopu z ramieniem C i widokiem wewnętrzno-tylnym, wprowadź prowadnik do żyły udowej przez żyłę główną dolną. Umieść cewnik rozszerzający balon na prowadniku na poziomie osierdzia i umieść widoczne znaczniki balonu bezpośrednio nad poziomem przepony. Następnie usuń prowadnik.
Bezpośrednio po umieszczeniu cewników należy uzyskać wierzchołkowy widok pięciokomorowy pod wyrostkiem mieczykowatym w dwóch wymiarach i w trybie Dopplera tkankowego. Uzyskaj widoki krótkiej i długiej osi przymostkowej po prawej stronie mostka w trybach 2D i Dopplera tkankowego oraz obraz przepływu zastawkowego za pomocą ciągłych i pulsacyjnych trybów Dopplera. Następnie uzyskaj tkankowe sygnały dopplerowskie pierścienia bocznego trójdzielnego oraz bocznego i przegrodowego pierścienia mitralnego.
W celu cewnikowania prawego serca należy wprowadzić cewnik Swan-Ganz do osłonki francuskiej szyjnej 8 wprowadzonej do żyły szyjnej i uzyskać średnie ciśnienie w prawym przedsionku, prawej komorze i tętnicy płucnej. Następnie zmierz rzut serca metodą termorozcieńczania zgodnie z instrukcjami producenta, jednocześnie mierząc tętno w celu obliczenia objętości wyrzutowej. Podłącz jednorazowy przetwornik do stacji roboczej pętli objętości ciśnienia, aby na żywo rejestrować ciśnienie pochodzące z cewników wypełnionych płynem i użyj fluoroskopii, aby wprowadzić cewnik konduktancyjny do prawej komory.
Następnie zweryfikuj jakość sygnału za pomocą akwizycji na żywo pętli objętości ciśnienia i uzyskaj rodziny pętli objętości ciśnienia w stanie ustalonym oraz podczas ostrej redukcji napięcia wstępnego wywołanej napompowaniem balonu wprowadzonego do żyły głównej dolnej podczas końcowego bezdechu wydechowego. Aby wywołać ostrą niewydolność prawego serca, najpierw użyj wyjścia infuzji o swobodnym przepływie, aby rozpocząć wlew soli fizjologicznej o pojemności 15 mililitrów na kilogram. Pięć minut po stabilizacji hemodynamicznej i na końcu każdej infuzji uzyskaj cewnik prawego serca, pętlę objętości ciśnienia i pomiary echokardiograficzne.
Następnie należy rozpocząć drugi wlew 15 mililitrów na kilogram soli fizjologicznej natychmiast po zakończeniu pomiarów i rozpocząć trzeci wlew 30 mililitrów na kilogram soli fizjologicznej natychmiast po zakończeniu drugiego zestawu pomiarów. Aby wywołać hemodynamiczne przeciążenie ciśnieniowe, użyj fluoroskopu, aby wprowadzić 5 francuski cewnik angioograficzny przez osłonkę szyjną do prawej dolnej tętnicy płucnej płata. Zlikwiduj tętnicę płucną prawego dolnego płata za pomocą 150-mikrolitrowego bolusa zawierającego n-butylo-2-cyjanoakrylowany lipidowy barwnik kontrastowy, wypłukując cewnik 10 mililitrami soli fizjologicznej po dostarczeniu bolusa.
Dwie minuty po embolizacji zmierz ciśnienie w tętnicy ogólnoustrojowej i płucnej, aby ocenić odpowiedź hemodynamiczną, a następnie powtarzaj podawanie bolusa co dwie minuty, aż do osiągnięcia kompromisu hemodynamicznego. Po osiągnięciu kompromisu hemodynamicznego należy wykonać pętlę objętości ciśnienia i pomiary echokardiograficzne przed rozpoczęciem infuzji dobutaminy w dawce 2,5 mikrograma na kilogram na minutę. Odczekaj 10-15 minut na stabilizację hemodynamiczną przed wykonaniem cewnikowania prawego serca, pętli objętości ciśnienia i pomiarów echokardiograficznych.
Po uzyskaniu wszystkich pomiarów zwiększ dawkę infuzji dobutaminy do pięciu mikrogramów na kilogram na minutę i powtórz cewnikowanie prawego serca, pętlę objętości ciśnienia i pomiary echokardiograficzne po osiągnięciu stabilizacji hemodynamicznej, jak pokazano powyżej. Następnie należy zwiększyć dawkę dobutaminy do 7,5 mikrograma na kilogram na minutę. Ostre obciążenie objętościowe nie wywołuje ostrej niewydolności prawego serca, ale raczej podkreśla adaptacyjny fenotyp modelu przewlekłego nadciśnienia płucnego.
Wraz z obciążeniem objętościowym pojemność minutowa serca wzrasta bez wzrostu ciśnienia w prawym przedsionku i przy stabilnym sprzężeniu komorowo-tętniczym. Upośledzenie hemodynamiczne wiąże się ze znacznym spadkiem pojemności minutowej serca, objętości wyrzutowej i sprzężenia komorowo-tętniczego, podczas gdy kurczliwość prawej komory pozostała stabilna. Zazwyczaj obserwuje się również dwukrotny wzrost ciśnienia w prawym przedsionku i średniego ciśnienia w tętnicy płucnej.
Podawanie dobutaminy, jak wykazano, przywraca pojemność minutową serca, objętość wyrzutową i sprzężenie komorowo-tętnicze w normalnym zakresie. Echokardiografia może być wykorzystana do ilościowego określenia dynamicznych zmian w wielkości i funkcji prawej komory w całym eksperymencie. Analiza pętli objętości ciśnienia pozwala na dynamiczne określenie ilościowe elastyny końcowo-skurczowej prawej komory i sprzężenia komorowo-tętniczego.
W tym reprezentatywnym badaniu dwa zgony, które nastąpiły bezpośrednio po ostrej zatorowości płucnej, były związane z ostrą zakrzepicą prawej jamy serca. Po barwieniu hematoksyliną, eozyną i szafranem, w warstwach podwsierdziowych i podosierdziowych ściany wolnej prawej komory można zaobserwować zmiany niedokrwienne prawej komory charakteryzujące się skupiskami hipereozynofilowego zapalenia mięśniowo-mięśniowego z jądrami piknotycznymi. Wielkość ostrego przeciążenia objętościowego i ciśnieniowego wymagana do wywołania fenotypu ostrej prawej komory serca w kontekście nadciśnienia płucnego.
Odbudowa hemodynamiczna może być stosowana za pomocą leków lub interwencji w celu określenia najlepszej opcji terapeutycznej.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia protokół indukcji i fenotypowania ostrej niewydolności prawej komory serca w modelu dużego zwierzęcia z przewlekłym nadciśnieniem płucnym. Model ten ma na celu pogłębienie zrozumienia patofizjologii ostrej niewydolności prawej komory serca oraz przetestowanie interwencji terapeutycznych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Fizjologia układu sercowo-naczyniowego
- Patofizjologia niewydolności serca
- Modele zwierzęce w badaniach biomedycznych
Wstęp
- Ostra niewydolność prawej komory serca jest stanem krytycznym, często powiązanym z nadciśnieniem płucnym.
- Zrozumienie jej patofizjologii jest niezbędne do opracowania skutecznych metod leczenia.
- Modele na dużych zwierzętach zapewniają bardziej relewantny kontekst fizjologiczny w porównaniu do modeli mniejszych zwierząt.
- Niniejsze badanie koncentruje się na powtarzalnej metodzie indukowania tego stanu w kontrolowanych warunkach.
Cel badania
- Ustanowienie wiarygodnego modelu do badania ostrej niewydolności prawej komory serca.
- Ułatwienie testowania nowych strategii terapeutycznych.
- Poprawa zrozumienia mechanizmów leżących u podstaw niewydolności prawej komory serca.
Zastosowane metody
- Indukcja ostrej niewydolności prawej komory serca poprzez przeciążenie objętościowe i ciśnieniowe.
- Zastosowanie cewnikowania żyły głównej w celu monitorowania.
- Wprowadzenie cewnika do tętnicy udowej w celu pomiaru ciśnienia tętniczego.
- Powtarzalność modelu w celu odwzorowania warunków klinicznych.
Główne wyniki
- Model pomyślnie odtwarza aspekty patofizjologiczne ostrej niewydolności prawej komory serca.
- Interwencje terapeutyczne mogą być skutecznie testowane z wykorzystaniem tego modelu.
- Pozwala na uzyskanie wglądu w mechanizmy niewydolności prawej komory serca.
- Ułatwia opracowanie wskaźników oceny funkcji prawej komory serca.
Wnioski
- Model ten stanowi wartościowe narzędzie w badaniach nad ostrą niewydolnością prawej komory serca.
- Umożliwia on lepsze zrozumienie przebiegu choroby oraz potencjalnych metod leczenia.
- W przyszłych badaniach protokół ten może posłużyć jako podstawa do eksploracji różnych kierunków terapeutycznych.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Dynamiczne fenotypowanie ostrej niewydolności prawej komory serca (ARHF) w modelu dużych zwierząt z przewlekłą zakrzepowo-zatorową nadciśnieniem płucnym umożliwia translacyjną analizę adaptacji i dekompensacji prawej komory. Model ten stanowi platformę do ilościowej oceny upośledzenia hemodynamicznego oraz interwencji terapeutycznych, co zwiększa wiarygodność prognostyczną w walidacji celów terapeutycznych i minimalizacji ryzyka mechanistycznego w procesie odkrywania leków sercowo-naczyniowych. Podejście to łączy odkrycia przedkliniczne z badaniami translacyjnymi, umożliwiając bezpośrednie porównanie inwazyjnych i nieinwazyjnych wskaźników funkcji serca.
Zastosowania strategiczne w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia badanie patofizjologii prawej komory w kontrolowanych warunkach przeciążenia objętościowego i ciśnieniowego.
- Wspiera ograniczanie ryzyka mechanistycznego poprzez kwantyfikację adaptacyjnych i maladaptacyjnych odpowiedzi serca.
- Ułatwia funkcjonalną walidację celów dla interwencji nakierowanych na niewydolność prawej strony serca.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Zapewnia zwalidowane punkty końcowe pętli ciśnienie-objętość oraz echokardiograficzne dla dalszych procesów przesiewowych.
- Umożliwia powtarzalną, ilościową ocenę funkcji prawej komory w celu standaryzacji testów.
- Wspiera gotowość do badań przesiewowych poprzez ustanowienie solidnych, skalowalnych protokołów fenotypowania.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Ujednolica przedkliniczne punkty końcowe z klinicznie istotnymi biomarkerami hemodynamicznymi i obrazowymi.
- Umożliwia podejmowanie decyzji o dalszym rozwoju projektu w oparciu o ocenę ryzyka poprzez modelowanie ostrej dekompensacji w kontekście choroby przewlekłej.
- Wspiera walidację nieinwazyjnych parametrów obrazowania w celu zapewnienia ciągłości translacyjnej.
Integracja potoku i przepływu pracy
Model ten integruje etapy od wczesnego odkrywania po walidację przedkliniczną, wspierając identyfikację związków wiodących oraz rozwój biomarkerów translacyjnych w badaniach nad niewydolnością prawej komory serca.
- Biologia odkryć: Ilościowa ocena adaptacji i niewydolności prawej komory, wspomagająca testowanie hipotez i wyjaśnianie szlaków sygnałowych.
- Przesiew: Dostarczanie zestandaryzowanych, ilościowych wyników do funkcjonalnej oceny serca.
- Analityka: Udostępnianie pętli ciśnienie-objętość oraz danych echokardiograficznych do analizy porównawczej interwencji.
- Badania translacyjne: Łączenie inwazyjnych i nieinwazyjnych punktów końcowych w celu uzgodnienia biomarkerów i zapewnienia ciągłości między fazą przedkliniczną a kliniczną.
- Wykorzystanie w skali przedsiębiorstwa: Ustanowienie wielokrotnego wykorzystania platformy opartej na dużych zwierzętach do oceny terapii sercowo-naczyniowych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w modelach niewydolności prawej komory serca.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje protokoły fenotypowania i umożliwia powtarzalne oraz skalowalne pozyskiwanie danych.
- Wartość strategiczna: Dostarcza informacji dla decyzji go/no-go i redukuje ryzyko biologiczne na późnych etapach w portfelach kardiologicznych.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko oraz rozwój terapii niewydolności prawej komory serca.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w chirurgii dużych zwierząt, monitorowaniu hemodynamicznym oraz obrazowaniu serca.
- Wymaga dostępu do stacji roboczych do analizy pętli ciśnienie-objętość, echokardiografii oraz infrastruktury fluoroskopowej.
- Konieczna jest standaryzacja protokołów fenotypowania i pozyskiwania danych pomiędzy zespołami.
- Adaptacja do innych modeli chorobowych lub gatunków może wymagać optymalizacji protokołu.
- Krzywa uczenia się modelu oraz śmiertelność zwierząt podkreślają potrzebę biegłości proceduralnej.
Najczęściej zadawane pytania dotyczące biofarmacji
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:39
Catheter Placement
1:44
Echocardiography
2:19
Right Heart Catheterization and Pressure Volume Loop Acquisition
3:20
Acute Right Heart Failure Induction
3:58
Pressure Overload with Iterative Pulmonary Embolism Induction
4:40
Systemic Hemodynamic Restoration
5:30
Results: Representative Acute Right Heart Failure Phenotype Analyses
7:07
Conclusion
