Małoinwazyjny model zwężenia zastawki aortalnej u świń
20 października 2023
Ten protokół opisuje minimalnie inwazyjną procedurę chirurgiczną dla wstępującego pasma aorty u świń.
Większość przedklinicznych badań sercowo-naczyniowych przeprowadza się na gryzoniach i innych małych modelach zwierzęcych. Z punktu widzenia logistyki, ekonomii, powtarzalności i przepustowości ma oczywiste zalety. Jednak ich reakcje filogenetyczne, patofizjologiczne i farmakologiczne różnią się od ludzkich, co może uniemożliwić wiarygodne przełożenie na zastosowanie kliniczne.
Korzystając z naszych wysoce wyspecjalizowanych umiejętności chirurgicznych i wewnątrznaczyniowych, skupiliśmy się na opracowywaniu chirurgicznych i hybrydowych dużych modeli zwierzęcych powszechnych patologii serca. Protokół ten jest dobrym przykładem prostej, minimalnie inwazyjnej procedury, która zapewnia dobrą równowagę między niezawodnością, odtwarzalnością i dobrostanem zwierząt. Monitorując nachylenie w czasie rzeczywistym za pomocą czujników ciśnienia o wysokiej dokładności, jesteśmy w stanie dokładnie miareczkować gradient ciśnienia w poprzek zwężenia, co skutkuje bardzo jednorodnym stopniem nasilenia u zwierząt.
Co więcej, podejście minimalnie inwazyjne skutkuje znacznie niższym odsetkiem powikłań i lepszą regeneracją zwierząt. Rozwój dużych modeli zwierzęcych, w tym przypadku trzody chlewnej, jest obiecujący dla testów farmakologicznych i urządzeń podobnych do ludzkich. Jest to szczególnie ważne w przypadku bardzo wrażliwych obszarów, w których anatomiczne podobieństwo fizjologiczne do anatomii człowieka jest kluczowe, takich jak znieczulenie, krążenie pozaustrojowe, ECMO, LVAS, przezskórne terapie wewnątrzcewnikowe oraz chirurgia małoinwazyjna i robotyczna.
Na początek zidentyfikuj miejsce nakłucia do kaniulacji tętniczej u znieczulonej świni. Za pomocą sondy naczyniowej zidentyfikuj wspólną tętnicę udową i potwierdź położenie markera ultrasonograficznego oraz prawidłową głębokość. Przed zamontowaniem osłony wprowadzacza należy przepłukać wprowadzacz i rozszerzacz heparynizowaną solą fizjologiczną.
Pod kontrolą USG wprowadzić echogeniczną igłę tętniczą do tętnicy udowej. Gdy światło tętnicy zostanie osiągnięte, a pulsująca krew tętnicza wypłynie z piasty igły, wsuń prowadnik z końcówką J do tętnicy. Utrzymując nacisk na miejsce nakłucia, wyjmij igłę i wsuń zespół wprowadzający i rozszerzacz do tętnicy.
Następnie wyjmij rozszerzacz i odessaj krew z bocznego portu wprowadzającego, aby potwierdzić prawidłowe ułożenie wprowadzacza. Kolejno przepłucz wprowadzacz sterylnym roztworem soli fizjologicznej. Na koniec podłącz przewód ciśnienia tętniczego do bocznego portu wprowadzającego tętnicę udową, aby monitorować ciśnienie krwi.
Po wykonaniu kaniulacji tętniczej u znieczulonej świni, za pomocą głowicy ultrasonograficznej serca, zlokalizuj położenie aorty wstępującej. Następnie zaznacz miejsce nacięcia i zdezynfekuj klatkę piersiową zwierzęcia. Za pomocą skalpela wykonaj dwu- lub trzycentymetrowe nacięcie skóry na poziomie 3/4 przestrzeni międzyżebrowej.
Następnie rozetnij leżące poniżej warstwy powięzi i mięśni, aż do osiągnięcia przestrzeni międzyżebrowej. Zatrzymaj wentylację bez nadciśnienia i ciśnienia wydechowego. Zwiększ rozmiar mięśni międzyżebrowych, aby wejść do klatki piersiowej.
Następnie zwiększ nacięcie, aby umożliwić umieszczenie ostrzy zwijacza. Cofnij żebra i zwizualizuj leżące pod nimi struktury. Za pomocą małoinwazyjnych kleszczy i nożyczek kardiochirurgicznych otwórz osierdzie.
Następnie użyj mokrej, sterylnej gazy, aby cofnąć lewe przedsionki i tkankę płucną zakrywającą widok aorty. Ostrożnie oddziel aortę od tętnicy płucnej, aż do osiągnięcia poprzecznej zatoki osierdziowej. Aby ułatwić cewnikowanie aorty, umieść znacznik nieprzepuszczający promieni rentgenowskich w obszarze opaski.
Umieść przeszczep ePTFE lub nylonową opaskę wokół aorty wstępującej. Podłącz adapter podwójnej zastawki hemostazy do sześcioma francuskich cewników prowadzących MP1 i przepłucz go heparynizowaną solą fizjologiczną. Wstępnie załaduj cewnik prowadzący drutem prowadzącym z końcówką J o długości 260 centymetrów i 0,035 cala i wprowadź ten zestaw przez osłonę tętnicy udowej.
Pod kontrolą fluoroskopową przesuń prowadnik i wprowadź cewnik do aorty wstępującej. Po zidentyfikowaniu zastawki aortalnej ostrożnie skrzyżuj ją z prowadnikiem i wprowadź cewnik prowadzący do lewej komory. Sprawdź ślady ciśnienia, aby potwierdzić ułożenie lewej komory.
Następnie usuń prowadnik, pozostawiając cewnik prowadzący w lewej komorze. Po zaessaniu krwi przepłucz cewnik sterylną solą fizjologiczną i upewnij się, że w cewniku nie ma pęcherzyków powietrza. Po przepuszczeniu dwóch czujników ciśnienia o wysokiej wierności przez adapter podwójnej zastawki hemostazy, wciągnij cewnik prowadzący z powrotem do aorty wstępującej dystalnie do znacznika nieprzepuszczającego promieni rentgenowskich, umieszczonego w miejscu banderolowania.
Pozostawiając jeden z czujników ciśnienia o wysokiej wierności w lewej komorze, potwierdź położenie cewnika za pomocą śladów ciśnienia. Po cewnikowaniu lewej komory zamykaj nylonową opaskę jednym kliknięciem na raz, ściśle monitorując ciśnienie. Umieść sterylną plastikową rurkę na końcu nylonowej opaski, aby uniknąć przypadkowego uszkodzenia otaczających konstrukcji.
W przypadku ePTFEN zwęź opaskę za pomocą kleszczy 45 stopni. Monitoruj ciśnienie, aby oszacować względne położenie zwężenia. Na koniec umieść tytanowy hemocyklip na pozycji kleszczy.
Zastosowanie czujników ciśnienia o wysokiej wierności umożliwia uzyskanie wysokiej jakości sygnałów ciśnienia, co pozwala na dokładną kalibrację zwężenia w czasie rzeczywistym. Echokardiografia przezklatkowa potwierdziła znaczne zwężenie zastawki aortalnej bezpośrednio po operacji i w trakcie obserwacji. Operacja bandażowania spowodowała znaczne zwężenie zastawki aortalnej i przerost koncentryczny lewej komory.
Pośmiertna analiza makroskopowa serca wykazała większe serca i grubszą ścianę lewej komory.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy protokół opisuje małoinwazyjną procedurę chirurgiczną opaskowania wstępującej aorty u świń. Ma ona na celu zapewnienie niezawodnego i powtarzalnego modelu do badania patologii serca.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Badania nad układem sercowo-naczyniowym
- Modele chirurgiczne
- Badania na dużych zwierzętach
Wstęp
- W przedklinicznych badaniach układu sercowo-naczyniowego często wykorzystuje się modele małych zwierząt.
- Modele małych zwierząt mają ograniczenia w zakresie przenoszenia wyników na ludzi.
- Modele dużych zwierząt mogą lepiej odzwierciedlać ludzką patofizjologię.
- Niniejszy protokół koncentruje się na małoinwazyjnym podejściu w celu poprawy dobrostanu zwierząt.
Cel badania
- Opracowanie wiarygodnego modelu do badania schorzeń serca.
- Zapewnienie powtarzalności wyników eksperymentalnych.
- Zrównoważenie interwencji chirurgicznej z kwestiami dobrostanu zwierząt.
Zastosowane metody
- Mało inwazyjna procedura chirurgiczna w celu wykonania bandingu wstępującego odcinka aorty.
- Zastosowanie wysokoprecyzyjnych czujników ciśnienia do monitorowania w czasie rzeczywistym.
- Precyzyjne miareczkowanie gradientów ciśnień w obrębie stenozy.
- Porównanie stopnia nasilenia schorzeń pomiędzy różnymi zwierzętami.
Główne wyniki
- Pomyślna implementacja procedury chirurgicznej.
- Osiągnięcie spójnych gradientów ciśnienia u wszystkich badanych osobników.
- Wykazana niezawodność i powtarzalność modelu.
- Pogłębione zrozumienie patologii serca w kontekście dużych zwierząt.
Wnioski
- Protokół ten stanowi cenne narzędzie dla badań nad układem sercowo-naczyniowym.
- Odnosi się on do ograniczeń wynikających z zastosowania modeli zwierzęcych o małych rozmiarach.
- Sprzyja lepszej translacji wyników badań na warunki kliniczne.
Najczęściej zadawane pytania
Zastosowanie w przemyśle
Modele na dużych zwierzętach, które ściśle naśladują fizjologię serca człowieka, są kluczowe dla translacyjnego rozwoju leków i urządzeń ukierunkowanych na niewydolność serca oraz zespoły przeciążenia ciśnieniowego. Ten małoinwazyjny model stenozy aortalnej u świń umożliwia precyzyjną i powtarzalną indukcję przeciążenia ciśnieniowego lewej komory, co zwiększa pewność predykcyjną w badaniach przedklinicznych nad skutecznością i bezpieczeństwem. Podejście to zmniejsza zmienność biologiczną i zwiększa niezawodność badań mechanistycznych i terapeutycznych w kluczowych punktach odkrywania oraz w fazach przedklinicznych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Umożliwia badanie szlaków przerostu i przebudowy serca w kontrolowanych warunkach przeciążenia ciśnieniowego.
- Wspiera funkcjonalną walidację celów terapeutycznych w leczeniu strukturalnych i funkcjonalnych zmian w sercu.
- Ułatwia ograniczanie ryzyka mechanistycznego poprzez zapewnienie fizjologicznych odpowiedzi istotnych dla człowieka.
Przesiewanie i opracowanie testu
- Zapewnia zestandaryzowany, powtarzalny model na dużych zwierzętach do oceny potencjalnych leków i urządzeń.
- Dostarcza ilościowych wyników za pomocą wysokiej precyzji czujników ciśnienia i echokardiografii, co umożliwia rzetelną ocenę punktów końcowych.
- Umożliwia wiarygodne porównywanie interwencji poprzez minimalizację zmienności wewnątrzgrupowej.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Jest zgodny z istotną dla choroby ludzką patofizjologią serca, co umożliwia opracowanie biomarkerów translacyjnych.
- Zapewnia ciągłość procesu od etapu odkryć po walidację przedkliniczną terapii niewydolności serca w przebiegu przeciążenia ciśnieniowego.
- Zmniejsza ryzyko translacyjne poprzez modelowanie odpowiedzi farmakologicznych i urządzeń podobnych do tych u ludzi.
Integracja potoku i przepływu pracy
Model ten integruje się z kontinuum przedklinicznym, od wczesnego etapu odkrywania, poprzez identyfikację wiodących związków, aż po walidację translacyjną w przypadku terapeutyków i urządzeń kardiologicznych.
- Biologia odkrywcza: Umożliwia testowanie hipotez i wyjaśnianie szlaków przebudowy serca indukowanej przeciążeniem ciśnieniowym.
- Przesiewy: Zapewnia gotowe do analizy, powtarzalne punkty końcowe do oceny związków i urządzeń.
- Analityka: Oferuje ilościowe odczyty ciśnienia i echokardiograficzne do analizy porównawczej.
- Badania translacyjne: Łączy wyniki przedkliniczne z istotnością kliniczną poprzez modelowanie fizjologiczne zbliżone do ludzkiego.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy platformę wielokrotnego użytku dla różnorodnych badań nad interwencjami kardiologicznymi.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w walidacji celów kardiologicznych.
- Wartość operacyjna: Poprawia standaryzację, powtarzalność i skalowalność badań na dużych zwierzętach.
- Wartość strategiczna: Poprawia jakość decyzji go/no-go oraz efektywność kapitałową poprzez redukcję ryzyka biologicznego na późnych etapach.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko oraz rozwój kandydatów na leki kardiologiczne.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza specjalistyczna w zakresie małoinwazyjnej chirurgii serca oraz anestezjologii zwierząt dużych.
- Konieczny jest dostęp do czułych czujników ciśnienia, echokardiografii oraz infrastruktury obrazowania chirurgicznego.
- Niezbędna jest rygorystyczna standaryzacja międzyzespołowa w celu uzyskania powtarzalnej kalibracji gradientu ciśnienia.
- Metoda jest dostosowana do różnych badań nad interwencjami kardiologicznymi, lecz ograniczona do patofizjologii przeciążenia ciśnieniowego.
- Ograniczenia praktyczne obejmują złożoność procedury oraz zapotrzebowanie na zasoby niezbędne do opieki nad dużymi zwierzętami.
