Wykrywanie w czasie rzeczywistym wpływu kwasu ferulowego na lewą komorę szczura za pomocą cewnika konduktometrycznego ciśnienie-objętość
12 stycznia 2024
Ten protokół opisuje metodę pomiaru ciśnienia i objętości lewej komory za pomocą techniki przewodności ciśnienie-objętość. Metoda ta umożliwia ciągłe monitorowanie w czasie rzeczywistym wpływu leków na serce.
Znieczulenie jest nieuniknionym problemem w eksperymentach na zwierzętach. W tym eksperymencie różne poziomy znieczulenia mają znaczący wpływ na wyniki eksperymentu. Ta metoda pomiaru pętli ciśnienia i objętości jest łatwiejsza do nauczenia się w porównaniu z metodą otwartej klatki piersiowej, co obejmuje mniej narzędzi eksperymentalnych i mniej czasu na naukę dla eksperymentatorów.
Nasze laboratorium będzie badać wpływ i mechanizmy tradycyjnej medycyny chińskiej na choroby sercowo-naczyniowe, badając jej rozległy, ale nie w pełni zrozumiały wpływ na zdrowie serca. Aby rozpocząć, zanurz czujnik ciśnienia i objętości przyrządu do cewnika przewodzącego w 0.9% roztworze chlorku sodu. Po nasyceniu czujnika podłącz konfigurację eksperymentalną.
Naciśnij ikonę Start w oprogramowaniu, aby automatycznie zarejestrować dane monitorowania z czujnika ciśnienia i objętości. Następnie skalibruj ciśnienie i przewodność za pomocą oprogramowania Mikro-Tip do pomiaru ciśnienia i objętości. Unieruchomij znieczulone szczury na izotermicznej płycie grzewczej, utrzymując plecy w kontakcie z płytką.
Pokryj sondę temperatury wazeliną i włóż sondę do odbytnicy szczura. Teraz wykonaj czterocentymetrowe nacięcie po prawej stronie środkowej linii na szyi szczura. Użyj kleszczy, aby oddzielić mięśnie i tkankę łączną.
Odizoluj tętnicę szyjną od innych tkanek. Następnie umieść trzy linie chirurgiczne 5-0 poniżej tętnicy szyjnej. Wlej sterylny 0,9% roztwór chlorku sodu na tętnicę, aby była wilgotna.
Teraz odetnij skórę powyżej lewego obojczyka i oderwij tkankę wokół żyły szyjnej. Przeciąć lewą żyłę szyjną z linią chirurgiczną 5-0. Następnie podwiąż dystalny koniec prawej tętnicy szyjnej.
Zacisnąć zaciski tętnicze proksymalnie, aby zawiesić przepływ krwi. Za pomocą mikronożyczek wytnij odcinek w naczyniu, w którym zatrzymał się przepływ krwi. Wprowadzić cewnik wzdłuż tętnicy szyjnej głęboko do lewej komory.
Upewnij się, że najniższe ciśnienie skurczowe po wejściu do komory wynosi blisko zero milimetrów słupa rtęci. Nieznacznie wyreguluj cewnik ciśnienie-objętość, aby uzyskać rozsądną zależność ciśnienie-objętość. Podwiązuj proksymalny koniec linii chirurgicznej, aby zapobiec ogromnej utracie krwi i zmianie położenia cewnika.
Gdy objętość ciśnienia ustabilizuje się, podwiąż linię chirurgiczną dystalnie do podwiązanej żyły szyjnej. Powoli wstrzykiwać do jednego mililitra na kilogram kwasu ferulowego. Teraz wstrzyknij 50 mikrolitrów 20% roztworu chlorku sodu z lewej żyły szyjnej, aby usunąć równoległe przewodnictwo generowane przez mięsień sercowy.
Po zakończeniu badania użyj igły do pobierania krwi, aby pobrać krew z aorty brzusznej szczura. Przenieś pobraną krew do probówki do pobierania heparyny sodowej i odwróć probówkę dwa razy, aby zapobiec krzepnięciu krwi. Po eutanazji zwierzęcia nadmiarem znieczulenia należy umieścić pobraną krew w otworze probówki kalibracyjnej.
Cewnik automatycznie wykryje przewodnictwo krwi i zarejestruje je w module monitorującym. Zaobserwowano wyraźny wzrost ciśnienia, gdy cewnik wchodził do lewej komory z tętnicy szyjnej. Zaobserwowano, że ciśnienie w lewej komorze mieści się w granicach od 10 do 105 milimetrów słupa rtęci, a objętości przewodnictwa mieszczą się w zakresie od 65 do 115 mikrolitrów.
Cały cykl pracy serca został utworzony przez pętlę ciśnienie-objętość w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Podanie kwasu ferulowego wywołało znaczące zmiany w czynności serca. Wstrzyknięcie hipertonicznego roztworu soli fizjologicznej przez lewą żyłę szyjną spowodowało wzrost wartości przewodnictwa.
Przegląd
Ten protokół opisuje metodę pomiaru ciśnienia i objętości lewej komory serca przy użyciu techniki przewodności ciśnienie-objętość. Ta metoda umożliwia ciągłe monitorowanie w czasie rzeczywistym wpływu leków na serce.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Fizjologia układu krążenia
- Farmakologia
- Metodologia eksperymentalna
Tło
- Znieczulenie znacząco wpływa na wyniki badań na zwierzętach.
- Metoda pomiaru pętli ciśnienie-objętość jest łatwiejsza do nauczenia niż metoda otwartej klatki piersiowej.
- Ta metoda wymaga mniej narzędzi eksperymentalnych i krótszego czasu nauki.
- Badania koncentrują się na wpływie medycyny tradycyjnej chińskiej na choroby układu krążenia.
Cel badania
- Zbadać wpływ i mechanizmy działania medycyny tradycyjnej chińskiej na zdrowie serca.
- Ulepszyć metody pomiaru funkcji serca.
- Zgłębić zrozumienie wpływu leków na serce.
Zastosowane metody
- Technika przewodności ciśnienie-objętość do monitorowania w czasie rzeczywistym.
- Użycie czujnika ciśnienie-objętość zanurzonego w roztworze soli.
- Podłączenie czujnika do aparatury eksperymentalnej w celu zebrania danych.
- Porównanie wyników z tradycyjnymi metodami pomiaru.
Główne wyniki
- Monitorowanie w czasie rzeczywistym zapewnia natychmiastową informację zwrotną na temat funkcji serca.
- Metoda wydaje się obiecująca dla oceny wpływu leków na serce.
- Wyniki mogą prowadzić do lepszego zrozumienia zdrowia układu krążenia.
- Medycyna tradycyjna chińska może mieć znaczący wpływ na zdrowie serca.
Wnioski
- Technika przewodności ciśnienie-objętość jest skuteczna w badaniach kardiologicznych.
- Upraszcza proces nauki dla badaczy.
- Wymagane są dalsze badania, aby w pełni zrozumieć wpływ medycyny tradycyjnej chińskiej.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Real-time pressure-volume loop analysis in rat models enables direct, quantitative assessment of cardiac function under pharmacological intervention. This approach provides high-resolution data critical for early-stage cardiovascular drug evaluation and mechanistic de-risking. Integrating such measurements strengthens predictive confidence at the discovery-to-preclinical inflection point for cardiac therapeutics.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables direct interrogation of cardiac functional hypotheses in vivo.
- Supports mechanistic de-risking by quantifying drug-induced changes in ventricular performance.
- Facilitates functional target validation for cardiovascular drug candidates.
Screening & Assay Development
- Provides validated, quantitative pressure-volume outputs for assay standardization.
- Enables reproducible, real-time monitoring of cardiac response to compounds.
- Supports development of scalable in vivo screening platforms for cardiac function.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical cardiac function data with disease-relevant endpoints.
- Enables continuity from early discovery through preclinical efficacy assessment.
- Supports risk-adjusted advancement decisions for cardiovascular portfolios.
Pipeline & Workflow Integration
This method bridges early discovery and preclinical validation by providing real-time, quantitative cardiac function data in response to drug administration.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and mechanistic clarification of cardiac drug effects.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative pressure-volume loop data for compound evaluation.
- Analytics: Enables statistical comparison of cardiac function across treatment conditions.
- Translational Research: Provides endpoints relevant to preclinical and translational cardiac studies.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for cardiac function assessment across drug programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in cardiac drug evaluation.
- Operational Value: Standardizes in vivo cardiac assessment with reproducible, quantitative outputs.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital allocation for cardiovascular assets.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of cardiac drug candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in small animal surgery and cardiovascular physiology.
- Demands specialized pressure-volume catheter instrumentation and analytical software.
- Necessitates rigorous cross-team standardization of anesthesia and procedural variables.
- Adaptation may be needed for different animal models or cardiac disease states.
- Careful control of confounding variables, such as anesthesia depth, is essential for data integrity.
