O protocolo oferece uma introdução detalhada à experiência de usar o método de cateterismo cardíaco direito para detectar pressão arterial pulmonar em ratos, o que ajudará a obter dados precisos de forma mais eficiente e a melhorar a taxa de sucesso do experimento. Esse método também melhora a reprodutibilidade dos experimentos em diferentes laboratórios.
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Artigo de método
Medição da pressão da artéria pulmonar em ratos usando cateterização no coração direito
Neste artigo
Resumo
Resumo
A pressão da artéria pulmonar (PAP) medida por cateterismo no coração direito é considerada o padrão ouro para o diagnóstico da hipertensão pulmonar. Ratos foram usados para estabelecer modelos de hipertensão pulmonar. No entanto, quando os iniciantes realizam cateterismo cardíaco direito para medir a PAP em modelos de hipertensão pulmonar em ratos, o cateter frequentemente entra inadvertidamente na veia cava inferior ou fica preso no ventrículo direito sem alcançar a artéria pulmonar, levando a um cateterismo prolongado, que diminui a frequência cardíaca em ratos e fornece leituras de pressão distorcidas. Além disso, há o risco de perfurar o átrio direito, fazendo o experimento falhar. Este estudo tem como objetivo compartilhar a experiência do nosso laboratório na medição da PAP usando cateterização cardíaca direita por meio de uma apresentação em vídeo. Enumeramos as etapas cirúrgicas envolvidas no cateterismo do coração direito, bem como as ferramentas necessárias para a cirurgia. Melhoramos a seleção de cateteres com base nas propriedades dos materiais do cateter e descrevemos o método de preparação do cateter. Também explicamos o processo de inserção do cateter na artéria pulmonar e a determinação da posição do cateter. Acreditamos que esse protocolo será útil para iniciantes na medição da pressão arterial pulmonar.
Introdução
Atualmente, a pressão da artéria pulmonar medida por cateterismo cardíaco direito é o padrão ouro para o diagnóstico da hipertensão pulmonar1. Em humanos e animais grandes, o cateter flutuante é usado principalmente para cateterização do coraçãodireito 2. No entanto, em animais pequenos (como ratos), devido à falta de cateteres flutuantes adequados, a aplicação dessa técnica é limitada, o que traz inconvenientes para a pesquisa científica sobre a replicação de modelos de hipertensão pulmonar usandoratos 3. Ratos normalmente usados para modelar hipertensão pulmonar geralmente têm uma faixa de peso entre 300 e 400 g. Um tamanho corporal menor significa que eles têm vasos sanguíneos mais finos e paredes cardíacas mais finas, o que dificulta a cateterização. Embora haja relatos da literatura sobre o método de fabricar um cateter do coração direito com um tubo de polietileno (PE) com diâmetro externo de 0,9 mm e diâmetro interno de 0,5 mm, e a técnica deintubação 3,4,5, a forma de onda de pressão da artéria pulmonar foi monitorada com sucesso. Mas na operação real, ainda há muitos problemas: o cateter provavelmente entra na veia cava inferior por engano ou permanece no ventrículo direito por muito tempo e não entra na artéria pulmonar. O tempo prolongado de inserção do cateter também pode levar à diminuição da frequência cardíaca do rato e à distorção da medição da pressão. O cateter pode até perfurar o átrio direito devido a uma operação inadequada, resultando na falha doexperimento 4,5,6. Analisando as razões, pode ser que a tenacidade e a dureza do cateter afetem a curvatura da ponta do cateter, dificultando assim sua entrada na artéria pulmonar.
Para resolver esse problema, neste estudo, foi selecionado um tubo de policloreto de vinila adicionado por plastificante (diâmetro externo 1,6 mm, diâmetro interno 1,0 mm, comprimento 25 cm, adequado para veias jugulares de ratos acima de 150 g) com maior elasticidade e tenacidade como material para fabricar o cateter. Propomos um conjunto de esquemas operacionais sistemáticos, incluindo a formação do rabo de cavalo na ponta do cateter, a dissecação da veia jugular externa, a inserção do cateter e a determinação da posição do cateter. Por meio de melhorias nos métodos anteriores, conseguimos facilitar a passagem para a artéria pulmonar e uma taxa de sucesso maiorde 7,8. Portanto, podemos fornecer suporte técnico mais confiável para pesquisas em modelos de hipertensão pulmonar em pequenos animais.
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Protocolo
Todos os procedimentos foram conduzidos de acordo com as diretrizes do Comitê Institucional de Cuidados Animais da Universidade Médica do Exército. Os procedimentos seguidos foram realizados de acordo com as diretrizes institucionais. Devido à invasividade da cateterização do coração direito, os animais devem ser eutanasiados imediatamente após a coleta dos dados. A eutanásia deve ser realizada de acordo com as diretrizes de estudos com animais da instituição. Ratos Sprague-Dawley (SD) machos saudáveis, grau livre de patógenos específicos (FPS), peso corporal de 300 ± 20 g foram usados aqui.
1. Preparação do cateter
- Selecione uma agulha de infusão venosa (tubo de PVC) com diâmetro externo de 1,6 mm, diâmetro interno de 1,0 mm e comprimento de 25 cm. Corte a ponta da agulha. Enfie um fio de cobre com diâmetro menor que 1,0 mm no tubo.
- Forme a extremidade da cauda em um círculo com diâmetro de 7 mm (Figura 1A). O experimentador pode usar um objeto cilíndrico de tamanho apropriado (como um lápis) para ajudar a dobrar o cateter. Mergulhe a extremidade circular na água a 100 °C por 10 minutos e depois retire. Remova o fio de cobre. A extremidade traseira é semelhante a um rabo de cavalo, e a outra extremidade pode ser conectada a uma torneira de três vias (Figura 1B).
Figura 1: Fabricação do cateter. (A) Passe um fio de cobre pelo tubo de PVC e dobre a extremidade do tubo formando um círculo de 7mm de diâmetro. (B) Após imergir a extremidade do círculo em água a 100 °C por 10 minutos, remova o fio de cobre. O tubo tem o formato, lembrando o formato de um rabo de cavalo. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
2. Preparação de animais
- Controle de temperatura: Ligue a bolsa térmica e ajuste a temperatura para 37 °C. Mantenha a temperatura em 37°C durante toda a cirurgia.
- Anestesie o rato com injeção intraperitoneal de 0,3 mL de Pentobarbital de sódio a 2% por 100 g de peso corporal. Para verificar se o animal está anestesiado, verifique se a pata ou a cauda não responde. Evite situações em que animais acordem durante a cirurgia devido à anestesia insuficiente, assim como mortes ou outros efeitos adversos causados por anestesia excessiva. Durante a cirurgia, monitore continuamente se a frequência cardíaca e a respiração do rato estão normais.
- Coloque o rato em posição supina sobre a almofada térmica da mesa cirúrgica e fixe seus incisivos e membros posteriores na mesa de cirurgia usando elásticos.
3. Procedimento cirúrgico
- Depile a área cervical direita e desinfete a área com um cotonete embebido em álcool isopropílico. Use tesoura de tecido para fazer uma incisão de 2 cm na pele, do lado direito do pescoço. Use pinças oftálmicas curvas para dissecar de forma direta a veia jugular externa do lado direito.
- Livre cerca de 1 cm da veia. Ligue a extremidade distal da veia com um fio de sutura 5-0. Faça um nó corredor na extremidade próxima. Prenda o fio do ponto na extremidade distal com um hemostado e puxe-o suavemente em direção à cabeça para apertar moderadamente o vaso sanguíneo.
- Para a venenotomia, dobre a agulha nº 7 preparada 45° na direção oposta à ponta da agulha (Figura 2A) e perfure a veia jugular externa em direção à extremidade proximal (Figura 2B).
ATENÇÃO: Agulhas são consideradas instrumentos afiados. Evite contato direto com a ponta ao usá-los.
Figura 2: Ferramenta de Venetomia. (A) Dobre a agulha nº 7 45° na direção oposta à ponta da agulha. (B) Perfurar a veia jugular externa em direção à extremidade proximal. Devido à flexão anterior da agulha, a operação do experimentador será mais conveniente. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
- Encha o cateter cardíaco conectado à torneira de três vias com solução de heparina sódica e feche a torneira de três vias.
NOTA: A heparina, como anticoagulante, pode prevenir a formação de coágulos sanguíneos durante a cateterização. Prepare 500 mL de solução de heparina sódica a 1000 UI/mL misturando heparina de sódio e soro fisiológico normal. - Insira a ponta dobrada da agulha nº 7 feita por você na veia, levante-a e insira as pinças oftálmicas curvas na veia ao longo do caminho para abri-la (Figura 3A). Retire a agulha. Insira o cateter na veia pela abertura aberta pela pinça (Figura 3B).
- Retire a pinça oftálmica curva. Desamarre o nó corredero, empurre o cateter para frente e depois amarre um novo nó corredor para fixar o cateter e evitar que ele caia (Figura 3C). Não amarre o nó corredístico muito apertado, garantindo que não haja vazamento de sangue e que o cateter possa ser empurrado livremente ao mesmo tempo.
Figura 3: Cateterização. (A) Insira as pinças oftálmicas curvas na veia para abrir a veia. (B) Insira o cateter na veia pela abertura aberta pela pinça. (C) Amarre um novo nó corredor para fixar o cateter e evitar que ele caia. Certifique-se de que não haja vazamento de sangue e que o cateter possa ser empurrado livremente ao mesmo tempo. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
- Ligue o polígrafo, conecte o transdutor de pressão e esvazie o transdutor com soro fisiológico normal para garantir que não haja bolhas de ar.
- Abra o software de gravação, zere o local expondo-o à atmosfera e então realize a calibração de dois pontos com um esfigmomanômetro de mercúrio. No software, defina o tipo de filtro para passa-baixo, a frequência de corte para 40 Hz e a taxa de amostragem para 1000 SPS.
- Medição da forma de onda e julgamento de posição: Conecte a torneira de registro de três vias conectada ao cateter ao transdutor de pressão, garantindo que não haja bolhas de ar na torneira de três vias. Em seguida, abra e gire o interruptor da torneira de três vias para que o cateter se comunique com o transdutor de pressão, e assim a forma de onda venosa pode ser vista (Figura 4A).
- Gire o cateter enquanto o empurra para frente. Se houver resistência, não force o avanço. Levante o absorvente (feito com lâmina cirúrgica), puxe um pouco o cateter para fora, depois gire e empurre novamente. Quando se sente uma sensação de vazio, a forma de onda ventricular pode ser vista (Figura 4B).
- Empurre-a para frente novamente para alcançar a artéria pulmonar. O deslizamento da ponta do cateter contra a parede do coração pode ser sentido durante o avanço. A forma de onda da artéria pulmonar aparecerá (Figura 4C).
- Se a forma de onda ventricular mostrada na Figura 4D aparecer, isso pode significar que é difícil para o cateter entrar na artéria pulmonar nessa posição. Retire um pouco o cateter, gire-o e empurre-o para frente até que a onda ventricular mostrada na Figura 4B apareça, e então é muito fácil entrar na artéria pulmonar. Ao mesmo tempo, iniciantes também podem consultar Sarkar et al. para uma melhor compreensão das formas de onda em diferentesestágios 9.
Figura 4: Forma de onda da pressão. (A) A forma de onda venosa. (B) A forma de onda ventricular. (C) A forma de onda da artéria pulmonar. (D) A forma de onda ventricular anormal. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.
4. Coleta de dados
- Uma vez confirmada a forma de onda característica da pressão da artéria pulmonar e a forma de onda permaneça estável por 1 minuto, coloque suavemente o cateter e mantenha-o estável. Agora, meça o PAP.
- Registre uma forma de onda estável por pelo menos 10 ciclos cardíacos consecutivos. Se o experimento exigir medição contínua e prolongada do PAP, coloque gazes sobre a pele exposta para evitar ressecamento ou reações adversas causadas pela exposição prolongada ao ambiente.
- Ajuste as pressões do átrio direito, ventrículo direito e artéria pulmonar em 2-6 mmHg, 0-25 mmHg e 10-25 mmHg, respectivamente, cada um com seus picoscaracterísticos 7,8,9,10,11,12,13. Quando o pico sistólico da forma de onda de pressão ventricular direita apresenta uma entalhe, o cateter tem maior probabilidade de entrar na artéria pulmonar.
- Após a conclusão da coleta dos dados, eutanasiem os animais de acordo com as diretrizes de estudos com animais da instituição. Limpe os cateteres após toda a coleta de dados terminar.
NOTA: Todo o lixo gerado pelos procedimentos deve ser devidamente gerenciado. Agulhas usadas e outros objetos cortantes devem ser imediatamente colocados em recipientes dedicados para descarte de objetos cortantes. Tecidos biológicos (incluindo cadáveres de animais) devem ser tornados inofensivos. Reagentes químicos usados devem ser despejados em tanques de resíduos líquidos e descarregados após purificação centralizada.
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Resultados
Publicamos os dados sobre a pressão arterial pulmonar média de ratos com hipertensão pulmonar crônica induzida por hipóxia e de ratos controle normais das planícies medidas usandoeste método 7,8. Os resultados são basicamente consistentes com os dados relatados naliteratura 9,10,11,12.
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Discussão
Em 1970, Swan e Ganz relataram o uso de cateter flutuante para medir a pressão da artéria pulmonar13, estabelecendo o cateterismo cardíaco direito invasivo como o padrão ouro para diagnosticar hipertensãopulmonar 14,15. No entanto, em estudos envolvendo pequenos animais como ratos, o tamanho do cateter limita a viabilidade da cateterização torácica fechada. Em 1984, Bo et al.3descre...
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Divulgações
Os autores não declaram conflito de interesses relacionado à publicação deste artigo.
Agradecimentos
Esse trabalho foi apoiado pela Fundação de Ciências Naturais da China (nºs 81971784, 81830062).
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Fio de sutura 5-0 | Zhongke Huida | 23030306 | |
| Desinfetante álcool 75% | Shandong Zhuojian Medical Technology Co., LTD. | Q/371402SDZJ005 | |
| Béquer | Fábrica de Instrumentos de Vidro de Chengdu | GG-17 | 250mL |
| Fio de cobre | ThermoFisher | 000098.G2 | |
| Bolsa térmica | Tigergene Technology Inc | TG-TP-BS | 20 e vezes; 35cm |
| Pinças hemostáticas | Beyotime | FS245 | |
| Agulha de infusão intravenosa | Fábrica de Equipamentos Médicos da Grande Muralha do Condado de Hanjiang | GB 18671-2002 | |
| LabChart Pro Upgrade v7 para Windows | AD Instruments | GR85-XNCB-MEDA | |
| Cotonete médico | Huatai Medical Equipment Co., LTD. | YY/T 10330-2015 | |
| Sistema de gravação fisiológica multicanal (PowerLab 35/4, AD Instruments) | AD Instruments | PowerLab 35/4 | |
| Agulha | Grupo de Desenvolvimento Empresarial Kindly de Xangai Co., LTD. | 0,7 vezes; 32 TW LB | |
| Soro fisiológico normal | Servicebio | G4702-500ML | solvente? Fluido de limpeza |
| Pinças curvas oftalmológicas | Beyotime | FS229 | |
| Transdutores de pressão | AD Instruments | SP 844 | |
| Mesa cirúrgica de ratos | INSTRUMENTOS YUYAN | 30351 | |
| Heparina de sódio | biosharp | BS145 | Efeito anticoagulante |
| Pentobarbital de sódio | Sigma-Aldrich | P3761 | É usado para anestesiar ratos |
| Seringa estéril | Grupo de Desenvolvimento Empresarial Kindly de Xangai Co., LTD. | 5ml | |
| Lâmina cirúrgica | Beyotime | FS205 | Usado para fazer o pad |
| Torneira de três caminhos | B.Braun | 409511CN | |
| Tesoura de tecido | Beyotime | FS209 |
Referências
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- Sarkar, T., et al. Catheterization of Pulmonary and Carotid Arteries for Concurrent Measurement of Mean Pulmonary and Systemic Arterial Pressure in Rat Models of Pulmonary Arterial Hypertension. Bio Protoc. 13 (16), e4737(2023).
- Neelakantan, S., et al. Dissecting contributions of pulmonary arterial remodeling to right ventricular afterload in pulmonary hypertension. Bioeng Transl Med. 10 (4), e70035(2025).
- Neelakantan, S., et al. Right Ventricular Stiffening and Anisotropy Alterations in Pulmonary Hypertension: Mechanisms and Relations to Right Heart Failure. J Am Heart Assoc. 14 (5), e037126(2025).
- Mendiola, E. A., et al. Right Ventricular Architectural Remodeling and Functional Adaptation in Pulmonary Hypertension. Circ Heart Fail. 16 (2), e009768(2023).
- Swan, H. J., et al. Catheterization of the heart in man with use of a flow-directed balloon-tipped catheter. New Engl J Med. 283 (9), 447-451 (1970).
- Ruopp, N. F., Cockrill, B. A. Diagnosis and Treatment of Pulmonary Arterial Hypertension: A Review. JAMA. 327 (14), 1379-1391 (2022).
- Ferrero, P., Krishnathasan, K., Constantine, A., Chessa, M., Dimopoulos, K. Pulmonary arterial hypertension in congenital heart disease. Heart (British Cardiac Society). 110 (18), 1145-1152 (2024).
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Reimpressões e permissões
