Протокол предоставляет подробное введение в опыт использования метода катетеризации правого сердца для обнаружения давления в легочной артерии у крыс, что поможет более эффективно получать точные данные и повысить успех эксперимента. Этот метод также повышает воспроизводимость экспериментов в разных лабораториях.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Измерение давления в легочной артерии у крыс с помощью катетеризации правого сердца
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Давление в легочной артерии (ПАП), измеряемое катетеризацией правого сердца, считается золотым стандартом диагностики легочной гипертензии. Крысы использовались для установления моделей легочной гипертензии. Однако, когда новички проводят катетеризацию правого сердца для измерения PAP в моделях легочной гипертензии у крыс, катетер часто случайно попадает в нижнюю полую вену или застревает в правом желудочке, не достигая легочной артерии, что приводит к длительной катетеризации, которая снижает частоту сердечных сокращений у крыс и даёт искажённые показания давления. Кроме того, существует риск прокола правого предсердия, что приведёт к провалу эксперимента. Данное исследование направлено на то, чтобы поделиться опытом нашей лаборатории по измерению PAP с использованием катетеризации правого сердца через видеопрезентацию. Мы перечисляем хирургические этапы, связанные с катетеризацией правого сердца, а также инструменты, необходимые для проведения операции. Мы улучшили подбор катетеров на основе свойств катетера и описали метод подготовки катетера. Мы также объяснили процесс введения катетера в легочную артерию и определение его положения. Мы считаем, что этот протокол будет полезен новичкам при измерении давления в легочной артерии.
Введение
В настоящее время давление в легочной артерии, измеряемое катетеризацией правого сердца, является золотым стандартом для диагностики легочнойгипертензии 1. У людей и крупных животных плавающий катетер в основном используется для катетеризации правогосердца 2. Однако у мелких животных (например, у крыс) из-за отсутствия подходящих плавающих катетеров применение этой техники ограничено, что создаёт неудобства для научных исследований по воспроизведению моделей легочной гипертензии с использованиемкрыс 3. Крысы, обычно используемые для моделирования легочной гипертензии, имеют весовой диапазон от 300 до 400 г. Меньший размер тела означает, что у них более тонкие кровеносные сосуды и более тонкие стенки сердца, что затрудняет катетеризацию. Хотя существуют литературные сообщения о методе изготовления правого сердечного катетера с полиэтиленовой трубкой (ПЭ) с внешним диаметром 0,9 мм и внутренним диаметром 0,5 мм, а также по технике интубации 3,4,5, форма давления в легочной артерии успешно отслеживалась. Но при реальной работе проблем всё ещё много: катетер, скорее всего, случайно войдёт в нижнюю полую вену или долго остаётся в правом желудочке, не поступив в легочную артерию. Длительное время установки катетера также может привести к снижению частоты сердечных сокращений крысы и искажению измерения давления. Катетер может даже проколоть правое предсердие из-за неправильной работы, что приведёт к неудачеэксперимента 4,5,6. Анализируя причины, возможно, жёсткость и твёрдость катетера влияют на изгиб наконечника катетера, что затрудняет вход в легочную артерию.
Для решения этой проблемы в этом исследовании была выбрана пластификатором поливинилхлоридная трубка (внешний диаметр 1,6 мм, внутренний диаметр 1,0 мм, длина 25 см, подходящая для яремных вен крыс весом более 150 г) с большей упругостью и ввязчивостью в качестве материала для изготовления катетера. Мы предложили набор систематических схем операций, включая изготовление хвостика на кончике катетера, вскрытие наружной яремной вены, установку катетера и определение его положения. Благодаря улучшению предыдущих методов мы добились более простого прохода в легочную артерию и более высокого уровняуспешности 7,8. Таким образом, мы можем предоставить более надёжную техническую поддержку для исследований моделей легочной гипертензии у мелких животных.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Все процедуры проводились в соответствии с рекомендациями Институционального комитета по уходу за животными Армейского медицинского университета. Выполняемые процедуры были выполнены в соответствии с институциональными рекомендациями. Из-за инвазивности катетеризации правого сердца животных следует эвтаназировать сразу после получения данных. Эвтаназия должна проводиться в соответствии с руководящими принципами учреждения по изучению животных. Здесь использовались здоровые самцы крыс сорта Спраг-Доули (SD) специфического уровня без патогенов (SPF), масса тела 300 ± 20 г.
1. Подготовка катетера
- Выберите венозную инфузионную иглу (ПВХ-трубку) с внешним диаметром 1,6 мм, внутренним диаметром 1,0 мм и длиной 25 см. Отрежьте кончик иглы. Прокрутите медный провод диаметром меньше 1,0 мм в трубку.
- Сделайте хвостовой конец в виде круга диаметром 7 мм (рисунок 1A). Экспериментатор может использовать цилиндрический предмет соответствующего размера (например, карандаш), чтобы помочь сгибать катетер. Погрузите круглый конец в воду при 100 °C на 10 минут, а затем достаньте. Отключите медный провод. Хвостовой конец похож на косичку, а другой конец может быть соединён с трёхпозиционным запорным краном (рисунок 1B).
Рисунок 1: Изготовление катетера. (A) Протяните медный провод через ПВХ-трубку и согните её конец в круг диаметром 7 мм. (B) После погружения круглого конца в воду при 100 °C на 10 минут уберите медный провод. Трубка имеет форму, напоминающую косичку. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.
2. Приготовление животных
- Контроль температуры: включите грелку и установите температуру на 37 °C. Поддерживайте температуру на уровне 37°C на протяжении всей операции.
- Анестезия крысы путём внутрибрюшинной инъекции 0,3 мл 2% натрия пентобарбитала на 100 г массы тела. Чтобы проверить, что животное под наркозом, проверьте неотзывчивость лапы или защемления хвоста. Избегайте ситуаций, когда животные просыпаются во время операции из-за недостаточной анестезии, а также смертей или других побочных эффектов, вызванных чрезмерной анестезией. Во время операции постоянно следите за нормальным пульсом и дыханием крысы.
- Поместите крысу в положение на спине на грелке стола для крыс и закрепите резцы и задние конечности на столе резинками.
3. Оперативная процедура
- Сбрийте правую шейную область и продезинфицируйте её ватной палочкой, пропитанной спиртом. Используйте тканевые ножницы, чтобы сделать разрез диаметром 2 см на коже с правой стороны шеи. Используйте изогнутые офтальмологические щипцы для тупого вскрытия наружной яремной вены справа.
- Освободите около 1 см вены. Перевяжите дистальный конец вены швной нитью 5-0. Завяжите скользящий узел на ближайшем конце. Зажмите швовую нить на дистальном конце гемостатом и аккуратно потяните её к головке, чтобы умеренно подтянуть кровеносный сосуд.
- Для венотомии согните подготовленную иглу No7 на 45° в противоположном направлении от кончика иглы (рисунок 2A) и проколите наружную яремную вену ближе к проксимальному концу (рисунок 2B).
ВНИМАНИЕ: Иглы считаются острыми инструментами. Избегайте прямого контакта с заострённым концом при их использовании.
Рисунок 2: Инструмент венотомии. (A) Согните иглу No7 на 45° в противоположную сторону от кончика иглы. (B) Проколоть наружную яремную вену ближе к проксимальному концу. Из-за предыдущего изгиба иглы работа экспериментатора будет удобнее. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.
- Заполните сердечный катетер, подключённый к трёхступенчатому запорному крану, раствором гепарина натрия и закройте трёхпозиционный запорный кран.
ПРИМЕЧАНИЕ: Гепарин, как антикоагулянт, может предотвращать образование тромбов во время катетеризации. Приготовьте 500 мл раствора гепарина натрия при 1000 МЕ/мл, смешав гепарин натрия и обычный физиологический раствор. - Введите изогнутый кончик самодельной иглы No7 в вену, поднимите её и введите изогнутые офтальмологические щипцы в вену, чтобы открыть её (рисунок 3A). Убери иглу. Введите катетер в вену через щель, открытую щипцами (рисунок 3B).
- Вынимите изогнутые офтальмологические щипцы. Развяжите скользящий узел, протолкните катетер вперёд, а затем завяжите новый скользящий узел, чтобы закрепить катетер и предотвратить его отпад (рисунок 3C). Не завязывайте скользящий узел слишком туго, чтобы не было протекания крови и катетер мог одновременно свободно вдавливаться.
Рисунок 3: Катетеризация. (A) Введите изогнутые офтальмологические щипцы в вену, чтобы открыть вену. (B) Ввести катетер в вену через щель, открытую щипцем. (C) Завяжите новый скользящий узел, чтобы закрепить катетер и предотвратить его падение. Убедитесь, что не протекает кровь и катетер может быть свободно вмещен одновременно. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.
- Включите полиграф, подключите датчик давления и опустите его обычным физиологическим раствором, чтобы убедиться, что нет пузырьков воздуха.
- Откройте программное обеспечение для записи, обнулите его, подвергая атмосфере, а затем выполните двухточечную калибровку с помощью ртутного сфигмоманометра. В программном обеспечении установить тип фильтра на низкие частоты, срезную частоту на 40 Гц и частоту дискретизации на 1000 SPS.
- Измерение формы волны и определение положения: подключите трёхпозиционный запорный кран, соединённый с катетером, с датчиком давления, убедившись, что в трёхпозиционном кране нет пузырьков воздуха. Затем откройте и поверните переключатель трёхступенчатого стопкрана, чтобы катетер связался с датчиком давления, и можно увидеть венозную форму волны (рисунок 4A).
- Вращайте катетер, толкая его вперёд. Если есть сопротивление, не заставляйте его продвигаться. Поднимите колодку (сделанную хирургическим лезвием), немного вытяните катетер, затем поверните и снова нажмите её. Когда ощущается ощущение пустоты, можно увидеть желудочковую волну (рисунок 4B).
- Протолкните его вперёд, чтобы добраться до легочной артерии. Скольжение наконечника катетера по сердечной стенке ощущается во время продвижения. Появится волновая форма легочной артерии (рисунок 4C).
- Если желудочковая волна, показанная на рисунке 4D , отображается, это может означать, что катетеру трудно проникнуть в легочную артерию в этом положении. Немного отнимите катетер, поверните его и толкайте вперёд, пока не появится желудочковая волна, показанная на рисунке 4B , и тогда очень легко войти в легочную артерию. В то же время новички могут обратиться к Саркару и др. для лучшего понимания форм волн на разныхстадиях 9.
Рисунок 4: Волновая форма давления. (A) Венозная форма волны. (B) Форма желудочков. (C) Волновая форма легочной артерии. (D) Аномальная форма желудочковой волны. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.
4. Сбор данных
- Когда характерная форма волны в легочной артерии подтверждена и форма волны остаётся стабильной в течение 1 минуты, аккуратно поставьте катетер и держите его устойчивым. Теперь измерьте PAP.
- Записывайте стабильную форму волны как минимум 10 последовательных сердечных циклов. Если эксперимент требует длительного непрерывного измерения PAP, наложите марлевые прокладки на открытую кожу, чтобы предотвратить сухость или нежелательные реакции, вызванные длительным воздействием окружающей среды.
- Установить давление в правом предсердии, правом желудочке и легочной артерии на уровне 2-6 мм рт. ст., 0-25 мм рт. ст. и 10-25 мм рт. ст. соответственно, каждый с характернымипиками 7,8,9,10,11,12,13. Когда систолический пик правой желудочковой волны имеет выемку, катетер с большей вероятностью попадает в легочную артерию.
- После завершения сбора данных усыпите животных в соответствии с руководящими принципами учреждения по изучению животных. Очистите катетеры после завершения сбора данных.
ПРИМЕЧАНИЕ: Все отходы, образующиеся в результате процедур, должны быть правильно управляемы. Использованные иглы и другие острые изделия следует немедленно помещать в специальные контейнеры для утилизации острых предметов. Биологические ткани (включая тела животных) должны быть безвредны. Использованные химические реагенты следует заливать в резервуары для отходов жидкости и сбрасывать после централизованной очистки.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Мы опубликовали данные о среднем давлении легочных артерий у крыс с хронической гипоксией-индуцированной легочной гипертензией и нормальных контрольных крыс с равнин, измеренных этимметодом 7,8. Результаты в целом согласуются с данными, представленными влитературе 9, 10, 11, 12
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
В 1970 году Свон и Ганц сообщили об использовании плавающего катетера для измерения давления в легочнойартерии 13, установив инвазивную катетеризацию правого сердца как золотой стандарт диагностики легочнойгипертензии 14,15. Однако в исследованиях с участием мелких животных, таких как крысы, размер катетера ограничивает возможность катетеризации в закрытой грудной клетке. В 1984 году Бо и
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторы заявляют, что нет конфликта интересов, связанного с публикацией этой статьи.
Благодарности
Эта работа была поддержана Фондом естественных наук Китая (No 81971784, 81830062).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Швовая резьба 5-0 | Чжункэ Хуида | 23030306 | |
| Дезинфектант 75% спирта | Shandong Zhuojian Medical Technology Co., LTD. | Q/371402SDZJ005 | |
| Стакан | Фабрика стеклянных приборов в Чэнду | GG-17 | 250 мл |
| Медная проволока | ThermoFisher | 000098.G2 | |
| Грелка | Tigergene Technology Inc | TG-TP-BS | 20 с лишним раз; 35 см |
| Гемостатические щипцы | Beyotime | FS245 | |
| Внутривенная инфузионная игла | Завод медицинского оборудования на Великой стене уезда Ханьцзян | GB 18671-2002 | |
| LabChart Pro Upgrade v7 для Windows | AD Instruments | GR85-XNCB-MEDA | |
| Медицинская ватная палочка | Huatai Medical Equipment Co., LTD. | YY/T 10330-2015 | |
| Многоканальная физиологическая система записи (PowerLab 4/35, AD Instruments) | AD Instruments | PowerLab 4/35 | |
| Игла | Shanghai Kindly Enterprise Development Group Co., Ltd. | 0,7 раза; 32 ТВт LB | |
| Обычный физиологический раствор | Servicebio | G4702-500ML | Растворитель? Очищающая жидкость |
| Офтальмологические изогнутые щипцы | Beyotime | FS229 | |
| Датчики давления | AD Instruments | SP 844 | |
| Операционный стол для крыс | ИНСТРУМЕНТЫ ЮЯН | 30351 | |
| Гепарин натрия | biosharp | BS145 | Антикоагулянтный эффект |
| Пентобарбитал натрия | Сигма-Олдрич | P3761 | Он используется для анестезии крыс |
| Стерильный шприц | Shanghai Kindly Enterprise Development Group Co., Ltd. | 5 мл | |
| Хирургическое лезвие | Beyotime | FS205 | Используется для изготовления площадки |
| Трёхсторонний запорный кран | Б. Браун | 409511CN | |
| Тканевые ножницы | Beyotime | FS209 |
Ссылки
- Krishnan, A., Markham, R., Savage, M., Wong, Y. W., Walters, D. Right Heart Catheterisation: How To Do It. Heart Lung Circ. 28 (4), e71-e78 (2019).
- Kosova, E., Ricciardi, M. Cardiac Catheterization. JAMA. 317 (22), 2344(2017).
- Sun, P., Liu, W. L. Method for measuring the pulmonary artery pressure with a right cardiac catheter in rats. Acta Acad Med Sinicae. 6 (6), 465-467 (1984).
- Zou, L., Chen, M., Huang, X., Wang, L. A meliorative technique to measure pulmonary artery pressure by right heart catheterization in rats. Chinese J Pathophysiol. 30 (4), 757-762 (2014).
- Yan, H., et al. Optimization of the Method for Measuring Rat Pulmonary Artery Pressure via Right Heart Catheterization. Chinese J Integrative Med Cardio-Cerebrovasc Dis. 20 (11), 1986-1988 (2022).
- Tontodonati, M., Ridley, D., Remie, R., Clements, P. Improved method for the catheterization of the right ventricle in a rat model of pulmonary artery hypertension. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 30 (4), 535-537 (2020).
- Yuan, Z., et al. Megakaryocytic leukemia 1 (MKL1) regulates hypoxia induced pulmonary hypertension in rats. PLoS One. 9 (3), e83895(2014).
- Yang, Y. D., et al. Nogo-B Receptor Directs Mitochondria-Associated Membranes to Regulate Vascular Smooth Muscle Cell Proliferation. Int J Mol Sci. 20 (9), 2319(2019).
- 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).
- Deten, A., Millar, H., Zimmer, H. G. Catheterization of pulmonary artery in rats with an ultraminiature catheter pressure transducer. Heart Circ Physiol. 285 (5), H2212-H2217 (2003).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
Теги
