Анализ реального времени давления объем острого инфаркта миокарда у мышей
2 июля 2018 г.
Острый инфаркт миокарда в мышей вызывает острый, но неполно характерны изменения в функции левого желудочка (LV). LV катетеризации в мышей, претерпевает окклюзией коронарной артерии служит новый метод для реального времени оценки LV функции.
Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области сердечно-сосудистых исследований, такие как выявление ранних защитных механизмов при острой инфаркции миокарды. Основное преимущество этого метода заключается в том, что расширенная гемодинамическая характеристика может быть выполнена в режиме реального времени у мышей, перенесших инфаркт миокарда с последующей реперфузией. Эндотрахеальную интубацию и операцию по реперфузии ишемии проведет Пиа Сток, биолог из нашей лаборатории.
После обезболивания животного удалите шерсть на шее и груди с помощью электрических машинок для стрижки. Далее очистите кожу тремя чередующимися скрабами с бетадином и 70%-ным спиртом. Теперь с помощью небольших хирургических ножниц сделайте 10-миллиметровый продольный срединный разрез на пять миллиметров ниже нижней губы и по направлению к грудине.
Далее тупо рассекайте левую и правую часть подчелюстной железы с помощью щипцов. Затем отделите мышечную и жировую ткань в правой паратрахеальной области, чтобы получить доступ к правой коммуне с корродированной артерией. С помощью изогнутых щипцов аккуратно тупо рассеките сосуд, чтобы мобилизовать и отделить от пяти до 10 миллиметров.
Всегда избегайте перемещения блуждающего нерва в разъеденном теле, так как это может привести к сильной гипотонии и брадикардии. После мобилизации сосуда пропустите два подготовленных шелковых шва 5/0 под сосуд. Затем перевяжите дистальный сосуд с помощью тугого узла и наложите свободный узел на проксимальный шов, куда будет проходить катетер.
Далее установите сосудистый зажим с кровоостанавливающим покрытием на проксимальном конце обнаженного сосуда, проксимальнее шва. Это будет использоваться для обратимой блокировки кровотока. Теперь с помощью микроножниц откройте сосуд с клиновидным разрезом на один миллиметр проксимальнее черепного узла.
Должна быть видна небольшая капля крови. Затем растяните разрез и введите катетер на 10 миллиметров в сосуд. Теперь начните записывать данные, собранные катетерным зондом.
Затем извлеките сосудистый зажим, затем добавьте одну или две капли физиологического раствора в разрез, чтобы помочь проскользнуть катетером еще на 10 миллиметров вниз по сосуду. Затем затяните узел, чтобы предотвратить рефлюкс крови рядом с катетером, не фиксируя катетер на месте. Теперь осторожно продолжайте продвигаться по катетеру до тех пор, пока анализ давления не покажет профиль артериального давления, когда катетер достигнет аорты.
На аортальном клапане также должно ощущаться легкое сопротивление и синхронное движение при натяжении. При попытке продвинуть катетер через аортальный клапан может помочь оттянуть его назад на пять миллиметров и снова продвинуть вперед. На правильную катетеризацию левого желудочка будет указывать изменение диастолического давления.
Любое изменение объема также является показателем продвижения датчика к левому желудочку. Убедившись, что катетер находится в левом желудочке, затяните проксимальный узел более плотно, чтобы предотвратить его смещение. После катетеризации подготовьте 45-минутную ишемию.
Сначала разрежьте кожу от каудальной грудины до левой подмышечной впадины. Затем приступайте к тупой подготовке двух мышечных слоев, чтобы обнажить ребра. Далее вскройте грудную клетку с разрезом между третьим и четвертым левым ребром.
Используйте хирургические крючки для доступа к перикарду, а затем резецируйте перикард, покрывающий сердце. Прежде чем продолжить перевязку левой главной коронарной артерии, подождите 30 секунд, не прикасаясь к животному, чтобы записать данные о давлении и объеме для достоверного анализа. Теперь определите левую главную коронарную артерию.
Он выходит под левым оракулом и опускается по левой стороне сердца к вершине. Затем наложите полипропиленовый шов 6/0 вокруг артерии на два миллиметра под левым оракулом. Далее поместите под петлю небольшую силиконовую трубку и закрепите ее узлом.
Если дистальный миокард начинает сереть, значит, окклюзирована левая главная коронарная артерия. Чтобы продолжить, разрежьте шов на длину одного миллиметра, а затем отпустите хирургические крючки и вручную закройте мышечные слои над разрезом. Затем подождите 45 минут, непрерывно записывая данные о давлении и объеме.
Через 45 минут снова откройте разрез и удалите силиконовую трубку, чтобы вызвать реперфузию. Затем записывайте данные еще 20 минут. Когда сердце снова становится красным, реперфузия проходит успешно.
После периода реперфузии ослабьте узел и извлеките катетер, быстро затянув узел снова, чтобы предотвратить потерю крови, если кровь необходима для дальнейших исследований. После выполнения этапов калибровки, которые подробно описаны в текстовом протоколе, выполните программный анализ данных. Для получения исходных данных выделите не менее 10 циклов, проведенных до введения катетера в аортальный клапан.
По мере необходимости исключите любые циклы с отклонениями из-за вентиляции или манипуляций. Далее проанализируйте 10 циклических блоков с пятиминутными интервалами через ишемию и реперфузию. Различные параметры, рассчитанные с помощью этого анализа, достаточны для характеристики функции левого желудочка.
В конце эксперимента, после того как катетер был втянут из левого желудочка, проведите окончательный анализ данных о давлении. В соответствии с протоколом, после катетеризации левого желудочка была проведена обратимая перевязка левой главной коронарной артерии в течение 45 минут с последующей реперфузией в течение 20 минут. Правильность установки катетера по объему и давлению была подтверждена получением характерного графика давления-объема левого желудочка.
Успешная окклюзия левой главной коронарной артерии была визуально подтверждена бланшированием дистального миокарда левого желудочка. После окклюзии левой главной коронарной артерии были проанализированы данные о давлении и объеме с интервалом в пять минут. Данные о давлении не показали изменений максимального систолического давления левого желудочка, что свидетельствует о сохранении периферической перфузии и стабильной анестезии.
Анализ объема левого желудочка показал, что в ранней фазе ишемии наблюдалось достоверное снижение фракции выброса и абсолютного ударного объема. Максимальное изменение давления, являющегося параметром сократительной способности левого желудочка, показало снижение на 30% у мышей с ишемией миокарда. Минимальное изменение давления также значительно снизилось, что свидетельствует о нарушении податливости левого желудочка.
После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как охарактеризовать систолическую и диастолическую функцию левого желудочка у мышей, перенесших острый инфаркт миокарда, с помощью катетерной техники давления-объема.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной статье описывается новый метод оценки функции левого желудочка в режиме реального времени у мышей с острым инфарктом миокарда. Данная методика позволяет проводить детальную гемодинамическую характеристику в периоды ишемии и реперфузии.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Сердечно-сосудистые исследования
- Инфаркт миокарда
- Гемодинамическая характеристика
Теоретическая справка
- Острый инфаркт миокарда приводит к значительным изменениям функции левого желудочка.
- Современные методы оценки функции ЛЖ зачастую ограничены.
- В данном исследовании представлен новый подход с использованием катетеризации ЛЖ у мышей.
- Мониторинг в режиме реального времени позволяет получить представление о ранних защитных механизмах.
Цель исследования
- Оценка функции левого желудочка при остром инфаркте миокарда.
- Выявление ранних защитных механизмов при сердечно-сосудистых событиях.
- Углубление понимания гемодинамических изменений при ишемии и реперфузии.
Используемые методы
- Эндотрахеальная интубация для проведения анестезии.
- Операция по ишемии-реперфузии, выполненная на мышах.
- Катетеризация ЛЖ в режиме реального времени для оценки функции.
- Использование бетадина и спирта для подготовки кожи.
Основные результаты
- Оценка функции ЛЖ в режиме реального времени возможна на мышах.
- Углубленная гемодинамическая характеристика позволяет получить критически важные данные.
- Данная методология позволяет изучать защитные механизмы.
- Потенциальные возможности применения в сердечно-сосудистых исследованиях весьма значительны.
Выводы
- Новый метод представляет собой ценный инструмент для сердечно-сосудистых исследований.
- Данные в режиме реального времени могут расширить понимание механизмов инфаркта миокарда.
- Дальнейшие исследования могут опираться на данную методологию для более глубокого изучения вопроса.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для промышленности
Анализ зависимости давления от объема в режиме реального времени позволяет проводить прямую гемодинамическую оценку на мышиных моделях острого инфаркта миокарда, восполняя критический пробел в доклинических сердечно-сосудистых исследованиях. Этот подход способствует механистическому снижению рисков при разработке кардиопротекторных стратегий, предоставляя количественные данные о систолической и диастолической функциях в режиме реального времени во время ишемии и реперфузии. Данный метод повышает прогностическую достоверность на ранних этапах поиска за счет установления связи между функциональными исходами и терапевтическими вмешательствами в системе, релевантной данной патологии.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Научная ценность: позволяет проверять терапевтические гипотезы путем измерения изменений фракции выброса левого желудочка, ударного объема и dP/dt как показателей сократимости и податливости.
- Практическая ценность: способствует снижению биологических рисков за счет использования объективных количественных гемодинамических конечных точек, которые позволяют уточнить специфические эффекты кандидатов в кардиопротекторы на уровне соответствующих сигнальных путей.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: Позволяет получать воспроизводимые петли «давление-объем» и производные параметры (например, ударный объем, фракцию выброса, максимальное/минимальное dP/dt), подходящие для стандартизации анализа.
- Практическая ценность: Облегчает подготовку к скринингу, обеспечивая непрерывный функциональный мониторинг в реальном времени, что позволяет регистрировать транзиторные функциональные изменения при ишемическо-реперфузионном повреждении.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: Соответствует разработке трансляционных биомаркеров, позволяя фиксировать раннее функциональное ухудшение и неполное восстановление после реперфузии, что отражает клинические фенотипы.
- Практическая ценность: Позволяет принимать взвешенные решения о дальнейшем продвижении препаратов с учетом рисков путем выявления соединений, которые сохраняют или улучшают ударный объем и фракцию выброса в условиях ишемического воздействия.
Интеграция конвейера и рабочих процессов
Данный метод интегрируется в континуум исследований — от ранней валидации мишеней до доклинических испытаний эффективности, обеспечивая количественную связь между молекулярными механизмами и функцией органов в моделях ишемической болезни сердца.
- Открывающая биология: поддерживает проверку гипотез, связывая молекулярные вмешательства с измеряемыми изменениями зависимостей «давление-объем» и мощностью сердечного выброса.
- Скрининг: обеспечивает получение готовых к анализу количественных гемодинамических показателей с высоким временным разрешением для оценки воздействия соединений на фазах ишемии и реперфузии.
- Аналитика: предоставляет производные индексы (например, фракцию выброса, ударный объем, dP/dt), которые позволяют проводить сравнительный анализ сократимости, люзитропии и желудочково-артериального сопряжения.
- Трансляционные исследования: обеспечивают преклиническую преемственность путем моделирования временной эволюции дисфункции, наблюдаемой при остром инфаркте миокарда, что способствует поиску корреляций с биомаркерами.
- Корпоративное повторное использование: создает многократно используемую платформу для гемодинамического фенотипирования, применимую для различных моделей сердечно-сосудистых заболеваний и методов терапии.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышает достоверность прогнозов за счет снижения механистической неопределенности при валидации сердечно-сосудистых мишеней посредством прямого анализа зависимости давления от объема.
- Практическая ценность: Повышает стандартизацию и воспроизводимость благодаря протоколизированным методам хирургического вмешательства и катетеризации с определенными гемодинамическими конечными точками.
- Стратегическая ценность: Улучшает процесс принятия решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go), позволяя на ранних этапах выявлять функциональное ухудшение или восстановление, что снижает риск неудач на поздних стадиях сердечно-сосудистых программ.
- Влияние на портфель: Поддерживает приоритезацию с учетом рисков путем идентификации соединений, которые поддерживают или улучшают фракцию выброса и ударный объем при ишемическом повреждении.
Особенности реализации
- Требуется опыт в проведении хирургических операций на мышах, включая доступ к сонной артерии, катетеризацию левого желудочка и торакотомию для перевязки коронарной артерии.
- Метод зависит от использования высокоточных систем катетеров для измерения зависимости «давление-объем» и совместимого программного обеспечения для сбора данных, способного интегрировать сигналы объема и давления в режиме реального времени.
- Необходим стандартизированный подход к анестезии и контролю вентиляции легких для минимизации побочных гемодинамических колебаний во время сбора данных.
- Требуется учет особенностей различных линий и моделей мышей, при которых исходная геометрия сердца или частота сердечных сокращений могут повлиять на интерпретацию петель «давление-объем».
- Метод ограничен технической сложностью обеспечения стабильного длительного размещения катетера в левом желудочке, что требует высокого хирургического мастерства для предотвращения сосудистых травм или аритмий.
