Hipoksi/SU5416 Modeli kullanılarak Farelerde Pulmoner Hipertansiyonun İndüksiyonu ve Karakterizasyonu
3 Haziran 2020
Bu protokol, hipoksiye maruz kalma ve VEGF reseptör antagonistinin enjeksiyonuna bağlı olarak farelerde pulmoner hipertansiyonun (PH) indüksiyonunu tanımlar. Hayvanlarda protokolün başlamasından 3 hafta sonra PH ve sağ ventrikül (RV) hipertrofisi gelişir. Modelin fonksiyonel ve morfometrik karakterizasyonu da sunulmuştur.
Bu protokol pulmoner hipertansiyonu indüklemek ve sağ ventrikülün fonksiyonel ölçümlerini yapmak için kullanılabilir. Sugen Hipoksi Modeli'nin uygulanması kolaydır ve indüksiyondan sonraki iki ila üç hafta içinde pulmoner hipertansiyonun bazı özelliklerini özetleyebilir. Bu modeli kullanarak, hastalığın gelişiminde rol oynayan yeni yolları belirleyebiliriz.
Yeni hedefleri belirleyebilir ve tedavi potansiyellerini test edebiliriz. İndüksiyon işlemine başlamadan önce, azot tanklarını hipoksik haznenin yakınına sabitler ve oksijen kontrol cihazını %10 oksijen noktasına ayarlayın. Daha sonra, taze hazırlanmış SU5416 çözeltisini 25 gauge iğneile donatılmış bir mililitreşşile rendelendirve enjekte edilecek ilk hayvanı el ile dizginler.
Fare tarafından olası bir ısırık yaralanmasını önlemek için sıkıca başın arka kavramak için emin olmak omurga paralel bir çadır oluşturmak için deri kavramak. İğneyi deri altı bir şekilde gevşek deri kıvrımına yan tarafa yerleştirin ve şırınga içeriğinin 100 mikrolitresini teslim edin. 10 saniye sonra iğneyi geri çekin ve hayvanı kafesine geri getirin.
Tüm hayvanlara enjekte edildiğinde, fareleri havalandırmalı bir hipoksi odasına yerleştirin. Hipoksiye maruz kalmak için, odaların oksijen seviyesini ölçmek için bir oksijen sensörü ile donatılmış olduğunu onaylayın ve temizlik ve yiyecek ve su eklemek için her üç günde en fazla 20 dakika için odaları açın. Stres belirtileri için günlük hayvanları inceleyin ve üç hafta üst üste SU5416 enjeksiyon haftalık tekrarlayın.
Basınç ölçüm işlemini başlatmadan önce Y tüp konektörünü hazırlayın ve ventilatörün işlevini kontrol etmek için manuel modda kullanın. Barotravmadan kaçınmak için inspiratuar basıncı bir santimetreden daha az suya ayarlayın ve solunum hızını dakikada 110 nefese ayarlayın. Bir endotrakeal tüp oluşturmak ve basınç hacmi kontrol ünitesi açmak için 20 gauge intravasküler kateter kesin.
Veri toplama yazılımını başlatın ve basınç hacmi kateterini 37 derece lik bir su banyosunda 15 mililitrelik bir PBS santrifüj tüpüne yerleştirin. Daha sonra kateteri üreticinin protokolüne göre kalibre edin. Fareyi bir ısıtma yastığına yerleştirin ve vücut ısısını izlemek için rektal bir prob yerleştirin.
Daha sonra, anestezili bir farede parmak kıskacına yanıt eksikliğini onaylayın ve boyun ve göğüs bölgelerini tıraş edin. Farenin uzuvlarını cerrahi bantla sabitleyin ve medial servikal deride bir santimetrelik kesi yapın. Bir pamuk uçlu aplikatör kullanarak, trakea altında yatan kasları ortaya çıkarmak için açık sözlü ve submandibular tükürük bezleri nizve.
Dikkatle trakea ortaya çıkarmak için kasları kesin ve trakeal kıkırdak arasında küçük bir kesi yapmak için makas kullanın. Hazırlanan endotrakeal tüpü takın ve intravasküler kateterin metal rehberini çıkarın. Daha sonra kateteri ventilatöre bağlayın ve akciğerleri elle hafifçe şişirerek trakeal tüp pozisyonunu doğrulayın.
Pozisyonu bantla sabitleyin. Sağ ventrikül basınç ölçümü için, ksifoid süreci ve üst karın üzerinde bir santimetre lik deri kesiyapmak ve orta çizgi distal ile xiphoid başlayan ve dikkatle her iki tarafta yanal hareket, göğüs ve karın duvarı üzerinde deri ayırın. Karın boşluğu açılması, dikkatle diyafram kesilmiş, atan kalp veya akciğerlerzarar değil dikkat.
Ve nazikçe perikard kaldırmak için bir pamuk uçlu aplikatör kullanın. Farenin yanına basınç kateteri getirin ve sağ ventriküla atipik distal kısmında bir bıçak yarası yapmak için bir iğne ile donatılmış bir pamuk uçlu aplikatör kullanın. İğneyi basınç kateteri ile dikkatlice değiştirin, basınç kateterini sağ ventrikülyonuna paralel olarak pulmoner artere bakacak uçlatın.
Kateterin doğru konumlandırIlmesini sağlamak için basınç dalgasının izini izleyin. Basınç sinyali dengelendikten sonra solunumları duraklatın ve en az üç ölçüm alın. Tüm ölçümler kaydedildiğinde kateteri dikkatlice su banyosundaki PBS dolu santrifüj tüpüne geri döndürün.
Burada, gözlem periyodunun sonunda temsili basınç eğrileri ve sağ ventrikül basıncının nicel analizi gösterilmiştir. Hipoksi artı SU5416 tedavisinden sonra remodele pulmoner arterlerin histolojik analizi normoksik hayvanlara göre medial duvar kalınlığında bir artış olduğunu ortaya koymaktadır. Kardiyomiyosit hipertrofisi değerlendirmek için buğday germ agglutinin boyama hipoksi artı SU5416 maruziyetkardiyomiyosit boyutu ve sağ ventrikül hipertrofisi belirgin bir artış ile sonuç gösterir.
Ayrıca Fulton indeksi ölçümü ile sağ ventrikül hipertrofisinin morfometrik değerlendirilmesi hipoksik hayvanlarda sağ ventrikül hipertrofisinde bir artışı doğrular. Fonksiyonel ölçümlerin gerçekleştirilmesi kanamayı önlemek için önemlidir, çünkü bu çalışmanın sonuçlarını olumsuz etkileyebilir. Bu protokol aynı zamanda sadece hafif değişiklikler ile sıçanlarda pulmoner hipertansiyon indüklemek için kullanılabilir.
Özellikle, sıçanlarda sadece bir Sugen enjeksiyonu pulmoner hipertansiyon indüklemek için yeterlidir.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu protokol, hipoksi maruziyeti ve VEGF reseptör antagonist enjeksiyonu yoluyla farelerde pulmoner hipertansiyon (PH) indüksiyonunu tanımlar. Model, üç hafta içinde PH ve sağ ventriküler hipertrofinin fonksiyonel ve morfometrik karakterizasyonuna izin verir.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Sinirbilim
- Kardiyovasküler Biyoloji
- Fizyopatoloji
Arka Plan
- Pulmoner hipertansiyon, kardiyovasküler sistemi etkileyen ciddi bir durumdur.
- PH'nin arkasındaki mekanizmaları anlamak, yeni terapötik hedeflere yol açabilir.
- Sugen Hipoksi Modeli, farelerde PH'yi çalışmak için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir.
- VEGF reseptör antagonistleri, PH'nin gelişiminde rol oynar.
Çalışmanın Amacı
- Kontrollü bir fare modelinde pulmoner hipertansiyon indüklenmesi.
- Sağ ventrikülün fonksiyonel ölçümlerinin yapılması.
- PH için yeni yollar ve terapötik hedeflerin belirlenmesi.
Kullanılan Yöntemler
- Oksijen seviyelerini %10'a ayarlayarak hipoksi indüksiyonu.
- VEGF reseptörlerini bloke etmek için SU5416 enjeksiyonu.
- Sağ ventriküler fonksiyon ve morfolojinin izlenmesi.
- Modelin üç haftalık dönem boyunca karakterizasyonu.
Ana Sonuçlar
- Pulmoner hipertansiyon ve sağ ventriküler hipertrofinin gelişimi.
- Fonksiyonel ölçümler, sağ ventrikül performansında önemli değişiklikler gösterir.
- Pulmoner hipertansiyon ile tutarlı morfolojik değişiklikler gözlendi.
- Tedavi için potansiyel yeni terapötik hedeflerin belirlenmesi.
Sonuçlar
- Sugen Hipoksi Modeli, pulmoner hipertansiyonu etkili bir şekilde taklit eder.
- Bu model, PH'de yer alan yeni yolları keşfetmek için kullanılabilir.
- Gelecek çalışmalar, bu modeli terapötik testler için kullanabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
The hypoxia/SU5416 mouse model provides a rapid, cost-effective system for interrogating vascular remodeling and right ventricular dysfunction in pulmonary hypertension, enabling early-stage target validation and mechanistic de-risking. Its compatibility with wild-type and genetically modified mice supports pathway interrogation and therapeutic hypothesis testing within a three-week timeframe. This model bridges discovery biology and preclinical evaluation by delivering quantifiable hemodynamic and histological readouts that inform portfolio triage and risk-adjusted decision-making.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of VEGF signaling pathways and identification of novel therapeutic targets involved in pulmonary vascular remodeling.
- Operational Value: Supports rapid phenotypic screening of genetic or pharmacological interventions using standardized induction and measurement procedures.
- Predictive Value: Facilitates biological de-risking by modeling key histopathological hallmarks of human Group 1 pulmonary hypertension, including medial wall thickening and right ventricular hypertrophy.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative dependent variable outputs such as right ventricular pressure via catheterization and Fulton index for hypertrophy assessment.
- Operational Value: Delivers reproducible, low-variance measurements when combined with standardized hypoxia exposure and weekly SU5416 dosing.
- Scalability: Enables platform reuse across wild-type and knockout models without requiring surgical expertise, supporting high-throughput target validation campaigns.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Provides a disease-relevant system that mimics human pulmonary hypertension pathophysiology, allowing evaluation of target engagement and pathway modulation.
- Operational Value: Supports prevention and therapy studies through reversible phenotype upon normoxia return, enabling washout and rechallenge designs.
- Translational Continuity: Connects early discovery to preclinical validation by delivering functional (RV pressure) and structural (vascular remodeling, cardiomyocyte hypertrophy) endpoints aligned with clinical biomarkers.
Pipeline & Workflow Integration
The model fits within the discovery-to-preclinical continuum, supporting early target identification, assay validation, and mechanistic de-risking before lead optimization.
- Discovery Biology: Enables hypothesis testing of VEGF-dependent and independent pathways in pulmonary hypertension through inducible, reversible vascular injury.
- Screening: Delivers assay-ready biological systems with standardized induction (10% oxygen, weekly SU5416) and quantifiable outputs (RV pressure, Fulton index, histological thickening).
- Analytics: Provides functional hemodynamics and morphometric readouts that allow cross-group comparison and effect size estimation for target prioritization.
- Translational Research: Offers mechanistic insight into right ventricular adaptation and pulmonary artery remodeling, supporting biomarker-aligned go/no-go decisions.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable phenotypic platform for iterative testing of targets across multiple chemogenetic or pharmacological modalities.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by modeling human-relevant vascular and cardiac pathophysiology.
- Operational Value: Ensures reproducibility through standardized hypoxia control, injection schedule, and pressure/volume catheterization techniques.
- Strategic Value: Reduces late-stage failure risk by enabling early de-risking of targets based on functional and structural disease modification.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted advancement by delivering multiparametric data (pressure, hypertrophy, fibrosis) for objective target ranking.
Implementation Considerations
- Requires expertise in hypoxic chamber management, SU5416 handling, and right ventricular catheterization techniques.
- Dependent on precise oxygen control (10%) and access to nitrogen tanks for chamber maintenance.
- Necessitates standardized animal handling and weekly dosing to ensure model consistency across cohorts.
- Limited to mild-to-moderate phenotype severity, which may restrict modeling of advanced disease stages.
- Reversibility upon normoxia return requires careful experimental design for chronic therapy studies.
