Farelerde Kapalı Göğüs Kateterizasyonu ile Kardiyak Fonksiyon ve Basınç-Hacim Döngülerinin Biventriküler Değerlendirmesi
15 Haziran 2020
Burada sunulan, kapalı göğüs kateterizasyonu kullanarak aynı hayvanda sağ ve sol ventrikülden basınç-hacim (PV) döngüleri oluşturarak farelerde biventriküler kalp fonksiyonunu değerlendirmek için bir protokoldür. Odak noktası, ameliyatın teknik yönü ve veri toplamadır.
Bu protokol, kardiyak fonksiyonun kapsamlı ve sağlam bir karakterizasyonunun yanı sıra farelerin sol ve sağ ventrikülünde sistolik ve diyastolik fonksiyonun nicelleştirilmesine izin verir. Bu teknik, aynı hayvanda sol ve sağ bir sınıflandırma önerdiği için farelerde kardiyak fonksiyonun küresel bir karakterizasyonunu önermektedir. Başlamak için, sağ karotis arteri ortaya çıkarmak ve izole etmek için sternal hyoid kasını lateral olarak değiştirmek için sağ karotis arteri künt diseksiyonla izole edin.
Daha sonra karotis arteri vagus sinirinden izole etmek için forseps kum künt diseksiyonu kullanın ve arterin altına üç cerrahi 4-0 dikiş atın, ancak siniri değil. Sağ juguler ven izolasyonu için submandibular ve parotis bezlerini lateral olarak değiştirin. Sağ juguler veni görselleştirmek ve sağ juguler veni künt bir şekilde incelemek ve ortaya çıkarmak için forsepsleri kullanmak.
Çevreleyen fasyayı çıkarmak için damarı dikkatlice inceleyin ve forsepsleri juguler damarın altından geçirin. Damarın altından cerrahi bir dikiş geçirin ve dikişi damarın kraniyal tarafına bağlayın. Dikişe baş yönünde hafif bir çekiş uygulamak için hemostatik bir kelepçe kullanın ve şah damarının altından iki ek dikiş geçirin.
En distal sütürü kaudal yönde nazikçe çekmek için ikinci bir kelepçe kullanın ve orta sütürde gevşek bir düğüm yapın. Daha sonra, beklenen zehir bölgesindeki damarın üzerine birkaç damla ısıtılmış fizyolojik salin yerleştirin. Sağ ventrikülün kateterizasyonu için, fareyi stereo mikroskop altına yerleştirin ve şah damarını tanımlayın.
Damara nazikçe üstün çekiş uygulayın ve kraniyal ile dikişler arasına 140 derecelik bir açıyla kavisli 30 gauge bir iğne yerleştirin. İğnenin koaksiyel bir şekilde girmesini sağlamak için. Yerleştirdikten sonra, venotomiyi genişletmek için iğneyi hareket ettirin ve iğnenin altına altı milimetrelik bir kateter ucunu venotomiye yerleştirin.
Kateteri sağ ventriküle ilerlettikten sonra, kateterin doğru konumlandırıldığını doğrulamak için klasik sağ ventrikül basıncı dalga biçimini sürekli bir monitörde izleyin. Gerekirse, kateterin sağ ventrikül ekseni boyunca en uygun şekilde yerleştirilmesi sağlanana kadar kateter şaftını hafifçe döndürün. Kateterin sağ ve sol ventriküle doğru pozisyonunu sağlamak için, kateteri hareket ettirirken aynı zamanda basıncı, hacmi, büyüklüğü, fazları, izleri dikkatlice okumanız ve yorumlamanız gerekir.
Optimum bir basınç büyüklüğü döngü sinyali elde edildiğinde, temel tarama yapmak ve kalp atış hızını izlemek için konsolda enter tuşuna basın. Basınç hacmi döngülerini oluşturmak için, X ekseni parametresini büyüklükten hacme değiştirin ve basıncı Y ekseni olarak bırakın. Basınç hacmi döngü sinyali optimal olduğunda.
30 saniye boyunca kayıt yapın. Analizin sonunda kaydı durdurun. Daha sonra çıkarılan kateteri heparin sodyum klorür çözeltisine yerleştirin.
Sol ventrikülün kateterizasyonu için, sağ karotiv arteri forseps ile hafifçe yükseltin ve kraniyal sütürü bağlayın, böylece arteri tıkar. Damar üzerine nazikçe kraniyal yönlendirilmiş traksiyon uygulamak için hemostatik bir kelepçe kullanın ve en distal sütürü kaudal yönde çekmek için bir kelepçe kullanın. Orta sütür üzerinde gevşek bir düğüm yapın ve beklenen arteriyotomi bölgesindeki damar üzerine birkaç damla ısıtılmış fizyolojik salin ekleyin.
Mikroskobu kaudal ve orta sütür arasındaki kraniyal bölüme odaklanmak için kullanın ve artere nazikçe üstün çekiş uygulayın. Kateteri sağ ventrikül için gösterildiği gibi yerleştirdikten sonra, basınç kanalı kaydının tipik bir aort izi gösterdiği doğrulandı, kateterin sol ventriküle ilerlemesi, aorttan gelen diyastolik basınçtaki ani piyasa düşüşünden belirgin olacaktır. Sol ventrikül basıncını stabilize etmek için, kateterin sol ventrikülde doğru konumlandırıldığını doğrulamak için basınç hacmi döngüsünü kullanın.
Kaydı durdurun ve kateteri çıkarın. Kateteri heparin sodyum klorür çözeltisine yerleştirin ve kaudal sütürü bağlayın. Ardından kateteri enzimatik bir deterjanla temizleyin.
Bu şekilde, juguler venden doğru bir şekilde yerleştirilen ve sağ ventriküle ilerletilen bir kateterden oluşturulan temsili optimal basınç döngüleri gözlemlenebilir. Sağ ventrikül içinde yanlış konumlandırma, kusurlu basınç hacmi döngülerinin ortaya çıkmasıyla belirgindir. Kateterin aort kapağı boyunca sol ventriküle optimal retrograd yerleşimi de belirli bir basınç döngüsü modeli ile sonuçlanır.
Bu, yanlış yerleştirilmiş bir kateter durumunda kusurlu döngüler olarak ortaya çıkar. Bu teknik, kapsamlı sol ve sağ ventrikül sistolik basınç değerlerinin elde edilmesini sağlar. Aynı zamanda diyastolik parametreler sağlar ve çok sayıda gelişmiş kasılma ve lusitropi ölçümü hakkında bilgi verir.
Bu teknik aynı zamanda sol ve sağ ventrikülün etkinliğinin ve ventrikül fazının art yükünün değerlendirilmesini kolaylaştırır. Bu teknik, kardiyovasküler hastalıkta sağ ve sol ventrikül fonksiyonunu değerlendirmek için kullanılabilir. Örneğin, pulmoner hipertansiyonda artmış yüke yanıt olarak sağ ventrikül fonksiyonunu değerlendirmek için kullanılabilir.
Genel uygulama, iyi bir eliminasyon alanı, iyi bir cerrahi alet, karotis açısal venini nemli tutmak bu prosedürün başarısının anahtarıdır.
Genel Bakış
Bu protokol, kapalı göğüs kateterizasyonu kullanılarak basınç-hacim (PV) döngülerinin oluşturulması yoluyla farelerde biventriküler kalp fonksiyonlarının değerlendirilmesi için bir yöntemi detaylandırmaktadır. Protokol, doğru ölçümler için gerekli olan cerrahi teknikleri ve veri toplama süreçlerini vurgulamaktadır.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Kardiyovasküler fizyoloji
- Fare modelleri
- Kardiyak fonksiyon değerlendirmesi
Arka Plan
- Kardiyak fonksiyonun anlaşılması, kardiyovasküler hastalıkların incelenmesi için kritik öneme sahiptir.
- Basınç-hacim döngüleri, hem sistolik hem de diyastolik fonksiyon hakkında bilgiler sağlar.
- Bu teknik, aynı hayvanda her iki ventrikülün eş zamanlı olarak değerlendirilmesine olanak tanır.
- Kapalı göğüs kateterizasyonu, bu tür değerlendirmeler için minimal invaziv bir yaklaşımdır.
Çalışmanın Amacı
- Farelerde kardiyak fonksiyonların kapsamlı karakterizasyonu için bir protokol geliştirmek.
- Her iki ventrikülün sistolik ve diyastolik fonksiyonlarını nicelleştirmek.
- Fare modelleri kullanarak kardiyovasküler hastalıklar üzerine yapılan araştırmaları kolaylaştırmak.
Kullanılan Yöntemler
- Kateterizasyon için sağ karotis arterinin ve juguler venin izole edilmesi.
- Basınç ve hacmi ölçmek için sağ ve sol ventriküllere kateterlerin yerleştirilmesi.
- Kateter yerleşimini doğrulamak için basınç dalga formlarının izlenmesi.
- Kardiyak fonksiyonların analizi için basınç-hacim döngülerinin kaydedilmesi.
Ana Sonuçlar
- Her iki ventrikül için basınç-hacim döngülerinin başarıyla oluşturulması.
- Elde edilen sistolik ve diyastolik basınçların kantifikasyonu.
- Dalga formu analizi yoluyla optimal kateter yerleşiminin belirlenmesi.
- Verilerden elde edilen kardiyak kontraktilite ve verimliliğe ilişkin bulgular.
Sonuçlar
- Bu teknik, farelerde kardiyak fonksiyonların değerlendirilmesi için güvenilir bir yöntem sağlar.
- Çeşitli kardiyovasküler durumların etkilerini incelemek için uygulanabilir.
- Başarı için uygun cerrahi teknik ve kateter yerleşimi kritik öneme sahiptir.
Sıkça Sorulan Sorular
Endüstriyel Uygulama ve Önemi
Preklinik modellerde biventriküler kardiyak fonksiyonun değerlendirilmesi, sistolik ve diyastolik performansa dair mekanistik bilgiler sağlayarak kardiyovasküler ilaç adaylarının risklerinin azaltılması açısından kritik öneme sahiptir. Farelerde kapalı göğüs basınç-hacim döngüsü kazanımı, klinik kateterizasyonu yansıtan ve fizyolojik olarak ilgili hemodinamik profilleme imkanı sunarak, hedef doğrulama ve öncü bileşik optimizasyonunda translasyonel güveni destekler. Bu yaklaşım, ventriküler karşılıklı bağımlılık ve kontraktilite hakkında kantitatif, tekrarlanabilir veriler sunarak erken keşif aşamasındaki biyolojik belirsizliği azaltır.
Biyofarma Ar-Ge'sinde Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Bilimsel Değeri: Aynı hayvan üzerindeki her iki ventrikülde sistolik ve diyastolik fonksiyonu nicelendirerek terapötik hipotezlerin sorgulanmasına olanak tanır.
- Operasyonel Değeri: Kardiyak kontraktilite ve ventriküler yeniden şekillenme ile ilgili hedeflerin biyolojik risklerinin azaltılmasını destekleyen tekrarlanabilir hemodinamik parametreler sağlar.
- Öngörücü Değeri: in vivo etkinlik ve güvenlik sinyallerini tahmin eden kontraktilite ve lusitropi metrikleri sunarak portföy önceliklendirmesini kolaylaştırır.
Tarama ve Deney Geliştirme
- Analiz Hazırlığı: Kardiyovasküler hastalık modellerinde bileşik taraması için kantitatif fonksiyonel okumalar sağlayan standardize basınç-hacim döngüleri oluşturur.
- Tekrarlanabilirlik: Güvenilir döngü morfolojisi ve hemodinamik parametre çıkarımı sağlamak için tutarlı cerrahi teknik ve kateter konumlandırması gerektirir.
- Ölçeklenebilirlik: Hastalık progresyon modellerinde boylamsal değerlendirmeyi destekleyerek terapötik çalışmalarda doz-yanıt ve zaman seyri analizlerine olanak tanır.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Hastalıkla İlgililik: Ard yük ve sistolik basınç yanıtlarını ölçerek pulmoner hipertansiyon modellerinde sağ ventrikül fonksiyonunun değerlendirilmesine olanak tanır.
- Translasyonel Süreklilik: Klinik kateterizasyon prosedürlerini yansıtarak insan kardiyovasküler patofizyolojisi ile olan ilgiyi artırır.
- Mekanistik Risk Azaltma: Preklinik ilerlemedeki devam/tamamla kararlarına bilgi sağlayan, ventriküler verimlilik ve diyastolik fonksiyona ilişkin gelişmiş ölçümler sunar.
Boru Hattı ve İş Akışı Entegrasyonu
Bu yöntem, hedef doğrulamadan öncü bileşik belirlemeye ve preklinik etkinlik testlerine kadar keşif sürekliliğine entegre olarak her aşamada fonksiyonel kardiyak fenotipleme sağlar.
- Keşif Biyolojisi: Kardiyak fonksiyon üzerindeki yolak spesifik etkileri netleştirmek için eş zamanlı sol ve sağ ventrikül basınç-hacim analizine olanak tanıyarak hipotez testlerini destekler.
- Tarama: Bileşiklerin hemodinamik üzerindeki etkilerini değerlendirmek için son sistolik basınç, son diyastolik hacim ve atım işi gibi analize hazır, kantitatif çıktılar sağlar.
- Analitikler: Deneysel gruplar arasında karşılaştırmalı analiz için kontraktilite (ESPVR), lusitropi (tau) ve ventrikül verimliliği dahil türetilmiş parametreler sunar.
- Translasyonel Araştırma: Hastalık modellerinde klinik olarak benzer hemodinamik profilleme sunarak erken keşif aşamasını preklinik doğrulamaya bağlar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Birden fazla terapötik alan ve proje aşaması boyunca kardiyovasküler fenotipleme için yeniden kullanılabilir bir cerrahi ve analitik platform oluşturur.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Kardiyak fonksiyon değerlendirmesindeki mekanistik belirsizliği azaltarak hedef doğrulamadaki öngörü güvenini artırır.
- Operasyonel Değer: Tanımlanmış cerrahi kriterler ve basınç-hacim döngüsü kalite eşikleri aracılığıyla tekrarlanabilirliği ve standardizasyonu geliştirir.
- Stratejik Değer: Kardiyotoksik veya etkisiz adayların erken teşhis edilmesini sağlayarak sermaye verimliliğini artırır ve geç evre başarısızlık riskini azaltır.
- Portföy Etkisi: Ventriküler sistolik ve diyastolik performansa ilişkin objektif, kantitatif biyobelirteçler aracılığıyla risk ayarlı ilerleme kararlarını destekler.
Uygulama Hususları
- Farelerde karotis arteri ve juguler ven izolasyonu için mikrocerrahi teknikler konusunda uzmanlık gerektirir.
- Hassas hacim iletkenliği ölçümleri için yüksek sadakatli basınç-hacim kateter sistemlerine ve admitans teknolojisine bağımlıdır.
- Operatörler arasında tutarlı kateter yerleşimi ve loop elde edilmesi sağlamak için standartlaştırılmış eğitim gereklidir.
- Veri toplama sırasında kalp hızı, yüklenme koşulları ve sıcaklık gibi fizyolojik değişkenler dikkate alınmalıdır.
- Her iki ventrikülde stabil ve koaksiyal kateter yerleşimini sağlamanın teknik zorluğu ile sınırlıdır; bu durum loop sadakatini ve parametre doğruluğunu doğrudan etkiler.
