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Aquí describimos un protocolo detallado para las mediciones invasivas de parámetros hemodinámicos como la presión portal, el flujo sanguíneo esplácnico y hemodinámica sistémica para caracterizar el síndrome de hipertensión portal en ratas.
Se trata de un protocolo detallado que describe mediciones hemodinámicas invasivas en cirróticas ratas para la caracterización del síndrome de hipertensión portal. Hipertensión portal (PHT) debido a la cirrosis es responsable de las complicaciones más severas en pacientes con enfermedad hepática. El cuadro completo del síndrome de hipertensión portal se caracteriza por aumento de la presión portal (PP) debido a la resistencia vascular intrahepática aumentada (IHVR), circulación hiperdinámica y el flujo sanguíneo esplácnico mayor. La vasodilatación arterial esplácnica progresiva y aumento gasto cardiaco con elevada frecuencia cardiaca (FC), presión arterial baja pero caracteriza el síndrome de hipertensión portal.
Nuevas terapias se están desarrollando ese objetivo disminuir PP por o dirigida a IHVR o aumento del flujo sanguíneo esplácnico, pero pueden ocurrir efectos secundarios en la hemodinámica sistémica. Por lo tanto, una caracterización detallada del portal venoso, esplácnico y parámetros hemodinámicos sistémicos, incluyendo medición de PP, flujo de la sangre venosa portal (PVBF), flujo de sangre arterial mesentérica, presión arterial mala (mapa) y HR es necesario para la preclínica evaluación de la eficacia de nuevos tratamientos de PHT. Nuestro artículo video provee al lector con un protocolo estructurado para la realización de mediciones hemodinámicas invasivas en cirróticas ratas. En particular, describimos la cateterización de la arteria femoral y la vena porta a través de una vena ileocólica y la medida del portal venosa y arterial esplácnica flujo mediante sondas de flujo perivascular Doppler-ultrasonido. Se muestran resultados representativos de los modelos de ratón diferentes de PHT.
PHT se define como presión arterial patológicamente creciente en el sistema venoso portal que puede causar complicaciones graves en pacientes con cirrosis como sangrado variceal y ascitis1. Mientras que la hepática (p. ej., trombosis de la vena porta) y post hepática (p. ej., síndrome de Budd-Chiari) PHT son raros, PHT intrahepática debido a la cirrosis hepática representa la causa más común de ALT2.
En la cirrosis hepática, PP se aumenta sobre todo como consecuencia de la elevada IHVR3. En etapas avanzadas, PHT se agrava por el mayor PVBF debido a mayor gasto cardiaco y disminución de la resistencia vascular sistémica y esplácnica, definiendo el síndrome de hipertensión portal4. Ley de Ohm (ΔP = Q * R) implica que el IHVR y el flujo sanguíneo es proporcional a PP5. En pacientes, la medición directa de los PP es arriesgado y no rutinariamente realizadas; por el contrario, el gradiente de presión venosa hepática (HVPG) se utiliza como una medida indirecta de PP6,7. La HVPG se calcula restando la presión venosa hepática libre (FHVP) de la presión venosa hepática cuña (WHVP), que se miden utilizando un catéter con balón colocado en la vena hepática8. La HVPG fisiológico oscila entre 1 – 5 mmHg, mientras que un HVPG ≥10 mmHg define hipertensión portal clínicamente significativa (CSPH) e indica mayor riesgo de complicaciones relacionadas con el Alt, como sangrado por várices, ascitis y encefalopatía hepática9 . Aunque el PP (es decir, HVPG) es el parámetro más relevante para severidad PHT, información sobre otros componentes de PHT, incluyendo la gravedad de la circulación hiperdinámica (HR, mapa), flujo de sangre arterial esplácnica/mesentérica y IHVR, son fundamentales para obtener una comprensión global de lo distinto mecanismo subyacente de PHT.
Así, en contraste con mediciones indirectas de PP en los seres humanos, la metodología introducida para las ratas ofrece la ventaja de una medida directa de PP y permite la grabación de parámetros hemodinámicas adicionales caracterizan el síndrome de hipertensión portal. Además, la medida directa del PP es una excelente lectura integradora de la cantidad de fibrosis hepática (un determinante de IHVR) y supera algunas limitaciones de cuantificación de la fibrosis relacionada con errores de muestreo de tejido del hígado.
Los modelos de roedores más comúnmente utilizados de PHT cirrótico incluyen ligadura quirúrgica del conducto biliar (BDL), toxina-inducida por la lesión del higado (es decir, por tetracloruro de carbono, tioacetamida o administración de Dimetilnitrosamina) y hígado metabólica inducida por la dieta modelos de la enfermedad. Prehepatic Alt (no cirróticos) puede ser inducida por parcial de la vena porta ligadura (PPVL)10.
Pequeños roedores están bien adaptados para el método presentado, incluyendo ratones, hámsters, ratas o conejos y se asocian con relativamente bajos costos de mantenimiento. A pesar de todas las evaluaciones hemodinámicas son factibles de realizar en ratones, la mejor exactitud y reproducibilidad de los resultados se ven con las ratas o los roedores más grandes debido a la evidente ventaja del tamaño del animal. Además, micro-instrumentos específicos y dispositivos son necesarios para obtener los parámetros hemodinámicos similares en ratones. Por último, las ratas son más robustas con mortalidad y baja morbilidad asociada y por lo tanto, la deserción es probable que baje en ratas que en los ratones.
La metodología presentada es adecuada para la evaluación de tratamientos específicos de enfermedad hepática (es decir, drogas anti-fibróticas o antiinflamatorias) o farmacológica novela acerca de influencia el tono vascular y endotelial biología; y así, probable efecto parámetros hemodinámicos en alt.
Todos los métodos aquí descritos han sido aprobados por el Comité de ética de la Universidad médica de Viena y el Ministerio austríaco de ciencia, investigación y economía (BMWFW). Procedimientos deben ser realizado en condiciones asépticas en una sala de operación o similar limpiar área de trabajo ya que las mediciones hemodinámicas representan las intervenciones quirúrgicas. Por lo general, se recomienda trabajar en condiciones estériles. Cuando se utiliza una anestesia inhalatoria, considerar una ventilación adecuada del quirófano para seguridad en el trabajo. Un período de tiempo de 40 – 50 min/animal tiene que ser considerado en el caso de lecturas hemodinámicas todas presentadas en este protocolo.
1. pre-quirúrgicos preparados
2. medición de recursos humanos y mapa
3. flujo de sangre de la arteria mesentérica superior (SMABF)
4. PVBF
5. PP
6. IHVR
Dependiendo del modelo animal y la gravedad de la enfermedad del hígado, el grado de PHT y la gravedad del síndrome de hipertensión portal es diferente (figura 7).
El modelo BDL causa cirrosis biliar debido a la colestasis. En consecuencia, PP aumenta con el tiempo y un hiperdinámico circulación desarrolla, como se ha visto un aumento de la HR y disminución del mapa. En los animales cirróticos, SMABF, PVBF y IHVR también aumentan la unanimidad a las alteraciones hemodinámicas y hepáticas (Figura 7A–F).
Por el contrario, PPVL causa Alt prehepatic, no cirróticos, que se caracteriza por un aumento inmediato en el PP y los cambios correspondientes en la hemodinámica sistémica (figura 7-I). Sin embargo, durante los collaterals portosystemic curso del tiempo se convierten que pueden bajar el PP.
Los valores hemodinámicos de animales operado simulado permanecen en niveles fisiológicos y no cambian significativamente con el tiempo. La presión portal en animales sanos SO es máximo 5 a 6 mmHg (figura 7J-L).
Figura 1: dispositivos de intubación hecho a sí mismo: Tubo endotraqueal (A). (B) Guía cable escritorio de intubación de dispositivo (C). (D) tubo conectado al dispositivo de alambre guía. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: preparación pre quirúrgica: (A) la intubación del animal. (B) Intramuscular y subcutánea para la anestesia. (C) fijación del animal en la estera de la calefacción. (D) colocación y fijación de sonda de temperatura rectal. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: frecuencia cardiaca (FC) y Presión Arterial mala (mapa): (A) incisión de la piel. (B) preparación de la femoral vascular y estructuras nerviosas. (C–F) Disección de la arteria femoral. (G) sutura Distal y fijación - proximal anudar la sutura proximal. (H) preparación del catéter femoral. () Colocación de la pinza micro vascular. (J) la perforación de la arteria femoral con una aguja curva. (K) la cateterización de la arteria femoral. (L) apertura de la pinza micro para la evaluación del pulso. (M) la fijación Proximal del catéter. (N) fijación Distal del catéter. Medición de mapa (O) y h (P) que cubren el campo quirúrgico con una gasa pequeña empapada de la compresa. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: flujo de sangre Arterial Mesentérica Superior (SMABF): (A–C) Laparotomía mediana. (D) excavación de coecum. (E–F) Excavación del intestino. (G) envoltura de los intestinos en compresas de gasa empapadas. (H–K) Ganchos de la preparación de la arteria mesentérica esplácnica con cánula Roma. (L, M) Fijación de la sonda de flujo. (N) aplicación de ultrasonido gel en el sensor de sonda de flujo. Correcta colocación no constrictiva (O) de la de la sonda de flujo. Medición (P) de SMABF. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: flujo de la sangre venosa Portal (PVBF): (A) optimizado dorsal ver en vena porta (B) la disección de la vena porta del tejido graso mesentérico. (C) creación de un túnel de tejido para la sonda de flujo de la vena porta. (D, E) Fijación de la sonda de flujo de la vena porta. (F) aplicación de ultrasonido gel en el sensor de sonda de flujo. (G) correcta colocación no constrictiva de la sonda de flujo. (H) medida de PVBF. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 6: presión Portal (PP): (A) preparación del catéter. (B) preparación de los intestinos. (C) optimizado ve en la vasculatura venosa mesentérica principal. (D) perforación del peritoneo visceral y adelanto de la rama vascular más adecuado del catéter. (E) la cateterización de la vena ileocólica en ángulo de unión entre la rama principal y una rama lateral. (F) adelanto de la punta del catéter en la vena portal mas cerca al hilio hepático. (G, H) Medición de PP. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 7: resultados del representante: Curso del tiempo de (A) PP, mapa (B) y (C) HR en ratas BDL. En consecuencia, se observan cambios en la SMABF (D) y PVBF (E) (F) IHVR. En PPVL, cambios hemodinámicos de PP (G), mapa (H) y () recursos humanos son más pronunciados en los primeros días después de la cirugía. En sana sham-funcionado (tan) animales, PP (J), (K) mapa y ubicación de recursos humanos (L) permanecen dentro de valores fisiológicos y no cambian con el tiempo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
PP es el parámetro de resultado principal para la evaluación del síndrome de hipertensión portal y refleja la severidad de la cirrosis subyacente. Deposición de la matriz (es decir, fibrosis) y la vasoconstricción sinusoidal (debido al aumento de expresión hepática de vasoconstrictores y disminución de respuesta a los vasodilatadores) causan mayor IHVR. La importancia de la PP y su impacto en la enfermedad hepática crónica se ha demostrado en múltiples preclínicos11,12,13,14 y estudios clínicos15,16, 17 , 18. por lo tanto, en pacientes cirróticos, el PP es un parámetro de resultado duro, y su reducción es recomendada por las pautas de tratamiento19,20 y un objetivo de investigación de Hepatología actual. Integral de modelos animales son necesarios para caracterizar y16,21 nuevos tratamientos de la PHT22. Este protocolo presenta la metodología necesaria para una caracterización hemodinámica detallada, incluyendo la evaluación de la presión portal y la circulación hiperdinámica, vasodilatación esplácnica de la resistencia intrahepática. Para conseguir un representante y hemodinámico completo conjunto de datos de modelos de roedores, experiencia y formación del operador de ejecución es de suma importancia.
Prevención y control de bleedings severos son especialmente destrezas. Preparación precisa y contundente de las secciones vasculares de interés es fundamental para evitar fallas en la canulación y bleedings severos. La pérdida de sangre significativa tiene un impacto en la hemodinámica y excluye las medidas exactas de los PP o puede resultado incluso en la muerte de los animales de laboratorio. Bleedings del documento que han ocurrido durante las mediciones en los protocolos y caracterizar la severidad y la localización del sangrado.
De nota, usando sondas de flujo perivascular ultrasonido evaluar flujo sanguíneo genera sólo una aproximación y puede ser objeto de errores, debido a los vasos diferentes tamaños y la alineación incorrecta de la sonda de lectura. Otra técnica para medir el flujo sanguíneo y especialmente distribución del flujo de sangre (incluyendo cálculo de portosistémica) es la microesfera color técnica23. Sin embargo, órganos enteros deben cosechar, disuelto, analizados, y esto omite la posibilidad de realizar histológica o análisis de la expresión. Por lo tanto, la técnica de ultrasonido compatible con los principios de las 'tres r' en la investigación animal (reducir, refinar y reemplazar) por Russell y Burch24. Además, sondas de flujo son adecuadas monitorear el flujo de sangre esplácnico en tiempo real y paralelo a otros parámetros hemodinámicos, mientras que la técnica de coloreado microesfera requiere integrar órgano (mesentérica) sanguíneo con el tiempo. Por otra parte, microesferas, que generalmente tienen un diámetro de 15 μm, requieren de una distribución normal de micro vasos con un diámetro < 15 μm en los órganos respectivos para evitar ser atrapado e inmóvil, de color que podría no ser el caso en hígados cirróticos.
La principal limitación de este método es la necesidad de un estado de inconsciencia y de la anestesia durante la caracterización hemodinámica del síndrome PHT en animales. La inyección más común y ampliamente utilizado anestesia ketamina/xilacina a menudo requiere redosing después de 30-45 min para obtener una profundidad necesaria de anestesia25,26; esto añade presión del tiempo sobre todo si se necesita la solución de problemas. Anestesia de inhalación supone muchas ventajas, pero se requiere equipo especial y anestésicos volátiles relacionados con las normas de seguridad deben seguirse. La profundidad de la anestesia puede ser adaptada rápidamente sin interferir con los procedimientos de cirugía mediante el ajuste de la concentración de anestesia. El tubo endotraqueal asegura vías aéreas especialmente después de la activación de la salvación por la ketamina y la ventilación asegura suficiente oxigenación y ventilación del animal para disminuir el riesgo de muerte inducida por la anestesia27. Ketamina/xilacina es todavía ampliamente anestesia usada, dosis bajas de isoflurano no causa cambios significativos de los parámetros hemodinámicos o Cardiovasculars en ratas28,29.
Experiencia local prever stateoftheart recomendaciones y mejores prácticas de la anestesia y los investigadores deben reconsiderar continuamente el tipo de anestesia que se utiliza para realizar estas evaluaciones hemodinámicas30. Futuros experimentos podrían usar telemetría con transductores de presión inalámbrico implantados que superar la actual anestesia general relacionados con limitaciones y permitirá la caracterización hemodinámica de animales conscientes.
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecemos a los veterinarios, enfermeras y cuidadores de animales en el centro de investigación biomédica por su continuo apoyo en nuestros proyectos de investigación. Los autores reconocen la importante entrada de todos los revisores del presente Protocolo. Algunas de las investigaciones fue financiado por el premio"joven Ciencia" de la Sociedad austríaca de Gastroenterología y Hepatología (ÖGGH) PS y el "Skoda Award" de la Sociedad austríaca de medicina interna TR.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Instruments | |||
LabChart 7 Pro software | ADInstruments, Colorado Springs, CO, USA | - | Software |
ML870 PowerLab 8/30 | ADInstruments, Colorado Springs, CO, USA | - | Electronic multichannel recorder |
MLT0380/D | ADInstruments, Colorado Springs, CO, USA | - | Pressure transducer (x2: for Portal Pressure and Arterial Pressure) |
ML112 Quad Bridge Amplifier | ADInstruments, Colorado Springs, CO, USA | - | Bridge amplifier |
TS420 | Transonic Systems Inc., Ithaca, NY, USA | - | Flowmeter module |
Biological Research Apparatus 7025 | UGO BASILE S.R.L., Comerio, Italy | - | Ventilator |
Vapor 2000 | Dräger Medical AG & Co. KG, Lübeck, Germany | - | Isofluran Vaporizer |
Perivascular probes (rat) for Transonic systems (Superior Mesenteric Artery) | Transonic Systems Inc., Ithaca, NY, USA | #MA1PRB | Ultrasonic flow probe (1mm) |
Perivascular probes (rat) for Transonic systems (Portal Vein) | Transonic Systems Inc., Ithaca, NY, USA | #MA2PSB | Ultrasonic flow probe (2mm) |
1st for intubation & 2nd for clean skin incisions | - | - | Mayo scissor [x2] |
Metzenbaum scissor | - | - | - |
Cuticle scissor | - | - | - |
e.g. Adson Brown tissue forceps | - | - | Tissue Forceps |
High precision 45° angle broad point forceps [x2] | - | - | - |
Hemostat [x4] | - | - | - |
e.g. Mikulicz peritoneal clamp | - | - | Curved clamp |
e.g. Dieffenbach clamp | - | - | Micro clamp |
e.g. micro spatula with flat ends, width 4 mm, | - | - | Micro metal spatula |
for transbuccal suture at intubation | - | - | Needle holder |
Scalpel grip | - | - | - |
selfmade | - | - | Intubation desk |
blut, flexible and with a suitable diameter for arterial cannula and venflow | - | - | Blunt steel wire |
modified arterial line 20G with Flowstich | Becton Dickinson, Farady Road, Swindon, UK | #682245 | Arterial line |
Heating pad | - | - | - |
Rectal temerature probe | - | - | - |
Saline heater | - | - | - |
Laryngoscope (specific for animal size, e.g. rat) | - | - | - |
Inductionbox for inhalation anesthesia | - | - | - |
Scale (able to measure mg) | - | - | - |
Hair clipper | - | - | - |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Consumables | |||
e.g. modified BD Venflon Pro Safety 14GA | Becton Dickinson Infusion Therapy, AB, SE251 06 Helsingborg, Sweden | #393230 | Peripheral venous catheter (14G) |
Fine-Bore Polyethylene Tubing, ID 0.58mm, OD 0.96mm, Portex, | Smiths Medical International Ltd., Kent, UK | #800/100/200 | Catheter tube (PE-50) |
e.g. Omnifix-F Solo | B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | #9161406V | Syringe 1mL |
e.g. Injekt Solo | B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | #4606051V | Syringe 5mL |
e.g. Injekt Solo | B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | #4606205V | Syringe 20mL |
e.g. BD Microlance 3, 18G - 1 1/2" | Becton Dickinson S.A., Fraga, Spain | #304622 | Cannula (18G) |
e.g. BD Microlance 3, 23G - 1" | Becton Dickinson S.A., Fraga, Spain | #300800 | Cannula (23G) |
e.g. BD Microlance 3, 30G - 1/2" | Becton Dickinson S.A., Fraga, Spain | #304000 | Cannula (30G) |
e.g. Leukoplast S | BSN medical GmbH, Hamburg, Germany | #47619-00 | Adhesive tape |
e.g. Gazin RK Mullkompressen (18x8cm) | Lohmann & Rauscher, Vienna, Austria | #10972 | Gauze compress (small) |
e.g. Gazin RK Mullkompressen (5x5cm) | Lohmann & Rauscher, Vienna, Austria | #10961 | Gauze compress (big) |
Silk Braided black, USP 4/0, EP 1.5 | SMI AG, St. Vith, Belgium | #2021-04 | Suture (Silk 4/0, EP 1.5) |
e.g. Mersilk, 2-0 (3 Ph. Eur.), PS-1 Prime | Johnson & Johnson Medical GmbH - Ethicon Deutschland, Germany | #EH7552 | Transbuccal suture |
e.g. Cottonbuds (2.2mm, 15cm) | Paul Hartmann AG, Heidenheim, Germany | #967936 | Cotton buds |
e.g. Vue Ultrasoundgel | Optimum Medical Limited, UK | #1157 | Ultrasound gel |
e.g. Glubran 2 | Gem srl, Viareggio, Italy | #G-NB2-50 | Tissue glue |
e.g. Surgical scalpell knife Nr. 10 - carbon steel | Swann-Morton, England, B.S. | #202 | Scalpel Knife |
Heparin, 5000 i.E./mL (Natriumheparin) | Medicamentum Pharma GmbH, Allerheiligen im Mürztal, Austria | - | Heparin |
Florane | Aesica Queenborough Ltd., Queenborough, UK | - | Isoflurane |
OeloVital (5g) | Fresenius Kabi Austira Gmbh, Graz, Austria | - | Eye gel |
Ketasol | aniMedica GmbH, Senden-Bösensell, Germany | - | Ketamine |
Rompun | Bayer Austria Ges.m.b.H., Vienna, Austria | - | Xylazine |
Xylocain 10% Pumpspray | AstraZeneca Österreich GmbH, Vienna, Austria | - | Lidocaine pump spray |
Dipidolor | Jansen-Cilag Pharma GmbH, Vienna, Austria | - | Piritramide |
NaCl 0.9% Fresenius, 1L | Fresenius Kabi Austira GmbH, Graz, Austria | #13LIP132 | Physiological saline solution |
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