Method Article
Nous décrivons ici un protocole détaillé pour les mesures envahissantes des paramètres hémodynamiques, y compris la pression portale, débit sanguin splanchnique et hémodynamique systémique afin de caractériser le syndrome d’hypertension chez les rats.
Il s’agit d’un protocole détaillé décrivant des mesures hémodynamiques invasives chez les rats cirrhotiques pour la caractérisation du syndrome d’hypertension portale. L’hypertension portale (PHT) à cause de la cirrhose est responsable de complications plus graves chez les patients avec une maladie du foie. Le tableau complet du syndrome portale est caractérisé par l’augmentation de la pression portale (PP) en raison de l’augmentation de la résistance vasculaire intrahépatique (IHVR), la circulation hyperdynamique et débit sanguin splanchnique accrue. La vasodilatation artérielle splanchnique progressive et un débit cardiaque accru avec fréquence cardiaque élevée (HR) mais la pression artérielle faible caractérise le syndrome d’hypertension portale.
Nouveaux traitements sont en cours d’élaboration visant à diminuer les PP par un ciblage IHVR ou a augmenté le débit sanguin splanchnique — mais les effets secondaires sur l’hémodynamique systémique peut survenir. Ainsi, une caractérisation détaillée de portail veineux, splanchnique et paramètres hémodynamiques systémiques, y compris la mesure de PP, débit sanguin veineux (PVBF), la circulation sanguine artérielle mésentérique, pression artérielle moyenne (PAM) et RH sont nécessaire pour préclinique évaluation de l’efficacité de nouveaux traitements pour PHT. Notre article vidéo fournit au lecteur un protocole structuré permettant d’effectuer des mesures hémodynamiques invasives chez les rats cirrhotiques. En particulier, nous décrivons le cathétérisme de l’artère fémorale et la veine porte par une veine iléo et la mesure du portail veineux et sanguin splanchnique flux via des sondes de débit périvasculaires Doppler-échographie. Les résultats représentatifs des modèles différents de rat de PHT sont indiqués.
PHT est défini comme pathologiquement augmentation de la pression sanguine dans le système veineux portal qui peut causer des complications graves chez les patients atteints de cirrhose comme saignement de varices et ascite1. Alors que le pré hépatique (p. ex., thrombose de la veine porte) et post hépatique (p. ex., Syndrome de Budd-Chiari) PHT sont rares, PHT intra-hépatique due à une cirrhose du foie représente la cause la plus fréquente des PHT2.
Dans la cirrhose du foie, PP est principalement augmenté par suite de l’élévation IHVR3. À un stade avancé, PHT est aggravée par la PVBF accrue en raison de l’augmentation débit cardiaque et une diminution de la résistance vasculaire systémique et splanchnique — définissant le portale syndrome4. Loi d’Ohm (ΔP = Q * R) implique que la IHVR et la circulation sanguine sont proportionnels aux PP5. Chez les patients, une mesure directe de PP est risqué et pas régulièrement accomplies ; au lieu de cela, le gradient de pression veineuse hépatique (HVPG) est utilisé comme une mesure indirecte du PP6,7. Le HVPG est calculée en soustrayant la pression veineuse hépatique (FHVP) libre de la pression veineuse hépatique coincée (WHVP), qui sont mesurées à l’aide d’un cathéter à ballonnet placé dans une veine hépatique8. L’HVPG physiologique varie de 1 à 5 mmHg, alors qu’un HVPG ≥ 10 mmHg définit l’hypertension portale cliniquement significative (CSPH) et indiquant un risque accru de complications liées à PHT, tels que des saignements varices, ascite et encéphalopathie hépatique9 . Bien que le PP (p. ex., HVPG) est le paramètre plus pertinent pour gravité PHT, informations sur les autres composants du PHT, y compris la gravité de la circulation hyperdynamique (HR, carte), le flux sanguin artériel splanchnique/mésentérique et IHVR, sont essentiels à obtenir une compréhension globale des mécanismes sous-jacents distincts de PHT.
Ainsi, contrairement à des mesures indirectes de PP chez les humains, la méthodologie introduite pour les rats offre l’avantage d’une mesure directe de PP et permet l’enregistrement des paramètres hémodynamiques supplémentaires qui caractérisent le syndrome d’hypertension portale. En outre, la mesure directe du PP est un excellent affichage intégratif de la quantité de fibrose du foie (un déterminant majeur de IHVR) et surmonte certaines limites de quantification de la fibrose liée à des erreurs d’échantillonnage de tissu hépatique.
Les plus couramment utilisés rongeurs des cirrhotique PHT ultrarésistant ligature chirurgicale des canaux biliaires (BDL), lésion hépatique induite par la toxine (c'est-à-dire, par le tétrachlorure de carbone, thioacétamide ou l’administration de la diméthylnitrosamine) et le foie métabolique induite par l’alimentation modèles de maladies. Prehepatic PHT (non cirrhotique) peut être induite par la veine partielle ligature (PPVL)10.
Petits rongeurs sont bien adaptés à la méthode présentée, y compris les souris, les hamsters, les rats ou les lapins et sont associés à relativement faible coût d’entretien. Malgré cela, toutes les évaluations hémodynamiques sont réalisables à effectuer chez les souris, meilleure précision et reproductibilité des résultats sont vus avec les rats ou les plus grands rongeurs en raison de l’avantage évident de la taille de l’animal. En outre, certains micro-instruments et appareils sont nécessaires pour obtenir les paramètres hémodynamiques similaires chez les souris. Enfin, les rats sont plus robustes avec une mortalité et une morbidité associée inférieure et ainsi, le taux d’abandon est susceptibles plus bas chez les rats que chez les souris.
La méthodologie présentée est bien adaptée pour l’évaluation des traitements spécifiques d’une maladie du foie (par exemple, les médicaments anti-fibrosants ou anti-inflammatoire) ou pharmacologiques de nouvelles approches qui influence tonus vasculaire et/ou la biologie endothéliale ; et ainsi, effet probable de paramètres hémodynamiques chez PHT.
Toutes les méthodes décrites ici ont été approuvés par le Comité d’éthique de l’Université médicale de Vienne et le Ministère autrichien de la Science, de recherche et de l’économie (BMWFW). Les procédures doivent être exécutées dans des conditions aseptiques, dans une salle d’opération ou similaire nettoyer l’espace de travail étant donné que les mesures hémodynamiques représentent des interventions chirurgicales. Généralement, travaillant dans des conditions stériles est recommandée. Lorsque vous utilisez une anesthésie par inhalation, envisager une ventilation adéquate de la salle de chirurgie pour la sécurité au travail. Une période de 40 à 50 min/animal doit être examinée dans l’affaire de tous les affichages hémodynamiques présentées dans le présent protocole.
1. pré-chirurgicale préparations
2. mesure des RH et de la carte
3. une artère mésentérique du débit sanguin (SMABF)
4. PVBF
5. PP
6. IHVR
Selon le modèle animal et la gravité des maladies du foie, le degré de PHT et la gravité du syndrome portale sont différent (Figure 7).
Le modèle de la BDL provoque une cirrhose biliaire à cause de la cholestase. En conséquence, la PP augmente avec le temps et un hyperdynamique circulation se développe, comme en témoigne l’augmentation des ressources humaines et de la diminution de la carte. Chez les cirrhotiques, SMABF, PVBF et IHVR également aujourd'hui augmentent pour les altérations hépatiques et hémodynamiques (Figure 7 a–F).
En revanche, PPVL causes prehepatic, non cirrhotique PHT, qui se caractérise par une augmentation immédiate de PP et les changements correspondants dans l’hémodynamique systémique (Figure 7-j’ai). Cependant, au cours de l’évolution temporelle portosystemic collatéraux développer qui peut abaisser PP.
Les valeurs hémodynamiques des animaux opérés restent à des niveaux physiologiques et ne changent pas significativement au fil du temps. La pression portale chez les animaux sains de SO est au maximum 5 à 6 mmHg (Figure 7J-L).
Figure 1 : intubation self-made devices : (A) tube endotrachéal. (B) Guide fil Bureau d’Intubation périphérique (C). (D) Tube fixé au dispositif de fil de guidage. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : préparation pré-chirurgicale : (A) l’Intubation de l’animal. (B) intramusculaire et sous-cutanée pour l’anesthésie. (C) la Fixation d’animaux sur tapis chauffant. (D) mise en place et fixation de la sonde de température rectale. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : fréquence cardiaque (FC) et la pression artérielle moyenne (PAM) : (A) incision de la peau. (B) préparation de la fémorale vasculaire et des structures nerveuses. (C–F) Dissection de l’artère fémorale. (G) suture distale et fixation - proximale pré nouent suture proximale. (H) préparation du cathéter fémoral. (I) mise en place de la pince micro vasculaire. (J) Perforation de l’artère fémorale avec une aiguille courbe. (K) cathétérisme de l’artère fémorale. (L) ouverture de la pince micro pour évaluation d’impulsion. (M) fixation proximale du cathéter. (N) fixation distale du cathéter. (O) du plan de mesures et de h (P) couvrant le champ chirurgical avec de la gaze petit trempé compressent. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 4 : écoulement de sang artériel mésentérique supérieure (SMABF) : A–(C) Laparotomie médiane. (D) Excavation du coecum. (E–F) Excavation de l’intestin. (G) enveloppe des intestins en compresse de gaze imbibée. (H–K) Préparation de l’artère mésentérique splanchnique avec crochets canule émoussée. (L, M) Fixation de la sonde de débit. (N) Application des ultrasons gel sur le capteur de sonde de débit. (O) pose « non contraignants » correcte de la de la sonde de débit. (P) mesure de la SMABF. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 5 : débit sanguin veineux (PVBF) : (A) optimisé dorsale Découvre sur la veine porte (B) la Dissection de la veine porte du tissu adipeux mésentérique. (C) création d’un tunnel de tissu pour la sonde de débit de la veine porte. (D, E) Fixation de la sonde de débit de la veine porte. (F) Application des ultrasons gel sur le capteur de sonde de débit. (G) « non contraignants » mise en place correcte de la sonde de débit. (H) mesure de la PVBF. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 6 : pression portale (PP) : (A) préparation du cathéter. (B) préparation des intestins. (C) optimisé Découvre sur le principal système vasculaire veineux mésentérique. (D) Perforation du péritoine viscéral et avancement de la branche vasculaire plus proche adapté du cathéter. (E) cathétérisme de la veine iléo à l’angle de la jonction entre la branche principale et une branche latérale. (F) promotion de l’extrémité du cathéter dans la veine plus près à hile du foie. (G, H) Mesure des PP. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 7 : résultats représentant : Évolution temporelle de la (A) PP, carte (B) et (C) RH chez les rats de la BDL. En conséquence, on observe des changements dans la SMABF (D), PVBF (E) et (F) IHVR. Dans le PPVL, les modifications hémodynamiques de PP (G), carte (H) etj’aiRH sont plus prononcées dans les premiers jours après la chirurgie. En bonne santé opérés (SO) animaux, PP (J), (K) plan et HR (L) restent dans des limites physiologiques et ne changent pas au fil du temps. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
PP est le paramètre principal résultat pour l’évaluation du syndrome portale et reflète la gravité de la cirrhose sous-jacente. Les dépôts de matrice (c'est-à-dire, fibrose) et vasoconstriction sinusoïdale (due à a augmenté l’expression hépatique de vasoconstricteurs et diminution de réactivité aux vasodilatateurs) causent IHVR accrue. L’importance du PP et son impact sur la maladie chronique du foie a été démontré dans plusieurs précliniques11,12,13,14 et études cliniques15,16, 17 , 18. par conséquent, chez les patients cirrhotiques, PP est un paramètre de résultat dur, et sa réduction est recommandée par les directives de traitement19,20 et un but de la recherche principale de courante hepatology. Modèles animaux complets sont nécessaires pour caractériser et traduire les options de traitement innovateur de21 16,de PHT22. Ce protocole présente la méthodologie nécessaire pour une caractérisation détaillée de hémodynamique, y compris l’évaluation de la pression portale, la circulation hyperdynamique, la vasodilatation splanchnique et la résistance intrahépatique. Pour réaliser un représentant et un ensemble de données hémodynamique plein de modèles de rongeurs, expérience et formation de l’opérateur d’exécution est d’une importance capitale.
Prévention et contrôle des hémorragies graves sont des compétences clés en particulier. Des préparations émoussées et précises des sections vasculaires d’intérêt est essentiel afin d’éviter les échecs de canulation et hémorragies graves. Perte de sang importante a une incidence sur l’hémodynamique et s’oppose à des mesures précises de PP ou peut-être même entraîner la mort de l’animal de laboratoire. Document des saignées qui ont eu lieu lors de la mesure dans les protocoles et caractérisent la gravité et l’emplacement de l’hémorragie.
À noter, utilisant des sondes de débit périvasculaires échographie pour évaluer le débit sanguin génère qu’une approximation et risque d’être soumis à la lecture des erreurs, en raison de la taille des différents bateaux et l’alignement de la sonde incorrecte. Une autre technique pour mesurer le débit sanguin et en particulier les distribution de flux sanguin (notamment le calcul de portosystemic shunt) est la technique de microsphères colorées23. Cependant, organes entiers doivent être récoltées, dissous et analysés, et ceci omet la possibilité d’effectuer des histologique ou analyse de l’expression. Par conséquent, la technique de l’échographie souscrit les principes des « Trois r » dans la recherche sur les animaux (réduire, affiner et remplacer) par Russell et Burch24. En outre, des sondes de débit ne conviennent pas surveiller le débit sanguin splanchnique en temps réel et parallèle aux autres paramètres hémodynamiques, tandis que la technique des microsphères colorées exige intégrant l’orgue (sanguin mésentérique) débit au fil du temps. En outre, microsphères, qui habituellement ont un diamètre de 15 µm, exiger une distribution normale des micro-bateaux avec un diamètre < 15 µm dans les organes respectifs pour éviter d’être piégés et immobile, de couleur qui peut être pas le cas dans le foie cirrhotique.
La principale limitation de cette méthode est la nécessité d’un état d’inconscience et de l’anesthésie au cours de l’hémodynamique caractérisation du syndrome PHT chez les animaux. La plus courante et répandue injection anesthésie kétamine/xylazine nécessite souvent redosing après 30-45 min pour obtenir une profondeur nécessaire d’anesthésie25,26; Cela ajoute la pression du temps surtout si un dépannage est nécessaire. En utilisant l’anesthésie par inhalation comporte beaucoup d’avantages, mais un équipement spécial est requis, et anesthésiques liés à volatiles de sécurité Règlement doivent être respectées. La profondeur de l’anesthésie peut être adaptée rapidement sans interférer avec les procédures de chirurgie en ajustant la concentration de l’anesthésie. Le tube endotrachéal sécurise airways surtout après que activation du Salut par la kétamine et la ventilation assure l’oxygénation et ventilation de l’animal pour réduire le risque de la mort induite par l’anesthésie27suffisantes. Alors que la kétamine/xylazine est encore largement anesthésie isoflurane utilisé, faible dose ne cause aucune variation significative des paramètres hémodynamiques ou cardiovasculaires rats28,29.
Règlements et expérience locale fournissent des moyens recommandations et meilleures pratiques de l’anesthésie et les chercheurs doivent continuellement reconsidérer le type d’anesthésie utilisé pour effectuer ces évaluations hémodynamiques30. Expériences futures pourraient utiliser télémétrie avec transducteurs de pression sans fil implanté qui surmontera l’anesthésie liés aux généraux de limites actuelles et permettre la caractérisation hémodynamique des animaux conscients.
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Nous remercions les vétérinaires, les infirmières et les animaux gardiens dans le centre de la recherche biomédicale, pour leur soutien continu au cours de nos projets de recherche. Les auteurs reconnaissent l’apport important de tous les relecteurs du présent protocole. Certains aspects de la recherche a été financée par le « Young Science Award » de la société autrichienne de gastroentérologie et Hépatologie (ÖGGH) au PS et le prix « Skoda » de l’autrichien Society of Internal Medicine, 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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