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Qui descriviamo un protocollo dettagliato per misurazioni invasive dei parametri emodinamici, compreso pressione portale, flusso sanguigno intestinale ed emodinamica sistemica al fine di caratterizzare la sindrome iperteso in ratti.
Si tratta di un protocollo dettagliato che descrive invasive misure emodinamiche in ratti cirrotici per la caratterizzazione della sindrome ipertensiva portale. Ipertensione portale (PHT) a causa di cirrosi è responsabile per le complicanze più gravi in pazienti con l'affezione epatica. Il quadro completo della sindrome ipertensiva portale è caratterizzato da aumento della pressione portale (PP) dovuto l'aumento della resistenza vascolare intraepatico (IHVR), circolazione hyperdynamic, flusso sanguigno intestinale aumentata. Vasodilatazione arteriosa splancnica progressiva e arterioso aumentato con elevata frequenza cardiaca (HR), ma bassa pressione arteriosa caratterizza la sindrome di iperteso.
Nuove terapie sono in fase di sviluppo che mirano a diminuire PP da entrambi IHVR targeting o aumentato flusso sanguigno intestinale — ma possono verificarsi effetti collaterali sull'emodinamica sistemica. Così, una dettagliata caratterizzazione del portale venosa, splancnica e parametri emodinamici sistemici, compreso la misura di PP, flusso sanguigno venoso portale (PVBF), flusso sanguigno arterioso mesenterico, pressione arteriosa media (MAP) e HR è necessaria per preclinici valutazione dell'efficacia di nuovi trattamenti per PHT. Il nostro video articolo fornisce al lettore con un protocollo strutturato per l'esecuzione di misurazioni emodinamiche invasive in ratti cirrotici. In particolare, descriviamo la cateterizzazione dell'arteria femorale e vena portale tramite una vena ileocolic e la misurazione del portale venosa e flusso sanguigno intestinale tramite sonde di flusso di Doppler-ultrasuono perivascolare. Sono mostrati risultati rappresentativi dei modelli differenti del ratto di PHT.
PHT è definito come patologico aumento della pressione sanguigna nel sistema venoso portale che può causare le complicazioni severe in pazienti con cirrosi come spurgo variceal e ascite1. Pre-epatico (ad es., trombosi della vena portale) e post-epatica (ad es., sindrome di Budd-Chiari), mentre PHT sono rare, intraepatica PHT a causa di cirrosi epatica rappresenta la causa più comune di PHT2.
Nella cirrosi epatica, PP principalmente è aumentato in conseguenza di elevati IHVR3. Nelle fasi avanzate, PHT è aggravato dal PVBF aumentato a causa di una maggiore gittata cardiaca e diminuzione della resistenza vascolare sistemica e splancnica — definire la sindrome ipertensiva portale4. Legge di Ohm (ΔP = Q * R) implica che il flusso di sangue e IHVR sono proporzionali alla PP5. In pazienti, misura diretta della PP è rischioso e non ordinariamente svolte; invece, il gradiente di pressione venosa epatica (HVPG) viene utilizzato come una misura indiretta di PP6,7. L'HVPG è calcolata sottraendo la pressione venosa epatica libera (FHVP) dalla pressione venosa epatica incastrata (WHVP), che sono misurati utilizzando un catetere a palloncino inserito in una vena epatica8. L'HVPG fisiologico varia tra 1-5 mmHg, mentre un HVPG ≥ 10 mmHg definisce ipertensione portale clinicamente significativa (CSPH) e indica il maggior rischio di complicanze correlate a PHT, quali spurgo variceal, l'ascite e l'encefalopatia epatica9 . Anche se PP (cioè, HVPG) è il parametro più rilevante per la severità PHT, informazioni su altri componenti di PHT, compreso la gravità della circolazione di hyperdynamic (HR, MAP), il flusso sanguigno arterioso splancnico/mesenterica e IHVR, sono fondamentali per ottenere una comprensione globale del meccanismo sottostante distinto di PHT.
Così, in contrasto con le misure indirette di PP in esseri umani, la metodologia introdotta per ratti offre il vantaggio di una misura diretta di PP e permette la registrazione di ulteriori parametri emodinamici che caratterizzano la sindrome ipertensiva portale. Inoltre, la misura diretta di PP è un'eccellente lettura integrativa della quantità di fibrosi del fegato (un determinante importante del IHVR) e supera determinati limiti di quantificazione di fibrosi correlati a errori di campionamento del tessuto del fegato.
I più comunemente usati modelli del roditore di PHT cirrotici includono la legatura chirurgica dei dotti biliari (BDL), danno epatico indotto da tossina (cioè, di tetracloruro di carbonio, thioacetamide o amministrazione dimetilnitrosammina) e fegato metabolico indotta da dieta modelli di malattia. Prehepatic PHT (non cirrotici) può essere indotta da parziale della vena portale legatura (PPVL)10.
Piccoli roditori sono adatti per il metodo proposto, tra cui topi, criceti, ratti o conigli e sono associati con relativamente bassi costi di manutenzione. Nonostante che tutti le valutazioni emodinamiche sono possibile eseguire nei topi, migliore precisione e riproducibilità dei risultati sono visti con ratti o più grandi roditori dovuto l'ovvio vantaggio di dimensione animale. Inoltre, specifici micro-strumenti e dispositivi sono necessari per ottenere i parametri emodinamici simili nei topi. Infine, i ratti sono più robusti con mortalità e morbilità associata inferiore e così, i tassi di abbandono sono probabilmente più bassi nei ratti che nei topi.
La metodologia presentata è particolarmente adatta per la valutazione dei trattamenti specifici dell'affezione epatica (cioè, farmaci anti-infiammatori o anti-fibrotici) o romanzo farmacologico si avvicina quel tono vascolare influenza e/o biologia endoteliale; e così, i parametri emodinamici del probabile effetto in PHT.
Tutti i metodi descritti qui sono stati approvati dal comitato etico dell'Università di medicina di Vienna e il Ministero austriaco della scienza, ricerca ed economia (BMWFW). Le procedure devono essere eseguite in condizioni asettiche in una sala operatoria o simili pulire l'area di lavoro poiché le misure emodinamiche rappresentano gli interventi chirurgici. Generalmente, lavorando in condizioni di sterilità è raccomandato. Quando si utilizza un'anestesia per inalazione, considerare un'adeguata ventilazione della sala operatoria per sicurezza sul lavoro. Un periodo di tempo di 40 – 50 min/animale deve essere considerato nel caso tutte le letture emodinamiche presentate nel presente protocollo.
1. pre-operatoria preparazioni
2. misura di HR e mappa
3. superiore dell'arteria mesenterica del flusso sanguigno (SMABF)
4. PVBF
5. PP
6. IHVR
A seconda del modello animale e la severità dell'affezione epatica, il grado di PHT e la severità della sindrome ipertensiva portale è diverso (Figura 7).
Il modello BDL provoca cirrosi biliare dovuto colestasi. Di conseguenza, PP aumenta nel tempo e un hyperdynamic circolazione si sviluppa, come visto da un aumento di HR e diminuzione della mappa. Negli animali cirrotici, SMABF, PVBF e IHVR anche aumentare concordemente le alterazioni epatiche ed emodinamiche (figura 7A–F).
Al contrario, PPVL cause prehepatic, non cirrotici PHT, che è caratterizzata da un aumento immediato in PP e le modifiche corrispondenti in emodinamica sistemica (Figura 7-io). Tuttavia, durante i collaterals portosystemic tempo corso sviluppare che può abbassare PP.
I valori emodinamici di animali falsità-azionati rimangono a livelli fisiologici e non sono cambiato significativamente nel corso del tempo. La pressione portale in animali sani SO è al massimo 5-6 mmHg (figura 7J-L).
Figura 1: dispositivi self-made intubazione: (A) tubo endotracheale. (B) guida filo reception di intubazione del dispositivo (C). (D) il tubo collegato al dispositivo di guida filo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: preparazione pre-operatoria: (A) l'intubazione dell'animale. (B) intramuscolare e sottocutanea per l'anestesia. (C) fissazione di animale sulla stuoia del riscaldamento. (D) posizionamento e fissaggio sonda temperatura rettale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: frequenza cardiaca (HR) e pressione arteriosa media (MAP): (A) incisione cutanea. (B) preparazione della femorale vascolare e strutture nervose. (C–F) Dissezione dell'arteria femorale. Sutura distale (G) e fissazione - prossimale pre-nodo sutura prossimale. (H) preparazione del catetere femorale. (io) posizionamento del morsetto micro vascolare. (J) perforazione dell'arteria femorale con un ago di curvatura. (K) cateterizzazione dell'arteria femorale. (L) apertura di micro pinza per la valutazione dell'impulso. (M) fissazione prossimale del catetere. (N) di fissaggio distale del catetere. (O) misurazione della mappa e HR (P) che copre il campo chirurgico con garza piccola imbevuto comprimere. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4: flusso di sangue arterioso mesenterico superiore (SMABF): (A–C) Laparotomia mediana. (D) lo scavo di coecum. (E–F) Scavo dell'intestino. (G) avvolgimento degli intestini in compressa di garza imbevuta. (H–K) Preparazione dell'arteria mesenterica splancnica con cannula smussa ganci. (L, M) Collegamento della sonda di flusso. (N) applicazione degli ultrasuoni gel sul sensore sonda di flusso. Corretto posizionamento non costrittiva (O) della della sonda di flusso. (P) misura di SMABF. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 5: flusso sanguigno venoso portale (PVBF): (A) ottimizzato dorsale Mostra su vena portale (B) la dissezione della vena portale dal tessuto adiposo mesenterico. (C) creazione di un tunnel nel tessuto per la sonda di flusso della vena portale. (D, E) Collegamento della sonda flusso alla vena portale. (F) applicazione degli ultrasuoni gel sul sensore sonda di flusso. (G) corretto non costrittiva posizionamento della sonda di flusso. (H) misura di PVBF. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 6: pressione portale (PP): (A) preparazione del catetere. (B) preparazione dell'intestino. (C) ottimizzata Mostra sul sistema vascolare venoso mesenterico principale. (D) perforazione del peritoneo viscerale e avanzamento del ramo vascolare più vicino a adatto del catetere. (E) cateterizzazione della vena ileocolic al angolo di giunzione tra il ramo principale e un ramo laterale. Avanzamento (F) della punta del catetere nella vena portale più vicino all'ILO del fegato. (G, H) Misurazione di PP Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 7: rappresentante risultati: Corso di tempo di (A) PP, mappa (B) e (C) HR nei ratti di BDL. Di conseguenza, si osservano cambiamenti nella SMABF (D), PVBF (E) e (F) IHVR. In PPVL, i cambiamenti emodinamici di PP (G) e (H) mappa (io) HR sono più evidenti nei primi giorni dopo l'intervento chirurgico. Nel sano falsità-azionati (così) animali, PP (J), (K) (L) HR e mappa rimangono entro valori fisiologici e non cambiano nel tempo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
PP è il parametro principale di risultato per la valutazione della sindrome iperteso e riflette la gravità della cirrosi sottostante. Sia la deposizione di matrice (cioè, fibrosi) e vasocostrizione sinusoidale (causa di aumentata espressione epatica di vasocostrittori e risposta ai vasodilatatori in diminuzione) causare aumento IHVR. L'importanza di PP e il suo impatto sull'affezione epatica cronica è stato dimostrato in più preclinici11,12,13,14 e studi clinici15,16, 17 , 18. quindi, nei pazienti cirrotici, PP è un parametro di risultato difficile, e sua riduzione è raccomandata da trattamento linee guida19,20 e un obiettivo di ricerca principale dell'attuale Epatologia. Modelli animali complete sono necessarie per caratterizzare e tradurre16,21 opzioni di trattamento novello di PHT22. Questo protocollo presenta la metodologia necessaria per una dettagliata caratterizzazione emodinamica, compresa la valutazione della pressione portale, circolazione hyperdynamic, vasodilatazione splancnica e resistenza intraepatico. Per realizzare un rappresentante ed emodinamico completo set di dati da modelli del roditore, esperienza ed addestramento dell'operatore performante è della massima importanza.
Prevenzione e controllo dei sanguinamenti gravi sono competenze soprattutto chiave. Preparazioni smussati e precise delle sezioni di interesse vascolare è fondamentale al fine di evitare errori di inserimento di una canula e gravi emorragie. Significativa perdita di sangue ha un impatto sull'emodinamica e preclude misurazioni accurate di PP o può anche derivare nella morte dell'animale di laboratorio. Bleedings di documento che si sono verificati durante le misurazioni nei protocolli e caratterizzano la gravità e la posizione di spurgo.
Della nota, utilizzando sonde perivascolari ecografiche flusso per valutare il flusso sanguigno genera solo un'approssimazione e potrebbe essere sottoposti a lettura errori, dovuti alla nave diverse dimensioni e allineamento errato sonda. Un'altra tecnica per misurare il flusso sanguigno e la particolare distribuzione del flusso sanguigno (incluso calcolo di smistamento portosystemic) è la tecnica di microsfere colorate23. Tuttavia, organi interi devono essere raccolte, dissolto e analizzati, e questo consente di omettere la possibilità di eseguire istologico o l'analisi di espressione. Quindi, la tecnica di ultrasuono sostiene i principi delle 'Tre r' nella ricerca animale (ridurre, perfezionare e sostituire) di Russell e Burch24. Inoltre, sonde di flusso sono adatti per monitorare il flusso sanguigno intestinale in tempo reale e parallela ad altri parametri emodinamici, mentre la tecnica di microsfere colorate richiede l'integrazione dell'organo (sangue mesenterico) flusso nel tempo. Inoltre, colorate microsfere, che solitamente hanno un diametro di 15 µm, richiedono una distribuzione normale dei micro-vasi con un diametro < 15 µm negli organi rispettivi per evitare di diventare intrappolati ed immobile, che potrebbe non essere il caso in fegati cirrotici.
La principale limitazione di questo metodo è la necessità di uno stato di incoscienza e anestesia durante la caratterizzazione emodinamica della sindrome PHT negli animali. L'iniezione più comune e ampiamente usato anestesia chetamina/xilazina richiede spesso redosing dopo 30 – 45 minuti per ottenere una profondità necessaria di anestesia25,26; Questo aggiunge pressione del tempo, soprattutto se è richiesta la risoluzione dei problemi. Usando l'inalazione anestesia comporta molti vantaggi, ma attrezzatura speciale è richiesto, e anestetici correlate ai volatili regolamenti di sicurezza devono essere seguiti. La profondità dell'anestesia può essere adattata rapidamente senza interferire con le procedure di chirurgia regolando la concentrazione di anestesia. Il tubo endotracheale assicura airways, soprattutto dopo l'attivazione della salvezza di ketamina e la ventilazione garantisce sufficiente ossigenazione e ventilazione dell'animale per ridurre il rischio di morte indotta da anestesia27. Mentre chetamina/xilazina è ancora ampiamente usato, della basso-dose isoflurano anestesia non provoca nessun cambiamento significativo dei parametri emodinamici o cardiovascolari in ratti28,29.
Regolamenti e l'esperienza locale forniscono proceduti consigli e best practice dell'anestesia e i ricercatori devono riconsiderare continuamente il tipo di anestesia utilizzato per eseguire queste valutazioni emodinamiche30. Gli esperimenti futuri potrebbero utilizzare telemetria con trasduttori di pressione wireless impiantato che consente di superare l'attuale anestesia correlate ai generali limitazioni e consentire emodinamico caratterizzazione di animali coscienti.
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Ringraziamo i veterinari, infermieri e detentori di animali presso il centro di ricerca biomedica per il continuo supporto durante i nostri progetti di ricerca. Gli autori riconoscono l'importante contributo di tutti gli ospiti del presente protocollo. Alcune delle ricerche è stato finanziato dal "Young Science Award" della società austriaca di gastroenterologia ed epatologia (ÖGGH) per PS e il premio"Skoda" della società austriaca di medicina interna a 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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