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Aqui descrevemos um protocolo detalhado para medição invasiva dos parâmetros hemodinâmicos, incluindo pressão portal, fluxo sanguíneo esplâncnico e hemodinâmica sistêmica para caracterizar a síndrome de hipertensão portal em ratos.
Este é um protocolo detalhado descrevendo medições hemodinâmicas invasivas em cirrose ratos para a caracterização da síndrome de hipertensão portal. Hipertensão portal (PHT) devido a cirrose é responsável para as complicações mais graves em pacientes com doença hepática. A imagem completa da síndrome hipertensiva portal caracteriza-se por aumento da pressão portal (PP), devido ao aumento da resistência vascular intra-hepática (IHVR), circulação hiperdinâmica e o fluxo sanguíneo esplâncnico maior. Progressiva esplâncnico vasodilatação arterial e débito cardíaco aumentado com elevada frequência cardíaca (FC), pressão arterial baixa mas caracteriza a síndrome de hipertensão portal.
Novas terapias estão atualmente sendo desenvolvidas que visam diminuir o PP por qualquer direcionamento IHVR ou aumento do fluxo sanguíneo esplâncnico — mas podem ocorrer efeitos secundários na hemodinâmica sistêmica. Assim, uma caracterização detalhada do portal venoso, esplâncnico e parâmetros hemodinâmicos sistêmicos, incluindo medição de PP, fluxo de sangue venoso portal (PVBF), fluxo de sangue arterial mesentérica, pressão arterial média (mapa) e HR é necessária para pré-clínicos avaliação da eficácia dos novos tratamentos para PHT. Nosso vídeo artigo fornece o leitor com um protocolo estruturado para realização de medições de hemodinâmicas invasivas em ratos cirrose. Em particular, descreveremos a cateterização da artéria femoral e a veia porta através de uma veia ileocólica e a medição do portal venoso e esplâncnico sangue fluir através de sondas de fluxo perivascular Doppler ultra-som. São mostrados resultados representativos dos modelos do rato diferente da PHT.
PHT é definido como patologicamente aumento da pressão arterial no sistema venoso portal que pode causar complicações graves em pacientes com cirrose, tais como hemorragia varicosa e ascite1. Enquanto a pré-hepática (por exemplo, trombose de veia porta) e pós-hepática (por exemplo, síndrome de Budd-Chiari) PHT são raros, colestase PHT devido a cirrose hepática representa a causa mais comum de PHT2.
Na cirrose hepática, PP principalmente é aumentado como consequência elevados IHVR3. Em estágios avançados, PHT é agravada pelo PVBF aumentado devido ao maior débito cardíaco e diminuição da resistência vascular sistêmica e esplâncnico — definindo a síndrome de hipertensão portal4. A lei de Ohm (ΔP = Q * R) implica que o fluxo IHVR e sangue são proporcionais à PP5. Em pacientes, medição directa do PP é arriscado e não rotineiramente realizados; em vez disso, o gradiente de pressão venosa hepática (HVPG) é usado como uma medida indireta do PP6,7. O HVPG é calculado subtraindo-se a pressão venosa hepática (FHVP) livre da vendendores hepática pressão venosa (WHVP), que são medidos através de um cateter de balão colocado em uma veia hepática8. O HVPG fisiológica varia entre 1 a 5 mmHg, enquanto um HVPG ≥ 10 mmHg define clinicamente significativa hipertensão portal (CSPH) e indica um risco aumentado para complicações PHT-relacionados, tais como hemorragia varicosa, ascite e encefalopatia hepática9 . Apesar de PP (ou seja, HVPG) é o parâmetro mais relevante para a severidade PHT, informações sobre outros componentes do PHT, incluindo a gravidade da circulação hiperdinâmica (HR, mapa), fluxo de sangue arterial mesentérica/esplâncnico e IHVR, são fundamentais para obter uma compreensão abrangente do mecanismo subjacente distinta da PHT.
Assim, em contraste com medições indirectas de PP em humanos, a metodologia introduzida para ratos oferece a vantagem de uma medida direta do PP e permite a gravação de parâmetros hemodinâmicos adicionais, caracterizando a síndrome de hipertensão portal. Além disso, a medição directa do PP é uma excelente leitura Integrativa da quantidade de fibrose hepática (um determinante importante da IHVR) e supera a determinadas limitações de quantificação de fibrose relacionadas a erros de amostragem de tecido do fígado.
Os modelos de roedores mais comumente usados de cirrose PHT incluem ligadura cirúrgica do colédoco (BDL), induzida pela toxina lesão hepática (isto é, pela administração de dimetilnitrosamina, tioacetamida ou tetracloreto de carbono) e fígado metabólico induzida por dieta modelos de doença. Prehepatic PHT (não-cirrose) pode ser induzida por parcial de veia porta ligadura (CPPV)10.
Pequenos roedores são adequados para o método apresentado, incluindo ratos, hamsters, ratos ou coelhos e são associados com relativamente baixo custo de manutenção. Apesar disso, todas as avaliações hemodinâmicas são viáveis para executar em ratos, melhor precisão e reprodutibilidade dos resultados são vistas com ratos ou roedores maiores devido a óbvia vantagem de tamanho animal. Além disso, microinstrumentos específicos e dispositivos são necessários para obter parâmetros hemodinâmicos semelhantes em ratos. Finalmente, os ratos são mais robustos com mortalidade e baixa morbidade associada e assim, as taxas de abandono são prováveis menor em ratos do que em ratos.
A metodologia apresentada é well-suited para avaliar tratamentos específicos de doença hepática (ou seja, drogas anti fibróticas ou anti-inflamatórios) ou farmacológica romance aproxima-se aquele tom vascular de influência e/ou biologia endotelial; e assim, de provável efeito parâmetros hemodinâmicos em PHT.
Todos os métodos descritos aqui foram aprovados pelo Comitê de ética da universidade médica de Viena e Ministério da ciência, investigação e economia (BMWFW) da Áustria. Os procedimentos devem ser realizados em condições assépticas, em uma sala de operação ou similares limpar área de trabalho, desde que as medidas hemodinâmicas representam intervenções cirúrgicas. Em geral, trabalhando em condições estéreis é recomendado. Ao usar uma anestesia por inalação, considere ventilação adequada da sala de cirurgia para a segurança do trabalho. Um período de tempo de 40-50 min/animal tem de ser considerado no caso todas as leituras hemodinâmicas apresentadas neste protocolo.
1. pré-cirúrgicas preparações
2. medição de RH e mapa
3. fluxo de sangue da artéria mesentérica superior (SMABF)
4. PVBF
5. PP
6. IHVR
Dependendo do modelo animal e da gravidade da doença hepática, o grau de PHT e severidade da síndrome de hipertensão portal são diferente (Figura 7).
O modelo BDL causa Cirrose biliar devido a colestase. Por conseguinte, PP aumenta com o tempo e uma hiperdinâmica circulação desenvolve-se, como visto por um aumento de RH e diminuição do mapa. Em animais de cirrose, SMABF, PVBF e IHVR também aumentam respondendo às alterações hemodinâmicas e hepáticas (Figura 7A–F).
Em contraste, CPPV provoca PHT prehepatic, não-cirrose, que é caracterizado por um aumento imediato em PP e correspondentes alterações na hemodinâmica sistêmica (Figura 7-eu). No entanto, durante o curso de tempo transjugular cauções desenvolvem que podem baixar o PP.
Os valores hemodinâmicos de animais operação permanecem em níveis fisiológicos e não mudam significativamente ao longo do tempo. A pressão portal em animais saudáveis SO é no máximo 5 a 6 mmHg (figura 7J-L).
Figura 1: dispositivos de intubação self-made: (A) tubo endotraqueal. (B) guia de fio mesa de intubação do dispositivo (C). (D) tubo conectado ao dispositivo de fio de guia. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: preparações pré-cirúrgicas: (A) intubação do animal. (B) Intramuscular e subcutânea para anestesia. (C) fixação do animal na esteira de aquecimento. (D) colocação e fixação de sonda de temperatura retal. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: frequência cardíaca (FC) e Pressão Arterial média (mapa): (A) incisão de pele. (B) preparação da femoral vascular e estruturas nervosas. (C–F) Dissecação da artéria femoral. (G) Distal sutura e fixação - proximal pre-nó sutura proximal. (H) preparação do cateter femoral. (eu) colocação da mordaça micro vascular. (J) perfuração da artéria femoral, com uma agulha curva. (K) cateterismo da artéria femoral. (L) abertura da pinça micro para avaliação do pulso. (M) a fixação Proximal do cateter. (N) fixação Distal do cateter. (O) medição de mapa e HR (P), abrangendo o campo cirúrgico com gaze embebida de pequeno comprimir. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: fluxo de sangue Arterial mesentérica Superior (SMABF): (–C) Laparotomia mediana. (D) a escavação de coecum. (E–F) Escavação do intestino. (G) envolvimento dos intestinos em compressa de gaze embebida. (H–K) Preparação da artéria mesentérica esplâncnico, com ganchos de cânula romba. (L, M) Fixação da sonda fluxo. (N) aplicação do ultra-som gel sobre o sensor de sonda de fluxo. (O) 'não-constritiva' colocação da da sonda fluxo. (P) medida de SMABF. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: fluxo de sangue venoso Portal (PVBF): (A) otimizado dorsal Ver os na veia porta (B) dissecação da veia portal de tecido adiposo mesentérico. (C) a criação de um túnel de tecido para a sonda de fluxo da veia porta. (D, E) Fixação da sonda fluxo veia porta. (F) aplicação do ultra-som gel sobre o sensor de sonda de fluxo. (G) 'não-constritiva' correto posicionamento da sonda fluxo. (H) medição de PVBF. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6: pressão Portal (PP): (A) preparação do cateter. (B) preparação dos intestinos. (C) otimizado Ver os na vasculatura mesentérica venosa principal. (D) perfuração do peritônio visceral e avanço do ramo vascular mais perto de apropriado de cateter. (E) a cateterização da veia ileocólica ângulo de junção entre o ramo principal e um ramo. (F) avanço da ponta do cateter na veia portal mais próximo ao Hilo hepático. (G, H) Medição de PP. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 7: resultados do representante: Tempo de curso do (A) PP, mapa (B) e (C) HR em ratos BDL. Nesse sentido, são observadas alterações na SMABF (D), PVBF (E) e (F) IHVR. No CPPV, alterações hemodinâmicas de PP (G), mapa (H) e (eu) HR são mais pronunciadas nos primeiros dias após a cirurgia. Em saudável operação (então) animais, PP (J), (K) mapa e HR (L) permanecem dentro dos valores fisiológicos e não mudam ao longo do tempo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
PP é o resultado principal parâmetro para avaliação da síndrome de hipertensão portal e reflete a gravidade da cirrose subjacente. Tanto a deposição de matriz (ou seja, fibrose) e sinusoidal vasoconstrição (devido ao aumento da expressão hepática de vasoconstritores e diminuição da capacidade de resposta a vasodilatadores) causam aumento IHVR. A importância do PP e seu impacto na doença hepática crônica tem sido demonstrada em vários pré-clínicos11,12,13,14 e estudos clínicos15,16, 17 , 18. portanto, em pacientes com cirrose, o PP é um parâmetro de resultado difícil, e sua redução é recomendada pelo tratamento orientações19,20 e um objetivo principal da pesquisa de Hepatologia atual. Abrangente de modelos animais são necessários para caracterizar e traduzir as opções de tratamento romance de21 16,de PHT22. Este protocolo apresenta a metodologia necessária para uma detalhada caracterização hemodinâmica, incluindo a avaliação da pressão portal, circulação hiperdinâmica, vasodilatação esplâncnico e resistência intra-hepática. Para conseguir um representante e hemodinâmico completo conjunto de dados de modelos de roedores, experiência e formação do operador de desempenho é de extrema importância.
Prevenção e controle de hemorragias graves são competências-chave especial. Rude e precisas preparações das seções vasculares de interesse é fundamental para evitar falhas de canulação e hemorragias graves. Perda de sangue significativa tem um impacto sobre a hemodinâmica e impede as medidas exatas de PP ou pode até resultar em morte do animal de laboratório. Hemorragias de documento que ocorreram durante as medições nos protocolos e caracterizam a severidade e a localização do sangramento.
Digno de nota, usar sondas de fluxo perivascular ultra-som para avaliar o fluxo de sangue gera apenas uma aproximação e pode ser sujeitos a erros, devido a embarcação de diferentes tamanhos e alinhamento incorreto da sonda de leitura. Outra técnica para medir o fluxo de sangue e especialmente com a distribuição de fluxo sanguíneo (incluindo o cálculo de transjugular "manobras") é a técnica de microesfera coloridas23. No entanto, órgãos inteiros devem ser colhidos, dissolvidos e analisados, e isto omite a possibilidade de realizar histológica ou análise de expressão. Daí, a técnica de ultra-som apoia os princípios de 'Os três Rs' em pesquisas com animais (reduzir, refinar e substituir) por Russel e Burch24. Além disso, sondas de fluxo são adequadas para monitorar o fluxo de sangue esplâncnico em tempo real e paralelo a outros parâmetros hemodinâmicos, enquanto a técnica de microesfera coloridas requer integrar órgão (sangue mesentérico) fluxo ao longo do tempo. Além disso, colorido microesferas, que geralmente têm um diâmetro de 15 µm, exigem uma distribuição normal de micronavios com um diâmetro < 15 µm nos respectivos órgãos para evitar tornar-se presa e imóvel, que pode não ser o caso em fígados de cirrose.
A principal limitação deste método é a necessidade de um estado de inconsciência e anestesia durante a caracterização hemodinâmica da síndrome PHT em animais. A injeção mais comum e amplamente utilizado anestesia cetamina/xilazina muitas vezes requer redosing após 30-45 min para obter a profundidade necessária de anestesia25,,26; Isso adiciona pressão de tempo, especialmente se houver necessidade de solução de problemas. Usar anestesia por inalação envolve muitas vantagens, mas equipamento especial é exigido e anestésicos relacionados a volátil de segurança regulamentos devem ser seguidos. A profundidade da anestesia pode ser rapidamente adaptada sem interferir com os procedimentos de cirurgia, ajustando a concentração de anestesia. O tubo endotraqueal protege as vias respiratórias especialmente após ativação da salvação por cetamina e a ventilação garante suficiente oxigenação e ventilação do animal para reduzir o risco de morte induzida por anestesia27. Enquanto xilazina/cetamina é ainda amplamente usado, baixa dose de isoflurano anestesia faz com que nenhuma alteração significativa dos parâmetros hemodinâmicos ou cardiovasculares em ratos28,29.
Regulamentos e experiência local fornecem stateoftheart recomendações e melhores práticas da anestesia e os pesquisadores continuamente devem reconsiderar o tipo de anestesia utilizada para realizar essas avaliações hemodinâmicas30. Experiências futuras podem usar telemetria com transdutores de pressão sem fio implantado que vão superar a atual anestesia relacionados a geral de limitações e permitir a caracterização hemodinâmica dos animais conscientes.
Os autores não têm nada para divulgar.
Agradecemos a médicos veterinários, enfermeiros e criadores de animais no centro de investigação biomédica por seu apoio contínuo durante nossos projetos de pesquisa. Os autores reconhecem a importante contribuição de todos os comentadores do presente protocolo. Algumas das pesquisas foi financiado pelo "prêmio Young ciência" da sociedade austríaca de Gastroenterologia e Hepatologia (ÖGGH) para o PS e o "Skoda Award" da sociedade austríaca de medicina interna para 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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