Хирургическое Размещение Катетеры для долгосрочного сердечно-сосудистой тестирования физических упражнений у свиней

Here we present a protocol to assess cardiopulmonary function in awake swine, at rest and during graded treadmill exercise. Chronic instrumentation allows for repeated hemodynamic measurements uninfluenced by cardiodepressive anesthetic agents.

Этот протокол описывает хирургическую процедуру хронически приборной свиней и процедуры осуществлять свиней на приводом от двигателя беговой дорожке. Раннее сердечно дисфункция трудно диагностировать, особенно на животных моделях, а сердечно-функция часто измеряется Инвазивно, требуя анестезии. Как и многие анестетики являются кардиодепрессивное, тонкие изменения в сердечно-сосудистой функции могут быть замаскированы. В противоположность этому, хроническое приборы позволяет для измерения сердечной функции в бодрствующем состоянии, так что измерения могут быть получены в спокойных условиях покоя, без последствий анестезии и острой хирургической травмы. Кроме того, когда животные были должным образом подготовлены, измерения могут быть также получены в ходе градуированных беговой дорожке упражнения.

Зонды Flow размещены вокруг аорты или легочной артерии для измерения сердечного выброса и вокруг левой передней нисходящей коронарной артерии для измерения Coronичных кровоток. Заполненные жидкостью катетеры имплантирован в аорте, легочной артерии, левого предсердия, левого желудочка и правого желудочка для измерения давления и отбора проб крови. Кроме того, в 20 G катетер позиционируется в передней межжелудочковой вены, чтобы позволить коронарную венозный забор крови.

После недели восстановления, свиной размещены на приводом от двигателя беговой дорожке, катетеры соединены давления и расхода метров, и свиной подвергают пяти этапов протокола в прогрессивной тренировки, с каждой стадией прочного 3 мин. Гемодинамические сигналы непрерывно записываются и берут образцы крови в течение последних 30 сек каждого этапа тренировки.

Основным преимуществом изучения хронически Instrumented животных является то, что она позволяет серийный оценку сердечной функции, не только в состоянии покоя, но и при физической нагрузке, таких как упражнения. Кроме того, сердечно-функция может быть оценена повторно в течение развития заболевания ай во хроническом лечении, тем самым увеличивая статистическую мощность и, следовательно, ограничение количества животных, необходимых для исследования.

Адекватное сердечно функция имеет важное значение для снабжают организм кислородом и питательными веществами, особенно во условиях повышенной метаболической спроса, таких как во время физических упражнений ^1. Сердечно ответ на упражнения характеризуется рядом адаптаций в сердечной функции, т.е.., Увеличение частоты сердечных сокращений, сократимость и ударный объем, и функции микрососудов, т.е. вазодилатации в сосудистых бассейнах снабжающих осуществляющих мышцы, а также в легких сосудистую и сужение сосудов в сосудистых бассейнах снабжающих желудочно-кишечного тракта, а также неактивные мышцы ^1. Нарушение физической нагрузке является ранним признаком сердечно дисфункции, и сердечно-нагрузочное тестирование используется в качестве эффективного метода для разграничения между сердечной дисфункции, сосудистой дисфункции и / или легочной дисфункции у пациентов с нарушенной упражнений ^{емкостью 2.} Раннее сердечно дисфункция Difficult для диагностики, особенно в моделях на животных, а сердечно-функция часто измеряется Инвазивно, требуя анестезии, при этом многие анестетики, обладающие кардиодепрессивное свойства ^3.

Хронический приборы позволяет для измерения сердечной функции в бодрствующем состоянии, и когда животные полностью адаптирована к измерениям лабораторных условиях могут быть получены в спокойных условиях покоя без последствий анестезии и острой хирургической травмы. Кроме того, когда животные были надлежащим образом обучены, измерения могут быть также получены в ходе градуированных беговой дорожке упражнения ^4,5. Более конкретно, влево и вправо желудочковая функция может быть оценена и связанные с перфузии миокарда, а регулирование вазомоторный тонус в коронарном, системного и легочного микроциркуляции может быть определена. Использование заполненных жидкостью катетеров позволяет измерять давление, а также взятие проб крови без наложения объявлениеНАЯ нагрузка на животных. Другим преимуществом изучения хронически инструментованного животных является то, что сердечно-тестирование упражнение можно повторить позволяя использовать животного в качестве его собственного контроля, либо в процессе развития заболевания или при хроническом лечении, тем самым увеличивая статистическую мощность и, следовательно, ограничение количества животных, необходимых для исследования ,

Сердечно-анатомия свиней близко напоминает людям и можно индуцировать различные формы сердечно болезни, такие как диабет ^6, инфаркта миокарда ^7, легочной гипертензии ^8,9 и стимуляции индуцированного сердечной недостаточности ^10,11. Более того, размер свиней позволяет хроническую приборы и повторный отбор крови достаточном количестве, чтобы анализировать не только газов крови, но также и для выполнения измерений нейрогуморальные и / или для поиска биомаркеров болезни.

Этот протокол описывает операцию, используемую для хроническихLY инструментом свиной, а также протокол для осуществления свиней на приводом от двигателя беговой дорожке.

Процедуры, связанные с предметов животного были одобрены Комитетом Уход за животными в Erasmus Medical Center Rotterdam (NL) от. Свиной с весами от 6 до 80 кг были успешно инструментальной использованием этого протокола.

1. Адаптация животных к человеческому обращению

1. После прибытия на объекте, размещения животных благотворно но дать им возможность взаимодействовать друг с другом.
2. Accustomize свиней к человеческому воздействию и транспортировке от вивария в экспериментальной лаборатории, обрабатывая животное, по крайней мере один раз в день в течение одной недели.
3. Поезд животных соответствующим для экспериментов упражнений на приводом от двигателя беговой дорожке, осуществляя их на беговой дорожке в течение как минимум в три раза до операции.
4. Животные должны быть постился O / N до операции, чтобы предотвратить тошноту, рвоту и тем самым потенциал Применение жидкостей желудка.

2. Подготовка к хирургии

1. успокоение
   1. Подготовьте лекарства для седации в шприц объемом 10 мл. Премедикация состоит из tiletamine / zolazepam (5 мг / кг), ксилазина, (2.25 мг / кг) и атропин (1 мг).
   2. Вводят лекарства внутримышечно в трапециевидной мышцы с 19 г 1,5 '' иглы степенный свинью.
   3. Подождите примерно 10 минут и проверьте мышечной релаксации и бессознательного, чтобы подтвердить надлежащее и стабильный уровень седации.
   4. Поместите 20 г периферических безопасности катетер в ушную вену для последующего внутривенного введения анестезии и / или жидкостей.
2. Интубации и вентиляции
   1. Место животное на столе и / или тележки в положении лежа на спине.
   2. Откройте рот животного при пероральном распределителю.
   3. В случае недостаточной релаксации челюстей или присутствии глотательные рефлексы, которые препятствуют интубации, администрирование тиопентал (10 мг / кг) внутривенно через ушную вену катетер. Альтернативно, свинья может быть замаскированс изофлуран для индукции седативный эффект.
   4. Используйте обычный ларингоскоп с осветительным устройством и специальными лезвия Miller, чтобы позволить laryngoscopist напрямую просматривать гортань. Если есть ларингоспазм, применяются 2% лидокаин с связок и гортани, чтобы уменьшить спазмы и позволяют интубации.
   5. Вставка интубирование стилет в интубационной трубке, чтобы сделать трубу соответствовать лучше верхней анатомии дыхательных путей и передать трубку через рот и между голосовых связок в трахею.
   6. Раздуть баллон манжеты с 10 мл шприц, чтобы помочь закрепить ее на месте, чтобы предотвратить утечку дыхательных газов, а также для защиты дыхательных путей от возможного стремления желудка жидкости.
   7. Подключите трубку к дыхание фильтра (тепла и влаги теплообменник) и механической вентиляции легких.
   8. Место животное на правом боку на операционном столе.
   9. Для достижения уровня РО2 100-120 мм рт.ст., вентилировать животное смесью кислорода и азота (1: 2 об / об), USINг следующие настройки вентилятора: режим управления давлением: положительное давление в конце выдоха (ПДКВ) 4 КМЗ _{2 O;} пиковое давление на вдохе 16 - 18 КМЗ _{2 O;} частота дыхания в зависимости от размера животного (на 20 кг животного в, уменьшить частоту, с увеличением массы тела), это должно привести к дыхательным объемом ~ 10 мл / кг, контролировать вентиляцию с капнографией.
   10. Монитор температуры с помощью ректального термометра и поддерживать температуру между 37 - 39 ° С с использованием тепла лампы или тепла мат. Кроме того, мониторинг частоты сердечных сокращений с ЭКГ.
3. анестезия
   1. Вызвать и поддерживать анестезию предпочтительно путем добавления 2,0% изофлуран (об / об) к вентиляционной газовой смеси или, альтернативно путем внутривенного введения фентанила (10 мкг / кг / ч) через ушную вену катетер.
   2. Проверьте адекватной глубины анестезии путем тестирования боли рефлексы с задних ног пальца щепоткой перед началом операции. При необходимости добавьтеДополнительное обезболивание или ждать в течение нескольких минут. Проверьте болевые рефлексы регулярно в течение хирургии.
4. Жидкости и антибиотики
   1. Администрирование первая доза амоксициллина (25 мг / кг) внутривенно через ушную вену катетер.
   2. Подключение системы переливания в ушную вену катетер, чтобы позволить медленной инфузии глюкозы 10% (500 мл) во время операции.
5. Стерилизация хирургического участка
   1. Бритье и протереть кожу животного на площади примерно 25 см в ширину от позвоночного столба на всем пути до левого подмышечной.
   2. Скраб увлажненной кожи с повидон-йода скраб (75 мг / мл) в течение примерно 5 минут.
   3. Извлеките повидон-йода мыло с кожи влажной стерильных сеток, Перед стерилизацией кожу повидон-йода лосьона (100 мг / мл).
   4. Накройте животное стерильным хирургических простыней для снижения бактериальной передачи и последующего загрязнения места операции.

3. Хирургическое

1. Открытие грудной клетки (Thoracotomy)
   1. Сделайте надрез в коже, начиная с 1 см каудально к левой нижней углу лопатки вниз к левому подмышечной (Рисунок 1). Используйте диатермию прижигать кровеносные сосуды в коже, чтобы предотвратить чрезмерное кровотечение.
   2. Разрезать на зубчатой ​​мышцы и грудной мышцей, используя режущую модальность диатермией. Кроме того, использование диатермию прижигать кровеносные сосуды в мышечный слой, чтобы предотвратить чрезмерное кровотечение.
   3. Используйте тупым тщательно разделить межреберной мышцы четвертом левом межреберье с зажимом комаров. Теперь костальное поверхность левого легкого, покрытого висцеральных и париетальных плевры должна подвергаться воздействию.
   4. Чтобы войти в плевральную полость, тщательно проколоть оба слоя плевры и разорвать их открытыми.
   5. Используйте грудной втягивающим отделить края раны, а также ребер и насильно водить тканейкроме получения правильной экспозиции плевральной полости.
   6. Оттолкнуть левое легкое в каудальном направлении и держать его на месте с мокрым марли. Теперь сердце и крупные сосуды должны быть четко подвергается.
2. Размещение Катетеры и зонды расхода (Рисунок 1)
   1. Используйте тупым удалить ~ 2 ^{см 2} окружающей соединительной ткани нисходящей грудной аорты.
   2. Выполните кошелек-строку шов, состоящий из трех строчек, в стенке аорты с нерассасывающегося USP3-0 плетеные шелковой нити (Ø0.2 мм).
   3. Проникают в стенку аорты сосудов с нержавеющей стали 16 G иглу в середине кошелек-струнной шва.
   4. Вставьте кончик катетера, заполненного жидкостью (до кольца) в аорте, вытащить кошелек-строку шов прочно скрепленных между собой и связать две строки шва.
   5. Чтобы сохранить катетер на месте, ветер шовного 3 раза вокруг катетера над кольцом и снова тт.е. две строки шва. Далее закрепить катетер с новой строчки примерно на 1 см черепной из установочной месте.
   6. Подключение катетер заполненный жидкостью с калиброванным датчиком давления, который соединен с компьютером, чтобы следить за среднее артериальное давление во время операции. Получить артериальное газов крови, чтобы проверить или отрегулировать для правильных настроек вентиляции.
   7. Откройте перикарда с перечеркнутой разреза. Учтите, чтобы держать диафрагмального нерва, который работает по перикарда неповрежденной.
   8. Определить легочную артерию и поднимите их слегка в каудальном направлении с втягивающим фарабеф. Теперь восходящей аорты и дуги аорты должны подвергаться. Монитор среднее артериальное давление во время втягивания легочную артерию.
   9. Сделать небольшой надрез (~ 1 см) в соединительной ткани между восходящей аортой и легочной артерией, используя Metzenbaum ножницы, чтобы иметь возможность анализировать либо восходящую аорту или легочную артерию с большой изогнутыйкомаров зажим, чтобы поместить зонд потока.
   10. Установите резиновую ленту зонда потока вокруг судна. Для облегчения этой задачи, место шва через один конец резиновой ленты, поместите этот шов вокруг судна и вытащить его, пока резинка не окружает судно.
   11. Закрепить устройство измерительного зонда потока на резинке. Подключите датчик расхода к компьютеру и проверить сердечную выходной сигнал на компьютере, чтобы подтвердить правильное размещение зонда потока.
   12. Поместите заполненные жидкостью катетеры в легочной артерии, правый желудочек, левый желудочек и левое предсердие в то же образом, как описано для катетеру аорты заполненной жидкостью (3.2.2 - 3.2.5). Обратите внимание, что это не нужно снимать соединительную ткань перед выполнением кошелек-строку шва в этих структурах.
   13. Expose и анализировать проксимальной части левой передней нисходящей коронарной артерии сначала поднимая ткань с пинцетом и, сделав небольшой (2 - 3 мм) разрезают ножницами MetzenbaumС последующим тщательно дразнить ткани от артерии с помощью ватного тампона. Обеспечить полную рассечение коронарной артерии путем пропускания небольшой прямой наклонный зажим комаров внизу.
   14. Делают стежка, параллельную передней межжелудочковой коронарной вены с швом, который соединен с ишемической венозного катетера.
   15. Прокол коронарной вены с 20 г иглу коронарной венозного катетера и вставки канюли катетера внутривенно.
   16. Удалите иглу и закрепить катетер с уже выполненной стежком (3.2.14). Далее закрепить катетер с новой строчки примерно 1см от места первоначального прокола.
   17. Поместите зонд коронарного кровотока вокруг ранее рассеченной левой передней нисходящей коронарной артерии. Когда артерии стягивается и едва заметен, использовать лидокаин 10% спрей для отдыха судно, чтобы получить лучшее воздействие на судне. Проверьте сигнал коронарного потока на компьютере, чтобы ConfIRM правильного размещения зонда потока (рисунок 2).
3. туннелирование
   1. Туннель зонды потока индивидуально через третью левой межреберье под мышцей и над ребром, используя большой изогнутый зажим комаров.
   2. Туннель заполненные жидкостью катетеры через либо третьей или пятой левой межреберье путем прокалывания межреберной мышцы. Зажим от заполненных жидкостью катетеров и удалить трехходовой кран, чтобы минимизировать площадь пронзительный и предотвратить утечку заполненных жидкостью катетеров во время туннелирования.
   3. Закрепить зондов потока и заполненные жидкостью катетеры с нерассасывающегося USP2-0 плетеной шелка (Ø0.3 мм) с помощью кошелька струн шва на межреберной мышцы. Это шов также служит для предотвращения утечки воздуха после повторного замещение негативное внутригрудного давления.
   4. Сделайте три надреза в коже примерно на 2 см зловещие и параллельно позвоночнику, примерно 3 см вДлина 3 см друг от друга друг от друга.
   5. Проколоть троакар под левой широчайшей мышцы спины от ростральной месте разреза на разрезы на спине. Туннель зонды потока и жидкости катетеры в спину в этом троакар.
   6. Поместите краны на заполненных жидкостью катетеров и снять хомут. Вывод кровь, чтобы удалить сгустки и пузырьки воздуха и заполнить заполненные жидкостью катетеры с 1000 МЕ / мл гепарина. Коронарные венозные катетеры должны быть заполнены 5000 МЕ / мл гепарина.
4. Закрытие грудной клетки
   1. Сделать надрез длиной примерно 1,5 см, 8 см каудально и параллельно первой разрез.
   2. Свинец в канализацию из плевральной полости через шестой межреберных мышц подкожно этот разрез с большим изогнутым зажимом комаров. Подключите дренажа всасывающего устройства для удаления остатков жидкости и восстановить отрицательное давление в плевральной полости во время закрытия грудной клетки.
   3. Сбросьте и раздуватьлегких на конец вдоха удержание. Обеспечить достаточную заполнение легких при визуальном мониторинге.
   4. Закройте грудную клетку, потянув за ребра четвертом межреберье вместе на двух отдельных участках с нерассасывающегося USP6 плетеной полиэфира (Ø0.8 мм).
   5. Закройте зубчатой ​​мышцы и грудная мышца с управлением строчки и кожи с управлением субкутикулярных шва с использованием нерассасывающегося USP2-0 плетеный шелк (Ø0.3 мм)
   6. Шовный надрезы на спинной стороне с нерассасывающегося USP2-0 плетеной полиэфира (Ø0.3 мм) между катетеров. Во-первых связать узел непосредственно на кожу, чтобы закрыть разрез, затем фиксируют катетеры для шовного материала с узлом 1 см от кожи. Для зондов потока, использовать рассасывающиеся USP2-0 плетеный полиглактином (Ø0.3 мм) шва, чтобы предотвратить вырубку шва в зонда потока проволоки (рис 1).
   7. Осторожно снимите слив, прилагая давление на краниальной сторонеразрез для поддержания отрицательного давления в плевральной полости. Закрыть разрез с кисетный шов с использованием нерассасывающегося USP2-0 плетеный полиэстер (Ø0.3 мм) и запечатать рану вазелином.

Рисунок 1. Обзор хирургии левой верхней части экрана:. Стерильной зоне животного, которое должно быть бритой и стерилизуют лежит между Bleu линий. Место разреза изображен как красной пунктирной линией. Нижняя левая панель: Изображение катетеров и зондов потока: заполненный жидкостью катетер (а), аорты / зонда легочной потока включая резинкой (B), ишемическая венозный катетер включая 20 G иглы (C) и зондом коронарного кровотока (D). Вверху справа панели: Схема размещения катетеров и зондов потока. MAP, среднее артериальное давление; Кор венозной, ишемическая венозный катетер; LAP, давления в левом предсердии; ППЖдавления в левом желудочке; РВП, право давление в желудочке; PAP, давление в легочной артерии; CO, сердечный выброс; CBF, коронарный кровоток. Внизу справа панели:. Туннелированная катетеры, выходящие спину крепится с стежка и узлом примерно 1 см расстояния вдоль шва Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуре.

5. Прекращение анестезии и восстановления после операции
   1. Остановка анестезии, когда все сайты разреза закрыты.
   2. Обеспечить обезболивание путем введения бупренорфина (0,015 мг / кг) им в тонкая мышца.
   3. Остановить вентиляцию, когда животное независимо дыхания и отсоедините трахеи трубку от вентилятора. Регулярно проверяйте, если животное достаточно дыхание.
   4. Поместите марлевые тампоны между экстериоризации участков катетеров поглощать жидкость из раны.
   5. Чтобы защитить внешний SEgments катетеров, дать животному эластичный жилет и упаковать катетеры между двумя кусками искусственного овчины.
   6. Дефлятируем шарик с интубационной трубки и экстубации, когда животное восстанавливает свою глотательный рефлекс.
   7. Обеспечить долгосрочную анальгезию с помощью медленного высвобождения пластыря фентанила (12 мкг / ч в течение 20 кг свиньи в; отрегулировать силу в соответствии с веса). Поместите пятно на тонком участке кожи (например, нижней части живота), чтобы обеспечить надлежащую доставку обезболивания.
   8. Дом животное отдельно для всей послеоперационном периоде. Обеспечить нагревательную лампу в течение первой недели после операции, чтобы сохранить животный тепло.
   9. Поставлять достаточно инфузионную терапию, если животное не пьет самостоятельно.
   10. Флеш заполненные жидкостью катетеры ежедневно, сначала снятия кровь, чтобы удалить сгустки, то заправка физиологическим раствором и, наконец, с гепаринизированной физиологического раствора (1,000 - 5,000 МЕ / мл), чтобы предотвратить образование сгустков крови. Заботьтесь, чтобы не вдохнуть весь воздух Bubbле при промывке катетеров.
   11. Администрирование амоксициллин (25 мг / кг) IV ежедневно в течение 6 дней после операции, чтобы предотвратить послеоперационные инфекции.
   12. Разрешить животное, чтобы восстановить в течение одной недели перед началом экспериментов беговой дорожке.

4. Беговая дорожка Эксперимент (рисунок 2)

1. Флеш заполненные жидкостью катетеры, как описано (3.5.10) и приложить раскрасневшиеся катетеров с датчиками давления. Измерьте ректальную температуру, чтобы иметь возможность получить коррекцией температуры значения газов крови.
2. Флеш датчики давления с физиологическим раствором, чтобы предотвратить затухание сигналов из-за воздушных пузырьков. Прикрепите датчики давления в упругой жилет на спинной стороне.
3. Подключите датчики давления и зонды потока к усилителю. Начало измерения в компьютерной программе и калибровки датчиков давления и датчиков расхода с 0 мм рт.ст. быть открытым для воздуха (и закрыта для животного) и 100 мм рт.ст. с помощью манометра.
Переключатель трехпозиционный кран таким образом, что жидкость катетеры имеют открытую связь с датчиками давления. Следует отметить, что давление крови в настоящее время могут быть получены. Проверьте сигналы для формы и амплитуды (рис 2).
4. При необходимости, подключить дополнительный линию к любому из жидкости катетеров для отбора проб смешанной венозной и артериальной крови.
5. Измерьте гемодинамики, когда животное лежит, а также стоя спокойно на беговой дорожке. Средние давление крови измеряется в течение периода времени от 10 сек.
6. Получить артериальное и смешанной венозной образцы крови сначала снятия 5 мл крови с использованием 10-мл шприц так, чтобы 1 мл чистой крови может быть получена с использованием гепаринизированной 1 мл шприц. Для коронарных венозных пробах крови, в 2 мл шприц используется вместо 10 мл шприц и вывода 1 мл достаточна для получения чистого кровь.
7. Хранить запечатанные 1 мл шприцы на льду перед обработкой образцов крови с помощью анализатора газов крови, чтобы определить,метаболический и вентиляторной состояние животного.
8. Тема свиней к протоколу упражнений в пяти этапов на беговой дорожке, 3 мин на скорости, 1 - 5 км / ч (~ 85% максимальной частоты сердечных сокращений). Получить гемодинамики и газов крови через 1,5 - 2 мин на скорости на каждой скорости, как в состоянии покоя.
9. После протокола упражнений закрыть краны и проверить, если дрейф произошло в калибровке 0 мм рт.ст., запишите этой калибровки. Удалить датчики давления жидкости заполнены катетеров и отсоедините щупы потока.
10. Флеш заполненные жидкостью катетеры физиологическим раствором и гепарином (1000 - 5000 МЕ / мл). Защита катетеры и зонды потока, поместив их под упругой жилет между двумя кусками искусственного овчины. Животное может теперь быть возвращен в его клетке.

Рисунок 2. Беговая дорожка Эксперимент. Левая панельлс Instrumented свиней на беговой дорожке. Заполненной жидкостью катетеры соединяются с датчиками давления, которые размещены на задней части свиньи. Вверху справа панели: Обзор общей экспериментальной установки, в том числе на беговой дорожке, усилителем и записи компьютера. Нижняя правая панель: Типичный пример записываемые гемодинамические данных. Сверху вниз; Давление в аорте (AOP, синий) и давление в левом желудочке (LVP, красный); давления в левом предсердии (LAP, синий) и давления в левом желудочке (красный); давление в легочной артерии (РАР, синий) и правый давление в желудочке (РВП, красный); аорты поток / сердечный выброс (АОП, синий); коронарный кровоток (CBF, красный). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуре.

Осуществление до 5 км / час привело к удвоению сердечного выброса от 4,3 ± 0,3 до 8,5 ± 0,7 л / мин, который был главным проделанной увеличению частоты сердечных сокращений от 137 ± 7 256 ± 8 ударов в мин в комбинации с небольшое увеличение ударного объема с 32 ± 2 до 36 ± 3 мл (рисунок 3). Увеличение ударного объема способствовало увеличению левого желудочка, о чем свидетельствует увеличение максимума первой производной давления в левом желудочке DP / dtmax вместе с увеличением скорости расслабления левого желудочка и увеличению оставили предсердий давление, будучи давление наполнения левого желудочка (Рисунок 3). Увеличение сердечного выброса вместе с увеличением концентрации гемоглобина (от 8,5 ± 0,4 до 9,2 ± 0,4 г / дл) и увеличение добычи тело кислорода от 45 ± 1 до 71 ± 1% позволило трipling потребления тела кислорода (рис 3). Системная вазодилатацию произошло, о чем свидетельствует увеличение системного сосудистого проводимости и уменьшению системного сосудистого сопротивления, которое размещены увеличение сердечного выброса почти полностью, так что среднее давление в аорте лишь незначительно увеличились (рисунок 3). Осуществление также привело к скромному вазодилатации в легочный кровоток, о чем свидетельствует увеличение легочного сосудистого проводимости 33 ± 8%. Однако увеличение 101 ± 8% сердечного выброса, вместе с увеличением давления в левом предсердии (от 3 ± 1 до 10 ± 1 мм рт.ст.), в результате увеличения давления в легочной артерии и тем самым к увеличению постнагрузки на правый желудочек ( Рисунок 3).

Увеличение частоты сердечных сокращений, вместе с небольшим увеличением артериального давления привело к увеличению левого желудочка минусы инфаркт кислородаumption, который был главным мет увеличением коронарного кровотока, который, в сочетании с увеличением концентрации гемоглобина в результате увеличения инфаркта доставки кислорода (от 310 ± 37 до 738 ± 68 мкмоль / мин). Увеличение потребности миокарда в кислороде была соизмерима с увеличением снабжения миокарда кислородом, как экстракция инфаркт кислорода (79,8 ± 1,9% в остальной 81,6 ± 1,9% в течение максимальной нагрузке) был существенно поддерживается постоянной, в результате чего в неизменном коронарной венозной насыщения кислородом и коронарной венозное давление кислорода (Рисунок 3).

Рисунок 3. Типичный Гемодинамический отклика к упражнению. Потребление кислорода тела (BVO2) был использован в качестве показателя интенсивности упражнений (X-осей панели AL). Показаны ответы сердечных сокращений (ЧСС, панель А), ударного объема (SV, панель B), максмум и минимум первой производной давления в левом желудочке (DP / dtmax, панели С и DP / dtmin, панель D соотв) в качестве показателей сократительной и скорости релаксации, сердечный выброс (СО, панель E), среднее артериальное давление (САД , панель F), системное сосудистое проводимость (SVC, панель G), системное сосудистое сопротивление (SVR, панель H), давление в легочной артерии (РАР, панель J), давления в левом предсердии (LAP, панель ввода), легочное сосудистое проводимость (ПВХ , панель K). Общая легочное сосудистое сопротивление (индекс TPR для правого желудочка постнагрузки увеличилась во время физических упражнений, панель L). Увеличение частоты сердечных сокращений, вместе с небольшим увеличением артериального давления привело к увеличению левого желудочка потребления кислорода миокардом (X-осей панелей MP), который был главным встретились с увеличением коронарного кровотока (CBF, панель М) , как инфаркт извлечения кислорода (MeO2, панель N), ишемической венозной насыщения кислородом (CVSO2, панель O) и ишемической венозной напряжения кислорода (cvPO2, панель Р) были минимально затронуты.Все данные представлены в виде среднего со стандартным ошибка среднего (SEM). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуре.

Настоящее исследование описывает операцию по хроническим аппаратуры свиней, а также протокол для осуществления инструментальным свиней на приводом от двигателя беговой дорожке при измерении гемодинамики и взятия проб крови для измерения содержания кислорода в артериальной, смешанной венозной и ишемической венозной крови.

Критические Шаги в протоколе
Есть несколько важных шагов в рамках протокола, которые начинаются уже во время процедуры интубации. Тиопентал (2.1.5) является респираторным депрессивное агент, поэтому требует скорейшего интубации при введении. Кроме того, важно тщательно контролировать настройки вентилятора во время процедуры. Таким образом, когда грудной полости открыт (этап 3.1.4), это приводит к потере отрицательного внутригрудного давления. Чтобы компенсировать эту потерю и предотвратить коллапс альвеол, вентиляция требует позитивных давление в конце выдоха (PEEP). Кроме того, настройки вентилятора (пик вдоха нажмитеЮр) должен быть отрегулирован для поддержания дыхательный объем ~ 10 мл / кг. Также отметим, что, когда левое легкое отталкивается (3.1.6.) Дыхательный объем, скорее всего, быть уменьшена, так как только часть левого легкого вентилируется. Настройки вентилятора должны быть скорректированы на основе газов крови.

Еще одно важное замечание относительно гемодинамических измерений с наполненных жидкостью катетеров, что существует разница гидростатического давления между датчиком давления и место ввода катетера, заполненного жидкостью в сердечно-сосудистой системе. Перепад высот между уровнем давления датчика давления на упругом жилете (4.2), и в точке вставки катетера должна быть оценена во время операции и в жертву животного и с поправкой на интерполяцией либо до или постобработки из данные.

Еще один важный момент, чтобы рассмотреть при использовании этого метода является то, что потеря крови, либо в ходе операции или во время повторяетсяПоследние образцы крови должны быть сведены к минимуму, несмотря на то, что свиной сравнительно велики и, следовательно, имеют большой объем крови (65 мл / кг). Во время операции, потеря крови во время введения катетера может быть сведено к минимуму путем простого применения сжатия на колотых ран. Согласно рекомендациям экспериментирования животных, вплоть до 10% объема циркулирующей крови могут быть приняты за один раз от нормальных, здоровых животных с минимальными побочными эффектами, но это займет животное около 14 дней, чтобы пополнить эту сумму крови ^15. Это означает, что восстановление после операции продлевается, когда значительное количество крови теряется.

Во время повторной забора крови во время экспериментов упражнений, максимум 1,0% объема циркулирующей крови животного, или 0,6 мл / кг могут быть удалены каждые 24 ч ^15. Это также означает, что количество крови, что выборка во беговой дорожке упражнения, должно быть хорошо спланирована и что, после удаления INIренциальные сгустки, которые неизменно присутствуют в просвет катетера около наконечника на границе с кровью, оставшейся крови отводимой чтобы строки должны быть возвращены животных.

Модификации и устранение неисправностей
Внедренные заполненные жидкостью катетеры следует промыть ежедневно, чтобы предотвратить неисправности из-за образования тромба. В зависимости от количества тромбов в наполненных жидкостью катетеров, количество гепарина в каждой строке может изменяться от 1000 МЕ / мл до 5000 МЕ / мл. Количество гепарина должны быть сведены к минимуму в первую неделю после операции, чтобы предотвратить кровотечение из хирургического разреза ран за счет присутствия анти-коагулянта гепарина.

Тем не менее, даже при смыве ежедневно, некоторые заполненные жидкостью катетеры будет забиваться. Когда это происходит, попробуйте снятия кровь с меньшим 2 мл шприц с применением минимального и / или пульсирующего всасывания. Это может занять несколько минут, прежде чем катетер будет ипзасорены. Когда это не работает, тщательно промойте небольшое количество физиологического раствора в катетер и немедленно попытаться взять кровь. Следует помнить, что настой может привести к выбросу тромба в обращении и эмболии дистальных органов, в зависимости от места катетера. Когда осторожны промывки не работает, подключите забитую линию до давления-преобразователя, чтобы проверить, есть ли еще гемодинамический сигнал. Если нет сигнала, линия заполнены жидкостью должны быть запечатаны в несколько узлов и отрезали.

Интерпретация и Ограничения
Когда все точки, как упоминалось выше, учитываются, сочетание гемодинамики измерений и образцы крови позволяет интерпретации ответа упражнений с точки зрения всего тела и потребления кислорода миокардом, которые лучше меры по интенсивности упражнений, чем одно беговой дорожке скоростью ^{7,12 -14.}

Для того, чтобы удовлетворить растущий метаболические потребности тела, Exer наCISE требует изменений в сердечной функции, а также изменения в местной перфузии. Ткань перфузии регулируется изменением диаметра мелких артерий и артериол сосудистого русла, питающей ткани. Myriad вазоактивные факторы, производные от нейрогуморальных систем, эндотелия и местных метаболитов взаимодействуют, чтобы определить сосудистый тонус и обеспечить адекватное ткани перфузии ^1,5,12,16. Изменения в системном и легочного сосудистого сопротивления или обратной, сосудистой проводимости, может быть рассчитана из кровяного давления и сигналов расхода и интерпретировать в терминах изменений в вазомоторной тона в системном и сосудистую сеть легких. Интуитивно, сосудистое сопротивление часто используется для оценки изменений в сосудистого тонуса. Тем не менее, в нашей исследовательской группы, мы выступаем за использование проводимости хотя проводимость и сопротивление математически связаны с проводимостью будучи поток нормализуется для давления, и давление сопротивление равняется делится на поток. Хотя проводимость и разрешениемistance являются взаимозаменяемыми, если один исследует влияние только одного стимула (т.е. упражнения) ^7,17, интерпретация двух параметров могут отличаться при объединении упражнения с фармакологических вмешательств, чтобы исследовать вклад различных вазоактивных систем регуляции сосудистого тонуса ^{4 , 5,7,14,18.}

Во время упражнений, в системный кровоток превращается из покоящейся системы, которая характеризуется низким потоком и высоким сопротивлением (т.е. низкой проводимостью) в системе с высоким потоком и низким сопротивлением, (высокая проводимость). Таким образом, фармакологическая вазодилатацию имеет различные последствия для проводимости и сопротивления во время отдыха в сравнении упражнений. Уменьшение сопротивления, который произведен фармакологического сосудорасширяющего покоящейся велико то время как увеличение проводимости является лишь небольшой. В противоположность этому, во время физических упражнений та же степень вазодилатации приводит к значительному увеличению проводимости, но оNLY небольшое уменьшение сопротивления. Таким образом, когда используется проводимость, большее расширение сосудов видимому, происходит во время физических упражнений, а при взгляде на сопротивление вазодилатации будет больше, в состоянии покоя. Интерпретация данных, таким образом, отличается при использовании сопротивления или проводимости. Хотя выбор между сопротивлением и проводимостью может показаться довольно условно, в физике переменная, которая подвергается первичной изменение обозначается как числитель показателя за ответ ^7,17,18. Так как во время осуществления аорты кровяное давление остается постоянным, тогда как сердечный выброс увеличивается заметно, наиболее соответствующий параметр для описания системное сосудистое ответ осуществлять, казалось бы, системное сосудистое проводимость (сердечный выброс / аорты кровяное давление), а не сопротивления. Кроме того, большой круг кровообращения состоит из множества сосудистого ложа из различных органов, которые принципиально перфузии параллельным образом. Так параллельные резисторы сложить Ножовочнаячески, а параллельные проводники сложить в линейном порядке, любое изменение в проводимости конкретной региональной сосудистого русла приводит к одинаковым (абсолютной) изменения общего системного сосудистого проводимости. Это соображение придает дополнительную поддержку использования сосудистой проводимости, чтобы описать системного сосудистого ответов на осуществление и фармакологические вмешательства.

Выбор для любой сопротивления или проводимости, чтобы описать сосудистых реакций осуществлять в легочной постели оказывается менее очевидно, потому упражнение производится увеличение сердечного выброса, а также давления в легочной артерии ^7,17. Выбор для каждой сопротивления или проводимости также менее критичны, ввиду относительно незначительных вызванной физической нагрузкой изменений в PVR и ПВХ по сравнению со степенью вазодилатацию, производимых, например, ET-рецептором блокада ^7. В результате, использование либо сопротивления или проводимости охарактеризовать сосудистые эффекты уплотнительныеFA фармакологическая сосудорасширяющее в малом круге кровообращения даст аналогичные выводы.

В коронарного кровообращения, интерпретация данных является еще более сложным, как системного введения фармакологических антагонистов эндогенных вазоактивных веществ приводит не только к изменениям в тонуса коронарных сосудов сопротивления, но часто также производят выраженные изменения системных гемодинамических переменных ^{7,14,17, 19.} Эти измененные гемодинамика влиять работу сердечной, и, таким образом вызывать изменения в коронарного кровотока вследствие изменений в метаболических потребностей сердца или от ауторегуляции, а не как прямое действие вмешательства на коронарных сосудистого тонуса. Например, блокада эндогенного системы сосудосуживающим уменьшается среднее давление в аорте, как следствие системной вазодилатации, и вызывает ауторегуляторную коррективы в коронарной микрососудистой тона. Кроме того, активация барорецепторов рефлекс способствует увеличению частота сердечных сокращенийй сократимость миокарда. Такие изменения частоты сердечных сокращений и / или артериального давления впоследствии приведет к изменениям в метаболизм миокарда, требующих корректировки в снабжения миокарда кислородом и, следовательно, в коронарного кровотока.

Для того чтобы учесть влияние таких наркотиков индуцированных изменений в потребления кислорода миокардом, следователи изучить связь между коронарных венозных уровня кислорода и потребления кислорода миокардом (МВО ₂₎ ^4,5, поскольку этот подход позволяет оценить регулирования тонуса коронарных сосудов сопротивления независимо от изменений в потребность миокарда в кислороде. Администрация сосудорасширяющее увеличится миокарда доставку кислорода при заданном уровне МВО _2. Как это увеличение доставки кислорода происходит без изменения в потреблении кислорода, инфаркт экстракции кислорода будет уменьшаться, приводя тем самым к увеличению коронарного венозного содержанием кислорода и, следовательно, в смещении вверх соотношения между МВО ₂ и коронарных вен уровень кислорода. Поэтому крайне важно, чтобы измерить и потребность миокарда в кислороде, а также инфаркт снабжение кислородом, чтобы правильно изучить регулирования коронарной сопротивления тон ^4,5 сосудов.

Несмотря на свою элегантность и полезности, некоторые исследователи указывали на ограниченность этого подхода ^20. Таким образом, построение МВО ₂ по сравнению с коронарной венозной PO ₂ или коронарной венозной SO ₂ может считаться неуместным, поскольку эти переменные на самом деле являются частью уравнения для вычисления МВО _2. Следовательно, МВО ₂ не является переменной, что не зависит от ишемической венозной PO ₂ или SO _2. Альтернативно, исследователи должны использовать другой индекс инфаркта работы, продукт скорость давления (РПП), который является продуктом частоты сердечных сокращений и левого желудочка систолическое давление. Однако, как РПП и МВО ₂ почти линейно связаны, сubstituting RPP для МВО ₂ дает практически одинаковые результаты ^14, а отношение между МВО ₂ и коронарных венозных уровней кислорода считается чувствительным инструментом для исследования изменений в коронарных вазомоторный тонус.

Значение по отношению к существующим методам
Другой метод широко используется для оценки изменений в регуляции сосудистого тонуса является использование изолированных коронарных и легочных артерий малого или артериол в давлении или проволоки миографа ^6,14,21. Преимущество исследований миографа что суда могут быть изучены независимо от окружающих тканей и без потенциально сомнительных эффект от циркулирующих факторов. Эти методы в пробирке, следовательно комплементарными измерений в естественных условиях. Тем не менее, в естественных условиях и в пробирке методами иногда дают противоположные результаты. Например, ответ на сильным сосудосуживающим эндотелина была снижена в интактной коронарной circulatio п после инфаркта миокарда, но была увеличена в изолированных коронарных мелких артерий от свиней с инфарктом миокарда по сравнению с здоровой контрольной свиней. ²¹ Это различие между в естественных условиях и в пробирке данных было связано с повышенным подавлением сосудосуживающим действием эндотелина по простаноидов в естественных условиях ^21.

будущих приложений
Учитывая предложенную роль изменений в коронарных функции микрососудов в левой и правой желудочковой дисфункцией, оценка этих изменений в соответствующие модели сердечно-сосудистых заболеваний требуется. Использование хронически инструментальной животных позволяет корреляции тяжести заболевания с функцией микрососудов (DYS). Кроме того, как ишемическая и легочной функции микрососудов может казаться нормальным при базальных состоянии покоя, в то время как микрососудов дисфункция может быть раскрыта в соответствии с сердечно-сосудистой стресса, например, во время физических упражнений.

В заключение, использование хронически инструментальной анимыLs позволяет серийный оценку сердечной функции либо в процессе развития заболевания или оценки лечения, тем самым увеличивая статистическую мощность и ограничения количества животных, необходимых для исследования.

Авторы не имеют ничего раскрывать.

Это исследование было поддержано Нидерланды сердца гранта Фонда 2000T038 (к DJ Дункер) гранта 2000T042 (Д. Merkus), Европейская комиссия FP7-здоровье-2010 грант МЕДИА-261409 (с DJ Дункер и Д. Merkus), Нидерланды инициативы сердечно-сосудистых исследований: голландский Heart Foundation, голландский Федерации университетских медицинских центрах, Нидерландская организация по исследованиям в области здравоохранения и развития и Королевства Нидерландов академии наук   CVON- АРЕНА CVON 2011-11 (с DJ Дункер), CVON-Федра CVON2012-08 (к Д. Merkus) и CVON-RECONNECT CVON 2014-11 (с DJ Дункер и Д. Merkus), София фонда (Д. де Wijs-Meijler, Д. Merkus и ИКМ Reiss).