Хирургическое Размещение Катетеры для долгосрочного сердечно-сосудистой тестирования физических упражнений у свиней
Summary
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.
Abstract
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.
Introduction
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.
Protocol
Representative Results
Discussion
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, смешан?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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).
Materials
| 3-way stopcocks | B. Braun | 16496 | |
| Perfusor lines PVC (DEHP-free) 150cm/2.6ml | B. Braun | 8722960 | Used for fluid filled catheters |
| “python “ silicontubing | Rubber BV | 1757 ID 1mm, OD 2mm | Used for fluid filled catheters |
| Sodium Chloride 0.9% | Baxter | TKF7124 | |
| Glucose 10% | Baxter | WE0163 | |
| Suction device | |||
| Slim-Line electrosurgical pencil with 2 buttons | ERBE ELEKTROMEDIZIN GMBH | 20190-066 | |
| Servo Ventilator SV900C | Siemens-Elema AB | ||
| Laryngoscoop | Vererinary Technics Int. | 11.02.47 | |
| Sterile surgical gloves | |||
| tie-on surgical mask | 3M | 1818FS | |
| surgical hat | Klinidrape | 621301 | |
| Procedure pack | Molnlycke Health Care | 97027809 | Surgical drape, gauze pads, syringes, beaker etc |
| Droptears | Alcon | 288-28282-01 | |
| Betadine scrub 75mg/ml Povidone-iodine | Meda Pharma BV | RVG08939 | |
| Betadine solution 100mg/ml Povidone-iodine | Meda Pharma BV | RVG01331 | |
| Cuffed Endotracheal tube | Emdamed | size depends on animal size | |
| Breathing filter Hyrdo therm 3HME | Intersurgical | 1560000 | |
| Laryngoscope Handle+ Miller blade size 4 | Kawe Germany | ||
| Manual resuscitator- Combibag | Weinmann | 6515-12-313-5596 | |
| Perivascular flow probe 3PS | Transonic | For coronary artery; Size 2.5-4 mm depending on animal size | |
| Confidence flow probe | Transonic | For aorta/pulmonary artery, 16-20 mm; size depends on animal size | |
| Venflon-Venisystem 20Gx 32 mm | BD | 393224 | For coronary venous catheter |
| Blunt Needle 18G | For coronary venous catheter | ||
| Tygon Tubing | Rubber BV | 2802 ID 0.8mm (1/32’’), OD 2.4mm (3/32’’) | For coronary venous catheter |
| Suction Handle 17 cm 6 6/8 " Coupland 18/8 martinit with tube connector | KLS Martin Group | 18-575-24 | |
| Scalple blade | |||
| Scalpel Handle 13.5 cm 5 3/8 " Stainless Steel solid | KLS Martin Group | 10-100-04 | |
| Vascular Forceps 20.2 cm 8 " De Bakey Stainless Stee | KLS Martin Group | 24-388-20 | ± 14 cm |
| Dressing Forceps 17 cm 6 6/8 " Cushing Stainless Steel | KLS Martin Group | 12-189-17 | ± 18 cm |
| halsted-musquito straight 12.5cm – 5" | Rudolf Medical | RU-3100-13 | ± 12 cm |
| halsted-musquito curved 12.5cm – 5" | Rudolf Medical | RU-3101-12 | ± 12 cm |
| Dissecting and Ligature Forceps 13 cm 5 1/8 " Gemini Stainless Steel | KLS Martin Group | 13-451-13 | ± 12 cm |
| Dissecting and Ligature Forceps 18.5 cm 7 2/8 " Schnidt Stainless Steel | KLS Martin Group | 13-363-18 | |
| Rib Retractor Finochietto, Baby Aluminium – | KLS Martin Group | 24-162-01 | |
| suture forceps Mayo-Hegar 3mm 18cm – 7" | Rudolf Medical | RU-6050-18 | |
| Metchenbaum blunt curved 14,5cm – 5(3/4)" | Rudolf Medical | RU-1311-14M | |
| Retrector farabeuf 12cm – 4 (3/4)" | Rudolf Medical | RU-4497-12 | |
| Towel forceps schrädel curved 9cm – 3,5" | Rudolf Medical | RU-3550-09 | |
| surgical scissors blunt 13cm – 5" | Rudolf Medical | RU-1001-13 | |
| Gauzes Cutisoft 10 x 10 cm 4-ply | BSN Medical | 45846-00 | |
| Gauzes Cutisoft 5 x 5 cm 4-ply | BSN Medical | 45844-00 | |
| Flowmeter -CM2 / SF2 – 2gas (O2 and Air) | UNO BV | 180000008 | |
| Tec 7 Vaporizer | Datex-Ohmeda | ||
| Acederm wound spay | Ecuphar NV | ||
| Vaseline Album | Bufa | 165313 | |
| silkam 3-0 Natural silk, non-absorbable | B. Braun | F 1134043 | sutures for placement of catheters |
| silkam 2-0 Natural silk, non-absorbable | B. Braun | F 1134051 | sutures for muscular approximation |
| dagrofil 3-0 Polyester, non-absorbable | B. Braun | C 0842478 | sutures for fluid fille catheters after tunneling |
| Vicryl rapide 3-0, 1×45 cm FS2, V2930G | Daxtrio medische producten | 15560 | sutures for electrical catheters after tunneling |
| Vitafil 6 USP | SMI | 6080 | Ties |
| Syringes | 10 ml and 2.5 ml | ||
| Heparin LEO (heparin sodium) | LEO Pharma A/S | ||
| Zoletil | Virbac | tiletamine / zolazepam | |
| Sedazine | AST farma | 108855 | xylazine |
| Temgesic | RB Pharmaceuticals | 5429 | buprenorphine |
| Tensogrip | BSN Medical | 71522-00 | elastic vest |
References
- Laughlin, M. H., et al. Peripheral circulation. Compr Physiol. 2, 321-447 (2012).
- Datta, D., Normandin, E., ZuWallack, R. Cardiopulmonary exercise testing in the assessment of exertional dyspnea. Ann Thorac Med. 10, 77-86 (2015).
- Vatner, S. F., Braunwald, E. Cardiovascular control mechanisms in the conscious state. N Engl J Med. 293, 970-976 (1975).
- Duncker, D. J., Bache, R. J. Regulation of coronary blood flow during exercise. Physiol Rev. 88, 1009-1086 (2008).
- Tune, J. D., Gorman, M. W., Feigl, E. O. Matching coronary blood flow to myocardial oxygen consumption. J Appl Physiol. 97 (1985), 404-415 (2004).
- van den Heuvel, M., et al. Coronary microvascular dysfunction in a porcine model of early atherosclerosis and diabetes. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 302, H85-H94 (2012).
- Zhou, Z., et al. Pulmonary vasoconstrictor influence of endothelin in exercising swine depends critically on phosphodiesterase 5 activity. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 306, L442-L452 (2014).
- Pereda, D., et al. Swine model of chronic postcapillary pulmonary hypertension with right ventricular remodeling: long-term characterization by cardiac catheterization, magnetic resonance, and pathology. J Cardiovasc Transl Res. 7, 494-506 (2014).
- Mercier, O., et al. Endothelin A receptor blockade improves regression of flow-induced pulmonary vasculopathy in piglets. J Thorac Cardiovasc Surg. 140, 677-683 (2010).
- Spinale, F. G., et al. Chronic supraventricular tachycardia causes ventricular dysfunction and subendocardial injury in swine. Am J Physiol. 259, H218-H229 (1990).
- Yarbrough, W. M., Spinale, F. G. Large animal models of congestive heart failure: a critical step in translating basic observations into clinical applications. J Nucl Cardiol. 10, 77-86 (2003).
- Duncker, D. J., Stubenitsky, R., Verdouw, P. D. Autonomic control of vasomotion in the porcine coronary circulation during treadmill exercise: evidence for feed-forward beta-adrenergic control. Circ Res. 82, 1312-1322 (1998).
- Stubenitsky, R., Verdouw, P. D., Duncker, D. J. Autonomic control of cardiovascular performance and whole body O2 delivery and utilization in swine during treadmill exercise. Cardiovasc Res. 39, 459-474 (1998).
- Zhou, Z., et al. Phosphodiesterase-5 activity exerts a coronary vasoconstrictor influence in awake swine that is mediated in part via an increase in endothelin production. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 306, H918-H927 (2014).
- Gross, D. R. . Animal Models in Cardiovascular Research. , (2009).
- Merkus, D., Duncker, D. J. Perspectives: Coronary microvascular dysfunction in post-infarct remodelled myocardium. Eur Heart J Suppl. 16, A74-A79 (2014).
- de Beer, V. J., de Graaff, H. J., Hoekstra, M., Duncker, D. J., Merkus, D. Integrated control of pulmonary vascular tone by endothelin and angiotensin II in exercising swine depends on gender. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 298, H1976-H1985 (2010).
- Lautt, W. W. Resistance or conductance for expression of arterial vascular tone. Microvasc Res. 37, 230-236 (1989).
- Merkus, D., et al. Phosphodiesterase 5 inhibition-induced coronary vasodilation is reduced after myocardial infarction. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 304, H1370-H1381 (2013).
- Heusch, G. The paradox of alpha-adrenergic coronary vasoconstriction revisited. J Mol Cell Card. 51, 16-23 (2011).
- Merkus, D., Houweling, B., van den Meiracker, A. H., Boomsma, F., Duncker, D. J. Contribution of endothelin to coronary vasomotor tone is abolished after myocardial infarction. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 288, H871-H880 (2005).
- Haitsma, D. B., et al. Minimal impairment of myocardial blood flow responses to exercise in the remodeled left ventricle early after myocardial infarction, despite significant hemodynamic and neurohumoral alterations. Cardiovasc Res. 52, 417-428 (2001).
- Bender, S. B., van Houwelingen, M. J., Merkus, D., Duncker, D. J., Laughlin, M. H. Quantitative analysis of exercise-induced enhancement of early- and late-systolic retrograde coronary blood flow. J Appl Physiol. 108 (3), 507-514 (2010).
