Invasive hämodynamische Charakterisierung des Portal-hypertensiven Syndroms in zirrhotischen Ratten
Summary
Hier beschreiben wir ein detailliertes Protokoll für invasive Messungen der hämodynamischen Parameter einschließlich Portal Druck, splanchnic Blutfluss und systemischen Hämodynamik um das Portal Hypertensive Syndrom bei Ratten zu charakterisieren.
Abstract
Dies ist ein detailliertes Protokoll invasivere hämodynamische Messungen in zirrhotischen Ratten für die Charakterisierung von Portal Hypertensive Syndrom zu beschreiben. Portale Hypertension durch Leberzirrhose (PHT) ist verantwortlich für die schwersten Komplikationen bei Patienten mit Lebererkrankungen. Überblick über das Portal Hypertensive Syndrom zeichnet sich durch erhöhten Portal Druck (PP) aufgrund der erhöhten intrahepatischen Gefäßwiderstand (IHVR), hyperdyname Zirkulation und splanchnic erhöht den Blutfluss. Progressive splanchnic arterielle Vasodilatation und erhöhte Herzleistung mit erhöhter Herzfrequenz (HF), aber niedrigen arteriellen Drucks charakterisiert das Portal Hypertensive Syndrom.
Neuartige Therapien werden derzeit entwickelt, dass Ziel, PP zu verringern durch entweder gezielt IHVR oder erhöhten splanchnic Blutfluss – aber Nebenwirkungen auf systemischen Hämodynamik können auftreten. Eine detaillierte Charakterisierung des Portals venösen, splanchnic und systemische hämodynamischen Parameter, einschließlich der Messung von PP, Portal venösen Blutfluss (PVBF), mesenterialen arterielle Durchblutung, arterielle Mitteldruck (MAP) und HR ist also erforderlich für präklinische Bewertung der Wirksamkeit von neuen Behandlungsmethoden für PHT. Unsere video-Artikel bietet dem Leser mit einem strukturierten Protokoll für die Durchführung von invasiver hämodynamischen Messungen in zirrhotischen Ratten. Vor allem beschreiben wir die Katheterisierung der Femoral Arterie und die Pfortader über eine Ileocolic Ader und die Messung der Portal-venösen und splanchnic Blutfluss über perivaskuläre Doppler-Ultraschall-Durchfluss-Sonden. Repräsentative Ergebnisse der verschiedenen Ratte Modelle der PHT werden angezeigt.
Introduction
PHT ist definiert als krankhaft erhöhtem Blutdruck im Portal Venensystem, die schwere Komplikationen bei Patienten mit Zirrhose wie variceal Blutungen und Aszites1verursachen können. Während Pre-Leber (z.B. Portal Venenthrombose) und Post-Leber (z.B.Budd-Chiari-Syndrom) PHT sind selten, intrahepatischen PHT aufgrund einer Leberzirrhose stellt die häufigste Ursache von PHT2.
In einer Leberzirrhose wird PP in erster Linie als Folge der erhöhten IHVR3erhöht. In fortgeschrittenen Stadien, PHT wird verschärft durch die erhöhte PVBF durch erhöhte Herzleistung und splanchnic und systemischen Gefäßwiderstand sank – das Portal Hypertensive Syndrom4definieren. Ohmsche Gesetz (ΔP = Q * R) impliziert, dass die IHVR und Blut fließen sind proportional zur PP5. Bei Patienten ist die direkte Messung der PP riskant und nicht routinemäßig durchgeführt; Stattdessen wird die hepatische venösen Druckgradienten (HVPG) als indirekte Messung der PP6,7verwendet. Der HVPG errechnet sich durch Subtraktion kostenlose hepatische venendrucks (FHVP) aus dem verkeilten hepatische venösen Druck (WHVP), die mit einem Ballonkatheter platziert in einer Lebervene8gemessen werden. Der physiologische HVPG liegt zwischen 1 – 5 MmHg, während ein HVPG ≥10 MmHg definiert klinisch signifikanten Portale Hypertension (CSPH) und zeigt erhöhtes Risiko für PHT-Komplikationen wie Blutungen variceal, Aszites und Hepatische Enzephalopathie9 . Obwohl PP (d.h., HVPG) der wichtigsten Parameter für Informationen zu anderen Komponenten des PHT, PHT Schweregrad sind einschließlich der Schweregrad der hyperdyname Zirkulation (HR, Karte), splanchnic/mesenterialen arterielle Durchblutung und IHVR, entscheidend für die erhalten Sie ein umfassendes Verständnis für die unterschiedlichen zugrunde liegenden Mechanismus der PHT.
So, im Gegensatz zur indirekten Messungen von PP in Menschen, die eingeführte Methodik für Ratten bietet den Vorteil einer direkten Messung der PP und ermöglicht die Aufnahme von zusätzlichen hämodynamischen Parameter charakterisieren das Portal Hypertensive Syndrom. Darüber hinaus die direkte Messung der PP ist eine hervorragende integrative Auslesen der Höhe der Leberfibrose (ein wichtiger Faktor des IHVR) und gewisse Einschränkungen der Fibrose Quantifizierung im Zusammenhang mit Lebergewebe entnahmefehler überwindet.
Die am häufigsten verwendeten Nager-Modelle der Zirrhotischen PHT gehören chirurgische Gallengang Ligatur (BDL), Toxin-induzierten Leberschädigung (d. h.durch Carbon Titantetrachlorid, Thioacetamide oder Dimethylnitrosamine-Verwaltung) und Diät-induzierten metabolischen Leber Krankheitsmodelle. Prehepatic (nicht zirrhotischen) PHT kann durch partielle Pfortader Ligatur (PPVL)10induziert werden.
Kleine Nagetiere eignen sich gut für die vorgestellte Methode, einschließlich Mäuse, Hamster, Ratten oder Kaninchen, und sind mit relativ geringen Wartungskosten verbunden. Trotzdem sind alle sind die hämodynamischen Bewertungen möglich, führen Sie in Mäuse, bessere Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse mit Ratten oder größere Nagetiere durch den offensichtlichen Vorteil der Tiergröße gesehen. Darüber hinaus werden spezielle Mikro-Instrumente und Geräte benötigt, ähnlichen hämodynamischen Parameter bei Mäusen zu erhalten. Zu guter Letzt Ratten sind robuster mit niedrigeren assoziierten Morbidität und Mortalität und somit die Drop-out Rate dürften niedriger bei Ratten als bei Mäusen.
Die vorgestellte Methodik eignet sich gut für die Bewertung der spezifischen Behandlungen von Erkrankungen der Leber (z.B. Anti-fibrotischen oder Anti-inflammatory Drogen) oder Roman pharmakologischen nähert sich diesem Einfluss Gefäßtonus und/oder endothelialen Biologie; und so wahrscheinlichen Auswirkungen hämodynamischen Parameter in PHT.
Protocol
Representative Results
Discussion
PP ist das Hauptergebnis Parameter zur Bewertung des Portals hypertensiven Syndroms und spiegelt die Schwere der zugrunde liegenden Leberzirrhose. Matrix Deposition (d.h. Fibrose) und sinusförmigen Vasokonstriktion (aufgrund der erhöhten hepatischen Expression von vasokonstriktoren und verringerte Reaktionsfähigkeit auf Vasodilatatoren) verursachen erhöhte IHVR. Die Bedeutung von PP und ihre Auswirkungen auf die chronische Lebererkrankung nachweislich in mehreren präklinischen11…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir danken den Tierärzten, Krankenschwestern und Tierpfleger am Zentrum für biomedizinische Forschung für ihre kontinuierliche Unterstützung während unserer Forschungsprojekte. Die Autoren erkennen die wichtigen Input von allen Bearbeitern dieses Protokolls. Einige der Forschung wurde finanziert durch die “Young Science Award” von der österreichischen Gesellschaft für Gastroenterologie und Hepatologie (ÖGGH), PS und dem “Skoda Award” der österreichischen Gesellschaft für Innere Medizin, TR.
Materials
| 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 |
References
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