Evaluación hemodinámica invasiva para el sistema ventricular derecho y hipertensión arterial pulmonar inducida por hipoxia en ratones
Summary
Aquí, presentamos un protocolo para realizar una evaluación hemodinámica invasiva del ventrículo derecho y la arteria pulmonar en ratones utilizando un enfoque de cirugía de pecho abierto.
Abstract
La hipertensión arterial pulmonar (HAP) es un trastorno cardiopulmonar crónico y grave. Los ratones son un modelo animal popular utilizado para imitar esta enfermedad. Sin embargo, la evaluación de la presión ventricular derecha (RVP) y la presión arterial pulmonar (PAP) sigue siendo técnicamente difícil en ratones. RVP y PAP son más difíciles de medir que la presión ventricular izquierda debido a las diferencias anatómicas entre los sistemas del corazón izquierdo y derecho. En este artículo, describimos un método de medición hemodinámica estable del corazón derecho y su validación utilizando ratones sanos y PAH. Este método se basa en la cirugía de pecho abierto y el soporte de ventilación mecánica. Es un procedimiento complicado en comparación con los procedimientos de tórax cerrados. Mientras que se requiere un cirujano bien entrenado para esta cirugía, la ventaja de este procedimiento es que puede generar parámetros RVP y PAP al mismo tiempo, por lo que es un procedimiento preferible para la evaluación de los modelos de HAP.
Introduction
La hipertensión arterial pulmonar (HAP) es un trastorno cardiopulmonar crónico y grave con elevación de la presión arterial pulmonar (PAP) y la presión ventricular derecha (RVP) que es causada por la proliferación celular y la fibrosis de las pequeñas arterias pulmonares 1. Los catéteres de la arteria pulmonar, también llamados catéteres Swan-Ganz2,se utilizan comúnmente en el monitoreo clínico de RVP y PAP. Además, se ha utilizado clínicamente un sistema de monitorización PAP inalámbrico3,4,5. Para imitar la enfermedad para su estudio en ratones, se utiliza un entorno hipóxico para simular manifestaciones clínicas humanas de HAP6. En la evaluación de PAP en animales, los animales grandes son relativamente fáciles de monitorear a través de catéteres de arteria pulmonar utilizando la misma técnica que para sujetos humanos, pero los animales pequeños como ratas y ratones son difíciles de evaluar debido a su pequeño tamaño corporal. La medición hemodinámica del sistema ventricular derecho en ratones es posible con un catéter de tamaño ultrapequeño 1 Fr7. En la literatura8,9, se ha informado de un método para medir RVP y PAP en ratones, pero la metodología carece de una descripción detallada. RVP y PAP son más difíciles de medir que la presión ventricular izquierda debido a las diferencias anatómicas entre los sistemas del corazón izquierdo y derecho.
Para obtener parámetros PAP y RVP en el mismo ratón, describimos un enfoque basado en cirugía de pecho abierto para mediciones hemodinámicas del corazón derecho, su validación con ratones sanos y PAH, y cómo evitar la generación de datos artificiales durante el complicado pecho abierto Cirugía. Aunque esta técnica es mejor realizada por un cirujano bien entrenado, tiene la ventaja de poder evaluar PAP y RVP en el mismo ratón.
Protocol
Representative Results
Discussion
La intubación traqueal es el primer paso importante para las cirugías de pecho abierto. El método clásico de intubación traqueal para animales pequeños, como ratas o ratones, consiste en hacer una incisión en forma de T en la tráquea e insertar directamente tubos traqueales de tipo Y en la tráquea. En la práctica, encontramos que este método no es fácil durante el funcionamiento. El tubo traqueal tipo Y es demasiado grande para animales pequeños y forma un ángulo con la tráquea. Por lo tanto, es difícil f…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta investigación está respaldada por el Proyecto de Educación y Reforma Docente de Peking Union Medical College (10023-2016-002-03), el Fuwai Hospital Youth Fund (2018-F09) y el Director Fund of Beijing Key Laboratory of Pre-clinical Research and Evaluación de Materiales de Implantes Cardiovasculares (2018-PT2-ZR05).
Materials
| 2,2,2-Tribromoethanol | Sigma-Aldrich | T48402-5G | For anesthesia |
| Animal temperature controller | Physitemp Instruments, Inc. | TCAT-2LV | For temperature control |
| Dissection forceps | Fine Science Tools, Inc. | 11274-20 | For surgery |
| Gemini Cautery System | Gemini | GEM 5917 | For surgery |
| Intravenous catheter (22G) | BD angiocath | 381123 | For intubation |
| LabChart 7.3 | ADInstruments | For data analysis | |
| Light illumination system | Olympus | For surgery | |
| Mikro-Tip catheter | Millar Instruments, Houston, TX | SPR-1000 | For pressure measurement |
| Millar Pressure-Volume Systems | Millar Instruments, Houston, TX | MVPS-300 | For pressure measurement |
| O2 Controller and Hypoxia chamber | Biospherix | ProOx 110 | For chronic hypoxia |
| PowerLab Data Acquisition System | ADInstruments | PowerLab 16/30 | For data recording |
| Scissors | Fine Science Tools, Inc. | 14084-08 | For surgery |
| Small animal ventilator | Harvard Apparatus | Mini-Vent 845 | For surgery |
| Stereomicroscope | Olympus | SZ61 | For surgery |
| Surgery tape | 3M | For surgery | |
| Terg-a-zyme enzyme | Sigma-Aldrich | Z273287-1EA | For catheter cleaning |
References
- Humbert, M., et al. Advances in therapeutic interventions for patients with pulmonary arterial hypertension. Circulation. 130 (24), 2189-2208 (2014).
- Chatterjee, K. The Swan-Ganz catheters: past, present, and future: a viewpoint. Circulation. 119 (1), 147-152 (2009).
- Adamson, P. B., et al. CHAMPION trial rationale and design: the long-term safety and clinical efficacy of a wireless pulmonary artery pressure monitoring system. Journal of Cardiac Failure. 17 (1), 3-10 (2011).
- Abraham, W. T., et al. Wireless pulmonary artery haemodynamic monitoring in chronic heart failure: a randomised controlled trial. The Lancet. 377 (9766), 658-666 (2011).
- Adamson, P. B., et al. Wireless pulmonary artery pressure monitoring guides management to reduce decompensation in heart failure with preserved ejection fraction. Circulation: Heart Failure. 7 (6), 935-944 (2014).
- Shatat, M. A., et al. Endothelial Kruppel-like Factor 4 modulates pulmonary arterial hypertension. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 50 (3), 647-653 (2014).
- . SPR-1000 Mouse Pressure Catheter Available from: https://millar.com/products/research/pressure/single-pressure-no-lumen/spr-1000 (2019)
- Tabima, D. M., Hacker, T. A., Chesler, N. C. Measuring right ventricular function in the normal and hypertensive mouse hearts using admittance-derived pressure-volume loops. American Journal of Physiology Heart and Circulatory Physiology. 299 (6), 2069-2075 (2010).
- Skuli, N., et al. Endothelial deletion of hypoxia-inducible factor-2alpha (HIF-2alpha) alters vascular function and tumor angiogenesis. Blood. 114 (2), 469-477 (2009).
- . LabChart Available from: https://www.adinstruments.com/products/labchart?creative=290739105773_keyword=labchart_matchtype=e_network=g_device=c_gclid=CjwKCAjwxrzoBRBBEiwAbtX1n42I2S06KmccVncUHkmExU8KKOXXREyzx8bvTrxYMSze-ooE0atcbRoCliwQAvD_BwE (2019)
- Marius, M. H., et al. Definitions and diagnosis of pulmonary hypertension. Journal of the American College of Cardiology. 62 (25), 42-50 (2013).
- Ciuclan, L., et al. A novel murine model of severe pulmonary arterial hypertension. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 184 (10), 1171-1182 (2011).
- Brown, R. H., Walters, D. M., Greenberg, R. S., Mitzner, W. A. A method of endotracheal intubation and pulmonary functional assessment for repeated studies in mice. Journal of Applied Physiology. 87 (6), 2362-2365 (1999).
- Chen, W. C., et al. Right ventricular systolic pressure measurements in combination with harvest of lung and immune tissue samples in mice. Journal of Visualized Experiments. (71), 50023 (2013).
- Ma, Z., Mao, L., Rajagopal, S. Hemodynamic characterization of rodent models of pulmonary arterial hypertension. Journal of Visualized Experiments. (110), 53335 (2016).
- Chen, M. Berberine attenuates hypoxia-induced pulmonary arterial hypertension via bone morphogenetic protein and transforming growth factor-β signaling. Journal of Cellular Physiology. , (2019).
- Bueno-Beti, C., Hadri, L., Hajjar, R. J., Sassi, Y., Ishikawa, K. The Sugen 5416/Hypoxia mouse model of pulmonary arterial hypertension. Experimental Models of Cardiovascular Diseases. Methods in Molecular Biology. vol 1816. , (2018).
