돼지의 장기 심장 혈관 운동 테스트를위한 카테터의 외과 배치
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
이 프로토콜은 만성적 악기 돼지와 전동 러닝 머신에서 돼지를 행사하는 절차에 수술 절차를 설명합니다. 심폐 기능들은 마취를 필요 침습적 측정 빠르면 심폐 기능 장애, 특히 동물 모델에서 진단하는 것은 어렵다. 많은 마취제가 cardiodepressive 한, 심장 혈관 기능의 미묘한 변화는 마스킹 될 수있다. 측정은 마취 및 급성 외상 수술의 효과없이 조용히 휴식 조건 하에서 얻어 지도록 반대로, 만성 계측, 웨이크 상태에서 심폐 기능의 측정을 허용한다. 동물이 제대로 훈련을 할 때 또한, 측정은 또한 등급을 매긴 디딜 방아 운동을하는 동안 얻을 수있다.
플로우 프로브 코론 측정하는 하행 관상 동맥 심 박출량 측정 용 및 좌전 주위 대동맥 또는 폐동맥 주위에 배치된다진 혈액의 흐름. 유체 가득한 카테터는 압력 측정과 혈액 샘플링 대동맥, 폐동맥, 좌심방, 좌심실과 우심실에 이식된다. 또한, 20 G 카테터 관상 정맥 채혈을 할 수 있도록 전방 심실 정맥 내에 위치된다.
회복 주 후, 3 분 동안 지속 각 단계와, 다섯 스테이지 프로그레시브 운동 프로토콜 돼지는 카테터 압력 및 유량 미터에 접속되고, 전동 디딜에 배치되고, 돼지를 받는다. 혈역학 신호를 연속적으로 기록되고 혈액 샘플은 각 운동 단계의 마지막 30 초 동안 촬영됩니다.
만성 계측 동물 연구의 주요 장점은 휴식뿐만 아니라, 운동과 같은 물리적 스트레스 동안뿐만 아니라, 심폐 기능의 직렬 평가를 수 있다는 것입니다. 또한, 심폐 기능 질환 개발 중에 반복 평가할 수있다ND 만성 치료 중함으로써 통계적 전력을 증가시키고, 따라서 학습에 필요한 동물의 수를 제한.
Introduction
적절한 심폐 기능은 특히 운동 일 때 증가 대사 요구 조건에서, 산소와 영양분을 공급하는 본체 필수적이다. 운동으로 심폐 응답은 심장 기능, 즉에 적응들에 의해 특징입니다., 운동 근육을 공급하는 혈관 침대에서 심장 박동, 수축과 뇌졸중 볼륨 및 미세 혈관 기능, 즉, 혈관 확장의 증가뿐만 아니라 폐에서와 같이 위장 시스템을 공급하는 혈관 침대뿐만 아니라 비활성 근육 (1) 혈관 및 혈관 수축. 운동 능력 장애 심폐 기능 장애의 초기 특징이며, 심폐 운동 테스트 손상된 운동 능력이 환자의 심장 기능 장애, 혈관 장애 및 / 또는 폐 장애 사이에 서술하는 효율적인 방법으로 사용된다. 초기 심폐 기능 장애는 거라고한다심폐 기능이 종종 마취를 필요 침습적으로 측정으로 ifficult 많은 마취제가 cardiodepressive 특성 (3) 소유로, 특히 동물 모델에서 진단한다.
만성 계측 웨이크 상태에서 심폐 기능의 측정이 가능하고, 완전 동물 실험실 조건 측정 조정하면 수술 마취 급성 외상의 효과없이 조용히 휴식 조건 하에서 얻어 질 수있다. 동물이 적절하게 훈련 할 때 또한, 측정은 등급 러닝 머신 운동 4,5 동안 얻을 수있다. 구체적으로는, 좌측 및 관상 전신 및 폐의 미세 혈관 운동 톤 조절을 판별 할 수있는 반면 우심실 함수 평가 심근 혈류 관련 될 수있다. 유체 – 충전 카테터의 사용은 광고를 부과하지 않고 압력의 측정뿐 아니라 복용 혈액 샘플을 허용동물 ditional 스트레스. 만성 계측 동물 연구의 또 다른 장점은 심폐 운동 테스트함으로써 통계적 전력을 증가시키고, 따라서 학습에 필요한 동물의 수를 제한하는 질병 개발 과정 또는 만성 치료 중 어느 자체 대조군으로서 동물의 사용을 가능하게 반복 될 수 있다는 .
돼지 심폐 해부학 밀접 인간의 유사한 그리고 당뇨병 6, 7 심근 경색, 폐동맥 고혈압, 8,9 및 간격 인한 심부전 10,11 심폐 질환 등의 다양한 형태를 유도 할 수있다. 또한, 돼지의 크기뿐만 아니라 혈액 가스 분석을 위해, 또한 neurohumoral 측정을 수행 및 / 또는 질환의 바이오 마커를 검색 만성 계측하고, 충분한 양의 반복 된 혈액 채취를 허용한다.
이 프로토콜은 사용 만성 수술 설명LY 구 돼지뿐만 아니라 전동 트레드밀 돼지 운동을위한 프로토콜.
Protocol
Representative Results
Discussion
본 연구는 돼지의 만성 계측에 대한 수술뿐만 아니라 혈류 역학을 측정하는 동안 모터 구동 러닝 머신에서 계측 된 돼지를 운동과 동맥, 혼합 정맥 및 관상 동맥 정맥 혈액의 산소 함량의 측정을 위해 혈액 샘플을 채취하기위한 프로토콜을 설명합니다.
프로토콜 내에서 중요한 단계
삽관 과정에서 이미 시작 프로토콜 내에서 몇 가지 중요한 단계가 있습니다. 티 오펜 탈…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
본 연구는 (DJ Duncker에) 네덜란드 심장 재단 보조금 2000T038 (D. Merkus에) 부여 2000T042에 의해 지원되었다, 유럽위원회 (European Commission) FP7-건강 2010 년 보조금 MEDIA-261409, 네덜란드 심장 혈관 연구 이니셔티브 (DJ Duncker 및 D. Merkus에) : 네덜란드 심장 재단, 대학 의료 센터의 네덜란드 연맹, 보건 연구 개발과 과학의 왕립 네덜란드 아카데미에 대한 네덜란드기구 CVON- ARENA CVON 2011-11 (D. Merkus에) CVON-PHAEDRA CVON2012-08 및 CVON 재 연결 CVON 2014-11 (DJ Duncker에), 소피아 재단 (DJ Duncker 및 D. Merkus에) (D. 드에 Wijs-Meijler, D. Merkus 및 IKM 라이스).
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).
