2026年5月5日
本文描述了一种为研究运动对绵羊模型中肺动脉高压-右心室心力衰竭病理生理学影响而开发的结构化运动训练方案。
我们正在研究运动对绵羊模型中肺动脉高压-右心室衰竭病理生理学的影响。由于肺动脉高压右心室衰竭患者对运动的耐受性有限,且存在心肺失代偿的风险,因此该状态下运动效应的特征尚不明确。然而,本方案可实现对运动效应的可控性评估。
首先,收集实验所需的试剂并准备实验工作区。取三瓶生理盐水冲洗液,从每瓶中移除一毫升。
向每个注射器中加入1毫升含1,000单位肝素的肝素溶液。准备两个10毫升注射器,一个用于废弃液体,另一个用于血液采集,另准备五个1毫升注射器用于血气采集。使用一个5毫升注射器抽取5毫升含5,000单位肝素的肝素溶液,用于封闭右心室(RV)导管。
如有需要,将2毫克阿替普酶用2.2毫升无菌水溶解。准备1个1毫升注射器和1个5毫升注射器,使用20至22号针头将两者均抽入高渗盐水。准备一个压力传感器,将压力管路的雌性鲁尔接头端连接至传感器的雄性鲁尔接头端。
确认传感器底部的引线端已加帽。将管路连接至三通旋塞阀,并接上22号Huber针头。用高渗盐水冲洗管路,直至液体从针头流出。
然后调整旋塞,使其朝向针头并远离蓝色帽端,以关闭通向袖套的通路。从一升生理盐水袋中抽出2毫升生理盐水,并加入2毫升含有2,000单位肝素的肝素溶液进行替换。将生理盐水袋放入加压袋中,然后通过静脉穿刺针将其插入输液袋中。
将压力袋悬挂于距地面约两米的高度。将压力袋上的三通旋塞旋转至手柄与管路垂直的位置。使用手动泵向袋内充气,直至压力指示器在约250毫米汞柱时变为绿色。
将三通旋塞转向储液袋方向以维持压力。将静脉输液管的雄性接头连接至传感器的雌性接头。接着,将压力导管的雌性鲁尔接头连接至传感器的雄性接头。
然后将管路的雄端连接至三通旋塞的雌性鲁尔接头端。将22号Huber针连接至三通旋塞的雄端后,打开肝素袋,冲洗静脉管路,直至肝素化生理盐水从Huber针尖端流出。旋转三通旋塞至Huber针方向以锁定。
使用肺动脉高压右心室衰竭的绵羊模型,该模型已安装肺动脉袖带和右心室压力端口。术后恢复一周后,将已适应跑步机的绵羊转运至运动试验室进行测试。给绵羊戴上鼻缰,引导其走上跑步机,将其置于跑步机前部附近,四条腿放置在一个小箱子上。
触诊穿刺端口,并用酒精棉片清洁皮肤。使用Huber针穿刺PA端口。打开实验记录系统主页后,选择“新建”,点击“设置”,选择设备和通道。
将通道数量设置为四个,并将通道一至四分别重命名为PA袖带压力、RV压力、RV收缩压和心率。选择循环测量。进入源设置,选择通道二(RV压力),测量类型选择最大值,然后点击确定。对通道四(心率)重复上述操作,但将测量类型改为速率。
对于通道一和通道二,确认未选择任何计算模式。确保正确的接入方向,其中PA端口靠近头部,RV端口靠近尾部。将换能器置于羊与计算机之间,与心脏水平齐平,并将两个压力换能器连接至接口电缆。
当换能器归零并校准后,单击“开始”以400赫兹的频率记录右心室(RV)和肺动脉(PA)导管压力波形。将三通阀向上旋转,以传导肺动脉(PA)导管压力波形。然后将三通阀转向关闭位置(朝向羊体一侧),以关闭波形通路。
将一次肝素冲洗液注入右心室导管三通阀,冲洗整个管路至右心室端口。轻柔回抽注射器,直至暗色血液回流。将三通阀转向关闭至换能器方向。
首先,使用一个空的10毫升注射器抽取10毫升右心室(RV)血液。然后,使用一个1毫升注射器抽取0.2至0.4毫升的右心室(RV)血液作为样本。将旋塞转至向上位置。
拉动右心室压力换能器上的蓝色标签以打开阀门,并持续冲洗,直至管路中的血液完全清除。将跑步机旋钮设置为30,启动第一阶段运动速度,对应速度为0.46米/秒,并维持10分钟。在10分钟期间内定期打开肺动脉压袖带管路,以传导肺动脉压袖带压力。
在10分钟间隔即将结束时,按照之前演示的方法采集血气样本。在跑步机设置为40、50、30和零时,重复进行采血、导管冲洗和运动步骤。使用1毫升高渗盐水将袖带充气至150至200毫米汞柱。
球囊扩张后持续监测右心室压力数分钟,以确保耐受性。从第1周到第8周,在达到最大跑步机速度时,混合静脉血氧饱和度保持相对稳定。右心室收缩压从第1周到第8周逐渐升高。
尽管到第八周时加压袖带的压力增加至约777毫米汞柱,但在运动期间的行进距离仍从第一周到第八周逐渐增加。在选定的跑步机速度下,随着运动速度的提高,混合静脉血氧饱和度下降,右心室收缩压上升。该方案使我们能够在运动过程中实时测量血流动力学参数。
本方案中的一个关键挑战是维持端口通路或运动状态,特别是保持肺动脉套管压力。未来我们希望更详细测量的一个参数是运动及恢复期间的氧气消耗量。
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本研究探讨了在慢性肺动脉高压诱导的右心室衰竭(PH-RVF)大型动物模型中,机体对运动的生理适应性。研究人员采用绵羊(sheep)模型,实施了一项结构化的运动训练方案,以评估右心室后负荷增加的影响,以及在疾病进展过程中产生适应性反应的潜力。
了解肺动脉高压诱导的右心室衰竭(PH-RVF)中对运动的适应性反应,对于心肺药物研发中的转化靶点验证和机制性风险排除至关重要。该绵羊模型结合结构化运动方案,能够在渐进性右心室后负荷条件下对生理适应进行定量评估,从而为临床前候选药物的选择提供预测性信心。该方法通过阐明大型动物系统中与疾病相关的代偿机制,为早期阶段的研发组合决策提供依据。
这种结构化的运动训练方案使绵羊PH-RVF模型成为从早期发现到临床前验证的桥梁,能够在整个研发连续过程中进行假设检验和功能终点指标的测量。