Summary
この原稿は、マウスからの圧力容量データの収集のための詳細なプロトコルを記述しています。
Abstract
心臓病の原因や進行を理解することは、生物医学コミュニティへの重要な課題を提示します。マウスの遺伝的柔軟性は、分子レベルで心機能を探索するための大きな可能性を提供します。マウスのサイズが小さいため、詳細な心臓の表現型を実行する点でいくつかの課題を提示します。小型化と技術の他の進歩は、マウスで可能な心臓評価の多くの方法を作りました。これらのうち、圧力、ボリュームデータの同時収集は、他のモダリティからは利用できません心機能の詳細な画像を提供しています。ここで、圧力 - 容積ループデータを収集するための詳細な手順を説明します。測定値との誤差の発生源を基本原則の議論も含まれています。彼らは両方の高品質の血行動態測定値を得るために重要であるとして、麻酔管理および外科的アプローチは、非常に詳細に説明されています秒。血行動態プロトコル開発およびデータ解析の関連する側面の原理は、対処されます。
Introduction
心血管疾患は世界1全体の死亡率および罹患率の重要な原因であり続けています。心臓の疾患は、新しい治療法を開発する上で特に困難な課題を提示します。遺伝学の進歩は、心臓疾患の発症に潜在的な遺伝的原因の多くを識別するための可能性を提供します。心臓血管系の統合的な性質は、これらの遺伝子のターゲットが無傷の動物モデルで検証されている必要があります。マウスの遺伝的柔軟性と低住宅費は、所定の遺伝子の生理的役割の評価のために最前線にそれを持ってきました。マウスのサイズが小さいため、心機能の評価のためのいくつかのユニークな課題を提示します。そこに心機能に関する情報を提供することができるいくつかの様式がありますが、心室圧と容積の唯一の同時測定は、心室機能の圧力 - 容積（PV）ループ解析を可能にします。 PVは、すべてのループOW心機能は、血管系への接続の独立した分析されます。特定の遺伝的要素の機能的役割を決定するのに重要な因子です。
圧力-体積ループの評価は、何年もの間、両 方の実験的および臨床的に使用されており、多数の文献は、これらのデータ・セット2,3の分析に関しては存在しています。マウスへのPVループ技術の適応は、マウス心臓生理学4-6の理解のための重要な進歩となっています。カテーテルベースのPVループ技術カップル圧力変換器と心室容積を推定するためのコンダクタンスの使用。心室容積は、カテーテルによって生成される電界の変化を調べることによって決定されます。シリンダーなどの心室は、の高さは、カテーテルと半径上の電極間の距離によって定義されているこの方法モデルは、血液中を通って電場の伝導から計算されます心室7-9。カテーテルによって測定されたコンダクタンス信号は、2つのコンポーネントがあります。最初は、血液を介して導通です。これは、心室の容積に応じて変化し、心室の容積を決定するために使用される主信号を構成します。第二成分は通過して心室の壁に沿って伝導に起因します。これは、並列コンダクタンスと呼ばれ、絶対的な心室容積を決定するために除去しなければなりません。研究室における圧力容量データの収集と計算し、並列コンダクタンスを削除するために使用される方法のための2つの市販のシステムは、それらの6,10,11の間の主な違いがあります。コンダクタンスカテーテルは、並列コンダクタンスの計算のための高張食塩水の注入を必要とします。壁の導電率は一定のままで、この注入は一過性、心室における血液の導電率を変化させます。このデータから、決定することが可能です血液に由来し、何コンダクタンス信号の成分が心室壁から来ています。このアプローチは、並列コンダクタンスは、心周期の間に変化しないことを前提としています。アドミタンス法は、全体のボリューム信号に心室壁の寄与を評価するために、電場の位相変化に依存しています。この方法は、最終容量を決定するための血液や心筋の導電率のために所定の定数の様々に依存しているが、心周期の間に並列コンダクタンスの連続対策を行います。これらのシステムの両方は、左心室容積の良好な推定値を提供し、それらの間の差異は、生理学的に有意である可能性はありません。心室およびその他の仮定の円筒モデルは、他の様式のように正確ではなく、これらのカテーテルベースのアプローチをレンダリングするが、このデータは、心臓機能の負荷独立測定の評価のために必須であるビート・バイ・ビートに基づいて提供されます。
ここで説明する手順は、私の研究室で使用され、ジストロフィー心筋症12月18日の基本的な病態生理学的メカニズムを調べる多 くの研究のためのデータを提供してきました。以下に概説する手順は、PVループのデータを取得するために使用できる2つのいずれかです。原理の多くは、いずれかのアプローチのために適用可能であるが、このプロトコルは、開胸頂端のアプローチに焦点を当てます。閉じられた胸のプロトコルは、他の場所19,20詳述されています。手順を詳細に説明するが、重要な包括的な原理は、心臓または肺のいずれかに最小限のダメージで心臓を露出させるためです。プロトコルを通して、非生存手順であること、心臓の良好な露出を有するカテーテルの適切な配置のために非常に重要であることを覚えておくことが重要です。
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Protocol
このプロトコルに記載の手順を実行する前に、地元の機関の動物の管理と使用委員会による承認を得ます。
1.実験装置のセットアップ
注：この手順では、麻酔した動物に行われ、データの質は、動物に提供される麻酔薬支援の品質に比例します。このプロトコルを実行しながら、この最初のセクションの意志の詳細は、必要な機器および手順は、マウスに麻酔を提供します。
- 麻酔プロトコルを選択します。いくつかの注射可能なプロトコルも同様に使用されてきたが、吸入麻酔薬は、PVループの分析を行うための多くの有益な特性を有します。麻酔政権の選択の詳細についての説明を参照してください。
- 手術部位の近くに手術台や壁に圧縮酸素タンクを固定します。
- 吸入麻酔薬を使用している場合は、保証するために、気化器を使用適切な投与。彼らは麻酔ガスの適切な用量を提供していることを確認するために、毎年気化器を校正。ガスは麻酔回路に入る速度を制御することができる流量計に気化器を接続します。 /分1.0 L - 0.5に設定します。
- 誘導室）1の麻酔ガスの指向流を可能にするためにマニホールドを使用し、2）マスク、および3）人工呼吸器。麻酔ガスを清掃することは極めて重要であるとヒュームフード（または他の類似の建物・インフラストラクチャー）に、または麻酔ガスを除去するように設計されたキャニスターを介して通気孔のいずれかアクティブなシステムによって実行されるべきです。
注：すべての地域の規制の遵守を確保するために、地元の労働衛生当局に確認してください。 - 加熱パッド及び/又は加温ランプを使用してコア体温を維持します。連続直腸体温計で体温を監視します。これは、（生理学的体温を確保するために、加熱中の積極的な増加または減少を可能にしますͭ6;血行力学的データの収集中に37℃で）。
- 失血と不感体積減少に対抗する流体のサポートを提供します。
- 25％アルブミンを1mlを取り、シリンジ内の0.9％NaCl 1.5mlのを加えることにより、0.9％のNaCl中のアルブミンの10％溶液を調製します。
- 低残留ボリューム血管内カテーテルを準備します。
- 0.5インチ30ゲージ針のプラスチックハブを鎮圧するためにペンチを使用してください。針ホルダーを使用して、針を把握し、ハブを取り外します。止血剤を使用した針からの残りの接着剤をこすり。マイクロボアチューブの長さに針の平滑端を挿入します。チューブのための長さ未満の20インチを使用してください。
- 正確なボリュームが配信されるように、シリンジポンプを使用してください。
- 高品質のPVデータの収集のための通気性を確保。購入可能なマウスの人工呼吸器の様々なものがあります。圧力制御換気装置は、吸入剤のAに必要な閉じた環境を提供しますnestheticガスは、処置中の換気の良好な制御を提供します。
- 吸気圧力が気圧障害を防止するために、15cmのH 2 O <に限定されていることを確認してください。呼吸サイクルの35％の間に吸気パルスを供給するために人工呼吸器を設定します。 4のレベルの呼気終末陽圧（PEEP）の使用- 5cmのH 2 Oが大幅に肺の無気肺を防止し、ガス交換をサポートすることにより、マウスの換気を改善します。
- 換気回路におけるY-関節にデッドスペースの先端を制限します。マウスの一回換気量が非常に小さいし、デッドスペースが新鮮なインスピレーションを得た空気の配信から減算するため、これは重要です。
- 20ゲージの留置血管内カテーテルのオフ先端を切断することにより、マウスのサイズの気管内（ET）チューブを作成します。これは、簡単に挿入するためのテーパーポイントを提供します。麻酔回路のY-関節に切断端を置きます。
- 呼吸器にフレキシブルチューブを使用します回路。チューブ内の任意の構造的なメモリは、マウスの気道のうち、気管内チューブを引っ張る可能性を秘めている外力を作成します。
- マウスは、内因性の呼吸ドライブを抑制する最も低いレートを使用して、呼吸速度を決定させます。毎分約60回の呼吸の比較的遅い呼吸速度で開始します。
注：適切な換気とマウスは呼吸する非常に少しの努力をする必要があります。換気が不十分な場合には、血液中のCO 2の蓄積がマウスで呼吸努力を開始します。これが観察された場合、呼吸数を増やすと、肺胞換気量を増加させる直接的な方法です。 βアドレナリン受容体刺激に関連した心臓の作業負荷の上昇に応じて呼吸数を増加させることがしばしば必要です。 - 呼吸回路が用意されると、圧力は、気管内（ET）の先端を差し込むことによってシステムをテストチューブ指で。 CMH 2 O≈10の気道内圧を確認このテストでは、各手順の前に実行する必要があります。
2.外科的アプローチ
- 表1から小鉗子やハサミなどの機器を使用してください。すべての器具は、拡大手術野で簡単に使用を可能にするためにかなり小さいものです。手術手順のいくつかの側面に十分な倍率を提供するために、外科手術用実体顕微鏡を使用してください。
- 手順の間に止血を最大化するために焼灼を使用してください。
注：焼灼の広範なクラスがいくつかあります。焼灼器は、筋肉組織を切断し、出血を停止します薄い金属元素を加熱します。これらのシステムは、最初は比較的安価です。しかしワイヤ先端が壊れやすく、比較的高価の両方であることに注意することが重要です。電気焼灼システムは、最初に購入するより高価ですが、ヒントは非常に頑丈であり、置き換えする必要はありませんD。 - 誘導と外科の準備
- マウスの体重を取得します。
- 5％イソフルランで満たされている誘導チャンバ内にマウスを置きます。
注：マウスはこの環境で数分以上を生き残ることができません。唯一の45から60秒間は、その立ち直り反射（その背面または側面に配置されたときに裏返しするための努力を）失うためにマウスのために必要とされます。 - 立ち直り反射が失われると、2パーセントにイソフルラン濃度を低減し、マスクに麻酔ガスを開きます。
- 迅速に手術台にマウスを転送し、マスク内のその鼻と背側横臥位に配置します。
- 電気メスを使用している場合は、電気焼灼システムのアースパッドに電気的に結合するマウスを生理食塩水に浸したガーゼを使用します。
- 外科手術用テープで手足を固定します。このテープは、濡れても接着性を提供します。
- 監視芯体のための直腸thermoprobeを挿入温度。テープで固定します。
- マウスの首と胸に脱毛を適用します。脱毛を動作させるための3分間、その後、綿棒、および/または実験室のワイプを使用して、これらの領域から毛皮を削除 - 2を待ちます。
注：これは、非生存の手順であるが、使用する場合、焼灼接地パッドに外科医の露出を制限することが所望され得るように手術野のドレーピングは、必要とされません。 - マウスが手術のために準備されると、つま先のピンチを実行することにより、マウスの外科的平面性を評価。適切な麻酔深度を保証するとマウスは、最初の切開の準備ができています。
- 経口挿管または気管切開を介して気道の制御を取得します。気管切開を実行するのが比較的簡単である便利なアプローチです。
注：この手続き説明を通して、すべての方向と向きが外科医に関連します。- ルでの切開を行います正中線の左に5ミリメートルを≈するミッドラインの5ミリメートルの右≈から延びる胸骨切痕のVEL。
- 下顎の最後にレベル≈2ミリメートルの尾側に吻方伸びる、最初の切開の右縁に沿って延びる第二の切開を行います。
- 正中線の左に≈5ミリメートル上に第2の切開部の吻側端から延びる第3の切開を行います。下にある組織を露出するために左に生じた皮膚弁を撤回。
- 鈍的切開によって正中線で耳下腺と顎下唾液腺を区切ります。これは、気管の上にある根本的な筋肉組織を公開します。
- ぶっきらぼうに気管を露出させ、左右の胸骨舌骨筋の筋肉を分離します。
- 食道を含めないように注意しながら、気管の下に3-0絹縫合糸の≈10センチピースを渡します。
- 気管切開のための場所を特定します。喉頭にちょうど尾最初の気管リングの前にギャップがある、これはアイデアですLの位置が気管切開を行います。
- 人工呼吸器に麻酔ガスを供給し、人工呼吸器をオンにするマニホールドを調整します。
- 指で気管内（ET）チューブの先端を差し込むことにより、漏れがないか確認してください。 ≈10cmH2Oでの気道内圧を確認してください。
- メスとして20ゲージの針を使用して、気管を切開。 ETチューブが気管内腔の大部分を埋めるように、切開が比較的広いことを確認します。
- 素早く移動、マスクを取り外し、慎重に気管内にETチューブを挿入します。組織は非常に脆く、気管の壁を突破すると、気胸をもたらすことができるようにそれを強制しないでください。
注意：すぐに挿入すると、胸の遠足が明らかになるはずです。 - 引き抜かれるのETチューブを防止するためにテープで換気回路を保護します。
- ETチューブの周りにシールを形成するために、3-0縫合糸で単一のオーバーハンド結び目を作ります。
注：この時点胸excursiでアドオンは明白であるべきです。そうでない場合には、通常、問題となっている気管内ETチューブの配置です。 ETチューブを引いて、ガイドとして気管の向きに焦点を当て、それを再配置してみてください。
- 頸静脈サイトの準備
- 吻側-横方向に外頸静脈を露出させ、左唾液腺を撤回。
- 鈍的切開して静脈を覆う薄い筋肉（sternomastoideus）を二等分します。これは、頸静脈の外表面を露出します。
- 静脈の壁が非常に薄いよう注意を使用する必要がありますが、組織のすべての主要な部分を慎重にオフにオフにします。この作業が完了すると、後でカニューレ挿入のためにそれを保存するために唾液腺で頸静脈を覆います。
- 開胸;心臓や肺に損傷を与えることなく、胸膜腔に入ります
- の右端を延長胸を覆っている皮膚の多くを削除します剣状突起のレベルまで、その後、正中線を横切る正中線の左≈1.5センチメートルまで元の皮膚切開。
注：出血の重要な源となりうる外部乳腺容器、を切断する場合は注意が必要です。彼らは主にこの出血を防ぐことができます切断する前に、これらの血管を焼灼。 - 鈍的切開を使用して、根本的な筋肉組織を露出するように横方向に皮弁を撤回。
- 鉗子を拡張容器を用いて胸骨の尾側の側面に近い右側の胸の主要の挿入を分離します。筋肉を焼灼し、カット。
- 胸骨への取り付けに沿って胸の主要なカットスルー。止血を確実にするために、切り口を焼灼。
- 次に、マウスの外側面を覆う筋肉の大きなシートで同じ側に広背筋を、弱体化させます。焼灼し、この筋肉をカットした後、頭側切断端を撤回。これは、いくつかの鈍を必要とするかもしれません解剖。
注：リブは今明白であり、心はまた、いくつかのマウス系統で見ることができます。ほとんどのマウスでは、第4肋間の尾側半分に胸を入力すると、心臓に良いのアクセスを提供します。第四肋間は、第二の最も尾側の空間です。 - 胸を入力するには、慎重に肋間筋層を通って下に分析する鋭いピンセットを使用しています。
- 胸膜腔が開かれた後、慎重に鈍先端に付いた血管拡張器を挿入します。胸壁に緩やかな上向きの力を提供するために、血管拡張器を使用して、慎重に肋間筋の残りの部分を切開するために平滑末端春のはさみを使用します。
- 最初の下肺葉を切らないように注意しながら、横方向にカット。次内側切開部を拡張したが、3滞在 - 内胸動脈を回避するために、正中線の4ミリメートルの横を。
注：内部乳腺血管が胸骨に平行に走ります誤って切断した場合、重大な血液の損失につながることができます。 - 慎重に肺や心臓に接触することなく、切断された組織と焼灼接触を可能にするために、上向きに組織をロールバックする小さな綿チップソーアプリケーターを使用して、肋間筋のカットエッジを焼灼。
- 生理食塩水に浸した小さな綿が正中線に向かって指して切開を通してアプリケーターをひっくり返し置きます。下にある構造から離れて胸壁を引っ張って穏やかな上向きのトラクションを提供します。切開部の内側縁に胸壁を焼灼し、左側の正中線の≈1cmの横を終了始めます。
- それは焼灼先端下に連続的になるように、左にアプリケーターを進めます。
- 組織が十分に焼灼された後、慎重に胸骨を切断するはさみを使用してください。心尖は、この時点ではっきりと見えるはずです。
- 鈍的切開を使用して、心膜を破壊し、尾部大静脈を識別します。
- 任意の出血の証拠を確認し、今それを焼灼。一旦、全ての出血は慎重に任意の立体裁断、焼灼アースパッド、および生理食塩水に浸したガーゼを除去し、対処されてきました。
- の右端を延長胸を覆っている皮膚の多くを削除します剣状突起のレベルまで、その後、正中線を横切る正中線の左≈1.5センチメートルまで元の皮膚切開。
- 頚静脈カテーテルを配置すること
- 慎重に30ゲージの針を介してチューブを滑ることにより、10％アルブミンを含む注射器にステップ1.6.2で行われたカテーテルを接続します。
- カテーテルを介してアルブミンを注入開始します。
- オリエント針は、針のベベルを上にして、自分自身で頸静脈上にあるように、カテーテル。必要に応じて、適切な方向にベベルを移動するために、チューブに針を回転させるために針ホルダを使用しています。
- カテーテルが完全にフラッシュされる場合には、注入を停止します。
- ピンセットでカテーテル針をつかみます。もう一方の手で、頸静脈の可視化を可能にするために、唾液腺を撤回する組織鉗子を使用します。遠位頸静脈を周囲の組織に穏やかなトラクションを適用します血管壁の張力を作成静脈。アプローチの浅い角度を使用して、慎重に静脈に針を挿入します。容器内に4ミリメートル - 針3の先端を進めます。
- カテーテル針がテープの切れ端でカテーテルチューブを固定解除する前に、これは一度に放出針の任意の移動を制限します。
- 針を離し、ゆっくりとカテーテルがライン内の血液を可視化することにより、血管の内腔にあることを確認するために、シリンジプランジャに引き戻します。
- いったん基礎となる唾液腺に針を取り付けるために手術用接着剤でカテーテルを固定し適切に配置。
- 総体積を計算する注入します。有意な失血がなかった場合には5μL/ g体重の量で十分であろう。 6注入著しい血液の損失があった場合 - 6.5μL/グラムを必要とすることができます。 15分 - 全体の注入が10で完全になるように流量を設定します。
- でPVカテーテルの配置左心室
- 上述の外科的処置の間に、それを平衡化できるように生理食塩水を含むシリンジにPVカテーテルを配置します。
- 配置の直前に、マウスの横に注射器やカテーテルを移動させます。心臓とほぼ同じ高さで、カテーテルの先端で、圧力の読みをゼロ。
- 生理食塩水に浸した小さな綿を使用すると、頂点の可視化を可能にするために心を操縦し、アプリケーターをひっくり返しました。
- 25ゲージの針を使用して、できるだけ頂点の中心の近くに穿刺切開を行います。
- 切開を通してカテーテルを挿入してすぐに、針を除去した後。これは、カテーテルを挿入するために多くの力がかかるので、心室にカテーテルを進めた場合、拘束は表示されません。時折、追加穿刺切開を行う必要があります。これが必要な場合は、心臓へのダメージを最小限に抑えるために、最初の場所の近くに、後続の切開を実行してみてください。
しませんE：カテーテルが心室に前進させた後、最終的な配置が非常に重要です。心室圧力トレースが低い拡張期血圧（<10 mmHgの）と高い収縮期血圧（> 80 mmHgのこの時点で）によって明らかであろう。理想的には、カテーテルは、単に心室内の外部電極と心室に中央に配置されます。カテーテルの位置の微調整は、側面の間≈90°の角度を有する箱状のトレースを探し、PVループのデータを観察することにより行うことができます。
3.手続きの詳細
注意：カテーテルが配置されると短い安定化期間（10から15分）は、動物が急性外科的ストレスの一部から回復すると、流体の注入のための時間を確保できるようにする必要があります。この安定化期間の後、実際のプロトコルを開始することができます。
- PVカテーテルが配置され、外科的処置が終わった後、麻酔の深い外科的な面の必要性が軽減されるように、1％を≈するイソフルランを下げてください。
- この期間中に、慎重に麻酔の適切なレベルが維持されることを保証するために、マウスを監視します。慎重に任意の動きを評価します。呼吸筋の動きは、低換気のレベルを示唆し、人工呼吸器の呼吸速度を増加させることによって対処することができます。手足やウィスカーのけいれんの動きは、マウスが軽すぎる取得し、より多くの麻酔薬を必要とされている兆候です。
注意：このプロトコルと組み合わせて使用することができる治療法の順列の広範囲があります。これらの治療の多くは、薬剤の注入が必要になります。効果的にデッドスペースボリュームを管理することが必須です。溶液スイッチは、他の1つのシリンジポンプの針からカテーテルチューブをスライドさせることによって達成することができます。これを行うと、以前の注入の終了は、カテーテルチューブをロードすることを可能にする直前に次の薬剤と。溶液の切り替えのタイミングを決定するために、カテーテルチューブ内の容積を知る必要があります。行の小さな気泡の導入は、注入スイッチの正確なタイミングを決定することができます。静脈循環に注入され、このバブルは、十分に許容されています。
- この期間中に、慎重に麻酔の適切なレベルが維持されることを保証するために、マウスを監視します。慎重に任意の動きを評価します。呼吸筋の動きは、低換気のレベルを示唆し、人工呼吸器の呼吸速度を増加させることによって対処することができます。手足やウィスカーのけいれんの動きは、マウスが軽すぎる取得し、より多くの麻酔薬を必要とされている兆候です。
- プリロードを下げ、後負荷を増大させることにより、心臓の負荷条件を変更します。
- 心臓への静脈還流を遮断することによってプリロードを減らします。この準備では、視覚化し、それが心臓に横隔膜から渡すように尾側大静脈を閉塞します。 3秒 - これ以上の2以上を持続、円滑かつ比較的早くこの閉塞を実行します。 2秒 - 1続く穏やかな腹部の圧縮を行うことにより、一過性の左心室後負荷を増やします。
- 心臓の負荷のこれらの変化の間に、人工呼吸器によって導入されたアーティファクトを除去するために呼吸を一時停止します。
- 目を使用してボリューム信号を校正電子コンダクタンスカテーテル。これらの手順は、アドミタンスの技術を使用してカテーテルを必要としません。
- 並列コンダクタンスを計算するために、高張食塩水（20％のNaCl）10μlの - 実験プロトコル後5を注入します。
- カテーテルを除去し、ヘパリン処理シリンジに左心室から血液を描画することにより、血液を収集します。既知容量のキュベットにこの血液を置き、コンダクタンスを測定するためにカテーテルを使用します。
- ボリュームへのコンダクタンス信号を変換するためにキュベットコンダクタンス測定を使用して、並列コンダクタンスカテーテルによって測定される絶対量を定義する必要があります。
- プロトコルが完了すると、大静脈と大動脈添付ファイルの離断後の心臓を除去することにより、マウスを安楽死させます。
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Representative Results
慣例により、ボリュームが図1のように、Y軸上のX軸および圧力にプロットされている。長方形のようになり、ボリュームに対してプロットする圧力に起因する圧力-体積ループ、 すなわち圧力の等容性の変化を（縦エッジ、僧帽弁と大動脈弁の両方が閉じているとき）。下の横には、僧帽弁を通して充填心室を表し、上水平部は、大動脈弁を介して空に心室を表します。 90の健康な野生型マウスの左心室の圧力で- 12,000 mmHgの/秒（通常の血行動態パラメータの範囲については、 表1を参照） - 110 mmHgの8000の最大のdP / dtのと期待されています。表に記載されている通常の範囲は、野生型C57BL / 10およびC57BL / 6マウスから得られた値に基づいています。しかしながら、株21の間に有意差があることに留意することが重要です。手順oをここutlined左心室の中にカテーテルを配置するために、頂端刺し切開の使用に焦点を当てています。もう一つの一般的なアプローチは、右頸動脈内カテーテル挿入後、大動脈弁を通して逆行カテーテルを挿入することです。それは通常の胸郭内圧力の維持をもたらす、閉じ胸を行うことができるという利点ような逆行性アプローチ。しかし、動物は頻繁にこの利点を制限するこの手順の間に換気されています。開胸アプローチは、脳室内にカテーテルを操縦するためのより大きな能力を提供しながら、閉じた胸のアプローチの限界は、心室内のカテーテルの向きを制御します。カテーテルの逆行挿入された潜在的な問題は、流出トラック閉塞の可能性です。マウスの大動脈の直径は、市販の圧力-容積カテーテルの直径は0.33（1.0フレンチ）から0.47ミリメートル（1.4 FREの範囲で、22,23 0.8から1.2ミリメートルまで変化しますNCH）。大小大動脈の文脈におけるこれらのカテーテルの相対的な大きさは、図2に示されている。大動脈を横断カテーテルによってブロック流出路の割合が小さく心に重要な問題になることができ、実行するときに考慮されるべきです小さな心の中でPVループ研究。 PVデータの解析を複雑にすることができ、測定のいくつかのアーチファクトは、最も一般的なのは、カテーテル捕捉で存在します。これはおそらく心室内の乳頭筋または他の動的構造（ 図3）により、圧力変換器の直接圧縮に起因する収縮期の終わりに圧力スパイクとして明らかです。収縮機能を測定するためのほとんどの方法は、最大圧力を使用するので、これは問題です。カテーテル捕捉有するデータセットから収縮期圧および圧力の最大微分（DP / dt）が綿密に検討する必要があり、分析は、意味のあるデータを得るために変更する必要があるかもしれません。
圧 - 容積ループは、心機能を評価するための多種多様なプロトコルで使用することができます。これらは、βアドレナリン刺激12,14,16,17を介して、心臓予備力の評価が含まれます。薬物の様々な心臓生理学上の任意の急性効果を評価するために注入されてもよいです。心機能に対する低酸素症および/ またはアシドーシスの効果を可能に変更されたガス混合物の投与は直接24-27対処するために、気道の制御もできます。さらに、このPVデータの分析は、様々な疾患状態12で有意に変化することができ、左心室の受動的特性の詳細な評価を提供することができます。
| パラメーター | 正常範囲 |
| 収縮期圧 | 90から110 mmHgの |
| 拡張期血圧 | 4から10 mmHgの |
| 最大のdP / dtの | 8000 - 12000 mmHgの/秒 |
| 最小のdP / dtの | -8500 - -12000 mmHgの/秒 |
| タウ | 5から6秒 |
| 心拍数 | 550から600 BPM |
| 心拍出量 | 10〜13ミリリットル/分 |
| 駆出率 | 百分の40から60まで |
選択された血行動態パラメータ表1.値の正常値。
図1：野生型C57BL / 10マウスからの代表的な圧力-体積ループ THIに記載された手順を使用して収集された代表的なデータ。sの原稿。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図2：大動脈直径および潜在的な流出トラック閉塞の重要性の略図マウスの大動脈の相対的なサイズおよびマウス用の市販の圧力-容積カテーテルの模式図。これらのデータは、逆行カテーテル挿入アプローチを使用して、より小さなマウスを評価する際に流出トラック障害物を考慮することの重要性を強調している。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
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Discussion
1）気管内チューブの配置と適切な換気、2）頚静脈カテーテルの配置、および3）左心室におけるPVカテーテルの適切な配置：3つの重要なこの手順のステップがあります。適切な呼吸速度を決定することは、換気補助を提供するという重要な部分です。意識のあるマウスは、一般的に急速な浅い呼吸で肺胞換気を維持します。一般的には、換気のマウスは、はるかに大きな一回換気量を持つことになります。したがって、遅い呼吸速度が要求されます。少なすぎる換気が呼吸性アシドーシスになりますので、これは重要であり、あまりにも多くの換気は、呼吸性アルカローシスに心機能が変更されます両方の条件をリードします。呼吸数を最適化する簡単な方法は、マウスの呼吸努力から手がかりを取ると、麻酔したマウスからの呼吸努力を排除する最低の呼吸速度を使用することです。
PVループの重要な特徴分析は、心機能の有意なうつ病なし麻酔の十分なレベルを維持することです。正常PVループ分析を実行するために適用することができる多くの麻酔薬レジメンがあります。吸入剤および注射麻酔薬：これらは、大きく2種類に分けることができます。この後者のグループ内で使用することができる混合物の多様であるが、しかしながら、これらの混合物の多くは、潜在的な心臓うつ効果19を有しています。注射用カクテルのうち、ウレタン系麻酔薬は、少なくとも心臓抑うつ効果4,19を有しています。それが疑われる発がん性物質28であるとしてウレタンへの人員の露出を制限するように注意してください。イソフルラン及びセボフルランは、現在入手可能な吸入麻酔剤です。これらの薬剤の両方は、外科的処置のために十分な用量で心臓うつ効果を有します。重要なことには、吸入麻酔剤は、効果に滴定することができます。そして、これは、外科的準備と下セダトの間に高い鎮痛用量を可能にします心機能の測定のためのIVEの用量は、したがって、これらの化合物の心臓抑うつ効果を最小限に抑えます。
血行動態パラメータは、通常のレベルを下回っている場合は、いくつかの一般的な原因があります。最初の血液の損失または蒸発に対して二次低血液量です。この合併症は、一般的に2.7節で概説した流体投与に対処されます。セクション1.5で述べたように、中核体温の維持は、血行力学的機能の評価のためにも非常に重要です。従って注意深い監視が必要不可欠である、デジタルフィードバックシステムは、記録時に中核体温を維持するために有用であり得ます。麻酔薬が正しく測定段階の間に減少していることを保証することも、心機能を改善する重要な側面です。
収縮性の負荷に依存しないパラメータを測定することは、PVループ分析の主な利点の一つです。圧力と体積のリアルタイム同時コレクション梅のデータは、心臓に負荷条件を変化させることに応答して、血行動態の変化を測定するためのユニークな能力を提供します。この分析は、心臓の収縮機能は、血管のアクションから単離することを可能にします。静脈還流の閉塞を通じて予荷重の減少は、多くの動物モデルおよびヒト4,7,12-16,18,29-32に収縮性の負荷に依存しない措置を評価するために使用されてきました。小さ なげっ歯類では、この手順は、曲線状の収縮末期圧-容積関係4,31,33になります。劇的に収縮機能34の低下を加速冠動脈灌流の低下から、この可能性が高い結果。マウスでは、2 - PVループの右方向へのシフト緩やかな腹部の圧縮結果の3秒。これは、後負荷の増加と12をプリロード両方から生じます。収縮機能の増加後負荷の結果で長期の増加、Anrepと呼ばれる現象の影響35。しかしながらこれらの研究で使用される腹部圧迫の短い期間はAnrep効果は、この手順で心機能に影響を及ぼさないことを示しています。他の研究では、イヌの急性大動脈狭窄は、収縮機能を増加させることが実証されたが、これは減少全身灌流36の作用に起因すると仮定されました。再び期間と、ここで説明したように、腹部の圧迫から生じる大動脈流の混乱の重症度、大幅全身組織のハイポ灌流への二次収縮機能を増加させるのに十分ではありません。腹部の圧迫によって得られたPVループの分析は、尾部大静脈閉塞直後に得られたPVループとよく整列します。一緒に、これらの観察は、ここで説明する過渡腹部圧迫が大幅に心臓の収縮性を変化させないことを示しています。さらに、この手順は、より広範なRANを介して心臓の受動的な特性を評価するための重要な方法を提供します拡張末期容積のGE。
負荷に依存しない測定の分析は、特定のPVの選択は、解析に含まれるループが必要です。実験データセット全体で一貫して行うことを非常に重要です。陽圧換気は、左心室37に予圧の呼吸依存の変化を介して血行動態アーティファクトを作成します。 （ - 4秒3）このアーティファクトを回避するには、PVループは、無呼吸の短い期間の間に収集されるべきです。彼らは心臓への負荷の実験的変化のよりよい制御を提供するように呼吸の一時停止は、特に有用です。低換気を避けるために、短い無呼吸のこれらの期間をおくことが重要です。この原稿で説明する手順は、ほぼ同じ時刻に収集二つの異なる手順、尾部大静脈閉塞と腹部の圧迫からの負荷に依存しないデータを収集します。これらの2つの手順から分離されたループを合わせ、togeth分析する必要があります彼らは大体、同じ条件で同じ心臓の機能を測定の両方としてえー。分析のためのループを選択する際に考慮すべきいくつかの原則があります。不整脈ビートを避けてください。ドロップされたビート次のビートは、常に異常に大きく、早期のビートは異常に小さいです。両方のデータの分析を混乱させるであろう。ビートを避けるため、圧力が減少しているが、ボリュームは定数です。これらは、尾部大静脈の閉塞後のマウスでは一般的であり、心筋の貧しい灌流に二次的可能性があります。最後に、直接負荷の変化後のビートからのデータのみが含まれます。回復期間中のビートは、おそらく心臓の負荷条件の操作に起因する全身血圧の変化に二次交感神経活動の変化の影響を受けています。
PVループ解析は、心機能の非常に詳細な評価を提供します。遺伝フレックスと併せて適用された場合ビリティとマウスの低い住宅費は、それが分子レベルで心臓生理学を評価する実用的な手段を提供することができます。これらのアッセイを実行することを決定する際に考慮しなければならないいくつかの重要な制限があります。最初に、これは、心臓機能の重要な側面に影響を与える可能性があり、マウスを麻酔した侵襲的処置です。また、PVループデータの解釈は、データおよび潜在的な交絡変数内のパターンを識別するために、両方の心臓生理学の詳細な理解が必要です。これらのアッセイは、末端であるため、また、それらは、繰り返し同じマウスを評価するために使用することができません。 PVカテーテル由来の心室容積は、MRIによって提供された解剖学的心室容積よりも正確になる傾向があります。 PVカテーテルが明らかに心室の全体的なボリュームの推定値であるシリンダー、として心室をモデルとして、これは驚くべきことではありません。本当の強さは高いがfreでこのボリューム情報を収集する機能です波数、従って心室容積の変化の拍動ごとの分析を可能にします。
マウスからのPVデータの収集と分析が挑戦することができますが、この方法は、他の方法を介して利用できない心機能に関する情報を提供します。この手順では、利用可能な心機能の最も完全な画像を提供し、マウスモデルにおけるその利用は、心不全および継承された心筋症などの複雑な心臓疾患状態の分子基盤の決意のための重要なプラットフォームを提供します。本稿では、この手順を実行する最も重要な側面に関する詳細な情報を提供しています。しかし、すべての複雑な手順のように、これは成功し、これらの実験を行うために必要である顕微スキルを構築するために練習が必要です。
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Acknowledgments
著者はNHLBI（K08 HL102066及びR01 HL114832）から資金提供を承認したいと思います。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Dumont 5/45 (2) | Fine Science Tools | 11251-33 | |
| Vessel Dilating Forceps | Fine Science Tools | 18153-11 | |
| Castroviejo Micro Dissecting Spring Scissor | Roboz Instruments | RS-5668 | |
| Octogon Forceps - Serrated/Curved | Fine Science Tools | 11041-08 | |
| Octogon Forceps - Serrated/Straight | Fine Science Tools | 11040-08 | |
| Dissector Scissors- Heavy Blade | Fine Science Tools | 14082-09 | |
| Transpore Surgical Tape | 3M | 1527-1 | |
| 3-0 Silk Suture | Fine Science Tools | 18020-30 | |
| TOPO Ventilator | Kent Scientific | TOPO | |
| Martin ME 102 Electrosurgical Unit | Harvard Apparatus | PY2 72-2484 | |
| Syringe Pump | Lucca Technologies | GenieTouch | |
| Stereomicroscope with boom stand | Nikon | SMZ-800N | |
| Thermocouple Thermometer | Cole Parmer | EW-91100-40 | |
| T/Pump Warm Water Recirculator | Kent Scientific | TP-700 | |
| ADVantage Pressure-Volume System | Transonic | ADV500 | |
| Data Acquision and Analysis | DSI | Ponemah ACQ-16 |
References
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