Method Article

圧力量ループ解析によるβ-アドレナリン刺激に対する心臓応答

DOI:

10.3791/62057

⸱

May 19th, 2021

 ,  ,  ,  , 
1Pharmakologisches Institut, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, 2DZHK (German Centre for Cardiovascular Research), partner site Heidelberg/Mannheim, 3Department of Internal Medicine III, University of Heidelberg, 4Department of Anesthesiology, University Hospital RWTH Aachen

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ここでは、マウスにおける内因性心機能およびβアドレナリン性予備軍を決定するために、イソプロテレノールを静脈内注入する用量を増加させる下での心圧容ループ分析について説明する。圧力量ループ測定には、正の終値気圧を伴う換気を含む、変更されたオープンチェストアプローチを使用します。

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

心臓機能の決定は、心臓に対する特定の治療の影響を特徴付けるために、心血管疾患の動物モデルにおける堅牢なエンドポイント分析である。遺伝子操作の実現可能性のために、マウスは心臓機能を研究し、新しい潜在的な治療標的を探すために最も一般的な哺乳類動物モデルとなっています。ここでは、イソプロテレノールの濃度を増加させる静脈内注入による、基底状態およびβアドレナリン刺激の下での圧力体積ループ測定および分析を用いて生体内の心機能を決定するプロトコルについて説明する。オープンチェスト測定中の負の影響を改善するための正の終気味圧力を考慮した換気サポート、および処置中の痛みによって誘発される制御不能な心筋ストレスを避けるために強力な鎮痛(ブプレノルフィン)を含む洗練されたプロトコルを提供します。手順の詳細な説明と可能な落とし穴についての議論は、非常に標準化され、再現性のある圧力量ループ分析を可能にし、可能な方法論的バイアスを防ぐことによって実験コホートからの動物の排除を減らします。

Introduction

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心血管疾患は通常、心機能に影響を与える。この問題は、動物病モデルにおける生体内の詳細な心機能の評価における重要性を指摘する。動物実験は、3つのRs(3R)指導原則(削減/リファイン/置換)のフレームで囲まれています。現在の発達レベルで全身応答(すなわち、心血管疾患)を含む複雑な病理を理解する場合、主な選択肢は、利用可能な方法を洗練することです。また、精製は、変動性が低いために必要な動物数の減少につながり、分析と結論の力を向上させます。また、神経体液刺激や大動脈バンディングなどの圧力過多によって誘発されるものを含む心臓疾患の動物モデルと心臓の収縮性測定の組み合わせは、例えば、変化したカテコールアミン/βアドレナリン性レベル1、2、3、4を模倣し、前臨床試験のための強力な方法を提供する。カテーテルベースの方法が心収縮性5の深度評価で最も広く使用されているアプローチであることを考慮して、我々は、このアプローチの特定のパラメータの評価を含む以前の経験に基づくβアドレナリン刺激の間に、圧力体積ループ(PVL)測定によってマウスの生体内心機能の洗練された測定をここに提示することを目指した6、

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Protocol

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すべての動物実験は承認され、カールスルーエ地域評議会とハイデルベルク大学(AZ 35-9185.82/A-2/15、 AZ 35-9185.82/A-18/15、AZ 35-9185.81/G131/15、AZ 35-9185.81/G121/17)は、科学的目的で使用される動物の保護に関する欧州議会の指令2010/63/EUのガイドラインに準拠しています。このプロトコルに示すデータは、野生型C57Bl6/N雄マウス(17±1.4週齢)から導出される。マウスは、ハイデルベルク医科大学の動物施設(IBF)で特定の病原体のない状態で維持された。マウスは12時間の明暗サイクルで収容され、相対湿度は56~60%、1時間当たり15回の空気変化、室温は22°C+/- 2°Cであった。 これらは、従来のケージII型またはII型に長期間、動物の寝具および組織紙を濃縮として提供した。標準的なオートクレーブ食品とオートクレーブ水は、アドリビタムを消費するために利用可能でした.

1. 器具および薬剤ソリューションの調製

  1. 中央静脈カテーテル:マイクロチューブ(0.6mm外径)を約20cm長いカテーテルチューブに切ります。鉗子を使用して、チューブの一端を23ゲージのカニューレの先端に引っ張ります。チューブのもう一方の端を斜めに切り取り、大腿静脈を突き刺すことができる鋭い先端を作成します。
  2. 気管チューブ:挿管チューブのために注射器の取り付けを取り....

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Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

圧力体積ループ(PVL)測定は、薬物の心臓薬力学を分析し、正常および病理学的状態下で遺伝子組み換えマウスモデルの心臓表現型を調査するための強力なツールです。このプロトコルは、成人マウスモデルにおける心臓βアドレナリンリザーブの評価を可能にする。ここでは、大腿静脈カテーテルを介してイソプロテレノール濃度を注入することにより、βアドレナリン刺激に対する心応答に焦点を当てたブプレノルフィン(鎮痛)およびパンクロニウム(筋弛緩剤)と組み合わせたイソフルラン麻酔下のオープンチェスト法について述べた。このプロトコルに示す代表的なデータの一部は、野生型C57Bl6/N成体雄マウス(図3 および 表2)に由来する。我々のPVL分析で測定されたいくつかの重要なパラメータの変動性を示す指標として、WTグループと無料利用可能なG*Powerソフトウェア17の結果を用いて、電力分析(α誤差確率0.05、0.8のパワー)を行いました。 表3 では、計算された効果サイズと心拍数、PRSW、ス.......

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Discussion

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ここでは、βアドレナリン刺激の増加の下でマウスの生体内心機能を分析するプロトコルを提供する。この処置は、両方に対処するために使用することができる、心臓機能およびアドレナリンリザーブ(例えば、イトロピーおよびクロトロピー)の遺伝子組み換えマウスまたは介入時に。心機能を決定する他の手段と比較して、圧力容積ループ(PVL)測定の最も顕著な利点は、本質的な、負荷非依存性心機能の分析である。他のすべての方法(例えば、MRIおよび心エコー検査)は、心機能の負荷依存性パラメータのみを評価することができ、特に心収縮性を確実に決定することはできません。これにより、PVL測定は、心機能5の深度分析の終点測定のためのゴールドスタンダードになります。しかし、前に命名された方法は、心機能の逐次的な分析を可能にし、縦方向の観察(例えば、疾患進行中)のために最前線に持って来る。また、心室内容積、及びその後のストローク体積及び他の誘導パラメータは、マウス20におけるMRIと比較してPVL測定において過小評価され得る。

.......

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Disclosures

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利益相反を宣言する必要はありません。

Acknowledgements

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私たちは、マヌエラ・リッツァル、ハンス=ピーター・ゲンスハイマー、クリスティン・リヒター、そしてハイデルベルク大学のインターファクルテール・バイオメディジニシェ・フォルシュンツィニシュ・フォルシュンセインリヒトゥンのチームに感謝しています。

この研究は、DZHK(ドイツ心臓血管研究センター)、BMBF(ドイツ教育研究省)、バーデン・ヴュルテンベルク州イノベーション・フォン、ドイツ・フォルシュングスゲマイニンシャフト(DFG、ドイツ研究財団)プロジェクトID 239283807 - TRR 152、FOR 2289、共同研究センター(SFB)1118によって支援されました。

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1.4F SPR-839 カテーテルMillar Instruments, USA840-8111
1 ml syringesBeckton Dickinson, USAREF303172
Bio AmplifierADInstruments, USAFE231
Bridge-AmplifierADInstruments, USAFE221
Bovine Serum AlbuminRoth, Germany8076.2
ブプレノルフィン塩酸塩バイエル、ドイツ4007221026402
校正キュベットミラー、米国910-1049
差圧トランスデューサ MPXHugo Sachs Elektronik- ハーバード 装置、ドイツタイプ 39912
デュモン鉗子 #5/45ファイン サイエンス ツールズ インク11251-35
デュモン鉗子 #7Bファインサイエンスツール株式会社11270から20
Graefe鉗子ファインサイエンスツール株式会社11051-10
GraphPad PrismGraphPad SoftwareVer. 8.3.0
EcoLab-PE-MicotubeSmiths, USA004/310/168-1
Etomidate LipuroBraun, Germany2064006
ExcelMicrosoft
HeparinRatiopharm, GermanyR26881
ホットプレートとコントロールユニットLabotec, Germanyホットプレート 062
イソフルランバクスター, ドイツHDG9623
イソフルラン 気化器アボットヴェイパー 19.3
イソプレナリン塩酸塩Sigma-Aldrich, USAI5627
ファインボア ポリエチレンチューブ 外径 0.61 mm, 内径 0.28 mmSmiths Medical International Ltd, UKRef. 800/100/100
MiniVentマウス用人工呼吸器Hugo Sachs Elektronik- Harvard Apparatus, ドイツType 845
MPVS Ultra PVL SystemMillar Instruments, USA
NaClAppliChem, ドイツA3597
NaCl 0.9% 等張性ブラウン, ドイツ2350748
Pancuronium-bromideSigma-Aldrich, アメリカBCBQ8230V
Perfusor 11PlusHarvard ApparatusNr. 70-2209
Powerlab 4/35 control unitADInstruments, USAPL3504
Rechargeable Cautery-SetFaromed, Germany09-605
ScissorsFine Science tools Inc.140094-11
Software LabChart 7 ProADInstruments, USALabChart 7.3 Pro
Standard mouse foodLASvendi GmbH, GermanyRod18
Stereo microscopeZeiss, GermanyStemi 508
Surgical suture 8/0Suprama, GermanyCh.B.03120X
Venipuncture-cannula Venflon Pro Safty 20-gaugeベクトン・ディキンソン、米国393224
血管カニューレ挿入鉗子ファインサイエンスツール社00574-11
ウォーターバスサーモフィッシャーサイエンティフィック社、米国
シリンジフィルター (Filtropur S 0.45)ザルシュテット社、ドイツRef. 83.1826

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Bacmeister, L., et al. Inflammation and fibrosis in murine models of heart failure. Basic Research in Cardiology. 114 (3), 19(2019).
  2. Hartupee, J., Mann, D. L. Neurohormonal activation in heart failure with reduced ejection fraction. Nature ....

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