本方案描述了通过经食管起搏获取压力-容积关系的方法，该方法在评估心力衰竭小鼠模型舒张功能方面具有重要价值 。
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摘要
摘要
射血分数保留型心力衰竭（HFpEF）是一种以舒张功能障碍和运动不耐受为特征的临床综合征。尽管在人类中可通过运动负荷血流动力学检测或磁共振成像（MRI）来识别舒张功能障碍并诊断HFpEF，但在基于小鼠模型的基础研究中，这些技术的应用受到限制。 treadmill运动试验虽常用于小鼠，但其结果易受体重、骨骼肌力量及精神状态的影响。本文介绍一种心房起搏实验方案，用于检测心率（HR）依赖性的舒张功能变化，并在HFpEF小鼠模型中验证该方法的有效性。该方法包括麻醉、气管插管，并在心房起搏的同时进行压力-容积（PV）环分析。本研究中，将导电性导管插入 通过 采用左心室心尖入路，并将心房起搏导管置于食管内。在使用伊伐布雷定减慢心率之前，采集基线压力-容积环（PV环）。随后在心率从400次/分钟逐步增加至700次/分钟的不同梯度下采集并分析PV环 通过 心房起搏。通过该方案，我们清晰地展示了在代谢诱导的射血分数保留型心力衰竭（HFpEF）模型中存在心率依赖性的舒张功能障碍。与对照组小鼠相比，随着心率升高，舒张时间常数（Tau）和舒张末期压力-容积关系（EDPVR）均显著恶化。总之，这种可控的心房起搏方案有助于检测心率依赖性的心脏功能障碍，为研究HFpEF小鼠模型中舒张功能障碍的潜在机制提供了新方法，并可能有助于开发针对该病症的新疗法。
引言
心力衰竭是全球范围内导致住院和死亡的主要原因，其中射血分数保留型心力衰竭（HFpEF）约占所有心力衰竭诊断病例的50%。HFpEF的特征是舒张功能障碍和运动耐受能力受损，相关的血流动力学异常（如舒张功能障碍）可通过运动负荷血流动力学检测或磁共振成像（MRI）扫描明确检出1,2。
然而，在实验模型中，可用于评估与射血分数保留的心力衰竭（HFpEF）相关的生理异常的方法有限3,4。跑步机运动试验（TMT）可用于测定跑步时间和距离，这些指标可能反映运动应激状态下的心脏血流动力学；然而，该方法易受体重、骨骼肌力量和精神状态等混杂因素的干扰。
为了克服这些局限性，我们设计了一种心房起搏方案，该方案能够基于心率（HR）检测舒张功能中细微但关键的变化，并已在HFpEF小鼠模型中验证了其有效性5。多种生理因素参与调控运动相关的心脏功能，包括交感神经与儿茶酚胺反应、外周血管舒张、内皮反应以及心率6。在这些因素中，心率-压力关系（也称为Bowditch效应）被认为是决定心脏生理特征的关键因素之一
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方案
本动物实验方案经机构动物护理和使用委员会批准，并遵循东京大学关于动物实验及相关活动的规定。本研究采用8至12周龄雄性C57/Bl6J小鼠，动物购自商业来源（见材料表）。通过连续15周给予高脂饮食联合NG-硝基-L-精氨酸甲酯建立HFpEF模型，具体方法如先前文献所述10。
1. 导管准备及压力/容积校准
- 将导纳导管置于生理盐水中，并连接至由 PowerLab 8/35 和压力-容积单元（MPVS 模块，参见材料表）组成的模块。
- 通过在 MPVS 模块上记录预设的压力（0 mmHg 和 100 mmHg）和容积参数（不同 MPVS 模块的参数值有所不同）对压力和容积进行电子校准3,11 （另请参阅制造商说明书）。
2. 准备用于插管的动物
- 麻醉与通气
- 在插管前 5-10 分钟，腹腔注射 5 mg/kg 依托咪酯和 500 mg/kg 水合氯醛（参见材料表）。
注意....
- 在插管前 5-10 分钟，腹腔注射 5 mg/kg 依托咪酯和 500 mg/kg 水合氯醛（参见材料表）。
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结果
基线PV环数据如图1和表1所示。在基线状态（未进行起搏时），对照组与HFpEF小鼠在舒张期参数方面无显著差异，例如舒张时间常数（Tau）、最小压强变化率（dP/dt min）以及EDPVR。然而，如图1所示，HFpEF小鼠表现出更高的血压和动脉弹性（Ea），并在心室收缩期呈现典型的山形PV环。此形态应与因心室肌直接接触压力传感器所引起的尖峰相区分（图2）。重要的是，通过心房起搏，可清晰区分对照组与HFpEF小鼠的舒张功能5（图3和图4）。在对照组中，随着起搏频率增加，Tau和EDPVR均有所改善；而在HFpEF组中，随着心房起搏导致心率升高，Tau和EDPVR均恶化。
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讨论
我们提出了一种通过经食管起搏来评估压力-容积关系的方法。运动耐力下降是射血分数保留型心力衰竭（HFpEF）的关键特征之一，但目前尚无可用于评估小鼠运动过程中心脏功能的技术。我们的起搏方案为检测在静息状态下可能不明显的心室舒张功能障碍提供了一种有价值的工具。
为获得准确且稳定的压力-容积环（PV环），必须严格遵循以下步骤3,4,5,7,8,11,12,13,14：（1）需谨慎麻醉动物，并.......
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致谢
本研究得到了福田医疗技术基金会（资助编号：E.T. 和 G. N.）以及日本学术振兴会科学研究费补助金（JSPS KAKENHI 21K08047，资助编号：E.T.）的资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 2-0 丝线缝合线，无菌 | 日本大阪 Alfresa Pharma Corporation | 62-9965-57 | 手术用品 |
| 2-Fr 四极电极导管 | 日本 Fukuda Denshi 和日本 UNIQUE MEDICAL | 定制的 | 手术用品 |
| 牛血清白蛋白 | 日本京都，Nacalai Tesque, Inc. | 01859-47 | 其他 |
| C57/BL6J 小鼠 | 杰克逊实验室 | 动物 | |
| 导纳导管 | Millar Instruments，休斯顿，德克萨斯州 | PVR 1035 | |
| 电烙器，电烙刀套装 | ellman-Japan，日本大阪 | 1-1861-21 | 外科手术用品 |
| 依托咪酯 | 东京化学工业株式会社，日本东京 | E0897 | 麻醉剂 |
| Grass Instrument S44G 方波脉冲刺激器 | Astro-Med，西沃里克，罗得岛州 | 起搏设备 | |
| 异氟烷 | Viatris Inc.，日本东京 | 8803998 | 麻醉剂 |
| 伊伐布雷定 | 东京化学工业株式会社，日本东京 | I0847 | 其他 |
| LabChart 软件 | ADInstruments，悉尼，澳大利亚 | LabChart 7 | 血流动力学设备 |
| MPVS Ultra | Millar Instruments，休斯顿，德克萨斯州 | PL3516B49 | 血流动力学设备 |
| Pancronium bromide | Sigma Aldrich 公司，美国密苏里州圣路易斯市 | 15500-66-0 | 麻醉剂 |
| PE10 聚乙烯管 | 生物研究中心 株式会社，日本东京 | 62101010 | 手术用品 |
| PowerLab 8/35 | ADInstruments，悉尼，澳大利亚 | PL3508/P | 血流动力学设备 |
| PVR 1035 | Millar Instruments，休斯顿，德克萨斯州 | 842-0002 | 血流动力学设备 |
| 氨基甲酸乙酯（乙基氨基甲酸酯） | 日本大阪市和光纯药工业株式会社 | 050-05821 | 麻醉剂 |
| 血管血流探针 | Transonic，纽约州伊萨卡 | MA1PRB | 手术用品 |
参考文献
- Backhaus, S. J. Exercise stress real-time cardiac magnetic resonance imaging for noninvasive characterization of heart failure with preserved ejection fraction. Circulation. 143 (15), 1484-1498 (2021).
- Borlaug, B. A., Nishimura, R. A., Sorajja, P., Lam, C. S. P., Redfield, M. M.
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重印与许可
