פרוטוקול זה מתאר שיטה למדידת לחץ ונפח בחדר שמאל באמצעות טכניקת מוליכות לחץ-נפח. שיטה זו מאפשרת ניטור רציף בזמן אמת של השפעות התרופות על הלב.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
זיהוי בזמן אמת של השפעות חומצה פרולית על החדר השמאלי של חולדה באמצעות צנתר מוליכות בנפח לחץ
במאמר זה
סיכום
תקציר
ירידה בתפקוד הלב יכולה להשפיע לרעה על איברים אחרים. הקשר לחץ-נפח בחדר השמאלי נחשב לשיטה תקפה להערכת תפקוד הלב. ניטור בזמן אמת של תפקוד הלב חשוב להערכת תרופות. בתנאי חזה סגור, המתמר המיניאטורי, שהוא מרכיב חשוב בצנתר נפח הלחץ, נכנס לחדר השמאלי של החולדה דרך עורק התרדמה הימני. המכשיר מדמיין את השינויים בתפקוד הלב במהלך הניסוי בצורה של לולאת נפח לחץ. הנפח בפועל של החדר מחושב על ידי שינוי מוליכות הדם על ידי הזרקת 50 μL של תמיסת נתרן כלורי 20% לתוך וריד הצוואר השמאלי של החולדה. הנפח האמיתי של חלל החדר של החולדה מחושב על ידי מדידת מוליכות הדם בנפח ידוע באמצעות צנתר מוליכות לחץ-נפח. פרוטוקול זה מאפשר תצפית רציפה על השפעות התרופות על הלב ויקדם את הרציונל לשימוש בתרופות אתניות מיוחדות במחלות לב וכלי דם.
מבוא
מחלות לב וכלי דם יש את שיעור התמותה הגבוה ביותר בעולם1. הגורמים לה כוללים היצרות עורקים כליליים (איסכמיה שריר הלב), חסימת עורקים כליליים (אוטם שריר הלב), ופגיעה איסכמיה-רפרפוזיה2. מכיוון שהלב נמצא במחזור סיסטולי ודיאסטולי קבוע, זהו אחד החלקים התובעניים ביותר לאנרגיה בגוף. לכן, כאשר העורקים הכליליים מתקשים לשמור על מספיק אנרגיה וחמצן, תפקוד הלב בהכרח פוחת, אשר יש השפעה שלילית על איברים אחרים 3,4. הלב הוא תחנת כוח במערכת הדם, ויש להעריך את תפקוד הלב באופן רציונלי.
הערכת תפקוד הלב על ידי לחץ חדרי ויחסי נפח נחשבת לשיטה מקיפה5. שינויים בזמן אמת בלחץ החדרים ובנפח במהלך מחזור הלב המלא מרכיבים את לולאת נפח הלחץ. לולאת לחץ-נפח חדרית מאפשרת ניתוח כמותי של תפקוד הלב ויכולת מילואים במונחים של פאזות ואנרגיות שונות של החדר. לחדר הרגיל יש נפח סיסטולי קטן עם עבודת פעימות טובה ויעילות 5,6,7.
טכניקת צנתר הולכה בלחץ-נפח היא שיטה פולשנית לאיתור מצב החדר השמאלי. ניתן להשתמש בו כדי להשיג לולאת נפח לחץ רציפהבזמן אמת 8. צנתרי מוליכות נפחית בלחץ הם כלים רבי עוצמה, ונהלי טיפול בקול חיוניים לתוצאות ניתנות לשחזור ואמינות, כולל ניתוח in vivo של מוליכות מקבילית שריר הלב במהלך כיול מי מלח ומדידת מוליכות דם במבחנה בכיול קובטה3.
חומצה פרולית (FA), חומצה פנולית, נפוצה באופן נרחב בממלכות צמחים כגון Avena sativa ו- Ligusticum chuanxiong hort 9,10. חומצה פרולית יש השפעות פרמקולוגיות של הורדת לחץ דם והפרעות קצב. FA הוא מוצר טבעי ביו-אקטיבי עם פונקציות מרובות. FA יכול להתנגד לנזק חמצוני, להפחית תגובות דלקתיות, לעכב צבירת טסיות דם ולמנוע מחלות לב כליליות וטרשת עורקים11. עם זאת, רוב המחקרים על חומצה פרולית התמקדו בהיבט אחד של הלב ורק לעתים רחוקות ההשפעות של חומצה פרולית הוערכו במערכת הדם 12,13,14,15. כאן אנו מתארים גישה של הרדמה בחזה סגור להרדמה איזופלורנית בשילוב קטמין (50 מ"ג/ק"ג) עם דגש על התגובה הלבבית לתמיסת חומצה פרולית במהלך הזרקת ורידים ג'וגולריים.
נתאר את ההליך המלא לשימוש בכלי בתנאי חזה סגור, כולל הכנת תמיסה, הכנת המתמר, הכנת חולדות טרום ניסוי, החדרת קטטר לעורק התרדמה הימני וניתוח נתונים. משך הניסוי הוא בדרך כלל פחות מ -4 שעות והוא נקבע על ידי פרוטוקולי הניסוי השונים. בניסוי אחד אנו יכולים לקבל מידע לבבי מפורט כגון לחץ בחדר שמאל, נפח וקצב לב.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
פרוטוקול בעלי החיים נבדק ואושר על ידי ועדת האתיקה הניסיונית לרווחת בעלי חיים של אוניברסיטת צ'נגדו לרפואה סינית מסורתית (רשומה מס' 2023-04). במחקר הנוכחי נעשה שימוש בחולדות זכרים מסוג Sprague Dawley (SD) (280 ±-20 גרם, בני 8-10 שבועות). החולדות הוחזקו בתא בעלי חיים והיו חופשיות לשתות ולאכול.
1. הכנת פתרון
- הכינו תמיסת NaCl 0.9% לשימוש כדי לשמור על אזור העבודה לח כראוי.
- להכנת תמיסת NaCl היפרטונית 20%, יש להמיס 2 גרם NaCl ב-10 מ"ל מים מזוקקים כפול (ddH2O). על מנת לקבוע את המוליכות המקבילה של שריר הלב, יש צורך לשנות את המוליכות של הנוזל תוך חדרי.
- הכינו תמיסת אבקת ניקוי 1% פעילה באנזים. השתמש בו בסיום הניסוי, כדי לטבול את הצנתר החשמלי בנפח הלחץ בתמיסה למשך 1-2 שעות.
- הכן תמיסת FA על ידי המסת 10 מ"ג של חומצה פרולית ב 20 מ"ל של ddH2O. סנן את התמיסה דרך קרום 0.22 מיקרומטר. הזריקו לחולדה 1 מ"ל/ק"ג תמיסת חומצה פרולית.
2. הכנת החיישן
- טבלו את חיישן נפח הלחץ בתמיסת NaCl של 0.9% ב-37°C למשך כ-30-60 דקות לפני תחילת הניסוי, מה שמאפשר את יציבות נתוני הניסוי.
- חבר את מנגנון הניסוי. המערכת למדידת לולאות לחץ-נפח מורכבת מצנתר לחץ-נפח, שתי יחידות בקרה, יחידת הקלטה ותוכנת הפעלת מחשב. מודול לולאת נפח הלחץ בתוכנה יספק הליך ניסיוני ייחוס.
- לחץ על לחצן התחל והתוכנה תתעד באופן אוטומטי את נתוני הניטור מחיישן עוצמת הלחץ.
- השתמש בתוכנת Miro-Tip Pressure Volume (MPVS) כדי לכייל את הלחץ והמוליכות.
3. הכנת חולדות טרום ניסויית
- מתן קטמין (50 מ"ג/ק"ג) ופנטניל (0.25 מ"ג/ק"ג) לחולדות באמצעות הזרקה תוך שרירית5.
- צבטו את אצבעות הרגליים של החולדות כדי לוודא עומק הרדמה על ידי היעדר רפלקסים. הרגש משפיע על המצב הפיזיולוגי של חולדות וכאב גורם לשינויים בתפקוד הלב16. השתמש במכונות גילוח קטנות של בעלי חיים וקרמים מסירי שיער כדי להסיר שיער באתרי ניתוח. השתמש יודופור ו 75% אלכוהול כדי לנגב את העור כדי לשמור על סטריליות.
- יש לשתק חולדות בהרדמה מלאה על פלטת חימום איזותרמית כשהגב בא במגע עם פלטת החימום.
- הכנס בדיקת טמפרטורה מצופה ג'ל פטרולאום לתוך פי הטבעת של החולדה. שמרו על טמפרטורת גוף החולדה ב-37°C ±-0.5 על ידי התאמת פלטת החימום.
הערה: יש צורך לשמור על נתיב האוויר ללא הפרעה במהלך הניסוי.
4. החדרת קטטר לעורק התרדמה הימני
- חותכים את העור בצד ימין של הקו החציוני של הצוואר של חולדות, לאורך. ביצוע חתך של 4 ס"מ והפרדת שריר ורקמת חיבור על ידי מלקחיים. עורק התרדמה הממוקם בצד ימין של קנה הנשימה גלוי. עורק התרדמה הימני של החולדה הוא אדום כהה, פועם בחוזקה, ויש לו עצב הואגוס לבן מקביל אליו.
- להפריד את עורק התרדמה מרקמות ועצבים אחרים באמצעות מלקחיים. מניחים שלושה קווי ניתוח 5-0 מתחת לעורק התרדמה הנקי. טפטוף תמיסת נתרן כלורי סטרילית 0.9% על אזור הניתוח כדי לשמור על לחות עורק התרדמה.
- חותכים את העור מעל עצם הבריח השמאלית ומקלפים את הרקמה סביב הווריד הצווארי. לאחר מכן, מניחים חוט כירורגי 5-0 מתחת לווריד הצוואר השמאלי.
- השתמש אטבים עורקיים כדי להשעות את זרימת הדם קרוב, באמצעות מספריים מיקרו לחתוך קטע בכלי שבו זרימת הדם נעצרה. זה נורמלי עבור כמות קטנה של דם להופיע בחתך הפצע. אם הדם יוצא מכלי הדם במהירות ולסירוגין, הרימו את הקו הכירורגי הפרוקסימלי והפעילו שוב את מהדק העורקים.
- הכנס את הצנתר מהחתך לאורך עורק התרדמה עמוק לתוך החדר השמאלי. ודא שערך הלחץ הסיסטולי הנמוך ביותר לאחר הכניסה לחדר השמאלי קרוב ל -0 מ"מ כספית.
- כדי להשיג יחס לחץ-נפח סביר, כוונן מעט את צנתר נפח הלחץ בחדר החדר. כדי למנוע איבוד דם מסיבי והצנתר מלשנות את מיקומו עקב פעימות הלב, יש לקשור את הקצה הפרוקסימלי של קו הניתוח.
הערה: טמפרטורת הגוף, רמת ההרדמה, אות הלחץ ואות ההולכה של החולדה צריכים להישאר יציבים במהלך תהליך זה. דרכי הנשימה של החולדה צריכות להישמר פתוחות.
5. הזרקת תרופות וכיול מוליכות
- לשמור על מיקום צנתר נפח הלחץ בחדר החדר, לאחר ייצוב הנתונים, לקשור את הקו הניתוחי הדיסטלי לווריד הצוואר ולהזריק באיטיות עד 1 מ"ל / ק"ג של תמיסת חומצה פרולית. התבוננו במשך 5-10 דקות.
- הזריקו 50 μL של 20% תמיסת NaCl מווריד הצוואר השמאלי כדי להסיר את המוליכות המקבילה שנוצרה על ידי שריר הלב. טווח הנפח של המוליכות המקבילית היה בערך 130-280 μL5. חזור על פעולה זו 3 פעמים במרווח של 2 דקות.
- לאחר בדיקת לחץ חדרי ונפח בחולדות, יש לקחת דם מאבי העורקים הבטני של החולדה באמצעות מחט איסוף דם. מניחים את הדם שנאסף בצינורית איסוף נתרן הפרין והופכים למעלה ולמטה פי 2 כדי למנוע קרישת דם. הרדימו את חולדות הניסוי על ידי הזרקת 120 מ"ג/ק"ג נתרן פנטוברביטלי דרך וריד הצוואר השמאלי.
- בצע המרה של מוליכות מדודה לנפח הדם בפועל באמצעות צינורות כיול נפח חולדה. הכניסו דם מעורבב עם נתרן הפרין, ברצף, לתוך פתחי צינור הכיול, והצנתר מזהה את ערכי ההולכה של הדם בפתחים השונים ורושם אותם במודול ניטור נפח הלחץ.
6. ניתוח נתונים
- על ידי הוספת ערך המוליכות הנמדד של נפח ידוע של דם למיקום שצוין, התוכנה משרטטת באופן אוטומטי את העקומה ומבצעת אקסטרפולציה של מוליכות הדם. השתמש לפחות שלוש קבוצות של ערכי מוליכות דם כדי להסיק את מוליכות הדם של החולדה הנבדקת. מוליכות הדם היא אינדיבידואלית. עבור כל חולדה תחת הבדיקה, לבצע הליך זה בנפרד.
- כיול היפרטוני: על ידי הוספת הנתונים המתקבלים משלוש זריקות של מי מלח היפרטוניים למיקום מוגדר, התוכנה מחשבת ממוצעי מוליכות מקבילים ומכיילת באופן אוטומטי את נתוני הניסוי.
- השתמשו באזורים עם ערכי לחץ דם והולכה יציבים כדי לנתח את תפקוד החדר השמאלי של חולדות.
- לחץ על נתח והתוכנה תחשב באופן אוטומטי מגוון פרמטרים בהתבסס על האזור שנבחר, כולל EF (שברי פליטה של החדר השמאלי), SW (עבודת שבץ), CO (פלט לב) וכו '.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
כל בדיקה (n = 3) התבססה על כניסת צנתר מוליכות לחץ-נפח לחדר השמאלי. ישנם שינויים משמעותיים בסיגנל, כמו למשל עלייה ניכרת בטווח הלחץ, כאשר הצנתר נכנס לחדר השמאלי מעורק התרדמה (איור 1). ניתוח גרפי של יחסי לחץ-נפח הושלם על ידי שרטוט הנפח (μL) על ציר Y והלחץ (mmHg) על ציר X. לחץ החדר השמאלי של חולדה היה בטווח של 10-105 מ"מ כספית, וערכי ההולכה של הנפח היו בטווח של 65-115 מיקרוליטר.
מחזור הלב המלא נוצר על-ידי לולאת נפח הלחץ נגד כיוון השעון (איור 2
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
חיוני לאמץ אסטרטגיית מינון רציונלית למצבים שונים של תפקוד הלב. טכניקת צנתר מוליכות לחץ-נפח היא הדרך האינטואיטיבית ביותר לחקור את תפקוד החדר השמאלי5. שיטה זו מאפשרת לחקור את ההשפעות של תרופות על תפקוד הלב מנקודת מבט שלמה. אנו מתארים בפירוט את השלבים השונים של הניסוי. זה יספק מתקן כלשהו לחקר תפקוד הלב.
טכניקת צנתר מוליכות נפח לחץ היא השיטה המקיפה והקפדנית ביותר. ניתן לקבל מידע על עד 30 אינדיקטורים בניסוי אחד, כולל ערכים מוחלטים (לחץ ונפח) וערכים יחסיים (EF), ואפילו מידע מ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהיעדר קשרים מסחריים או פיננסיים שיכולים להתפרש כניגוד עניינים פוטנציאלי.
תודות
עבודה זו נתמכה על ידי פרויקט המו"פ הגדול של מחוז סצ'ואן (2022YFS043) ופרויקט מיוחד של קרן הנוער לקידום כישרונות של אוניברסיטת צ'נגדו לרפואה סינית מסורתית (QJJJ2022029).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מזרק 1 מ"ל | Sartorius AG, | גרמניה-שומר | |
| טמפרטורה לבעלי חיים | Rayward Life Technology Co., Ltd | 69020 | |
| Dual Bio Amp | Millar, Inc., ארה"ב | DA-100 | |
| אבקת ניקוי פעילה אנזימים | Alconox Inc., ארה"ב | 1104 | |
| חומצה פרולית | Macklin Biochemical Co., Ltd, שנחאי, סין | F900027 | |
| מתמרי צנתר Mikro-Tip, SPR-838NR | Millar, Inc., ארה"ב | SPR-838NR | |
| נפח לחץ Miro-Tip Millar (MPVS) Ultra | Millar, Inc., ארה"ב | SPR-869 | |
| קוצץ חשמלי לחיות מחמד | Jinyun County New Concept Home Supplies Co., Ltd. | - | |
| Power Lab 8 / 35 | Millar, Inc., ארה"ב | PL3508 | |
| נתרן כלורי, NaCl | Kelong Chemical Reagent, צ'נגדו, סין | KX829463 | |
| קרם הסרת שיער Veet | שנחאי Songqi מסחר אלקטרוני ושות', בע"מ |
מקורות
- Zaman, R., Epelman, S. Resident cardiac macrophages: Heterogeneity and function in health and disease. Immunity. 55 (9), 1549-1563 (2022).
- Schefold, J. C., Filippatos, G., Hasenfuss, G., Anker, S. D., von Haehling, S. Heart failure and kidney dysfunction: epidemiology, mechanisms and management. Nat Rev Nephrol. 12 (10), 610-623 (2016).
- Medert, R., Bacmeister, L., Segin, S., Freichel, M., Camacho Londoño, J. E. Cardiac response to β-adrenergic stimulation determined by pressure-volume loop analysis. J Vis Exp. (171), e62057(2021).
- Hieda, M., Goto, Y. Cardiac mechanoenergetics in patients with acute myocardial infarction: From pressure-volume loop diagram related to cardiac oxygen consumption. Heart Fail Clin. 16 (3), 255-269 (2020).
- Pacher, P., Nagayama, T., Mukhopadhyay, P., Bátkai, S., Kass, D. A. Measurement of cardiac function using pressure-volume conductance catheter technique in mice and rats. Nat Protoc. 3 (9), 1422-1434 (2008).
- Ziegler, T., Laugwitz, K. L., Kupatt, C. Left ventricular pressure volume loop measurements using conductance catheters to assess myocardial function in mice. Methods Mol Biol. 2158, 33-41 (2021).
- Rosch, S., et al. Characteristics of heart failure with preserved ejection fraction across the range of left ventricular ejection fraction. Circulation. 146 (7), 506-518 (2022).
- Meyers, T. A., Townsend, D. Early right ventricular fibrosis and reduction in biventricular cardiac reserve in the dystrophin-deficient mdx heart. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 308 (4), H303-H315 (2015).
- Alaerts, G., et al. Exploratory analysis of chromatographic fingerprints to distinguish rhizoma Chuanxiong and rhizoma Ligustici. J Chromatogr A. 1217 (49), 7706-7716 (2010).
- Serreli, G., et al. Ferulic acid derivatives and Avenanthramides modulate endothelial function through maintenance of nitric oxide balance in HUVEC cells. Nutrients. 13 (6), 2026(2021).
- Li, D., et al. Ferulic acid: A review of its pharmacology, pharmacokinetics and derivatives. Life Sci. 284, 119921(2021).
- Monceaux, K., et al. Ferulic acid, Pterostilbene, and Tyrosol protect the heart from ER-stress-induced injury by activating SIRT1-dependent deacetylation of eIF2α. Int J Mol Sci. 23 (12), 6628(2022).
- Liu, Z., et al. N-terminal truncated peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator-1α alleviates phenylephrine-induced mitochondrial dysfunction and decreases lipid droplet accumulation in neonatal rat cardiomyocytes. Mol Med Rep. 18 (2), 2142-2152 (2018).
- Sun, Y., et al. Shuangxinfang prevents S100A9-induced macrophage/microglial inflammation to improve cardiac function and depression-like behavior in rats after acute myocardial infarction. Front Pharmacol. 13, 832590(2022).
- Panneerselvam, L., et al. Ferulic acid attenuates arsenic-induced cardiotoxicity in rats. Biotechnol Appl Biochem. 67 (2), 186-195 (2020).
- Hsueh, B., et al. Cardiogenic control of affective behavioural state. Nature. 615 (7951), 292-299 (2023).
- Townsend, D. Measuring pressure volume loops in the mouse. J Vis Exp. (111), e53810(2016).
- Bastos, M. B., et al. Invasive left ventricle pressure-volume analysis: overview and practical clinical implications. Eur Heart J. 41 (12), 1286-1297 (2020).
- Wang, L. Y., et al. Effects of ferulic acid on antioxidant activity in Angelicae Sinensis Radix, Chuanxiong Rhizoma, and their combination. Chin J Nat Med. 13 (6), 401-408 (2015).
- Liu, Z., et al. Ferulic acid increases intestinal Lactobacillus and improves cardiac function in TAC mice. Biomed Pharmacother. 120, 109482(2019).
- Baan, J., et al. Continuous measurement of left ventricular volume in animals and humans by conductance catheter. Circulation. 70 (5), 812-823 (1984).
- Dam Lyhne, M., et al. Effects of mechanical ventilation versus apnea on bi-ventricular pressure-volume loop recording. Physiol Res. 71 (1), 103-111 (2022).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
