Risposta cardiaca alla stimolazione β-adrenergica determinata dall'analisi del ciclo pressione-volume

Il nostro approccio a torace aperto, in cui includiamo la ventilazione con pressione positiva end-espiratoria, è significativo per valutare e analizzare la funzione cardiaca in vivo e l'aumento della stimolazione beta-adrenergica. La procedura può essere utilizzata per affrontare sia i parametri basali della funzione cardiaca indipendente dal carico, sia la riserva beta-adrenergica nei topi geneticamente modificati o negli interventi. Dopo aver confermato una mancanza di risposta al riflesso del pedale, disinfettare l'arto posteriore sinistro del topo anestetizzato con etanolo al 70% e praticare un'incisione per esporre la vena femorale sinistra.

Esplodere l'arteria epigastrica e la vena con una cauterizzazione. Per vedere meglio la vena femorale, il campo visivo è attraversato da una sutura attraverso l'addome. Quindi, una sutura viene posizionata distale all'accesso del catetere, per ligate la vena femorale.

Passare una sutura sotto la vena femorale e preparare un nodo cranico al sito di puntura. Perforare la vena femorale con un micro tubo preparato attaccato a una siringa da 1 millilitro e fissare il tubo all'interno del vaso con la sutura annodata. Per contrastare qualsiasi perdita di liquidi, utilizzare una pompa automatica a siringa per infondere lo 0,9% di cloruro di sodio, integrato con il 12,5% di albumina, a una velocità di infusione di 15 microlitri e idratare il tessuto esposto con cloruro di sodio preriscaldato allo 0,9%.

Per accedere al torace, sciacquare il torace con il 70% di etanolo e incidere la pelle appena sotto il processo xifoide. Separare senza mezzi termini i muscoli pettorali dalla parete toracica e utilizzare una pinza per sollevare il processo xifoide per consentire il taglio della parete toracica, fino a quando il diaframma è completamente visibile. Incidere il diaframma dal basso per esporre l'apice cardiaco e utilizzare una pinza per rimuovere con cura il pericardio.

Eseguire una costotomia limitata sul lato sinistro e passare una sutura sotto la vena cavale inferiore per consentire la riduzione del precarico a valle. Utilizzando una cannula a 25 gauge, forare delicatamente l'apice cardiaco e sostituire la cannula con un catetere a volume di pressione, fino a quando tutti gli elettrodi sono all'interno del ventricolo. Quindi, regolare delicatamente la posizione del catetere fino a ottenere anelli di forma rettangolare.

Per acquisire misurazioni del loop pressione-volume, eseguire un'analisi online dei parametri della funzione cardiaca di interesse e attendere fino a quando non si ottiene una funzione cardiaca allo stato stazionario. Arrestare il respiratore nella posizione di fine espirazione e registrare i parametri di base. Dopo 3-5 secondi, utilizzare una pinza per sollevare la sutura sotto la vena cavale inferiore per ottenere parametri indipendenti dal precarico e accendere il ventilatore.

Attendere almeno 30 secondi per la seconda occlusione fino a quando i parametri emodinamici non saranno stabilizzati. Dopo aver ottenuto la misurazione in condizioni basali, montare una siringa caricata con isoproterenolo sulla pompa della siringa. Attendere almeno due minuti, fino a quando non si osserva una nuova funzione cardiaca allo stato stazionario.

Prima di arrestare il respiratore nella posizione di fine espirazione e registrare i parametri di base. Dopo 3-5 secondi, sollevare la sutura sotto la vena cavale inferiore per ottenere parametri indipendenti dal precarico e attendere almeno 30 secondi per la seconda occlusione. Quindi montare la siringa contenente la successiva concentrazione di isoproterenolo e ripetere la linea di base e pre-caricare le registrazioni dei parametri indipendenti.

Per eseguire una calibrazione a conduttanza parallela, dopo l'ultima misurazione dose-risposta isoproterenolica, collegare una siringa caricata con la soluzione di cloruro di sodio al 15% alla cannula femorale e infondere con attenzione 5 microlitri della soluzione ipertonica fino a quando il ciclo pressione-volume si sposta leggermente verso destra. Attendere che i loop tornino allo stato stazionario, prima di fermare il respiratore alla fine della scadenza e iniettare immediatamente un bolo di 10 microlitri di cloruro di sodio al 15%. Quindi controlla se il ciclo pressione-volume si è ampiamente ampliato e spostato a destra.

Per eseguire un rapporto conduttanza-volume, attendere 5 minuti fino a quando il bolo salino ipertonico è completamente diluito prima di rimuovere il catetere e utilizzare una siringa da 1 millilitro, dotata di una cannula di calibro 21 per rimuovere almeno 600 microlitri di sangue dal ventricolo sinistro del cuore pulsante. Quindi trasferire il sangue in una cuvetta di calibrazione preriscaldata in un bagno d'acqua di 37 gradi Celsius, con cilindri di volume noto, e posizionare il catetere di volume di pressione centralmente in ciascun cilindro per consentire la registrazione della conduttanza. Utilizzando questo metodo di misurazione della pressione-volume-loop del torace aperto, se il catetere è posizionato correttamente all'interno del ventricolo, un ciclo cardiaco completo sarà rappresentato da un ciclo pressione-volume di forma rettangolare.

Come illustrato, la sistole inizia con una fase di contrazione isovolumetrica, durante la quale entrambe le valvole cardiache sono chiuse. Quando la pressione ventricolare supera la pressione aortica, la valvola aortica si apre e il sangue viene pompato nell'aorta durante la fase di espulsione. Successivamente, quando la pressione aortica supera la pressione ventricolare, la valvola aortica si chiude e inizia la diastole.

Durante il rilassamento isovolumetrico, la pressione ventricolare diminuisce, fino a quando la pressione atriale supera la pressione ventricolare e la valvola mitrale si apre. Il riempimento diastolico passivo, caratterizzato dalla relazione pressione-volume diastolico terminale, avviene quindi fino all'inizio del ciclo cardiaco successivo. Poiché è in grado di determinare la funzione cardiaca indipendentemente dal precarico, l'analisi pressione-volume può fornire informazioni dettagliate sulla funzione cardiaca, sulla contrattilità cardiaca.

Ad esempio, in questa analisi l'isoproterenolo ha indotto un effetto significativo su ciascuna funzione cardiaca misurata e parametro di contrattilità cardiaca. Al contrario, è stata osservata una riduzione dei parametri diastolici in risposta all'aumento delle concentrazioni di isoproterenolo. Il posizionamento preciso del catetere all'interno del ventricolo sinistro, è fondamentale per ottenere anelli riproducibili senza artefatti.

Per ottimizzare il posizionamento del catetere, preferiamo l'approccio del torace aperto. Dopo le misurazioni del ciclo fotovoltaico, è possibile determinare l'endisi allometrica e isolare il tessuto per identificare alterazioni molecolari e istopatologiche, causate da trattamenti e/o modificazioni genetiche. Questa tecnica apre la strada all'analisi della riserva beta-adrenergica in modelli murini in condizioni normali e patologiche e può essere utilizzata come modello per testare altri stimoli.