Summary
Her beskriver vi en hjertetrykk-volum sløyfe analyse under økende doser av intravenøst infundert isoproterenol for å bestemme den iboende hjertefunksjonen og β-adrenerge reserve hos mus. Vi bruker en modifisert åpen brysttilnærming for trykkvolumsløyfemålingene, der vi inkluderer ventilasjon med positivt sluttutløpstrykk.
Abstract
Bestemmelse av hjertefunksjonen er en robust endepunktanalyse i dyremodeller av kardiovaskulære sykdommer for å karakterisere effekter av spesifikke behandlinger på hjertet. På grunn av muligheten for genetiske manipulasjoner har musen blitt den vanligste pattedyr dyremodellen for å studere hjertefunksjon og å søke etter nye potensielle terapeutiske mål. Her beskriver vi en protokoll for å bestemme hjertefunksjon in vivo ved hjelp av trykkvolum sløyfe målinger og analyse under basale forhold og under β-adrenerge stimulering ved intravenøs infusjon av økende konsentrasjoner av isoproterenol. Vi tilbyr en raffinert protokoll, inkludert ventilasjonsstøtte med tanke på det positive sluttutløpstrykket for å forbedre negative effekter under målinger av åpen bryst, og potent analgesi (Buprenorfin) for å unngå ukontrollerbart myokardspenning fremkalt av smerte under prosedyren. Alt i alt gir den detaljerte beskrivelsen av prosedyren og diskusjonen om mulige fallgruver svært standardisert og reproduserbar trykkvolumsløyfeanalyse, noe som reduserer utelukkelsen av dyr fra den eksperimentelle kohorten ved å forhindre mulig metodisk bias.
Introduction
Kardiovaskulære sykdommer påvirker vanligvis hjertefunksjonen. Dette problemet påpeker viktigheten av å vurdere in vivo detaljert hjertefunksjon i dyresykdomsmodeller. Dyreforsøk er omgitt av en ramme av de tre R-ene (3Rs) veiledende prinsipper (Reduser / forny / erstatt). Ved forståelse av komplekse patologier som involverer systemiske responser (dvs. kardiovaskulære sykdommer) på nåværende utviklingsnivå, er hovedalternativet å avgrense de tilgjengelige metodene. Raffinering vil også føre til en reduksjon av de nødvendige dyretallene på grunn av mindre variasjon, noe som forbedrer kraften i analysen og konklusjonene. I tillegg gir kombinasjon av hjertekontraktilitetsmålinger med dyremodeller av hjertesykdom, inkludert de som er indusert av nevrohumoral stimulering eller ved trykkoverbelastning som aortabånd, som for eksempel etterligner endret katekolamin / β-adrenerge nivåer1,2,3,4, en kraftig metode for prekliniske studier. Med tanke på at den kateterbaserte metoden forblir den mest brukte tilnærmingen for grundig vurdering av hjertekontraktilitet5, hadde vi som mål å presentere her en raffinert måling av in vivo hjertefunksjon hos mus ved trykkvolumsløyfe (PVL) målinger under β-adrenerge stimulering basert på tidligere erfaring, inkludert evaluering av spesifikke parametere for denne tilnærmingen6, 7.
For å bestemme hjerte hemodynamiske parametere tilnærminger som inkluderer avbildning eller kateterbaserte teknikker er tilgjengelige. Begge alternativene er ledsaget av fordeler og ulemper som nøye må vurderes for det respektive vitenskapelige spørsmålet. Imaging tilnærminger inkluderer ekkokardiografi og magnetisk resonans avbildning (MR); begge har blitt brukt med hell hos mus. Ekkokardiografiske målinger innebærer høye startkostnader fra en høyhastighets sonde som kreves for musenes høye hjertefrekvens; det er en relativt grei ikke-invasiv tilnærming, men den er variabel blant operatører som ideelt sett bør oppleves å gjenkjenne og visualisere hjertestrukturer. I tillegg kan ingen trykkmålinger utføres direkte, og beregninger er hentet fra kombinasjon av størrelsesstørrelser og strømningsmålinger. På den annen side har den fordelen at flere målinger kan utføres på samme dyr, og hjertefunksjon kan overvåkes for eksempel under sykdomsprogresjon. Når det gjelder volummålingen, er MR-en gullstandardprosedyren, men i likhet med ekkokardiografi er det ikke mulig å måle direkte trykk, og bare forhåndslastede avhengige parametere kan oppnås8. Begrensende faktorer er også tilgjengelighet, analyseinnsats og driftskostnader. Her er kateterbaserte metoder for å måle hjertefunksjon et godt alternativ som i tillegg tillater direkte overvåking av intrakarakumtrykk og bestemmelse av lastuavhengige kontraktilitetsparametere som preload recruitable stroke work (PRSW)9. Ventrikulære volumer målt ved et trykkledningskateter (gjennom konduktivitetsbestemmelse) er imidlertid mindre enn de fra MR, men gruppeforskjellene opprettholdes i samme område10. For å bestemme pålitelige volumverdier er den tilsvarende kalibreringen nødvendig, noe som er et kritisk skritt under PVL-målingene. Den kombinerer ex vivo-målinger av blodledningsevne i volumkalibrerte cuvettes (konvertering av ledning til volum) med in vivo-analysen for parallell ledning av myokardiet under bolusinjeksjonen av hypertonisk saltvann11,12. Utover det er plasseringen av kateteret inne i ventrikelen og riktig orientering av elektrodene langs ventrikelens langsgående akse avgjørende for deteksjonsevnen til det omkringliggende elektriske feltet produsert av dem. Fortsatt med den reduserte størrelsen på musehjertet er det mulig å unngå artefakter produsert av endringer i kateterets intraventrikulære orientering, selv i utvidede ventrikler5,10, men gjenstander kan utvikle seg under β-adrenerge stimulering6,13. I tillegg til konduktive metoder syntes utviklingen av opptaksbasert metode å unngå kalibreringstrinnene, men her er volumverdiene ganske overvurdert14,15.
Siden musen er en av de viktigste prekliniske modellene innen kardiovaskulær forskning og β-adrenerge reservat i hjertet er av sentral interesse for hjertefysiologi og patologi, presenterer vi her en raffinert protokoll for å bestemme in vivo hjertefunksjon hos mus ved PVL-målinger under β-adrenerge stimulering.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle dyreforsøk ble godkjent og utført i henhold til regelverket i regionrådet i Karlsruhe og Universitetet i Heidelberg (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) er i samsvar med retningslinjene fra Europaparlamentets direktiv 2010/63/EU om beskyttelse av dyr som brukes til vitenskapelige formål. Data vist i denne protokollen er avledet fra vill type C57Bl6 / N hannmus (17 ± 1,4 uker). Mus ble opprettholdt under spesifiserte patogenfrie forhold ved dyreanlegget (IBF) ved Heidelberg Medical Faculty. Mus ble plassert i en 12-timers lys-mørk syklus, med en relativ fuktighet mellom 56-60%, en 15-ganger luftforandring per time og romtemperatur på 22 °C +/- 2 °C. De ble holdt i konvensjonelle bur type II eller type II lenge utstyrt med dyre sengetøy og vev papirer som berikelse. Standard autoklavert mat og autoklavert vann var tilgjengelig for å konsumere ad libitum.
1. Utarbeidelse av instrumenter og legemiddelløsninger
- Sentralt venekateter: Skjær mikrorøret (0,6 mm ytre diameter) i ~20 cm lange kateterrør. Bruk tang til å trekke den ene enden av røret på spissen av en 23-gauge kanyle. Klipp den andre enden av slangen diagonalt for å skape en skarp spiss som kan gjennombore lårbenet.
- Endotrakeal rør: For et intubasjonsrør kutt en 20-gauge venipuncture-cannula 3 cm i lengden for å fjerne sprøytetilbehøret.
- Hvis intubasjonsrøret ikke passer perfekt til ventilatortilkoblingen, vikle parafilm over enden av røret der ventilasjonsenheten er koblet til. Tilkoblingen må være stabil og forseglet ved fortykning (figur 1A). Forkort metallførerpinnen på 20-gauge venipuncture-kanylen til 2,7 cm og bruk den som intubasjonshjelp. Raffinerte tilnærminger for intubasjon inkludert lysfibre for å lette visualisering av luftrøret er også godt beskrevet, for eksempel av Das og samarbeidspartnere16.
- Bedøvelsesblanding som brukes til intubasjon: Bland 200 μL heparin (1000 IE/ml) med 50 μL 0,9% NaCl og 750 μL 2 mg/ml etomidat fra et olje-i-vann-emulsjonsbasert produkt. Bruk 7 μL/g kroppsvekt (BW) for hver mus (0,1 mg/kg BW Buprenorfin 10 mg/kg kroppsvekt).
- Muskelavslappende: Løs opp 100 mg Pancuronium-bromid i 100 ml 0,9% NaCl. Bruk 1,0 μL/g kroppsvekt (1 mg/kg kroppsvekt) for hver mus.
- Isoproterenol-løsninger: Løs opp 100 mg isoproterenol i 100 ml 0,9% NaCl (1 μg/μL). Forbered følgende fortynninger (tabell 1) og overfør hver i en 1 ml sprøyte.
- For å oppnå fortynning 1, fortynn lageret 1:1.8. For å oppnå fortynning 2, fortynn lageret 1:6. For å oppnå fortynning 3, fortynn fortynning 1 til 1:10. Til slutt, oppnå fortynning 4 ved en 1:10 fortynning av fortynning 2.
- 15% Hypertonisk NaCl (m/v): Løs opp 1,5 g 0,9% NaCl i 10 ml dobbelt destillert H2O. Filtrer oppløsningen med et 0,45 μm pore sprøytefilter.
- Tilberedning av 12,5% albuminløsning (m/v): Løs opp 1,25 g bovint serumalbumin i 10 ml 0,9% NaCl. Inkuber oppløsningen ved 37 °C i 30 minutter. Avkjøl ned til romtemperatur og filtrer oppløsningen med et 0,45 μm pore sprøytefilter.
- Klargjøring av oppsettet: Slå først på varmeplaten og sett den på 39-40 °C. Legg en sprøyte fylt med saltvann på varmeputen og overfør PVL-kateteret (trykkvolumsløyfen) inn i sprøyten. Inkuber kateteret i minst 30 minutter før bruk for stabilisering. Oppsettet vi bruker består av et 1,4-F trykkledningskateter, en kontrollenhet og tilhørende programvare, og det er grafisk beskrevet på figur 1B og leverandørreferanser er oppført i Materialfortegnelse.
2. Anestesi
- Injiser buprenorfin (0,1 mg/kg kroppsvekt intraperitonealt) 30 min før intubasjon.
- Plasser musen i et akrylglasskammer formettet med 2,5% isofluran og forvarmet med en varmepute plassert på bunnen av kammeret.
- Så snart musen sover (mangel på refleks), injiser bedøvelsesblandingen (7 ml / kg kroppsvekt) som inneholder 10 mg / kg etomidat og heparin (1200 IE / kg BW) intraperitonealt.
3. Ventilasjon
- Overfør dyret til intubasjonsplattformen (Figur 1C) 3-4 minutter etter bedøvelsesinjeksjonen. Musen henger fra tennene med dorsalvisningen vendt mot operatøren.
- Løft tungen forsiktig med tang. For å identifisere glottis, løft musens underkjeve litt med andre tang.
- Sett endotrakealrøret (figur 1A) forsiktig inn i luftrøret og fjern føringsstangen.
- Overfør dyret på varmeplaten, plasser det på baksiden og koble intubasjonsrøret til det lille dyrets åndedrettsvern.
- Juster åndedrettsfrekvensen til 53,5 x (Kroppsvekt i gram)-0,26 [min-1], som beskrevet av andre12, og tidevannsvolumer for å toppe inspiratorisk trykk på 11 ± 1 cmH2O. Etablere en PEEP på 2 cmH2O.
- Fest forsiktig musens ekstremiteter på varmeplaten med klebebånd og påfør øyesalve på begge øynene for å forhindre tørrhet.
- Sett inn en rektal temperatursonde og oppretthold kroppstemperaturen ved 37 ± 0,2 °C.
- Installer en 1-leders EKG og overvåk pulsen online som en indikator for anestesidybde og stabilitet.
- Ved fravær av interdigitale reflekser, injiser 1 mg/kg kroppsvekt av muskelavslappende pancuronium-bromid intraperitoneally. Dette forhindrer respirasjonsartefakter under PVL-målinger.
4. Kirurgi
- Generelle anbefalinger
- Under operasjonen, ventilere med ~ 1,5-2% isofluran fordampet med O2. Isoflurankonsentrasjonen kan også avhenge av variabler som musestamme, kjønn, alder og vekt av dyrene, men det må bestemmes individuelt og eksperimentelt, og verdiene her er referanse for C57BL6 / N musestammen. Det er viktig at ventilatoren er koblet til et ekstraksjonssystem for å hindre operatøren i å inhalere isofluran.
- Bruk en forstørrelse mellom 1,5-4x fra stereomikroskopet for kirurgiske inngrep.
MERK: Se institusjonell/lokal veiledning om fremstilling av dyret for ikke-overlevelsesoperasjoner.
- Femoral kannkulasjon
- Skyll bakbenet med 70% etanol, øk venstre inguinal region og eksponer venstre lårben.
- Spreng den epigastriske arterien og vene med en cautery.
- Ligat lårbenet med en sutur plassert distal til kateteret tilgang.
- Send en sutur under lårbenet og forbered en knutekranial av punkteringssted. Punkter lårbenet med det tilberedte mikrorøret (se trinn 1.1) festet til en 1 ml sprøyte.
- Bind knuten for å feste røret inne i fartøyet.
- Motvirke væsketap ved infusjon av 0,9% NaCl supplert med 12,5% albumin med en infusjonshastighet på 15 μL / min med en automatisk sprøytepumpe. I tillegg, hold eksponert vev fuktig ved hjelp av forvarmet 0,9% NaCl.
- Thoracotomy
- Skyll thoraxen med 70% etanol.
- Øk huden like under xyphoid-prosessen og skill brystmusklene direkte fra brystveggen med tang eller en cautery.
- Løft xyphoid-prosessen med tang, og kutt deretter gjennom brystveggen som beveger seg sidelengs på begge sider med en cautery til membranen er fullt synlig fra undersiden.
- Øk membranen fra undersiden og eksponer hjerteapeksen. Fjern deretter perikardiet forsiktig med tang.
- Utfør en begrenset kostotomi på venstre side som tidligere beskrevet6.
- Send en sutur under den dårligere kavalervenen for å utføre preload reduksjon i senere stadier.
- Punkter forsiktig hjerteapeksen med en 25-gauge kanyle (maksimal 4 mm). Fjern kanylene og sett inn PV-kateteret til alle elektroder er innenfor ventrikelen.
- Juster kateterets posisjon med milde bevegelser og svinger til rektangulære formede løkker oppnås (Figur 2A).
- Hold alltid alle eksponert vev fuktige ved hjelp av forvarmet 0,9% NaCl.
5. Målinger
- Generelle anbefalinger
- Under målinger, ventiler med ~ 1,5-2% isofluran fordampet med 100% O2.
- Utfør 2 baseline målinger samt 2 vena cava okklusjoner på hvert trinn i doseresponsprotokollen.
MERK: Det er viktig at etter den første og andre vena cava-okklusjonen, går både trykk- og volumverdier tilbake til steady-state-verdier som før den første okklusjonen. Denne observasjonen er nødvendig for å gjenkjenne et skifte i kateterposisjon på grunn av serielle reduksjoner i intraventrikulært volum. Hvis et skifte i kateterposisjon ville være tilfelle, ville spesielt volumverdier bli forskjøvet.
- Utfør en online analyse av parametere (hjertefrekvens, slagvolum, dP/dtmax) og vent til steady-state hjertefunksjon er oppnådd. For det forventede parameterområdet med innstillingen som brukes her i C57Bl6/N-mus, kan du se publiserte resultater6.
- Stopp åndedrettsvernet ved end-expiratory posisjon og registrer baseline parametere. Etter 3 til 5 sekunder reduseres hjerteforspenningen ved å løfte suturen under den dårligere kavalervenen med tang for å oppnå preload uavhengige parametere (Figur 2B). Slå på ventilatoren. Vent minst 30 sekunder på den andre okklusjonen til hemodynamiske parametere er stabilisert.
- Etter å ha oppnådd målingene under basale forhold, fortsett til doseresponsen av isoproterenol ved å bytte til de forberedte sprøytene. Her forblir infusjonshastigheten uendret for å unngå modifikasjoner av hjerteforskuddsbelastningen. Pass på at du ikke tilfører luftbobler når du skifter sprøyten.
- Vent minst 2 minutter til ny steady-state hjertefunksjon er oppnådd enn igjen stoppe åndedrettsvernet ved end-expiratory posisjon og registrere baseline parametere. Etter 3 til 5 sekunder redusere hjerteforskuddsbelastning ved å løfte suturen under den dårligere kavalervenen for å oppnå preload uavhengige parametere.
- Vent minst 30 sekunder på den andre okklusjonen. Deretter bytter du til den forberedte sprøyten med neste isoproterenolkonsentrasjon og gjentar opptakene av baseline og preload uavhengige parametere.
MERK: Artefakter som endesystolisk trykkspiss (ESPS, figur 2C) kan oppstå under økningen i doseringen av isoproterenol, som skyldes kateterinnfelling. Gjenstander som oppstår før starten av basale parametere, kan enkelt korrigeres ved reposisjonering av kateteret.
6. Kalibrering
MERK: Kalibreringsprosedyrene kan variere avhengig av PVL-systemet som brukes.
- Kalibrering av parallell ledning
- Koble en sprøyte som inneholder en 15% NaCl-løsning til lårkanylen etter siste måling fra isoproterenol dose-response. Tilsett forsiktig 5 μL av den hypertoniske løsningen som er igjen i røret til PVL skifter litt til høyre under online visualisering. Vent deretter til løkkene kommer tilbake til steady-state.
- Stopp åndedrettsvernet ved utløpet av slutten og injiser en bolus på 10 μL 15% NaCl innen 2 til 3 sekunder. Sjekk om PVL i stor grad utvides og flyttes til høyre under online visualisering.
- Kalibrering av ledning til volum
- Vent 5 min, ikke mindre, slik at den hypertoniske saltvannsbolusen er helt fortynnet. Fjern deretter kateteret og trekk minst 600 μL blod fra venstre ventrikel i det bankende hjertet ved hjelp av en 1 ml sprøyte og en 21-gauge kanyle. På dette tidspunktet blir dyret euthanized under dyp anestesi og analgesi ved massiv blødning, ved å stoppe ventilasjon og fjerning av hjertet.
- Overfør blodet inn i den forvarmede (i et vannbad ved 37 °C) kalibrerings-cuvette med sylindere med kjent volum. Plasser PV-kateteret sentralt i hver sylinder og registrer ledningsevnen. Ved å beregne en standardkurve for hvert dyr, kan ledningsenhetene konverteres til absolutte volumverdier.
7. Analyse
- Etter vellykkede PVL-målinger under basale forhold og isoproterenolstimulering, visualiser, digitaliser, beregn og trekk ut parametere som karakteriserer hjertefunksjon (som PRSW, dP / dt, end-diastolisk trykk og volum, endesystolisk trykk og volum, avslapning konstant Tau, blant andre) ved hjelp av en passende PVL-analyseprogramvare. Videre statistisk analyse og grafiske representasjoner kan utføres med standard analyseprogramvare.
- Analyse av uavhengige parametere for forhåndsinnlasting
MERK: For dette trinnet er det viktig å standardisere prosedyren.- Velg de første 5-6 PVLene som viser redusert forhåndsinnlasting gjennom alle målinger for analyse av uavhengige parametere for forhåndsinnlasting (Figur 2D). Et konstant antall PVLer som er valgt for analyse under forhåndsinnlastingsreduksjon, vil redusere variasjonen mellom målinger av de oppnådde parametrene.
- Beregn gjennomsnittsverdien for de to målene i hvert trinn i protokollen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
PVL-målingen (pressure volume-loop) er et kraftig verktøy for å analysere hjertefarmakodynamikk av legemidler og for å undersøke hjertefenotypen til genetisk modifiserte musemodeller under normale og patologiske forhold. Protokollen tillater vurdering av hjerte-β-adrenerge reserve i voksenmusmodellen. Her beskriver vi en åpen brystmetode under isofluranbedøvelse kombinert med buprenorfin (smertestillende) og pancuronium (muskelavslappende), som fokuserer på hjerteresponsen på β-adrenerge stimulering ved å infundere isoproterenolkonsentrasjoner gjennom et lårbenet kateter. Noen representative data vist i denne protokollen er avledet fra vill type C57Bl6/N voksne hannmus (Figur 3 og Tabell 2). Som indikator på variasjonen av noen viktige parametere målt ved vår PVL-analyse utførte vi en kraftanalyse (α feilsannsynlighet på 0,05 og kraft på 0,8) ved hjelp av resultatene fra WT-gruppen og den gratis tilgjengelige G * Power-programvaren17. I tabell 3 er de beregnede effektstørrelsene og nødvendige utvalgsstørrelser for hjertefrekvens, PRSW, slagvolum, avslapningskonstanten Tau, dP/dtmax og dP/dtmin forutsatt at endringer mellom 10 % og 30 % for hver parameter under 0, 0,825 og 8,25 ng/min isoproterenol er avbildet.
Grafisk analyse av trykkvolumrelasjoner gjøres ved å plotte volum (μL) på Y- og trykk (mmHg) på X-aksen. Hvis kateteret er riktig plassert i ventrikelen, representeres en full hjertesyklus av en rektangulær PVL (figur 2A og figur 3A). Kort sagt begynner systole med en fase av isovolumetrisk sammentrekning (preget av dP / dtmax), hvor begge hjerteklaffene er lukket (høyre vertikal kant). Når ventrikulært trykk overstiger aortatrykket, åpnes aortaventilen og blod pumpes inn i aorta under utkastfase (øvre horisontal). Deretter, når aortatrykket overstiger ventrikkeltrykket, lukkes aortaventilen og diastolen begynner. Under isovolumetric avslapning (preget av parametrene dP / dtmin og Tau) ventrikulært trykk faller til atrietrykket overstiger ventrikkeltrykket og mitralventilen åpnes (venstre vertikal kant). Nå foregår passiv diastolisk fylling, preget av endediastolisk trykkvolumforhold (EDPVR), til neste hjertesyklus begynner (nederst horisontal) (Figur 2A-B).
PVL-analyse gir detaljert innsikt i hjertefunksjon siden den er i stand til å bestemme hjertefunksjon uavhengig av hjertepreload. Dermed har det blitt beskrevet som gullstandarden for å bestemme hjertefunksjon i eksperimentelle oppsett5. I den beskrevne protokollen ved hjelp av C57Bl6/N-mus evaluerte vi responsen på isoproterenol produsert på generelle parametere for hjertefunksjon som hjertefrekvens, hjerteutgang, slagvolum og slagarbeid. En signifikant effekt av isoproterenol på hver parameter observeres i doseresponsen under forskjellige isoproterenolkonsentrasjoner (figur 3B). Parametere for hjertekontraktilitet som PRSW og dP/dtmax viste forventet økning i doserespons under isoproterenolinfusjon (figur 3A-B). På den annen side ble det registrert en reduksjon i diastoliske parametere (konstant av avslapning Tau og dP / dtmin) med økende isoproterenolkonsentrasjoner (figur 3C) som forventet fra en positiv lusitropisk effekt produsert av katekolaminer i det sunne hjertet. Ytterligere parametere fra de som vises i figur 3 (dvs. endesystolisk trykk og volum, endediastolisk trykk og volum, maksimalt trykk, blant andre) er hentet fra PVL-analyse også og kan også analyseres avhengig av det vitenskapelige spørsmålet, den genetiske eller sykdomsmodellen og observasjoner oppnådd. Ytterligere og detaljerte verdier for de vanligste parametrene for hjertefunksjon i PVL på hvert trinn under inkrementell β-adrenerge stimulering, inkludert tidskalibreringspunktet for parallellledning med hypertonisk saltvann som i stor grad påvirker hjertevolumparametere, men også hjerteinotropi og avslapning, har tidligere blitt rapportert1,6.
Figur 1. Anestesi- og trykkvolumsløyfeoppsett. (A) 20-gauge venipuncture-kanyle tilpasset mus intubasjon. (B) Diagram som viser organisering og tilkobling av de ulike komponentene i trykkvolummålingsoppsettet som brukes, inkludert strømningsretningen til bedøvelsesgassen. (C) Intubasjonsplattform som brukes til å henge musene for en rask og sikker intubasjon. Skruer (i) på begge sider på slutten av den hengende tråden (ii) er inkludert for å stramme trusselen avhengig av musevekten. Pilen indikerer en tilkoblingsmulighet for isofluraneksponering. Temp.: Temperatur; EKG: Elektrokardiogram; MinPutløp: Minimalt utløpstrykk; MaxP-utløp: Maksimalt utløpstrykk; PV: Trykkvolum. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2. Representativ trykkvolumanalyse. (A) Eksemplariske trykkvolumopptak der parametere analysert under basalmåling vises og hovedhendelser i hjertesyklusen avbildes. (B) Parametere ESPVR, EDPVR og PRSW er avbildet under forhåndsinnlastingsreduksjon. (C) Endesystoliske trykktopper under basale målinger (øvre panel) eller under okklusjonsmanøveren (nedre panel) begge under isoproterenolstimulering presenteres. LV: Venstre ventrikkel; dP/dtmin:Minimum dP/dt; dP/dtmaks:Maksimalt dP/dt; Ves: Endesystolisk volum; Ved: End-diastolisk volum; ESPVR: Forholdet mellom endesystolisk trykkvolum; PRSW: Forhåndslast rekrutterbart slagarbeid; EDPVR: Forholdet mellom endediastolisk trykkvolum. Figuren ble tilpasset fra tilskuddet til vårt tidligere arbeid 20196. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3. Analyse av PVL-målinger hos C57BL6/N-mus. (A) Representative PVLer under dårligere kavalåre okklusjon fra C57BL6 / N kontrollmus og utsatt for økende isoproterenol konsentrasjoner. (B) Generell hjertefunksjon under basale forhold og under isoproterenol er beskrevet ved analyse av hjertefrekvens, hjerteutgang, slagvolum og slagarbeid. (C) Ytterligere parametere ble analysert for å vurdere hjertekontraktilitet og diastolisk funksjon som PRSW, konstanten av avslapning Tau (Weiss Equation18) og maksimal og minimal dP / dt. Data presenteres som gjennomsnittlig ± standardavvik. BPM: Slag per minutt; PRSW: Forhåndslast rekrutterbart slagarbeid; n: antall mus. **p < 0,01: p-verdier fra den parkoblede Elevens t-test mot basaltilstanden (isoproterenol = 0 ng/min). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
| Isoproterenol | Konsentrasjon (pg/μL) | Infusjonshastighet (μL/min) | Doser (ng/min) |
| Lager | 1000 | ||
| Fortynning 1 | 550 | 15 | 8.25 |
| Fortynning 2 | 165 | 15 | 2.475 |
| Fortynning 3 | 55 | 15 | 0.825 |
| Fortynning 4 | 16.5 | 15 | 0.2475 |
Tabell 1. Fortynning av isoproterenol for økende β-adrenerge stimulering. Klikk her for å laste ned denne tabellen.
| Isoproterenol (ng/min) | |||||
| 0 | 0.2475 | 0.825 | 2.475 | 8.25 | |
| Globale parametere og volumer | |||||
| Hjertefrekvens (bpm) | 470 ± 19,6 | 490 ± 19,3 | 542 ± 20,6 | 605 ± 20.5 | 638 ± 20,5 |
| Slagvolum (μl) | 16.2 ± 2.6 | 17.6 ± 2.1 | 20.3 ± 2.8 | 22.3 ± 2.2 | 23.9 ± 2.5 |
| Hjerteutgang (μl/min) | 7627 ± 1210 | 8609 ± 1097 | 11000 ± 1616 | 13502 ± 1494 | 15291 ± 1761 |
| Endesystolisk volum (μl) | 13 ± 3.1 | 10,5 ± 3,5 | 4.81 ± 2.3 | 1,94 ± 1,9 | 1,5 ± 1,7 |
| Endediastolisk volum (μl) | 27.4 ± 3 | 26.6 ± 3.0 | 24.1 ± 3.1 | 23.8 ± 2.6 | 24.8 ± 2.7 |
| Gjennomsnittlig trykk (mmHg) | 27.4 ± 2.2 | 28.6 ± 2.2 | 29.2 ± 1.9 | 29.7 ± 1.9 | 30.5 ± 1.9 |
| Arteriell elastans (mmHg/μl) | 4.44 ± 0,6 | 4.18 ± 0,7 | 3.46 ± 0,5 | 2.78 ± 0,9 | 2.91 ± 1 |
| Systoliske parametere | |||||
| Forhåndslast rekrutterbart slagarbeid | 67.8 ± 7.62 | 76.3 ± 9.85 | 96.1 ± 14.62 | 108 ± 14,56 | 113 ± 13.02 |
| ESPVR | 4.96 ± 1.29 | 5.15 ± 1.16 | 7.2 ± 2.28 | 17.3 ± 42.04 | 40 ± 107,55 |
| Utkasterbrøk (%) | 52.59 ± 9.57 | 60.9 ± 9.94 | 80.23 ± 8.65 | 92.16 ± 7.2 | 94.18 ± 6.15 |
| Slagarbeid (mmHg x μl) | 1007 ± 244,26 | 1153 ± 193 | 1399 ± 261 | 1582 ± 234 | 1720 ± 216 |
| Maksimal dP/dt (mmHg/s) | 6128,7 ± 1398,39 | 7087 ± 1401 | 8982.4 ± 1481 | 11422 ± 1477 | 13256 ± 1165 |
| Minimum dV/dt (μl/s) | - 523 ± 105,58 | - 613 ± 102 | - 835 ± 151 | - 1103 ± 165 | - 1273 ± 177 |
| Endesystolisk trykk (mmHg) | 70,8 ± 6,98 | 72.5 ± 7.42 | 69 ± 6,28 | 61.2 ± 17.36 | 68.2 ± 19.72 |
| Maksimal effekt (mmHg x μl/s) | 3009 ± 955,31 | 3541 ± 1188 | 4185 ± 1058 | 4272 ± 959 | 4918 ± 1418 |
| Diastoliske parametere | |||||
| EDPVR | 1 ± 0,93 | 1.23 ± 0,88 | 1,5 ± 0,86 | 1,87 ± 0,92 | 1,96 ± 0,99 |
| Tau (ms, Weiss' formel) | 6.14 ± 0,64 | 5,67 ± 0,44 | 4.92 ± 0,44 | 4.83 ± 0,55 | 4.96 ± 0,65 |
| Minimum dP/dt (mmHg/s) | - 7272 ± 1403 | - 8119 ± 1295 | - 8998 ± 1240 | - 8618 ± 1129 | - 8648 ± 1468 |
| Endediastolisk trykk (mmHg) | 5.29 ± 1.01 | 5.74 ± 1.07 | 5.6 ± 1,51 | 5.37 ± 1.13 | 5.76 ± 1.15 |
| Maksimal dV/dt (μl/s) | 765 ± 174 | 817 ± 178 | 972 ± 156 | 1158 ± 163 | 1264 ± 153 |
Tabell 2. Analyse av PVL-målinger hos C57BL6/N-mus. PVL-parametere for hjertefunksjon under basale forhold og under isoproterenolinfusjon. Data presenteres som gjennomsnittlig ± standardavvik fra 18 mannlige voksne mus. PV: Trykkvolum; BPM: Slag per minutt; ESPVR: Helling av endesystolisk PV-relasjon, utilstrekkelig beregning ved lave intra-ventrikulære volumer (2,475 og 8,25 ng/min Isoproterenol); EDPVR: Sluttdiastolisk PV-relasjon, eksponentiell regresjon (alfakoeffisient). Klikk her for å laste ned denne tabellen.
| Delta (%) | Effektstørrelse | Eksempelstørrelse per gruppe | ||||
| Isoproterenol ng/min | Isoproterenol ng/min | |||||
| 0 | 0.825 | 8.25 | 0 | 0.825 | 8.25 | |
| Hjertefrekvens | ||||||
| 10 | 2.4 | 2.6 | 3.1 | 4 | 4 | 3 |
| 15 | 3.6 | 3.9 | 4.6 | 3 | 3 | 3 |
| 20 | 4.8 | 5.3 | 6.2 | 3 | 3 | 3 |
| 25 | 6.0 | 6.6 | 7.8 | 3 | 3 | 3 |
| 30 | 7.2 | 7.9 | 9.3 | 3 | 3 | 3 |
| Strekvolum | ||||||
| 10 | 0.6 | 0.7 | 1.0 | 42 | 30 | 18 |
| 15 | 0.9 | 1.1 | 1.5 | 20 | 15 | 9 |
| 20 | 1.2 | 1.5 | 2.0 | 12 | 9 | 6 |
| 25 | 1.5 | 1.8 | 2.4 | 8 | 6 | 4 |
| 30 | 1.8 | 2.2 | 2.9 | 6 | 5 | 4 |
| Forhåndslast rekrutterbart slagarbeid | ||||||
| 10 | 0.9 | 0.7 | 0.9 | 21 | 38 | 22 |
| 15 | 1.3 | 1.0 | 1.3 | 10 | 18 | 11 |
| 20 | 1.8 | 1.3 | 1.7 | 7 | 11 | 7 |
| 25 | 2.2 | 1.6 | 2.2 | 5 | 7 | 5 |
| 30 | 2.7 | 2.0 | 2.6 | 4 | 6 | 4 |
| dP/dtmaks | ||||||
| 10 | 0.4 | 0.6 | 1.1 | 83 | 44 | 14 |
| 15 | 0.7 | 0.9 | 1.7 | 38 | 20 | 7 |
| 20 | 0.9 | 1.2 | 2.3 | 22 | 12 | 5 |
| 25 | 1.1 | 1.5 | 2.8 | 15 | 8 | 4 |
| 30 | 1.3 | 1.8 | 3.4 | 11 | 6 | 3 |
| Tau | ||||||
| 10 | 1.0 | 1.1 | 0.8 | 19 | 14 | 28 |
| 15 | 1.4 | 1.7 | 1.2 | 9 | 7 | 13 |
| 20 | 1.9 | 2.2 | 1.5 | 6 | 5 | 8 |
| 25 | 2.4 | 2.8 | 1.9 | 4 | 4 | 6 |
| 30 | 2.9 | 3.4 | 2.3 | 4 | 3 | 5 |
| dP/dtmin | ||||||
| 10 | 0.5 | 0.7 | 0.6 | 60 | 31 | 47 |
| 15 | 0.8 | 1.1 | 0.9 | 27 | 15 | 22 |
| 20 | 1.0 | 1.4 | 1.2 | 16 | 9 | 13 |
| 25 | 1.3 | 1.8 | 1.5 | 11 | 6 | 9 |
| 30 | 1.6 | 2.2 | 1.8 | 8 | 5 | 7 |
| Forholdet mellom endesystolisk trykkvolum | ||||||
| 10 | 0.4 | 0.3 | 0.04 | >100 | >100 | >100 |
| 15 | 0.6 | 0.5 | 0.06 | 48 | 73 | >100 |
| 20 | 0.8 | 0.6 | 0.07 | 28 | 41 | >100 |
| 25 | 1.0 | 0.8 | 0.09 | 19 | 27 | >100 |
| 30 | 1.2 | 1.0 | 0.11 | 13 | 19 | >100 |
| Endediastolisk volum | ||||||
| 10 | 0.9 | 0.8 | 0.9 | 20 | 27 | 20 |
| 15 | 1.4 | 1.2 | 1.4 | 10 | 13 | 10 |
| 20 | 1.8 | 1.6 | 1.8 | 6 | 8 | 6 |
| 25 | 2.3 | 2.0 | 2.3 | 5 | 6 | 5 |
| 30 | 2.8 | 2.4 | 2.8 | 4 | 5 | 4 |
Tabell 3. Estimert effektstørrelse og nødvendig prøvestørrelse for utvalgte parametere basert på verdier observert hos C57BL6/N hannmus. Delta skildrer en hypoteseforskjell i parameteren mellom en kontroll (dvs. vill type) og en behandlingsgruppe. Effektstørrelse og nødvendig utvalgsstørrelse per gruppe beregnes ved hjelp av kontrolldata (gjennomsnitt og standardavvik), alfafeil (0,05) og potens (0,8) via G*Power 19. Fete verdier (grønne bakgrunner i den elektroniske versjonen av tabellen) angir en foreslått terskeleffektstørrelse (1≤) og utvalgsstørrelse for hver parameter på hver dose isoproterenol. dP/dtmin:Minimum dP/dt; dP/dtmaks:Maksimal dP/dt. Klikk her for å laste ned denne tabellen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Her gir vi en protokoll for å analysere in vivo-hjertefunksjonen hos mus under økende β-adrenerge stimulering. Prosedyren kan brukes til å adressere begge, baseline parametere for hjertefunksjon og adrenerge reserve (f.eks. inotropi og kronotropi) hos genetisk modifiserte mus eller ved intervensjoner. Den mest fremtredende fordelen med PVL-målinger (pressure-volume loop) sammenlignet med andre metoder for å bestemme hjertefunksjon er analysen av egen, belastningsuavhengig hjertefunksjon. Alle andre metoder (f.eks. MR og ekkokardiografi) kan bare vurdere belastningsavhengige parametere for hjertefunksjon og spesielt hjertekontraktilitet kan ikke bestemmes pålitelig. Dette gjør PVL-målinger til gullstandarden for sluttpunktmålinger av grundig analyse av hjertefunksjon5. Metodene nevnt før tillater imidlertid sekvensiell analyse av hjertefunksjon, og bringer dem i forkant for langsgående observasjoner (f.eks. under sykdomsprogresjon). Videre kan intraventrikulære volumer, og deretter slagvolum og andre avledede parametere, undervurderes i PVL-målinger sammenlignet med MR hos mus20.
Det er fire kritiske trinn i protokollen som er avgjørende for å oppnå gyldige PVL-data: 1) Intubasjon, 2) plassering av lårbensveneteret, 3) plassering av trykkledningskateteret og 4) periproceduralregimet. Ikke-invasiv intubasjon av mus krever litt erfaring og er komplisert når du bruker isofluran, da tidsrammen for intubasjon er smal (20- 40 s). Dermed, etter intubasjon, bør riktig rørplassering kontrolleres nøye ved å undersøke murin brystbevegelser når du endrer respiratorenes åndedrettsfrekvens. For å utvide vinduet for intubasjon beskrev vi her samtidig bruk av den kortvirkende hypnotiske etomidate. Videre er lysfibre for å lette visualisering av glottis tilgjengelig16. Riktig plassering av lårbenet kateteret er avgjørende for påføring av isoproterenol i senere stadier. I løpet av dette trinnet kan luftemboli alvorlig skade dyrene som induserer lungeemboli. Riktig plassering av lårkateteret kan i utgangspunktet kontrolleres ved en forsiktig aspirasjon av venøst blod. Når riktig kateterplassering er usikkert i senere stadier, kan end-diastolisk volum undersøkes, noe som bør øke som svar på den minste bolus ved visualisering av PVL online. I motsetning til de fleste andre etterforskere beskriver vi her kannkulasjon av lårbenet, mens andre oftest brukte jugularvenen som målfartøy for sentral venøs tilgang12,21. Denne tilnærmingen har fordelen av ikke å manipulere nær vagalnerven, som gjort i den nære brysttilnærmingen når halspulsen er forberedt, og dermed antar vi at potensiell stimulering av det parasympatiske systemet ved å bare berøre / skade nerven unngås. Riktig plassering av PV-kateteret i ventrikelen er avgjørende for å oppnå meningsfulle data spesielt om volumparametere. Når elektroder ikke er helt inne i ventrikelen eller kateteret ikke er riktig plassert langs ventrikelens langsgående akse, er volumparametere svært undervurdert. Videre forårsaker kontakt mellom endokardiet og trykktransduseren endesystoliske trykkspisser som ikke skal tolereres under baselinemålinger6. Til slutt har periprocedural-regimet, inkludert anestesidybde og væskehåndtering, en betydelig innvirkning på påliteligheten til PVL-data hos mus. Bedøvelse under- eller overdosering kan begge alvorlig påvirke hemodynamiske parametere, noe som oftest resulterer i redusert hjertefunksjon. Væsketap, som hovedsakelig skyldes blodtap og fordampning, må motvirkes med konstant infusjon av egnede løsninger som 12,5% albumin oppløst i 0,9% NaCl, som vi anbefaler. Å være at tilnærmingen er veldig invasiv, er ikke mindre viktig inkludering av et potent smertestillende som Buprenorfin for å minimere påvirkninger på kardiovaskulære funksjoner fremkalt av utilstrekkelig smerteunngåelse. Vi injiserer smertestillende stoffet før intubasjon. Det er viktig å utføre injeksjonen ~ 30 minutter før du starter hele prosedyren, spesielt hvis operatøren er erfaren, og dermed rask, for å nå en riktig smertestillende effekt som unngår smerte i undersøkelsesfasen. I tillegg, når du arbeider med overvektige modeller, bør sannsynligvis høyere doser vurderes på grunn av stoffets høye lipofilitet. Til slutt kan denne protokollen også endres ved å bestemme respons på andre katekolaminerge stimuli som dobutamin eller epinefrin; som for eksempel gjort av Calligaris og kolleger22 som beskrev analysen i intraventrikulært trykk under dobutaminstimulering.
Når det gjelder registrering og analyse av PVL-målinger, er det flere trinn som må vurderes. For det første er det av overveldende betydning å konsekvent analysere PVL-opptak på tvers av et eksperimentelt datasett. Respirasjonsartefakter som utvikler seg på grunn av vekslende lungetrykk som resulterer i vekslende hjerteforutlastelse under mekanisk ventilasjon, må unngås ved å slå av ventilatoren under opptakene. For ytterligere å eliminere respiratoriske gjenstander, anbefaler vi å bruke muskelavslappende pancuronium for å forhindre sammentrekninger av membranen som ofte ses under isofluranbedøvelse. I tillegg gjør det mulig å stoppe ventilasjonen ved slutten av utløpet og analysere alle de valgte løkkene, i motsetning til andre protokoller som anbefaler å velge 8-10 løkker og deretter identifisere 5-6 endeutløpsløkker som senere analyseres23. Viktigst, perioder med apné bør holdes kort for å unngå hypoventilering som resulterer i hypercapnia og respiratorisk acidose. For å forbedre oksygenering og forhindre dannelse av atelektase, har vi tidligere undersøkt bruken av PEEP-ventilasjon under PVL-målinger hos mus6. Når du velger løkker for analyse av uavhengige forhåndsinnlastingsdata, velger du de første 5-6 løkkene som viser synkende enddiastolisk volum og unngår å inkludere løkker der bare trykket synker, men volumet er konstant. Videre bør ekstra beats ikke inkluderes i analysen, da de avgjørende påvirker PVL-parametere. Bemerkelsesverdig forekommer oftest arytmiske beats på grunn av kontakt mellom okklusjonssugturen og murinhjertet. Kalibrering for parallell ledning via infusjon av hypertonisk saltvann har en enorm innvirkning på parametere for hjertefunksjon og bør etter vår forståelse utføres på slutten av et eksperiment6. Spesielt, på grunn av dens innvirkning på hjertefunksjonen, utføres kalibrering for parallell ledning bare en gang i løpet av protokollen. Imidlertid endres parallell ledning litt under protokollen, på grunn av endringer i ventriklenes form ved adrenerge stimulering. Opptakssystemer for PVL-vurderinger hos mus er tilgjengelige som ikke har behov for saltvannskalibreringer og kan beregne parallell ledning dynamisk gjennom PVL-opptak. Nøyaktigheten til denne metoden er imidlertid fortsatt under debatt5,8,24,25.
Vi bestemte oss fra våre observasjoner at når du bruker denne protokollen i voksen sunn vill type hannmus (dvs. C57Bl6 / N), er systolisk trykk i området 70 mmHg til 90 mmHg ved baseline og mellom 80 og 100 mmHg under maksimal stimulering med β-adrenoreceptor agonist isoproterenol. På samme måte ble slagvolum observert å være i området 13 μL til 20 μL ved baseline og mellom 20 μL og 35 μL under maksimal stimulering. Hjertefrekvensen var rundt 450 til 520 slag per minutt ved baseline og kan godt overstige 650 slag per minutt under maksimal stimulering. Når det gjelder preload-uavhengig hjertekontraktilitet, ble den mest robuste parameteren preload recruitable stroke work (PRSW) ansett for å være tilstrekkelig mellom 60 mmHg til 80 mmHg ved baseline og mellom 100 mmHg og 140 mmHg under maksimal stimulering. Dersom baselineparametere avviker vesentlig fra de som vanligvis oppnås, eller når hjertefunksjonen reagerer upassende på β-adrenerge stimulering, bør komplikasjoner (f.eks. uobservert blodtap, fall/økning i kroppstemperatur eller bedøvelse over/under dose) tas i betraktning.
Videre kan det oppstå noen artefakter under PVL-målinger hos mus. Den vanligste artefakten er den ensystoliske trykkspissen (ESPS, figur 2C), som er et resultat av kateterinnfelling, og den kan lett korrigeres ved å plassere kateteret på nytt før basale målinger ved 0 ng/min isoproterenol. Målinger bør ikke starte før ESPS-er utryddes ved baseline-forhold for å få meningsfulle data, da ESPS kan påvirke flere parametere for hjertefunksjon6. Men når en ESPS oppstår under inkrementell stimulering med isoproterenol på grunn av endret ventrikulær morfologi i målinger som ikke påvirkes ved baseline, er dette ikke likeretterbart, siden kateterreposisjonering vil endre parallell ledningsevne under doseresponsprotokollen. Man må undersøke dette nøye, siden, på samme måte de ved baseline, disse ESPSene har vist seg å endre parametrene for hjertefunksjon betydelig, ikke bare gjennom et betydelig økt maksimalt trykk13,26, men også gjennom redusert volumdeteksjon6.
Representative verdier for hemodynamiske parametere oppnådd ved PVL-målinger under grunnleggende forhold og under inkrementell stimulering med isoproterenol hos mus varierer mye med forskjellige metodiske tilnærminger og i forskjellige musestammer27,28. Utover det bør man være klar over at fenotyper av genetisk endrede mus også kan begrenses til distinkt genetisk bakgrunn. Metodisk er det to viktige tilnærminger for å utføre trykkvolumanalyse hos mus. Hver metode har sine (dis) fordeler, og valgmetoden avhenger ofte av laboratoriens og dens etterforskeres erfaringer. Vi fokuserer her på åpen brystprosedyre, der kateteret er plassert via en punktering på toppen. Denne tilnærmingen har fremme av kateterplassering under syn som muliggjør presis kateterposisjonering, en viktig prediktor for registrering av meningsfulle data om hjertefunksjon hos mus. Dette gjelder spesielt for opptak av volumparametere i området mikroliter. Derimot er et kritisk aspekt ved denne tilnærmingen tap av fysiologisk intra-thoraxtrykk, noe som resulterer i kollapsende lunger og atelektasedannelse og et høyere tap av kroppsvæske. Ved å bruke positiv endeutløpstrykkventilasjon (PEEP) beskriver vi her en strategi som har vist seg å motvirke lungeskader under PVL med åpen bryst i mus6. Den andre eksperimentelle tilnærmingen er å sette inn kateteret via halspulsåren og deretter retrogradere gjennom aortaventilen. Ved å bruke denne teknikken kan intra-thoraxtrykk holdes ganske normalt, selv om mekanisk ventilasjon fortsatt er nødvendig, noe som svekker denne fordelen. Videre begrenser den lukkede brysttilnærmingen etterforskernes muligheter for presis kateterposisjonering. Videre har PV-katetre som brukes i mus diametre fra 1 til 1,4 fransk (0,33 mm til 0,47 mm), noe som innebærer en betydelig hindring av murinutløpskanalen når du bruker lukket brysttilnærming, da aortas av voksne mus vanligvis har diametre mellom 0,8 mm til 1,2 mm29,30. Når det gjelder bruk av PVL i hjertesviktmodeller, er åpen brysttilnærming av særlig betydning for tverrgående aortakonstriksjonsmodeller, hvor innsnevringen ligger mellom den innominerte arterien og venstre halspulsåre. Her kan ikke kateteret plasseres via halspulsåren. På den annen side er den lukkede brysttilnærmingen av interesse for forskere som undersøker murinmodeller av utvidede ventrikler, for eksempel etter induksjon av hjerteinfarkt, hvor punktering av toppen ikke er mulig.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Ingen interessekonflikter må deklarers.
Acknowledgments
Vi er takknemlige til Manuela Ritzal, Hans-Peter Gensheimer, Christin Richter og teamet fra Interfakultäre Biomedizinische Forschungseinrichtung (IBF) fra Heidelberg University for ekspert teknisk assistanse.
Dette arbeidet ble støttet av DZHK (German Centre for Cardiovascular Research), BMBF (German Ministry of Education and Research), en Baden-Württemberg federal state Innovation fonds og Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation) Project-ID 239283807 - TRR 152, FOR 2289 og Collaborative Research Center (SFB) 1118.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1.4F SPR-839 catheter | Millar Instruments, USA | 840-8111 | |
| 1 ml syringes | Beckton Dickinson, USA | REF303172 | |
| Bio Amplifier | ADInstruments, USA | FE231 | |
| Bridge-Amplifier | ADInstruments, USA | FE221 | |
| Bovine Serum Albumin | Roth, Germany | 8076.2 | |
| Buprenorphine hydrochloride | Bayer, Germany | 4007221026402 | |
| Calibration cuvette | Millar, USA | 910-1049 | |
| Differential pressure transducer MPX | Hugo Sachs Elektronik- Harvard Apparatus, Germany | Type 39912 | |
| Dumont Forceps #5/45 | Fine Science tools Inc. | 11251-35 | |
| Dumont Forceps #7B | Fine Science tools Inc. | 11270-20 | |
| Graefe Forceps | Fine Science tools Inc. | 11051-10 | |
| GraphPad Prism | GraphPad Software | Ver. 8.3.0 | |
| EcoLab-PE-Micotube | Smiths, USA | 004/310/168-1 | |
| Etomidate Lipuro | Braun, Germany | 2064006 | |
| Excel | Microsoft | ||
| Heparin | Ratiopharm, Germany | R26881 | |
| Hot plate and control unit | Labotec, Germany | Hot Plate 062 | |
| Isofluran | Baxter, Germany | HDG9623 | |
| Isofluran Vaporizer | Abbot | Vapor 19.3 | |
| Isoprenalinhydrochloride | Sigma-Aldrich, USA | I5627 | |
| Fine Bore Polythene tubing 0.61 mm OD, 0.28 mm ID | Smiths Medical International Ltd, UK | Ref. 800/100/100 | |
| MiniVent ventilator for mice | Hugo Sachs Elektronik- Harvard Apparatus, Germany | Type 845 | |
| MPVS Ultra PVL System | Millar Instruments, USA | ||
| NaCl | AppliChem, Germany | A3597 | |
| NaCl 0.9% isotonic | Braun, Germany | 2350748 | |
| Pancuronium-bromide | Sigma-Aldrich, USA | BCBQ8230V | |
| Perfusor 11 Plus | Harvard Apparatus | Nr. 70-2209 | |
| Powerlab 4/35 control unit | ADInstruments, USA | PL3504 | |
| Rechargeable cautery-Set | Faromed, Germany | 09-605 | |
| Scissors | Fine Science tools Inc. | 140094-11 | |
| Software LabChart 7 Pro | ADInstruments, USA | LabChart 7.3 Pro | |
| Standard mouse food | LASvendi GmbH, Germany | Rod18 | |
| Stereo microscope | Zeiss, Germany | Stemi 508 | |
| Surgical suture 8/0 | Suprama, Germany | Ch.B.03120X | |
| Venipuncture-cannula Venflon Pro Safty 20-gauge | Beckton Dickinson, USA | 393224 | |
| Vessel Cannulation Forceps | Fine Science tools Inc. | 00574-11 | |
| Water bath | Thermo Fisher Scientific, USA | ||
| Syringe filter (Filtropur S 0.45) | Sarstedt, Germany | Ref. 83.1826 |
References
- Bacmeister, L., et al. Inflammation and fibrosis in murine models of heart failure. Basic Research in Cardiology. 114 (3), 19 (2019).
- Hartupee, J., Mann, D. L. Neurohormonal activation in heart failure with reduced ejection fraction. Nature Reviews Cardiology. 14 (1), 30-38 (2017).
- Hasenfuss, G. Animal models of human cardiovascular disease, heart failure and hypertrophy. Cardiovascular Research. 39 (1), 60-76 (1998).
- Lefkowitz, R. J., Rockman, H. A., Koch, W. J. Catecholamines, cardiac beta-adrenergic receptors, and heart failure. Circulation. 101 (14), 1634-1637 (2000).
- Cingolani, O. H. K. Pressure-volume relation analysis of mouse ventricular function. The American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 301, 2198-2206 (2011).
- Bacmeister, L., et al. Assessment of PEEP-Ventilation and the Time Point of Parallel-Conductance Determination for Pressure-Volume Analysis Under beta-Adrenergic Stimulation in Mice. Frontiers in Cardiovascular Medicine. 6, 36 (2019).
- Segin, S., et al. Cardiomyocyte-Specific Deletion of Orai1 Reveals Its Protective Role in Angiotensin-II-Induced Pathological Cardiac Remodeling. Cells. 9 (5), (2020).
- Clark, J. E., Marber, M. S. Advancements in pressure-volume catheter technology - stress remodelling after infarction. Experimental Physiology. 98 (3), 614-621 (2013).
- Glower, D. D., et al. Linearity of the Frank-Starling relationship in the intact heart: the concept of preload recruitable stroke work. Circulation. 71 (5), 994-1009 (1985).
- Winter, E. M., et al. Left ventricular function in the post-infarct failing mouse heart by magnetic resonance imaging and conductance catheter: a comparative analysis. Acta Physiologica. 194 (2), 111-122 (2008).
- Krenz, M. Conductance, admittance, and hypertonic saline: should we take ventricular volume measurements with a grain of salt. Journal of Applied Physiology. 107 (6), 1683-1684 (2009).
- Pacher, P., Nagayama, T., Mukhopadhyay, P., Batkai, S., Kass, D. A. Measurement of cardiac function using pressure-volume conductance catheter technique in mice and rats. Nature Protocols. 3 (9), 1422-1434 (2008).
- Wei, A. E., Maslov, M. Y., Pezone, M. J., Edelman, E. R., Lovich, M. A. Use of pressure-volume conductance catheters in real-time cardiovascular experimentation. Heart, Lung and Circulation. 23 (11), 1059-1069 (2014).
- van Hout, G. P., et al. Admittance-based Pressure-Volume Loops versus gold standard cardiac magnetic resonance imaging in a porcine model of myocardial infarction. Physiological Reports. 2 (4), 00287 (2014).
- Wei, C. L., Shih, M. H. Calibration Capacity of the Conductance-to-Volume Conversion Equations for the Mouse Conductance Catheter Measurement System. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 56 (6), 1627-1634 (2009).
- Das, S., MacDonald, K., Chang, H. Y., Mitzner, W. A simple method of mouse lung intubation. Journal of Visualized Experiments. (73), e50318 (2013).
- Faul, F., Erdfelder, E., Lang, A. G., Buchner, A. G*Power 3: a flexible statistical power analysis program for the social, behavioral, and biomedical sciences. Behavior Research Methods. 39 (2), 175-191 (2007).
- Weiss, J. L., Frederiksen, J. W., Weisfeldt, M. L. Hemodynamic determinants of the time-course of fall in canine left ventricular pressure. Journal of Clinical Investigation. 58 (3), 751-760 (1976).
- Faul, F., Erdfelder, E., Lang, A. G., Buchner, A. G*Power 3: a flexible statistical power analysis program for the social, behavioral, and biomedical sciences. Behavioral Research Methods. 39 (2), 175-191 (2007).
- Jacoby, C., et al. Direct comparison of magnetic resonance imaging and conductance microcatheter in the evaluation of left ventricular function in mice. Basic Research in Cardiology. 101 (1), 87-95 (2006).
- Georgakopoulos, D., Kass, D. A. Estimation of parallel conductance by dual-frequency conductance catheter in mice. The American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 279 (1), 443-450 (2000).
- Calligaris, S. D., Ricca, M., Conget, P. Cardiac stress test induced by dobutamine and monitored by cardiac catheterization in mice. Journal of Visualized Experiments. (72), e50050 (2013).
- Abraham, D., Mao, L. Cardiac Pressure-Volume Loop Analysis Using Conductance Catheters in Mice. Journal of Visualized Experiments. (103), e52942 (2015).
- Pearce, J. A., Porterfield, J. E., Larson, E. R., Valvano, J. W., Feldman, M. D. Accuracy considerations in catheter based estimation of left ventricular volume. Conference proceedings - IEEE engineering in medicine and biology society. 2010, 3556-3558 (2010).
- Nielsen, J. M., et al. Left ventricular volume measurement in mice by conductance catheter: evaluation and optimization of calibration. The American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 293 (1), 534-540 (2007).
- Townsend, D. Measuring Pressure Volume Loops in the Mouse. Journal of Visualized Experiments. (111), e53810 (2016).
- Barnabei, M. S., Palpant, N. J., Metzger, J. M. Influence of genetic background on ex vivo and in vivo cardiac function in several commonly used inbred mouse strains. Physiological Genomics. 42 (2), 103-113 (2010).
- Oosterlinck, W., Vanderper, A., Flameng, W., Herijgers, P. Glucose tolerance and left ventricular pressure-volume relationships in frequently used mouse strains. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011, 281312 (2011).
- Guo, X., Kono, Y., Mattrey, R., Kassab, G. S. Morphometry and strain distribution of the C57BL/6 mouse aorta. The American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 283 (5), 1829-1837 (2002).
- Weiss, R. M., Ohashi, M., Miller, J. D., Young, S. G., Heistad, D. D. Calcific aortic valve stenosis in old hypercholesterolemic mice. Circulation. 114 (19), 2065-2069 (2006).
