Summary
Denne protokol beskriver opnåelse af trykvolumenforholdet gennem transesophageal pacing, som tjener som et værdifuldt værktøj til evaluering af diastolisk funktion i musemodeller af hjertesvigt.
Abstract
Hjertesvigt med bevaret udstødningsfraktion (HFpEF) er en tilstand præget af diastolisk dysfunktion og træningsintolerance. Mens træningsstressede hæmodynamiske tests eller MR kan bruges til at detektere diastolisk dysfunktion og diagnosticere HFpEF hos mennesker, er sådanne modaliteter begrænsede i grundforskning ved hjælp af musemodeller. En løbebånd øvelsestest er almindeligt anvendt til dette formål hos mus, men dens resultater kan påvirkes af kropsvægt, skeletmuskelstyrke og mental tilstand. Her beskriver vi en atrie-pacing-protokol til at detektere pulsafhængige (HR)-afhængige ændringer i diastolisk ydeevne og validere dens anvendelighed i en musemodel af HFpEF. Metoden involverer bedøvelse, intubation og udførelse af trykvolumen (PV) loopanalyse samtidig med atriel pacing. I dette arbejde blev et konduktanskateter indsat via en venstre ventrikulær apikal tilgang, og et atrielt pacingkateter blev anbragt i spiserøret. Baseline PV-sløjfer blev indsamlet, før HR blev bremset med ivabradin. PV-sløjfer blev indsamlet og analyseret ved HR-trin fra 400 bpm til 700 bpm via atrietempo. Ved hjælp af denne protokol demonstrerede vi tydeligt HR-afhængig diastolisk svækkelse i en metabolisk induceret HFpEF-model. Både afslapningstidskonstanten (Tau) og det diastoliske tryk-volumen-forhold (EDPVR) blev forværret, da HR steg sammenlignet med kontrolmus. Afslutningsvis er denne atriale pacing-kontrollerede protokol nyttig til påvisning af HR-afhængige hjertedysfunktioner. Det giver en ny måde at studere de underliggende mekanismer for diastolisk dysfunktion i HFpEF-musemodeller og kan hjælpe med at udvikle nye behandlinger for denne tilstand.
Introduction
Hjertesvigt udgør en førende årsag til hospitalsindlæggelse og død over hele kloden, og hjertesvigt med bevaret udstødningsfraktion (HFpEF) tegner sig for omkring 50% af alle hjertesvigtdiagnoser. HFpEF er karakteriseret ved diastolisk dysfunktion og nedsat træningstolerance, og de tilknyttede hæmodynamiske abnormiteter, såsom diastolisk dysfunktion, kan tydeligt påvises gennem træningsstresset hæmodynamisk test eller MR-scanninger 1,2.
I eksperimentelle modeller er tilgængelige metoder til vurdering af de fysiologiske abnormiteter relateret til HFpEF imidlertid begrænsede 3,4. Treadmill træningstest (TMT) bruges til at bestemme køretid og afstand, hvilket kan afspejle træningsstress hjertehæmodynamik; Denne metode er imidlertid modtagelig for interferens fra fremmede variabler såsom kropsvægt, skeletmuskelstyrke og mental status.
For at omgå disse begrænsninger har vi udtænkt en protokol for atrielt tempo, der registrerer subtile, men afgørende ændringer i diastolisk ydeevne baseret på pulsen (HR) og har valideret dens anvendelighed i en musemodel af HFpEF5. Flere fysiologiske faktorer bidrager til træningsrelateret hjertefunktion, herunder det sympatiske nerve- og catecholaminrespons, perifer vasodilatation, endotelrespons og hjertefrekvens6. Blandt disse er HR-trykforholdet (også kaldet Bowditch-effekten) imidlertid kendt som en kritisk determinant for hjertefysiologiske træk 7,8,9.
Protokollen indebærer udførelse af en konventionel trykvolumenanalyse ved baseline for at vurdere den systoliske og diastoliske funktion, herunder parametre som trykudviklingshastigheden (dp / dt), det endesystoliske tryk-volumenforhold (ESPVR) og det diastoliske trykvolumenforhold (EDPVR). Det skal dog bemærkes, at disse parametre påvirkes af HR, som kan variere mellem dyr på grund af forskelle i deres indre hjertefrekvens. Derudover bør virkningerne af anæstesi på HR også overvejes. For at løse dette blev HR standardiseret ved at administrere atrietempo samtidig med ivabradin, og hjerteparametermålinger blev udført ved trinvise hjertefrekvenser. Især adskilte det HR-afhængige hjerterespons HFpEF-mus fra kontrolgruppemusene, mens der ikke blev observeret signifikante forskelle i baseline PV-loop-målingerne (ved hjælp af den indre hjertefrekvens)5.
Selvom denne tempoprotokol kan virke relativt kompliceret, overstiger dens succesrate 90%, når den forstås godt. Denne protokol ville give en nyttig måde at studere de underliggende mekanismer for diastolisk dysfunktion i HFpEF musemodeller og hjælpe med udviklingen af nye behandlinger for denne tilstand.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Denne dyreprotokol blev godkendt af Institutional Animal Care and Use Committee og fulgte reglerne for dyreforsøg og relaterede aktiviteter ved University of Tokyo. Til denne undersøgelse blev der anvendt 8-12 uger gamle C57/Bl6J-hanmus. Dyrene blev hentet fra en kommerciel kilde (se materialetabellen). En model af HFpEF blev etableret ved at administrere en fedtrig diæt i 15 uger sammen med NG-nitro-L-argininmethylester, som beskrevet tidligere10.
1. Kateterpræparater og tryk/volumenkalibrering
- Placer et konduktanskateter i normalt saltvand, og fastgør det til et modul bestående af PowerLab 8/35 og en trykvolumenenhed (MPVS-modul, se materialetabellen).
- Elektronisk kalibrer tryk og volumen gennem registrering af forudbestemt tryk (0 mmHg og 100 mmHg) og volumenparametre (disse varierer mellem MPVS-moduler) på MPVS-modul 3,11 (se også producentens instruktioner).
2. Forberedelse af et dyr til kateterisering
- Anæstesi og ventilation
- Administrer en intraperitoneal injektion af 5 mg/kg etomidat og 500 mg/kg uretan (se materialetabellen) 5-10 minutter før intubation.
BEMÆRK: Urethan, mens effektiv som et bedøvelsesmiddel i dyreforsøg, mistænkes for at være kræftfremkaldende for mennesker. Når uretan er nødvendigt for at nå eksperimentelle mål, og ingen alternative midler er tilstrækkelige, skal det derfor håndteres med forsigtighed. Passende beskyttelsesforanstaltninger, såsom at bære handsker og masker og bruge en damphætte under forberedelsen, er påkrævet. Som et muligt alternativ kan ketamin (80 mg/kg, ip) anvendes. - Musen anbringes i et anæstesikammer, der tidligere er mættet med 2% isofluran, og dyret overføres til en forvarmet varmepude, der holdes mellem 38 °C og 40 °C ved induktion af anæstesi.
- Barber det kirurgiske område. Desinficer derefter det kirurgiske sted med tre vekslende runder betadin og alkohol.
- Lav et vandret snit (1-2 cm) i nakken, punktafgifter trakealmusklen og udsæt luftrøret. Før en kirurgisk 2-0 silkesutur under luftrøret, løft den og lav et lille snit (1-2 mm) for at åbne den.
- Indsæt et endotrakealt rør i luftrøret, og tilslut det til en ventilator, der leverer en blanding af 100% ilt og 2% isofluran (reduceret til 0,5% til 1% senere).
- Administrer en intraperitoneal injektion af 5 mg/kg etomidat og 500 mg/kg uretan (se materialetabellen) 5-10 minutter før intubation.
- Central venekateter (CV) indsættelse og væskeinjektion
- Find den indre jugular vene under sternocleidomastoid muskel3.
- Indsæt det centrale venekateter, bestående af PE-10 silastisk slange (se materialetabellen), der er fastgjort til en 30 G nål, i halsvenen.
- Administrer en bolusinfusion på 5-6 μL/g legemsvægt på 10 % albumin/NaCl over 3 minutter, efterfulgt af en konstant infusionshastighed på 5-10 μL/min.
BEMÆRK: Dette trin er afgørende for at forhindre hypotension som følge af perifer vasodilatation forårsaget af anæstesi. Den indre jugular vene er placeret mellem sternocleidomastoid muskel og halspulsåren, og det ser mørkere ud end arterien.
3. Kirurgisk procedure for venstre ventrikulær kateterisering (åben brysttilgang)
- Barber det kirurgiske område af den bedøvede mus. Desinficer derefter det kirurgiske sted med tre vekslende runder betadin og alkohol.
- Bekræft dybden af anæstesi ved at udføre en tåklemme. Lav derefter et vandret snit (2-3 cm) under xiphoidprocessen, og adskil huden fra brystvæggen ved hjælp af stump saks.
- Skær gennem brystvæggen sideværts på begge sider ved hjælp af elektrisk cautery (se materialetabellen).
- Udsæt hjertet ved at skære gennem mellemgulvet, og fjern perikardiet forsigtigt fra hjertet ved hjælp af tang.
- Indsæt en 27 G nål i toppen af venstre ventrikel (LV), og indsæt retrograd et konduktanskateter i LV via punkteringshullet.
- Juster kateterpositionen, så der opnås en firkantet trykvolumensløjfe.
- Kontroller, at kateteret ikke kommer i kontakt med papillærmusklen, når der sker ændringer i belastningsforholdene, ved at kontrollere PV-sløjfens form under inferior vena cava (IVC) okklusion.
BEMÆRK: Tilstrækkelig hjerteeksponering letter proceduren og hjælper med at få et klart udsyn.
4. Registrering af PV-loopdata og bestemmelse af forholdet mellem det systoliske tryk og volumen (ESPVR) og forholdet mellem det diastoliske tryk og volumen (EDPVR)
BEMÆRK: Reduktion af forspændingen ved IVC-okklusion muliggør bestemmelse af ESPVR og EDPVR.
- Optag og analysér baseline tryk-volumen (PV) sløjfen med LabChart-software (se materialetabellen), PowerLab og MPVS-modulet efter signalstabilisering (5-10 min efter kanulering).
- Udfør IVC-okklusion ved at komprimere IVC med tang, og registrer PV-sløjfen i mindst 20 hjertecyklusser under IVC-okklusionen. Bestem ESPVR ved at montere en lineær regressionslinje gennem PV-sløjfens endesystoliske punkter og EDPVR ved at montere en krøllet linje gennem PV-sløjfens endediastoliske punkter ved hjælp af LabChart-software.
BEMÆRK: Stop ventilatoren under IVC-okklusion for at forhindre lungebevægelsesartefakter. Et paralytisk middel som pancuronium (0,5-1 mg / kg) kan være nyttigt, når lungebevægelsen er overdreven og bør kun anvendes, når et stabilt bedøvelsesplan er bekræftet.
5. Transesophageal pacing
- Indsæt et 2-Fr tetrapolært elektrodekateter i spiserøret, tilslut kateteret til en pulsstimulator (se materialetabellen), og bestem atrieindfangningstærsklen (normalt er stimulusamplituden 3 mA, og pulsbredden er 1 ms).
- HR sænkes til under 400 slag/min med 20 mg/kg ivabradin (se materialetabellen) administreret intraperitonealt.
- Efter stabilisering erhverves 20 kontinuerlige hjertecyklusser af PV-sløjfer ved forskellige tempohastigheder fra 400 slag / min til 700 slag / min med en stigning på 100 slag / min; Få cyklusserne over 5 minutter ved hver pacinghastighed.
6. Saltvandskalibrering og kalibrering af aortaflow
- Inaktiver ventilatoren, og administrer en 5-10 μL hypertonisk saltopløsning intravenøst gennem CV-kateteret.
- Dokumentér udsvingene i tryk og volumen under saltindsprøjtningen, og beregn Vp-værdien ved hjælp af PowerLab 3,11.
- Gentag saltvandskalibreringen for at øge nøjagtigheden og reproducerbarheden.
- Drej musen på venstre side for ikke at forstyrre lydstyrkesignalet.
- Lav en lateral thoracotomi mellem Th3 til Th5 mod rygsøjlen, og disseker forsigtigt en lille del af den nedadgående aorta med tang.
- Placer en vaskulær strømningssonde (se materialetabellen) over aorta for at måle hjerteudgangen.
BEMÆRK: Den nøjagtige beregning af det absolutte volumen kræver brug af to typer kalibrering: saltvandskalibrering og aortaflowkalibrering. Det er vigtigt at anerkende de potentielle risici forbundet med en hypertonisk saltvandsinfusion hos dyr, da overdreven saltbelastning kan resultere i et fald i kontraktilitet.
7. Aktiv dødshjælp
- Efter undersøgelsen aflives musene under en bedøvelsesoverdosis via cervikal dislokation.
BEMÆRK: For at sikre fuldstændig ophør af vital funktion anvendes en sekundær metode til eutanasi, såsom ekssanguination under anæstesi med efterfølgende hjertevævshøstning.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Baseline PV-sløjfedata vises i figur 1 og tabel 1. Ved baseline (i fravær af pacing) var der ingen signifikante forskelle i diastoliske parametre såsom afslapningstidskonstanten (Tau), den minimale trykændringshastighed (dP/dt min) og EDPVR mellem kontrolmusene og HFpEF-musene. HFpEF-musene udviste imidlertid højere blodtryk og arteriel elastans (Ea), som vist i figur 1, og viste en typisk bjergformet PV-sløjfe under ventrikulær systol. Dette skal skelnes fra en spids forårsaget af direkte kontakt med ventrikelmusklen på tryktransduceren (figur 2). Det er vigtigt, at den diastoliske funktion ved hjælp af atriel pacing tydeligt kunne skelnes mellem kontrolmusene og HFpEF-mus5 (figur 3 og figur 4). I kontrolgruppen blev både Tau og EDPVR forbedret, da tempohastigheden steg, mens både Tau og EDPVR i HFpEF-gruppen forværredes, da HR steg med atrietempo.
Figur 1: Repræsentativt forhold mellem tryk og volumen ved baseline i fravær af tempo, vist på et skærmbillede. Resultaterne viste, at HFpEF-mus udviste højere arteriel elastans og ventrikeltryk sammenlignet med kontrolmusene. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 2: Et repræsentativt billede af en spidsformet PV-sløjfe. Denne type PV-sløjfeform er et resultat af direkte kompression af tryktransduceren af ventrikelmusklen (vist ved den orange pilespids) og bør udelukkes fra analysen for at opretholde nøjagtigheden i resultaterne. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 3: Repræsentativt diagram, der illustrerer forskellene i hæmodynamiske parametre som reaktion på atriel pacing mellem hjertesvigt med konserverede udstødningsfraktioner (HFpEF) modelmus og kontrolmusene. Diagrammet skelner klart mellem de to grupper, hvor HR spænder fra 400 slag i minuttet til 700 slag i minuttet. Forkortelser: LVP = venstre ventrikulært tryk; dP/dt = første derivat af LVP; EDPVR = forholdet mellem slutdiastolisk tryk og volumen LVV = venstre ventrikulært volumen; Tau = afslapningstid konstant. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 4: Det hæmodynamiske respons af de diastoliske parametre fra tryk-volumen-sløjfeanalysen afbildet med hensyn til hjertefrekvensen (HR). I HFpEF-modelmusene forværredes den diastoliske funktion (Tau og EDPVR), da hjertefrekvensen steg under atrietempoet. Tovejs ANOVA analysen viste en signifikant hovedeffekt af HFpEF (F = 28,95, p < 0,001) og HR (F = 3,035, p = 0,08644) på EDPVR samt en signifikant interaktionseffekt mellem gruppe og puls (F = 3,938, p = 0,02454). For Tau var der en signifikant effekt af gruppe (F = 25,56, p < 0,001) og HR (F = 0,1088, p = 0,7425) samt en signifikant interaktionseffekt mellem gruppe og puls (F = 3,461, p = 0,03759). Dataene vises som middelværdien ± standardfejl. n = 6 mus/gruppe. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 5: Repræsentativ illustration af saltvandskalibreringsproceduren. Infusionen af hypertonisk saltvand ændrer blodets elektriske ledningsevne, hvilket muliggør beregning af signalkomponenten, der tilskrives det omgivende hjertevæv. Blodtrykket skal forblive stabilt under injektionen med en let volumenforøgelse (vist med den orange pil). Forkortelser: LVP = venstre ventrikulært tryk; LVV = venstre ventrikulært volumen Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 6: Repræsentativ illustration af den korrekte placering af det transesophageale pacingkateter. Den korrekte placering af det transesophageale pacingkateter muliggør en smal QRS-rytme. De blå pile viser en normal sinusrytme, og de røde pile viser atrietemporytmen. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 7: Repræsentativt billede af en forkert justeret stimulusamplitude i atriel pacing, hvilket resulterer i en forvrænget trykvolumensløjfe. Stimuleringsintensiteten inducerede uønskede bevægelsesartefakter i konduktanssignalet, afbildet som PV-sløjfen med en rystelinje (angivet med pilene). Klik her for at se en større version af denne figur.
| Kontrol (n = 10) | HFpEF (n = 10) | p-værdi | |
| CO (μL/min) | 12436,8 ± 938,4 | 10923.5 ± 1032.7 | 0.2897 |
| SV (μL) | 23,6 ± 1,85 | 20,5 ± 1,88 | 0.2515 |
| Ved (μl) | 37,6 ± 3,45 | 34,0 ± 1,32 | 0.4242 |
| Pes (mmHg) | 95,2 ± 3,56 | 109,3 ± 1,74 | 0.00032* |
| Ped (mmHg) | 6.16 ± 1.53 | 6,95 ± 1,22 | 0.6889 |
| HR (slag/min.) | 532,4 ± 20,8 | 534,0 ± 13,9 | 0.9505 |
| EF (%) | 66,5 ± 2,95 | 63,68 ± 2,37 | 0.4718 |
| Ea (mmHg/μL) | 4.02 ± 0.30 | 5,90 ± 0,72 | 0.03224* |
| dP/dt max (mmHg/s) | 10812.1 ± 1042.9 | 9481,1 ± 262,02 | 0.2444 |
| dP/dt min (mmHg/s) | -9540,7 ± 748,9 | -9003,9 ± 320,0 | 0.5177 |
| Tau (ms) | 7.30 ± 0.50 | 8.02 ± 0.39 | 0.268 |
| ESPVR (mmHg/μL) | 3,41 ± 0,51 | 4.69 ± 0.41 | 0.09147 |
| EDPVR (mmHg/μL) | 0,096 ± 0,0061 | 0,103 ± 0,013 | 0.6103 |
Tabel 1: Baseline kardiale parametre i kontrol- og HFpEF-mus. Dataene vises som middelværdien ± standardfejl; *p < 0,05 versus kontrol ved t-test.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Vi præsenterer en metode til vurdering af trykvolumenforhold med anvendelsen af transesophageal pacing. Træningsintolerance er et af de vigtigste kendetegn ved HFpEF, men der er ingen teknikker til rådighed til evaluering af hjertefunktionen hos mus under træning. Vores pacing-protokol tilbyder et værdifuldt værktøj til at detektere diastolisk dysfunktion, som muligvis ikke er synlig under hvileforhold.
For at opnå en solcellesløjfe af nøjagtig og ensartet kvalitet skal følgende trin udføres omhyggeligt 3,4,5,7,8,11,12,13,14: (1) dyrene skal bedøves omhyggeligt, og der skal opretholdes en konstant kropstemperatur på 37-37,5 °C ved hjælp af en varmepude; 2) dyrene skal intuberes på passende måde, og ventilationen skal kontrolleres effektivt 3) der skal sikres korrekt placering af den intravenøse adgang 4) ledningskateteret skal være korrekt placeret i LV'et (5) det transesophageale kateter skal placeres med omtanke, og der skal sikres passende tempo; 6) dataindsamlingssystemet skal være forbundet med omhu, og forstærknings- og offsetværdierne skal justeres passende (7) Konduktanssignalerne skal kalibreres ved hjælp af hypertonisk saltvand; (8) det bør kontrolleres, at aortaflowet måles korrekt med en strømningssonde; (9) Dyrenes velbefindende bør overvåges løbende under hele proceduren for at minimere eventuelle stress- eller bevægelsesfremkaldte artefakter.
Optimering af dosis af anæstesi er afgørende for at opnå en reproducerbar PV-sløjfe af høj kvalitet hos mus. Typisk administreres en dosis på 800 mg / kg urethan og 5-10 mg / kg etomidat. I tilfælde af patologisk hjertesvigt anbefales det imidlertid at administrere en lavere dosis bedøvelsesmiddel. Under proceduren er det vigtigt at opretholde en varm kropstemperatur på 37-38 °C ved forsigtigt at placere det bedøvede dyr på en varmepude. Dette er især vigtigt for mus, fordi et fald i kropstemperaturen kan forårsage et signifikant fald i HR. Derudover er tilstrækkelig eksponering af hjertet afgørende for at få et klart overblik og lette proceduren. I nogle tilfælde kan skæring af 12. til 11. ribben være nyttigt at udsætte hjertet.
Intubationsprocessen bør udføres forsigtigt for at undgå beskadigelse af halspulsårerne og vagusnerverne nær luftrøret. Ventilatorindstillingen skal justeres ud fra dyrets kropsvægt ved hjælp af formlerne3:
Tidevandsvolumen (Vt, ml) = 6,2 × W1,01 (W = kropsvægt, kg)
Respirationsfrekvens (RR, min-1) = 53,5 × W-0,26
For eksempel Vt = 149,4 μL, RR = 140/min i en 25 g mus.
Før kanylering skal det venøse kateter (med en 30 G nål) grundes fuldt ud med 10% albumin og indsættes i venen i en lav vinkel for at forhindre rivning af de skrøbelige venevægge. Den korrekte placering af konduktanskateteret i venstre ventrikel (LV) er afgørende for at opnå nøjagtige resultater. Kateteret skal justeres med LV's længdeakse med alle elektroderne placeret mellem LV-udstrømningskanalen og den apikale endokardiegrænse. En stabil PV-sløjfe uden hak bør opnås gennem hele proceduren, herunder under intravenøs okklusion, hypertonisk saltvandskalibrering og transesophageal pacing. Ved saltkalibrering skal LV-trykket være stabilt under den hypertoniske saltvandsinjektion, og slagene under den indledende afvaskningsfase af stigende volumensignaler anvendes (figur 5). Man skal være forsigtig med ikke at injicere volumener af hypertonisk saltvand højere end 20 μL, fordi hypertonisk saltvand let kan trykke hjertefunktionen ved volumenoverbelastning. Pacingkateteret, der indføres gennem spiserøret, skal bekræftes at være i den korrekte position gennem atrieindfangning (figur 6), og stimulusamplituden skal justeres korrekt (normalt 3 mA med en pulsbredde på 1 ms). Stærkere stimulering ville påvirke konduktanskateteret og forårsage en rysteformet PV-sløjfe (figur 7).
Den nøjagtige beregning af det absolutte volumen kræver anvendelse af to typer kalibrering: saltvandskalibrering og aortaflowkalibrering. Konduktanskateterteknikken kræver en evaluering af forskydningen af parallel konduktans (Vp) for at tage højde for konduktansen målt ikke kun fra blodpuljen i ventrikelhulen, men også fra de omgivende strukturer. Denne vurdering kan opnås ved administration af en hypertonisk saltvandsbolusinfusion. Aortaflowkalibrering muliggør direkte måling af aortastrømmen, hvilket igen tillader bestemmelse af det absolutte slagvolumen. Det skal dog bemærkes, at denne kalibrering kun giver det absolutte slagvolumen og ikke det absolutte ventrikulære volumen. For at opnå det absolutte ventrikulære volumen skal både saltvandskalibrering og aortakalibrering udføres.
Der er nogle begrænsninger for denne metode. For det første blev der anvendt en transapikal tilgang ved introduktion af konduktanskateteret. For at få adgang til LV-toppen skal perikardiet fjernes. Dette kan påvirke de diastoliske parametre, især de pædiatriske. For det andet kan noget blod gå tabt i løbet af den lange proceduretid, hvilket også kan påvirke hjertefunktionsparametrene, men disse problemer kan undgås ved at blive mere dygtige i procedurerne. Det er værd at bemærke, at HFpEF-modellen, der anvendes i denne protokol, ikke fuldstændigt replikerer human HFpEF, som er et syndrom med flere fænotyper afhængigt af de tilknyttede comorbiditeter, såsom fedme, diabetes mellitus, hypertension, atrieflimren eller multipel organsvigt. Der er ingen tilgængelig musemodel, der efterligner alle disse comorbiditeter. Den dobbeltramte HFpEF-musemodel er dog mest relevant for human HFpEF med metaboliske komorbiditeter10. Musenes genetiske baggrund kan påvirke den diastoliske funktion. Mens C57BL/6J-mus er blevet rapporteret at vise differentierede reaktioner på kardiovaskulær stress og en potentielt mildere sygdomsfænotype sammenlignet med C57BL/6N-mus, har denne protokol påvist diastolisk svækkelse i to-hit-modellen, selv på C57BL/6J-baggrund5, hvilket kan være vanskeligt med andre metoder, der normalt anvendes til mus.
Dette manuskript har til formål at give vejledning til at udføre de pacing-associerede PV-loop-procedurer effektivt, hvilket kan være nyttigt til vurdering af HR-associeret hjertefunktion og fremme forskning i hjertesvigt.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Der er ingen konkurrerende økonomiske interesser.
Acknowledgments
Dette arbejde blev støttet af forskningsbevillinger fra Fukuda Foundation for Medical Technology (til E.T. og G. N.) og JSPS KAKENHI Scientific Research Grant-in-Aid 21K08047 (til E.T.).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2-0 silk suture, sterlie | Alfresa Pharma Corporation, Osaka, Japan | 62-9965-57 | Surgical Supplies |
| 2-Fr tetrapolar electrode catheter | Fukuda Denshi, Japan and UNIQUE MEDICAL, Japan | custom-made | Surgical Supplies |
| Albumin Bovine Serum | Nacalai Tesque, Inc., Kyoto, Japan | 01859-47 | Miscellaneous |
| C57/BI6J mouse | Jackson Laboratory | animals | |
| Conductance catheter | Millar Instruments, Houston, TX | PVR 1035 | |
| Electrical cautery, Electrocautery Knife Kit | ellman-Japan,Osaka, Japan | 1-1861-21 | Surgical Supplies |
| Etomidate | Tokyo Chemical Industory Co., Ltd., Tokyo Japan | E0897 | Anesthetic |
| Grass Instrument S44G Square Pulse Stimulator | Astro-Med, West Warwick, RI | Pacing equipment | |
| Isoflurane | Viatris Inc., Tokyo, Japan | 8803998 | Anesthetic |
| Ivabradine | Tokyo Chemical Industory Co., Ltd., Tokyo Japan | I0847 | Miscellaneous |
| LabChart software | ADInstruments, Sydney, Australia | LabChart 7 | Hemodynamic equipment |
| MPVS Ultra | Millar Instruments, Houston, TX | PL3516B49 | Hemodynamic equipment |
| Pancronium bromide | Sigma Aldrich Co., St. Louis, MO | 15500-66-0 | Anesthetic |
| PE10 polyethylene tube | Bio Research Center Co. Ltd., Tokyo, Japan | 62101010 | Surgical Supplies |
| PowerLab 8/35 | ADInstruments, Sydney, Australia | PL3508/P | Hemodynamic equipment |
| PVR 1035 | Millar Instruments, Houston, TX | 842-0002 | Hemodynamic equipment |
| Urethane (Ethyl Carbamate) | Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Osaka, Japan | 050-05821 | Anesthetic |
| Vascular Flow Probe | Transonic, Ithaca, NY | MA1PRB | Surgical Supplies |
References
- 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. Exercise hemodynamics enhance diagnosis of early heart failure with preserved ejection fraction. Circulation. Heart Failure. 3 (5), 588-595 (2010).
- Pacher, P., Nagayama, T., Mukhopadhyay, P., Bátkai, S., David, A. Measurement of cardiac function using pressure-volume conductance catheter technique in mice and rats. Nature Protocols. 3 (9), 1422-1434 (2008).
- Cingolani, O. H., Kass, D. A. Pressure-volume relation analysis of mouse ventricular function. American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 301 (6), 2198-2206 (2011).
- Numata, G., et al. A pacing-controlled protocol for frequency-diastolic relations distinguishes diastolic dysfunction specific to a mouse HFpEF model. American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 323 (3), H523-H527 (2022).
- Piña, I. L., et al.
- Georgakopoulos, D., Kass, D. A. Minimal force-frequency modulation of inotropy and relaxation of in situ murine heart. Journal of Physiology. 534 (2), 535-545 (2001).
- Takimoto, E., et al. Frequency- and afterload-dependent cardiac modulation in vivo by troponin I with constitutively active protein kinase A phosphorylation sites. Circulation Research. 94 (4), 496-504 (2004).
- Meyer, M., Lewinter, M. M. Heart rate and heart failure with preserved ejection fraction: Time to slow β-blocker use? Circulation. Heart Failure. 12 (8), 006213 (2019).
- Schiattarella, G. G., et al. Nitrosative stress drives heart failure with preserved ejection fraction. Nature. 568 (7752), 351-356 (2019).
- Abraham, D., Mao, L. Cardiac pressure-volume loop analysis using conductance catheters in mice. Journal of Visualized Experiments. (103), e52942 (2015).
- Zhang, B., Davis, J. P., Ziolo, M. T. Cardiac catheterization in mice to measure the pressure volume relationship: Investigating the Bowditch effect. Journal of Visualized Experiments. (100), e52618 (2015).
- Townsend, D. W. Measuring pressure volume loops in the mouse. Journal of Visualized Experiments. (111), e53810 (2016).
- Georgakopoulos, D., Kass, D. A. Estimation of parallel conductance by dual-frequency conductance catheter in mice. American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 279 (1), H47 (2000).
