Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Biology
Click here for the English version

Biology

मुराइन हार्ट फेल्योर मॉडल में हृदय गति-निर्भर डायस्टोलिक कार्यों के आकलन के लिए एक पेसिंग-नियंत्रित प्रक्रिया

Published: July 21, 2023 doi: 10.3791/65384
Automatic Translation
1,2, 1,3
1Department of Cardiovascular Medicine, The University of Tokyo Hospital, 2Department of Therapeutic Strategy for Heart Failure, Graduate School of Medicine, The University of Tokyo, 3Division of Cardiology, Department of Medicine, The Johns Hopkins Medical Institutions

Summary

वर्तमान प्रोटोकॉल ट्रांसएसोफेगल पेसिंग के माध्यम से दबाव-मात्रा संबंध प्राप्त करने का वर्णन करता है, जो दिल की विफलता के माउस मॉडल में डायस्टोलिक फ़ंक्शन का मूल्यांकन करने में एक मूल्यवान उपकरण के रूप में कार्य करता है।

Abstract

संरक्षित इजेक्शन अंश (एचएफपीईएफ) के साथ दिल की विफलता एक ऐसी स्थिति है जो डायस्टोलिक डिसफंक्शन और व्यायाम असहिष्णुता की विशेषता है। जबकि व्यायाम-तनावग्रस्त हेमोडायनामिक परीक्षण या एमआरआई का उपयोग डायस्टोलिक डिसफंक्शन का पता लगाने और मनुष्यों में एचएफपीईएफ का निदान करने के लिए किया जा सकता है, ऐसे तौर-तरीके माउस मॉडल का उपयोग करके बुनियादी शोध में सीमित हैं। एक ट्रेडमिल व्यायाम परीक्षण आमतौर पर चूहों में इस उद्देश्य के लिए उपयोग किया जाता है, लेकिन इसके परिणाम शरीर के वजन, कंकाल की मांसपेशियों की ताकत और मानसिक स्थिति से प्रभावित हो सकते हैं। यहां, हम डायस्टोलिक प्रदर्शन में हृदय गति (एचआर) -निर्भर परिवर्तनों का पता लगाने और एचएफपीईएफ के माउस मॉडल में इसकी उपयोगिता को मान्य करने के लिए एक एट्रियल-पेसिंग प्रोटोकॉल का वर्णन करते हैं। इस विधि में एट्रियल पेसिंग के साथ सहवर्ती दबाव-मात्रा (पीवी) लूप विश्लेषण को एनेस्थेटाइज, इंटुबेटिंग और प्रदर्शन करना शामिल है। इस काम में, बाएं वेंट्रिकुलर एपिकल दृष्टिकोण के माध्यम से एक चालकता कैथेटर डाला गया था, और अन्नप्रणाली में एक एट्रियल पेसिंग कैथेटर रखा गया था। इवाब्राडीन के साथ एचआर को धीमा करने से पहले बेसलाइन पीवी लूप एकत्र किए गए थे। एट्रियल पेसिंग के माध्यम से 400 बीपीएम से 700 बीपीएम तक की एचआर वृद्धि पर पीवी लूप एकत्र और विश्लेषण किए गए थे। इस प्रोटोकॉल का उपयोग करते हुए, हमने स्पष्ट रूप से चयापचय प्रेरित एचएफपीईएफ मॉडल में एचआर-निर्भर डायस्टोलिक हानि का प्रदर्शन किया। नियंत्रित चूहों की तुलना में एचआर बढ़ने से विश्राम समय स्थिर (ताऊ) और अंत-डायस्टोलिक दबाव-मात्रा संबंध (ईडीपीवीआर) दोनों खराब हो गए। अंत में, यह एट्रियल पेसिंग-नियंत्रित प्रोटोकॉल एचआर-निर्भर कार्डियक डिसफंक्शन का पता लगाने के लिए उपयोगी है। यह एचएफपीईएफ माउस मॉडल में डायस्टोलिक डिसफंक्शन के अंतर्निहित तंत्र का अध्ययन करने का एक नया तरीका प्रदान करता है और इस स्थिति के लिए नए उपचार विकसित करने में मदद कर सकता है।

Introduction

दिल की विफलता दुनिया भर में अस्पताल में भर्ती होने और मृत्यु का एक प्रमुख कारण है, और संरक्षित इजेक्शन अंश (एचएफपीईएफ) के साथ दिल की विफलता सभी दिल की विफलता के निदान का लगभग 50% है। एचएफपीईएफ को डायस्टोलिक डिसफंक्शन और बिगड़ा हुआ व्यायाम सहिष्णुता की विशेषता है, और संबंधित हेमोडायनामिक असामान्यताएं, जैसे डायस्टोलिक डिसफंक्शन, व्यायाम-तनावग्रस्त हेमोडायनामिक परीक्षण या एमआरआई स्कैन 1,2 के माध्यम से स्पष्ट रूप से पता लगाया जा सकता है।

प्रायोगिक मॉडल में, हालांकि, एचएफपीईएफ से संबंधित शारीरिक असामान्यताओं का आकलन करने के लिए उपलब्ध तौर-तरीके सीमित हैं 3,4. ट्रेडमिल व्यायाम परीक्षण (टीएमटी) का उपयोग रनिंग टाइम और दूरी निर्धारित करने के लिए किया जाता है, जो व्यायाम-तनाव कार्डियक हेमोडायनामिक्स को प्रतिबिंबित कर सकता है; हालांकि, यह विधि शरीर के वजन, कंकाल की मांसपेशियों की ताकत और मानसिक स्थिति जैसे बाहरी चर से हस्तक्षेप के लिए अतिसंवेदनशील है।

इन सीमाओं को दरकिनार करने के लिए, हमने एक एट्रियल-पेसिंग प्रोटोकॉल तैयार किया है जो हृदय गति (एचआर) के आधार पर डायस्टोलिक प्रदर्शन में सूक्ष्म लेकिन महत्वपूर्ण परिवर्तनों का पता लगाता है और एचएफपीईएफ5 के माउस मॉडल में इसकी उपयोगिता को मान्य किया है। कई शारीरिक कारक व्यायाम से संबंधित हृदय समारोह में योगदान करते हैं, जिसमें सहानुभूति तंत्रिका और कैटेकोलामाइन प्रतिक्रिया, परिधीय वासोडिलेशन, एंडोथेलियल प्रतिक्रिया और हृदय गति6 शामिल हैं। इनमें से, हालांकि, एचआर-दबाव संबंध (जिसे बोडिच प्रभाव भी कहा जाता है) को कार्डियक फिजियोलॉजिकल विशेषताओं 7,8,9 के एक महत्वपूर्ण निर्धारक के रूप में जाना जाता है।

प्रोटोकॉल में सिस्टोलिक और डायस्टोलिक फ़ंक्शन का आकलन करने के लिए बेसलाइन पर एक पारंपरिक दबाव-मात्रा विश्लेषण करना शामिल है, जिसमें दबाव विकास की दर (डीपी / डीटी), अंत-सिस्टोलिक दबाव-मात्रा संबंध (ईएसपीवीआर), और अंत-डायस्टोलिक दबाव-मात्रा संबंध (ईडीपीवीआर) जैसे पैरामीटर शामिल हैं। हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ये पैरामीटर एचआर से प्रभावित होते हैं, जो उनके आंतरिक हृदय गति में अंतर के कारण जानवरों के बीच भिन्न हो सकते हैं। इसके अतिरिक्त, एचआर पर संज्ञाहरण के प्रभावों पर भी विचार किया जाना चाहिए। इसे संबोधित करने के लिए, मानव संसाधन को इवाब्रैडिन के साथ एट्रियल पेसिंग को सहवर्ती रूप से प्रशासित करके मानकीकृत किया गया था, और वृद्धिशील हृदय गति पर कार्डियक पैरामीटर माप किए गए थे। विशेष रूप से, एचआर-निर्भर हृदय प्रतिक्रिया ने एचएफपीईएफ चूहों को नियंत्रण समूह चूहों से अलग किया, जबकि बेसलाइन पीवी लूप माप (आंतरिक हृदय गति का उपयोग करके) में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं देखा गया।

हालांकि यह पेसिंग प्रोटोकॉल अपेक्षाकृत जटिल लग सकता है, इसकी सफलता दर 90% से अधिक है जब इसे अच्छी तरह से समझा जाता है। यह प्रोटोकॉल एचएफपीईएफ माउस मॉडल में डायस्टोलिक डिसफंक्शन के अंतर्निहित तंत्र का अध्ययन करने और इस स्थिति के लिए नए उपचार के विकास में मदद करने का एक उपयोगी तरीका प्रदान करेगा।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

इस पशु प्रोटोकॉल को संस्थागत पशु देखभाल और उपयोग समिति द्वारा अनुमोदित किया गया था और टोक्यो विश्वविद्यालय में पशु प्रयोगों और संबंधित गतिविधियों के लिए नियमों का पालन किया गया था। वर्तमान अध्ययन के लिए, 8-12 सप्ताह के पुरुष C57 / Bl6J चूहों का उपयोग किया गया था। जानवरों को एक वाणिज्यिक स्रोत से प्राप्त किया गया था ( सामग्री की तालिका देखें)। एचएफपीईएफ का एक मॉडल एनजी-नाइट्रो-एल-आर्जिनिन मिथाइल एस्टर के साथ संयोजन में 15 सप्ताह के लिए उच्च वसा वाले आहार का प्रशासन करके स्थापित किया गया था, जैसा कि पहलेवर्णित है।

1. कैथेटर तैयारी और दबाव / वॉल्यूम अंशांकन

  1. सामान्य खारा में एक चालकता कैथेटर रखें, और इसे पावरलैब 8/35 और एक दबाव-वॉल्यूम इकाई (एमपीवीएस मॉड्यूल, सामग्री की तालिका देखें) से युक्त मॉड्यूल से संलग्न करें।
  2. एमपीवीएस मॉड्यूल 3,11 पर पूर्व निर्धारित दबाव (0 मिमीएचजी और 100 मिमीएचजी) और वॉल्यूम पैरामीटर (ये एमपीवीएस मॉड्यूल के बीच भिन्न होते हैं) की रिकॉर्डिंग के माध्यम से इलेक्ट्रॉनिक रूप से दबाव और मात्रा को कैलिब्रेट करें (निर्माता के निर्देश भी देखें)।

2. कैथीटेराइजेशन के लिए एक जानवर तैयार करना

  1. संज्ञाहरण और वेंटिलेशन
    1. इंटुबैशन से 5-10 मिनट पहले 5 मिलीग्राम / किलोग्राम एटोमिडेट और 500 मिलीग्राम / किलोग्राम यूरेथेन ( सामग्री की तालिका देखें) के इंट्रापरिटोनियल इंजेक्शन का प्रशासन करें।
      नोट: यूरेथेन, जबकि जानवरों के अध्ययन में एक एनेस्थेटिक एजेंट के रूप में प्रभावी है, मनुष्यों के लिए कार्सिनोजेनिक होने का संदेह है। इसलिए, जब प्रयोगात्मक उद्देश्यों की प्राप्ति के लिए यूरेथेन आवश्यक है और कोई वैकल्पिक एजेंट पर्याप्त नहीं है, तो इसे सावधानी के साथ संभाला जाना चाहिए। उचित सुरक्षात्मक उपाय, जैसे दस्ताने और मास्क पहनना और तैयारी के दौरान फ्यूम हुड का उपयोग करना, अनिवार्य है। एक संभावित विकल्प के रूप में, केटामाइन (80 मिलीग्राम / किग्रा, आईपी) को नियोजित किया जा सकता है।
    2. माउस को एक संज्ञाहरण कक्ष में रखें जो पहले 2% आइसोफ्लुरेन से संतृप्त था, और एनेस्थीसिया के प्रेरण पर जानवर को 38 डिग्री सेल्सियस और 40 डिग्री सेल्सियस के बीच बनाए गए पूर्व-गर्म हीटिंग पैड में स्थानांतरित करें।
    3. सर्जिकल क्षेत्र को शेव करें। फिर, बीटाडीन और अल्कोहल के तीन वैकल्पिक राउंड के साथ सर्जिकल साइट को कीटाणुरहित करें।
    4. गर्दन में एक क्षैतिज चीरा (1-2 सेमी) बनाएं, श्वासनली की मांसपेशियों को उत्तेजित करें, और श्वासनली को उजागर करें। श्वासनली के नीचे एक सर्जिकल 2-0 रेशम सीवन पारित करें, इसे ऊपर उठाएं, और इसे खोलने के लिए एक छोटा चीरा (1-2 मिमी) बनाएं।
    5. श्वासनली में एक एंडोट्राचेल ट्यूब डालें, और इसे एक वेंटिलेटर से कनेक्ट करें जो 100% ऑक्सीजन और 2% आइसोफ्लुरेन (बाद में 0.5% से 1% तक कम) का मिश्रण प्रदान करता है।
  2. केंद्रीय शिरापरक (सीवी) कैथेटर सम्मिलन और द्रव इंजेक्शन
    1. स्टर्नोक्लीडोमास्टॉइड मांसपेशी3 के नीचे आंतरिक जुगुलर नस का पता लगाएं।
    2. केंद्रीय शिरापरक कैथेटर डालें, जिसमें पीई -10 सिलास्टिक टयूबिंग ( सामग्री की तालिका देखें) शामिल है, जो 30 ग्राम सुई से जुड़ा हुआ है, जुगुलर नस में।
    3. 3 मिनट में 10% एल्बुमिन / एनएसीएल के शरीर के वजन के 5-6 μL / g के बोलस इन्फ्यूजन का प्रबंधन करें, इसके बाद 5-10 μL / min की निरंतर जलसेक दर दें।
      नोट: संज्ञाहरण के कारण परिधीय वासोडिलेशन के परिणामस्वरूप हाइपोटेंशन को रोकने के लिए यह कदम महत्वपूर्ण है। आंतरिक जुगुलर नस स्टर्नोक्लीडोमास्टोइड मांसपेशी और कैरोटिड धमनी के बीच स्थित है, और यह धमनी की तुलना में गहरे रंग का दिखाई देता है।

3. बाएं वेंट्रिकुलर कैथीटेराइजेशन के लिए सर्जिकल प्रक्रिया (खुली छाती दृष्टिकोण)

  1. एनेस्थेटाइज्ड माउस के सर्जिकल क्षेत्र को शेव करें। फिर, बीटाडीन और अल्कोहल के तीन वैकल्पिक राउंड के साथ सर्जिकल साइट को कीटाणुरहित करें।
  2. पैर की अंगुली चुटकी करके संज्ञाहरण की गहराई की पुष्टि करें। फिर, xiphoid प्रक्रिया के नीचे एक क्षैतिज चीरा (2-3 सेमी) बनाएं, और कुंद कैंची का उपयोग करके छाती की दीवार से त्वचा को अलग करें।
  3. छाती की दीवार को विद्युत कैटरी का उपयोग करके दोनों तरफ से काट लें ( सामग्री की तालिका देखें)।
  4. डायाफ्राम के माध्यम से काटकर दिल को उजागर करें, और बल का उपयोग करके दिल से पेरिकार्डियम को धीरे से हटा दें।
  5. बाएं वेंट्रिकल (एलवी) के शीर्ष में 27 ग्राम सुई डालें, और पंचर छेद के माध्यम से एलवी में एक चालकता कैथेटर डालें।
  6. कैथेटर की स्थिति को समायोजित करें ताकि एक चौकोर आकार का दबाव-वॉल्यूम लूप प्राप्त हो।
  7. सत्यापित करें कि कैथेटर पैपिलरी मांसपेशी से संपर्क नहीं करता है जब लोडिंग स्थितियों में परिवर्तन अवर वेना कावा (आईवीसी) रोड़ा के दौरान पीवी लूप के आकार की जांच करके होता है।
    नोट: पर्याप्त दिल का जोखिम प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाता है और एक स्पष्ट दृश्य प्राप्त करने में मदद करता है।

4. पीवी लूप डेटा रिकॉर्ड करना और अंत-सिस्टोलिक दबाव-मात्रा संबंध (ईएसपीवीआर) और अंत-डायस्टोलिक दबाव-मात्रा संबंध (ईडीपीवीआर) का निर्धारण करना।

नोट: आईवीसी रोड़ा द्वारा प्रीलोड को कम करने से ईएसपीवीआर और ईडीपीवीआर का निर्धारण संभव हो जाता है।

  1. सिग्नल स्थिरीकरण (कैनुलेशन के बाद 5-10 मिनट) के बाद लैबचार्ट सॉफ्टवेयर ( सामग्री की तालिका देखें), पावरलैब और एमपीवीएस मॉड्यूल के साथ बेसलाइन दबाव-वॉल्यूम (पीवी) लूप को रिकॉर्ड और विश्लेषण करें।
  2. आईवीसी को बल के साथ संपीड़ित करके आईवीसी रोड़ा करें, और आईवीसी रोड़ा के दौरान कम से कम 20 हृदय चक्रों के लिए पीवी लूप रिकॉर्ड करें। लैबचार्ट सॉफ्टवेयर का उपयोग करके पीवी लूप के अंत-डायस्टोलिक बिंदुओं के माध्यम से एक घुमावदार रेखा फिट करके पीवी लूप और ईडीपीवीआर के अंत-सिस्टोलिक बिंदुओं के माध्यम से एक रैखिक प्रतिगमन रेखा फिट करके ईएसपीवीआर का निर्धारण करें।
    नोट: फेफड़ों की गति कलाकृतियों को रोकने के लिए आईवीसी रोड़ा के दौरान वेंटिलेटर को रोकें। एक लकवाग्रस्त एजेंट जैसे पैंकुरोनियम (0.5-1 मिलीग्राम / किग्रा) सहायक हो सकता है जब फेफड़ों की गति अत्यधिक होती है और इसका उपयोग केवल एक स्थिर एनेस्थेटिक विमान की पुष्टि होने के बाद किया जाना चाहिए।

5. ट्रांसओसोफेगल पेसिंग

  1. अन्नप्रणाली में एक 2-एफआर टेट्रापोलर इलेक्ट्रोड कैथेटर डालें, कैथेटर को पल्स उत्तेजक से कनेक्ट करें ( सामग्री की तालिका देखें), और एट्रियल कैप्चर सीमा निर्धारित करें (आम तौर पर, उत्तेजना आयाम 3 एमए है, और पल्स चौड़ाई 1 एमएस है)।
  2. इंट्रापरिटोनियल रूप से प्रशासित 20 मिलीग्राम / किग्रा इवाब्राडीन ( सामग्री की तालिका देखें) का उपयोग करके एचआर को 400 बीट्स / मिनट से नीचे धीमा करें।
  3. स्थिरीकरण के बाद, 100 बीट / मिनट की वृद्धि के साथ 400 बीट / मिनट से 700 बीट / मिनट तक विभिन्न पेसिंग दरों पर पीवी लूप के 20 निरंतर हृदय चक्र प्राप्त करें; प्रत्येक पेसिंग दर पर 5 मिनट से अधिक चक्र प्राप्त करें।

6. खारा अंशांकन और महाधमनी प्रवाह अंशांकन।

  1. वेंटिलेटर को निष्क्रिय करें, और सीवी कैथेटर के माध्यम से अंतःशिरा में हाइपरटोनिक खारा घोल के 5-10 μL का प्रबंधन करें।
  2. खारा इंजेक्शन के दौरान दबाव और मात्रा में उतार-चढ़ाव का दस्तावेजीकरण करें, और पावरलैब 3,11 का उपयोग करके वीपी मान की गणना करें।
  3. सटीकता और प्रजनन क्षमता बढ़ाने के लिए खारा अंशांकन दोहराएं।
  4. वॉल्यूम सिग्नल को परेशान न करने के लिए माउस को अपनी बाईं ओर घुमाएं।
  5. रीढ़ की ओर Th3 से Th5 के बीच एक पार्श्व थोराकोटॉमी बनाएं, और धीरे से अवरोही महाधमनी के एक छोटे से हिस्से को बल के साथ विच्छेदित करें।
  6. कार्डियक आउटपुट को मापने के लिए महाधमनी के ऊपर एक संवहनी प्रवाह जांच ( सामग्री की तालिका देखें) रखें।
    नोट: पूर्ण मात्रा की सटीक गणना के लिए दो प्रकार के अंशांकन के उपयोग की आवश्यकता होती है: खारा अंशांकन और महाधमनी प्रवाह अंशांकन। पशु विषयों में हाइपरटोनिक खारा जलसेक से जुड़े संभावित जोखिमों को पहचानना महत्वपूर्ण है, क्योंकि अत्यधिक नमक लोडिंग के परिणामस्वरूप सिकुड़न में गिरावट आ सकती है।

7. इच्छामृत्यु

  1. अध्ययन के बाद, गर्भाशय ग्रीवा अव्यवस्था के माध्यम से एनेस्थेटिक ओवरडोज के तहत चूहों को इच्छामृत्यु दें।
    नोट: महत्वपूर्ण कार्य की पूर्ण समाप्ति सुनिश्चित करने के लिए, इच्छामृत्यु की एक द्वितीयक विधि नियोजित की जाती है, जैसे कि बाद में हृदय ऊतक कटाई के साथ संज्ञाहरण के तहत एक्ससेंग्यूनेशन।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

बेसलाइन पीवी लूप डेटा चित्रा 1 और तालिका 1 में प्रदर्शित होते हैं। बेसलाइन पर (पेसिंग की अनुपस्थिति में), डायस्टोलिक मापदंडों में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं था जैसे कि विश्राम समय स्थिरांक (टीएयू), दबाव परिवर्तन की न्यूनतम दर (डीपी / डीटी मिन), और नियंत्रण और एचएफपीईएफ चूहों के बीच ईडीपीवीआर। हालांकि, एचएफपीईएफ चूहों ने उच्च रक्तचाप और धमनी इलास्टेंस (ईए) का प्रदर्शन किया, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, और वेंट्रिकुलर सिस्टोल के दौरान एक विशिष्ट पहाड़ के आकार के पीवी लूप का प्रदर्शन किया। इसे दबाव ट्रांसड्यूसर पर वेंट्रिकुलर मांसपेशी के सीधे संपर्क के कारण स्पाइक से अलग किया जाना चाहिए (चित्रा 2)। महत्वपूर्ण रूप से, एट्रियल पेसिंग का उपयोग करके, डायस्टोलिक फ़ंक्शन को नियंत्रण चूहों और एचएफपीईएफ चूहों5 (चित्रा 3 और चित्रा 4) के बीच स्पष्ट रूप से अलग किया जा सकता है। नियंत्रण समूह में, ताऊ और ईडीपीवीआर दोनों में सुधार हुआ क्योंकि पेसिंग दर में वृद्धि हुई, जबकि, एचएफपीईएफ समूह में, ताऊ और ईडीपीवीआर दोनों खराब हो गए क्योंकि एचआर एट्रियल पेसिंग के साथ बढ़ गया।

Figure 1
चित्रा 1: पेसिंग की अनुपस्थिति में बेसलाइन पर प्रतिनिधि दबाव-मात्रा संबंध, स्क्रीनशॉट में दर्शाया गया है। परिणामों से पता चला कि एचएफपीईएफ चूहों ने नियंत्रित चूहों की तुलना में उच्च धमनी इलास्टेंस और वेंट्रिकुलर दबाव का प्रदर्शन किया। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्रा 2: स्पाइक के आकार के पीवी लूप की एक प्रतिनिधि छवि। इस प्रकार का पीवी लूप आकार वेंट्रिकुलर मांसपेशी (नारंगी तीर द्वारा दिखाया गया) द्वारा दबाव ट्रांसड्यूसर के प्रत्यक्ष संपीड़न का परिणाम है और परिणामों में सटीकता बनाए रखने के लिए विश्लेषण से बाहर रखा जाना चाहिए। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्रा 3: संरक्षित इजेक्शन अंश (एचएफपीईएफ) मॉडल चूहों और नियंत्रण चूहों के साथ दिल की विफलता के बीच एट्रियल पेसिंग के जवाब में हेमोडायनामिक मापदंडों में अंतर को दर्शाते हुए प्रतिनिधि चार्ट। चार्ट स्पष्ट रूप से दो समूहों के बीच अंतर करता है, जिसमें एचआर 400 बीट प्रति मिनट से 700 बीट प्रति मिनट तक होता है। संक्षेप: एलवीपी = बाएं वेंट्रिकुलर दबाव; dP/dt = LVP का पहला व्युत्पन्न; ईडीपीवीआर = अंत-डायस्टोलिक दबाव-मात्रा संबंध; एलवीवी = बाएं वेंट्रिकुलर वॉल्यूम; ताऊ = विश्राम समय स्थिर। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्रा 4: हृदय गति (एचआर) के संदर्भ में दर्शाए गए दबाव-वॉल्यूम लूप विश्लेषण से डायस्टोलिक मापदंडों की हेमोडायनामिक प्रतिक्रिया। एचएफपीईएफ मॉडल चूहों में, डायस्टोलिक फ़ंक्शन (ताऊ और ईडीपीवीआर) बिगड़ गया क्योंकि एट्रियल पेसिंग के दौरान हृदय गति बढ़ गई। दो-तरफा एनोवा विश्लेषण ने ईडीपीवीआर पर एचएफपीईएफ (एफ = 28.95, पी < 0.001) और एचआर (एफ = 3.035, पी = 0.08644) का एक महत्वपूर्ण मुख्य प्रभाव दिखाया, साथ ही समूह और हृदय गति (एफ = 3.938, पी = 0.02454) के बीच एक महत्वपूर्ण इंटरैक्शन प्रभाव दिखाया। ताऊ के लिए, समूह (एफ = 25.56, पी < 0.001) और एचआर (एफ = 0.1088, पी = 0.7425) का एक महत्वपूर्ण प्रभाव था, साथ ही समूह और हृदय गति (एफ = 3.461, पी = 0.03759) के बीच एक महत्वपूर्ण इंटरैक्शन प्रभाव था। डेटा माध्य ± मानक त्रुटि के रूप में प्रदर्शित होते हैं। n = 6 चूहे / समूह। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 5
चित्रा 5: खारा अंशांकन प्रक्रिया का प्रतिनिधि चित्रण। हाइपरटोनिक खारा का जलसेक रक्त की विद्युत चालकता को बदल देता है, इस प्रकार आसपास के हृदय ऊतक के लिए जिम्मेदार सिग्नल घटक की गणना को सक्षम करता है। इंजेक्शन के दौरान रक्तचाप स्थिर रहना चाहिए, थोड़ी मात्रा में वृद्धि के साथ (नारंगी तीर में दिखाया गया है)। संक्षेप: एलवीपी = बाएं वेंट्रिकुलर दबाव; LVV = बाएं वेंट्रिकुलर वॉल्यूम कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 6
चित्रा 6: ट्रांसएसोफेगल पेसिंग कैथेटर के उचित प्लेसमेंट का प्रतिनिधि चित्रण। ट्रांसएसोफेगल पेसिंग कैथेटर का उचित प्लेसमेंट एक संकीर्ण क्यूआरएस ताल को सक्षम बनाता है। नीले तीर एक सामान्य साइनस लय को दर्शाते हैं, और लाल तीर एट्रियल पेसिंग लय दिखाते हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 7
चित्रा 7: एट्रियल पेसिंग में गलत तरीके से समायोजित उत्तेजना आयाम की प्रतिनिधि छवि, जिसके परिणामस्वरूप एक विकृत दबाव-वॉल्यूम लूप होता है। उत्तेजना की तीव्रता ने चालकता संकेत में अवांछित गति कलाकृतियों को प्रेरित किया, जिसे हिलाने वाली रेखा (तीर ों द्वारा इंगित) के साथ पीवी लूप के रूप में दर्शाया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

नियंत्रण (n = 10) HFPEF (n = 10) पी मान
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
वेद (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
एचआर (बीट/मिन) 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 अधिकतम (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
ताऊ (सुश्री) 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

तालिका 1: नियंत्रण और एचएफपीईएफ चूहों में बेसलाइन कार्डियक पैरामीटर। डेटा को औसत ± मानक त्रुटि के रूप में प्रदर्शित किया जाता है; * पी < 0.05 बनाम टी-टेस्ट द्वारा नियंत्रण।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

हम ट्रांसएसोफेगल पेसिंग के आवेदन के साथ दबाव-मात्रा संबंधों का आकलन करने के लिए एक पद्धति प्रस्तुत करते हैं। व्यायाम असहिष्णुता एचएफपीईएफ की प्रमुख विशेषताओं में से एक है, फिर भी व्यायाम के दौरान चूहों में हृदय समारोह के मूल्यांकन के लिए कोई तकनीक उपलब्ध नहीं है। हमारा पेसिंग प्रोटोकॉल डायस्टोलिक डिसफंक्शन का पता लगाने के लिए एक मूल्यवान उपकरण प्रदान करता है, जो आराम की स्थिति में स्पष्ट नहीं हो सकता है।

सटीक और सुसंगत गुणवत्ता के पीवी लूप को प्राप्त करने के लिए, निम्नलिखित चरणों को सावधानीपूर्वक निष्पादित किया जाना चाहिए 3,4,5,7,8,11,12,13,14: (1) जानवरों को सावधानी से एनेस्थेटाइज किया जाना चाहिए, और हीटिंग पैड का उपयोग करके 37-37.5 डिग्री सेल्सियस के लगातार शरीर के तापमान को बनाए रखा जाना चाहिए; (2) जानवरों को उचित रूप से इंजेक्ट किया जाना चाहिए, और वेंटिलेशन को प्रभावी ढंग से नियंत्रित किया जाना चाहिए; (3) अंतःशिरा पहुंच का उचित प्लेसमेंट सुनिश्चित किया जाना चाहिए; (4) चालकता कैथेटर को एलवी के भीतर ठीक से तैनात किया जाना चाहिए; (5) ट्रांसओसोफेगल कैथेटर को विवेकपूर्ण तरीके से रखा जाना चाहिए, और उचित पेसिंग सुनिश्चित की जानी चाहिए; 6) डेटा अधिग्रहण प्रणाली को देखभाल से जोड़ा जाना चाहिए, और लाभ और ऑफसेट मूल्यों को उचित रूप से समायोजित किया जाना चाहिए; (7) चालकता संकेतों को हाइपरटोनिक खारा का उपयोग करके कैलिब्रेट किया जाना चाहिए; (8) प्रवाह जांच के साथ महाधमनी प्रवाह का उचित माप सत्यापित किया जाना चाहिए; (9) किसी भी तनाव- या आंदोलन-प्रेरित कलाकृतियों को कम करने के लिए पूरी प्रक्रिया में जानवरों की भलाई की लगातार निगरानी की जानी चाहिए।

चूहों में प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य और उच्च गुणवत्ता वाले पीवी लूप प्राप्त करने में संज्ञाहरण की खुराक का अनुकूलन महत्वपूर्ण है। आमतौर पर, 800 मिलीग्राम / किलोग्राम यूरेथेन और 5-10 मिलीग्राम / किलोग्राम एटोमिडेट की खुराक दी जाती है। हालांकि, पैथोलॉजिकल दिल की विफलता के मामलों में, एनेस्थेटिक की कम खुराक देने की सलाह दी जाती है। प्रक्रिया के दौरान, हीटिंग पैड पर एनेस्थेटाइज्ड जानवर को धीरे से रखकर 37-38 डिग्री सेल्सियस के गर्म शरीर के तापमान को बनाए रखना आवश्यक है। यह चूहों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है क्योंकि शरीर के तापमान में गिरावट से एचआर में उल्लेखनीय कमी हो सकती है। इसके अलावा, एक स्पष्ट दृश्य प्राप्त करने और प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाने के लिए हृदय का पर्याप्त जोखिम महत्वपूर्ण है। कुछ मामलों में, 12 वीं से 11 वीं पसलियों को काटना दिल को उजागर करने में सहायक हो सकता है।

श्वासनली के पास कैरोटिड धमनियों और वेगस नसों को नुकसान से बचने के लिए इंटुबैशन प्रक्रिया को सावधानीपूर्वक किया जाना चाहिए। वेंटिलेटर सेटिंग को प्रदान किए गए सूत्रों का उपयोग करके जानवर के शरीर के वजन के आधार पर समायोजित किया जाना चाहिए:

ज्वारीय आयतन (Vt, mL) = 6.2 × W1.01 (W = शरीर का वजन, kg)
श्वसन दर (आरआर, मिन-1) = 53.5 × डब्ल्यू-0.26
उदाहरण के लिए, 25 ग्राम माउस में Vt = 149.4 μL, RR = 140/min।

कैनुलेशन से पहले, शिरापरक कैथेटर (30 ग्राम सुई के साथ) को 10% एल्ब्यूमिन के साथ पूरी तरह से प्राइम किया जाना चाहिए और नाजुक नस की दीवारों को फटने से रोकने के लिए उथले कोण पर नस में डाला जाना चाहिए। सटीक परिणाम प्राप्त करने के लिए बाएं वेंट्रिकल (एलवी) के भीतर चालकता कैथेटर की उचित स्थिति सर्वोपरि है। कैथेटर को एलवी अनुदैर्ध्य अक्ष के साथ संरेखित किया जाना चाहिए, जिसमें एलवी बहिर्वाह पथ और एपिकल एंडोकार्डियल सीमा के बीच स्थित सभी इलेक्ट्रोड हैं। पूरी प्रक्रिया के दौरान बिना किसी पायदान के एक स्थिर पीवी लूप प्राप्त किया जाना चाहिए, जिसमें अंतःशिरा रोड़ा, हाइपरटोनिक खारा अंशांकन और ट्रांसएसोफेगल पेसिंग शामिल हैं। खारा अंशांकन में, हाइपरटोनिक सलाइनइंजेक्शन के दौरान एलवी दबाव स्थिर होना चाहिए, और बढ़ते वॉल्यूम संकेतों के प्रारंभिक वॉश-इन चरण के दौरान धड़कन का उपयोग किया जाता है (चित्रा 5)। किसी को सावधान रहने की जरूरत है कि 20 μL से अधिक हाइपरटोनिक खारा की मात्रा को इंजेक्ट न करें क्योंकि हाइपरटोनिक खारा आसानी से वॉल्यूम अधिभार द्वारा हृदय समारोह को दबा सकता है। अन्नप्रणाली के माध्यम से पेश किए गए पेसिंग कैथेटर को एट्रियल कैप्चर (चित्रा 6) के माध्यम से उचित स्थिति में होने की पुष्टि की जानी चाहिए, और उत्तेजना आयाम को उचित रूप से समायोजित किया जाना चाहिए (आमतौर पर 3 एमए, 1 एमएस की पल्स चौड़ाई के साथ)। मजबूत उत्तेजना चालकता कैथेटर को प्रभावित करेगी और एक झटके के आकार के पीवी लूप का कारण बनेगी (चित्रा 7)।

पूर्ण मात्रा की सटीक गणना के लिए दो प्रकार के अंशांकन के उपयोग की आवश्यकता होती है: खारा अंशांकन और महाधमनी प्रवाह अंशांकन। चालकता कैथेटर तकनीक को न केवल वेंट्रिकुलर गुहा के भीतर रक्त पूल से बल्कि आसपास की संरचनाओं से भी मापा जाने वाले चालकता के लिए समानांतर चालकता (वीपी) ऑफसेट के मूल्यांकन की आवश्यकता होती है। यह मूल्यांकन हाइपरटोनिक खारा बोलस जलसेक के प्रशासन के माध्यम से पूरा किया जा सकता है। महाधमनी प्रवाह अंशांकन महाधमनी प्रवाह के प्रत्यक्ष माप को सक्षम बनाता है, जो बदले में, पूर्ण स्ट्रोक की मात्रा के निर्धारण की अनुमति देता है। हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह अंशांकन केवल पूर्ण स्ट्रोक वॉल्यूम प्रदान करता है और पूर्ण वेंट्रिकुलर वॉल्यूम नहीं है। पूर्ण वेंट्रिकुलर वॉल्यूम प्राप्त करने के लिए, खारा अंशांकन और महाधमनी अंशांकन दोनों किया जाना चाहिए।

इस विधि की कुछ सीमाएँ हैं। सबसे पहले, चालकता कैथेटर पेश करते समय एक ट्रांसपिकल दृष्टिकोण नियोजित किया गया था। एलवी एपेक्स तक पहुंचने के लिए, पेरिकार्डियम को हटाने की आवश्यकता है। यह डायस्टोलिक मापदंडों को प्रभावित कर सकता है, विशेष रूप से बाल चिकित्सा। दूसरा, लंबी प्रक्रिया के दौरान कुछ रक्त खो सकता है, जो हृदय कार्यात्मक मापदंडों को भी प्रभावित कर सकता है, लेकिन प्रक्रियाओं में अधिक कुशल होने से इन मुद्दों से बचा जा सकता है। यह ध्यान देने योग्य है कि इस प्रोटोकॉल में उपयोग किया जाने वाला एचएफपीईएफ मॉडल पूरी तरह से मानव एचएफपीईएफ को नहीं दोहराता है, जो मोटापा, मधुमेह मेलेटस, उच्च रक्तचाप, एट्रियल फाइब्रिलेशन, या कई अंग विफलता जैसे संबंधित कोमोर्बिडिटी के आधार पर कई फेनोटाइप के साथ एक सिंड्रोम है। कोई उपलब्ध चूहों का मॉडल नहीं है जो इन सभी कोमोर्बिडिटी की नकल करता है। डबल-हिट एचएफपीईएफ चूहों का मॉडल, हालांकि, चयापचय कोमोर्बिडिटी10 के साथ मानव एचएफपीईएफ के लिए सबसे अधिक प्रासंगिक है। चूहों की आनुवंशिक पृष्ठभूमि डायस्टोलिक फ़ंक्शन को प्रभावित कर सकती है। जबकि C57BL/6J चूहों को C57BL/6N चूहों की तुलना में कार्डियोवैस्कुलर तनाव और संभावित रूप से हल्के रोग फेनोटाइप के लिए अंतर प्रतिक्रियाएं दिखाने की सूचना मिली है, इस प्रोटोकॉल ने C57BL/6J पृष्ठभूमि5 पर भी दो-हिट मॉडल में डायस्टोलिक हानि का पता लगाया है, जो आमतौर पर चूहों में नियोजित अन्य तौर-तरीकों के साथ मुश्किल हो सकता है।

इस पांडुलिपि का उद्देश्य पेसिंग से जुड़े पीवी लूप प्रक्रियाओं को प्रभावी ढंग से करने के लिए मार्गदर्शन प्रदान करना है, जो एचआर से जुड़े हृदय समारोह का आकलन करने और दिल की विफलता पर अनुसंधान को आगे बढ़ाने में सहायक हो सकता है।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

कोई प्रतिस्पर्धी वित्तीय हित नहीं हैं।

Acknowledgments

इस काम को फुकुडा फाउंडेशन फॉर मेडिकल टेक्नोलॉजी (ईटी और जीएन को) और जेएसपीएस केकेन्ही वैज्ञानिक अनुसंधान अनुदान 21के08047 (ईटी को) से अनुसंधान अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था।

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Piña, I. L., et al. Exercise and heart failure. Circulation. 107 (8), 1210-1225 (2003).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Schiattarella, G. G., et al. Nitrosative stress drives heart failure with preserved ejection fraction. Nature. 568 (7752), 351-356 (2019).
  11. Abraham, D., Mao, L. Cardiac pressure-volume loop analysis using conductance catheters in mice. Journal of Visualized Experiments. (103), e52942 (2015).
  12. 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).
  13. Townsend, D. W. Measuring pressure volume loops in the mouse. Journal of Visualized Experiments. (111), e53810 (2016).
  14. 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).

Tags

पेसिंग-नियंत्रित प्रक्रिया मूल्यांकन हृदय गति-निर्भर डायस्टोलिक फ़ंक्शन मुराइन हार्ट फेलियर मॉडल संरक्षित इजेक्शन फ्रैक्शन के साथ दिल की विफलता एचएफपीईएफ डायस्टोलिक डिसफंक्शन व्यायाम असहिष्णुता हेमोडायनामिक टेस्ट एमआरआई बेसिक रिसर्च माउस मॉडल ट्रेडमिल व्यायाम परीक्षण शरीर का वजन कंकाल की मांसपेशियों की ताकत मानसिक स्थिति एट्रियल-पेसिंग प्रोटोकॉल हृदय गति में परिवर्तन डायस्टोलिक प्रदर्शन एचएफपीईएफ का माउस मॉडल एनेस्थेटाइजिंग इंटुबेटिंग दबाव-वॉल्यूम लूप विश्लेषण चालकता कैथेटर एट्रियल पेसिंग कैथेटर इवाब्राडाइन एचआर इंक्रीमेंट बीपीएम (बीट्स प्रति मिनट) डायस्टोलिक हानि चयापचय प्रेरित एचएफपीईएफ मॉडल विश्राम समय स्थिरांक (टीएयू) अंत-डायस्टोलिक दबाव-मात्रा संबंध (ईडीपीवीआर)
मुराइन हार्ट फेल्योर मॉडल में हृदय गति-निर्भर डायस्टोलिक कार्यों के आकलन के लिए एक पेसिंग-नियंत्रित प्रक्रिया
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Numata, G., Takimoto, E. A… More

Numata, G., Takimoto, E. A Pacing-Controlled Procedure for the Assessment of Heart Rate-Dependent Diastolic Functions in Murine Heart Failure Models. J. Vis. Exp. (197), e65384, doi:10.3791/65384 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter