Summary
يصف البروتوكول الحالي الحصول على علاقة الضغط والحجم من خلال تنظيم السرعة عبر المريء ، والذي يعمل كأداة قيمة في تقييم الوظيفة الانبساطية في نماذج الفئران لفشل القلب.
Abstract
فشل القلب مع الكسر القذفي المحفوظ (HFpEF) هو حالة تتميز بالخلل الانبساطي وعدم تحمل التمرين. في حين يمكن استخدام اختبارات الدورة الدموية المجهدة أو التصوير بالرنين المغناطيسي للكشف عن الخلل الانبساطي وتشخيص HFpEF في البشر ، فإن هذه الطرائق محدودة في البحث الأساسي باستخدام نماذج الفئران. يشيع استخدام اختبار تمرين جهاز المشي لهذا الغرض في الفئران ، ولكن يمكن أن تتأثر نتائجه بوزن الجسم وقوة العضلات الهيكلية والحالة العقلية. هنا ، نصف بروتوكول تنظيم السرعة الأذيني للكشف عن التغيرات المعتمدة على معدل ضربات القلب (HR) في الأداء الانبساطي والتحقق من فائدته في نموذج الماوس من HFpEF. تتضمن الطريقة التخدير والتنبيب وإجراء تحليل حلقة حجم الضغط (PV) المصاحب لسرعة الأذينين. في هذا العمل ، تم إدخال قسطرة التوصيل عبر نهج قمي البطين الأيسر ، وتم وضع قسطرة سرعة الأذينية في المريء. تم جمع الحلقات الكهروضوئية الأساسية قبل إبطاء HR باستخدام ivabradine. تم جمع الحلقات الكهروضوئية وتحليلها بزيادات HR تتراوح من 400 نبضة في الدقيقة إلى 700 نبضة في الدقيقة عبر السرعة الأذينية. باستخدام هذا البروتوكول ، أظهرنا بوضوح ضعف الانبساطي المعتمد على HR في نموذج HFpEF المستحث بالتمثيل الغذائي. ساء كل من ثابت وقت الاسترخاء (Tau) وعلاقة الضغط والحجم الانبساطي النهائي (EDPVR) مع زيادة الموارد البشرية مقارنة بالفئران الضابطة. في الختام ، يعد هذا البروتوكول الذي يتم التحكم فيه بالسرعة الأذينية مفيدا للكشف عن اختلالات القلب المعتمدة على HR. يوفر طريقة جديدة لدراسة الآليات الأساسية للخلل الانبساطي في نماذج الفئران HFpEF وقد يساعد في تطوير علاجات جديدة لهذه الحالة.
Introduction
يمثل قصور القلب سببا رئيسيا لدخول المستشفى والوفاة في جميع أنحاء العالم ، ويمثل قصور القلب مع الكسر القذفي المحفوظ (HFpEF) حوالي 50٪ من جميع تشخيصات قصور القلب. يتميز HFpEF بالخلل الانبساطي وضعف تحمل التمرين ، ويمكن اكتشاف تشوهات الدورة الدموية المرتبطة به ، مثل الخلل الانبساطي ، بوضوح من خلال اختبار الدورة الدموية المجهد بالتمرين أو فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي 1,2.
ومع ذلك ، في النماذج التجريبية ، تكون الطرائق المتاحة لتقييم التشوهات الفسيولوجية المتعلقة ب HFpEF محدودة 3,4. يستخدم اختبار تمرين جهاز المشي (TMT) لتحديد وقت الجري والمسافة ، والتي قد تعكس ديناميكا الدم القلبية الناتجة عن إجهاد التمرين. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة عرضة للتداخل من المتغيرات الخارجية مثل وزن الجسم وقوة العضلات الهيكلية والحالة العقلية.
للتحايل على هذه القيود ، ابتكرنا بروتوكولا للسرعة الأذينية يكتشف التغييرات الطفيفة ولكن الحاسمة في الأداء الانبساطي بناء على معدل ضربات القلب (HR) وتحققنا من فائدته في نموذج الماوس HFpEF5. تساهم العديد من العوامل الفسيولوجية في وظيفة القلب المرتبطة بالتمرين ، بما في ذلك استجابة العصب الودي والكاتيكولامين ، وتوسع الأوعية المحيطية ، والاستجابة البطانية ، ومعدل ضربات القلب6. من بين هذه ، ومع ذلك ، فإن علاقة ضغط HR (وتسمى أيضا تأثير Bowditch) تعرف بأنها محدد حاسم للسمات الفسيولوجية القلبية7،8،9.
يتضمن البروتوكول إجراء تحليل تقليدي للضغط والحجم عند خط الأساس لتقييم الوظيفة الانقباضية والانبساطية ، بما في ذلك معلمات مثل معدل تطور الضغط (dp / dt) ، وعلاقة حجم الضغط الانقباضي النهائي (ESPVR) ، وعلاقة حجم الضغط الانبساطي النهائي (EDPVR). ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن هذه المعلمات تتأثر بالموارد البشرية ، والتي يمكن أن تختلف بين بسبب الاختلافات في معدل ضربات القلب الجوهري. بالإضافة إلى ذلك ، ينبغي أيضا النظر في آثار التخدير على الموارد البشرية. لمعالجة هذا الأمر ، تم توحيد الموارد البشرية من خلال إدارة سرعة الأذين بالتزامن مع إيفابرادين ، وتم إجراء قياسات معلمات القلب بمعدلات ضربات قلب متزايدة. والجدير بالذكر أن الاستجابة القلبية المعتمدة على HR ميزت الفئران HFpEF عن فئران المجموعة الضابطة ، في حين لم تلاحظ فروق ذات دلالة إحصائية في قياسات الحلقة الكهروضوئية الأساسية (باستخدام معدل ضربات القلب الداخلي)5.
في حين أن بروتوكول السرعة هذا قد يبدو معقدا نسبيا ، إلا أن معدل نجاحه يتجاوز 90٪ عندما يكون مفهوما جيدا. سيوفر هذا البروتوكول طريقة مفيدة لدراسة الآليات الأساسية للخلل الانبساطي في نماذج الفئران HFpEF والمساعدة في تطوير علاجات جديدة لهذه الحالة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
تمت الموافقة على هذا البروتوكول الحيواني من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام واتبع اللوائح الخاصة بالتجارب على والأنشطة ذات الصلة في جامعة طوكيو. بالنسبة للدراسة الحالية ، تم استخدام ذكور الفئران C57 / Bl6J البالغة من العمر 8-12 أسبوعا. تم الحصول على من مصدر تجاري (انظر جدول المواد). تم إنشاء نموذج من HFpEF من خلال إدارة نظام غذائي غني بالدهون لمدة 15 أسبوعا بالتزامن مع إستر ميثيل NG-nitro-L-arginine ، كما هو موضح سابقا10.
1. الاستعدادات القسطرة ومعايرة الضغط / الحجم
- ضع قسطرة التوصيل في محلول ملحي عادي ، وقم بإرفاقها بوحدة تتكون من PowerLab 8/35 ووحدة حجم الضغط (وحدة MPVS ، انظر جدول المواد).
- معايرة الضغط والحجم إلكترونيا من خلال تسجيل الضغط المحدد مسبقا (0 مم زئبق و 100 مم زئبق) ومعلمات الحجم (تختلف هذه بين وحدات MPVS) على وحدة MPVS 3,11 (انظر أيضا تعليمات الشركة المصنعة).
2. تحضير للقسطرة
- التخدير والتهوية
- تطبيق حقن داخل الصفاق بجرعة 5 ملغ/كغ من الإيتوميدات و500 ملغ/كغ من اليوريتان (انظر جدول المواد) قبل 5-10 دقائق من التنبيب.
ملاحظة: يوريتان ، على الرغم من فعاليته كعامل مخدر في الدراسات على ، يشتبه في أنه مسرطن للبشر. لذلك ، عندما يكون اليوريتان ضروريا لتحقيق الأهداف التجريبية ولا تكفي أي عوامل بديلة ، يجب التعامل معه بحذر. يتم فرض تدابير وقائية مناسبة ، مثل ارتداء القفازات والأقنعة واستخدام غطاء الدخان أثناء التحضير. كبديل محتمل ، يمكن استخدام الكيتامين (80 مجم / كجم ، IP). - ضع الفأر في غرفة تخدير مشبعة مسبقا ب 2٪ إيزوفلوران ، وانقل إلى وسادة تسخين مسبقة التسخين يتم الحفاظ عليها بين 38 درجة مئوية و 40 درجة مئوية عند تحريض التخدير.
- حلق المنطقة الجراحية. ثم قم بتطهير موقع الجراحة بثلاث جولات متناوبة من البيتادين والكحول.
- قم بعمل شق أفقي (1-2 سم) في الرقبة ، واستئزل عضلة القصبة الهوائية ، وكشف القصبة الهوائية. مرر خيطا حريريا جراحيا 2-0 أسفل القصبة الهوائية ، وارفعه ، وقم بعمل شق صغير (1-2 مم) لفتحه.
- أدخل أنبوبا داخل القصبة الهوائية في القصبة الهوائية ، وقم بتوصيله بجهاز التنفس الصناعي الذي يوفر مزيجا من الأكسجين بنسبة 100٪ و 2٪ إيزوفلوران (يتم تخفيضه إلى 0.5٪ إلى 1٪ لاحقا).
- تطبيق حقن داخل الصفاق بجرعة 5 ملغ/كغ من الإيتوميدات و500 ملغ/كغ من اليوريتان (انظر جدول المواد) قبل 5-10 دقائق من التنبيب.
- إدخال القسطرة الوريدية المركزية (CV) وحقن السوائل
- حدد موقع الوريد الوداجي الداخلي أسفل العضلة القصية الترقويةالخشائية 3.
- أدخل القسطرة الوريدية المركزية ، التي تتكون من أنبوب سيلاستيك PE-10 (انظر جدول المواد) متصل بإبرة 30 جم ، في الوريد الوداجي.
- تطبيق جرعة بلعة من 5-6 ميكرولتر/غرام من وزن الجسم بنسبة 10٪ ألبومين/كلوريد الصوديوم خلال 3 دقائق، يليها معدل تسريب ثابت من 5-10 ميكرولتر/دقيقة.
ملاحظة: هذه الخطوة ضرورية لمنع انخفاض ضغط الدم الناتج عن توسع الأوعية المحيطية الناجم عن التخدير. يقع الوريد الوداجي الداخلي بين العضلة القصية الترقوية الخشائية والشريان السباتي ، ويبدو لونه أغمق من الشريان.
3. الإجراء الجراحي لقسطرة البطين الأيسر (نهج الصدر المفتوح)
- حلق المنطقة الجراحية للفأر المخدر. ثم قم بتطهير موقع الجراحة بثلاث جولات متناوبة من البيتادين والكحول.
- تأكيد عمق التخدير عن طريق إجراء قرصة إصبع القدم. بعد ذلك ، قم بعمل شق أفقي (2-3 سم) أسفل عملية الخنجري ، وافصل الجلد عن جدار الصدر باستخدام مقص حاد.
- قطع جدار الصدر بشكل جانبي على كلا الجانبين باستخدام الكي الكهربائي (انظر جدول المواد).
- كشف القلب عن طريق قطع الحجاب الحاجز ، وإزالة التامور بلطف من القلب باستخدام ملقط.
- أدخل إبرة 27 G في قمة البطين الأيسر (LV) ، وأدخل قسطرة التوصيل بأثر رجعي في LV عبر ثقب الثقب.
- اضبط موضع القسطرة بحيث يتم الحصول على حلقة ضغط حجم مربعة الشكل.
- تحقق من أن القسطرة لا تتصل بالعضلة الحليمية عند حدوث تغييرات في ظروف التحميل عن طريق التحقق من شكل الحلقة الكهروضوئية أثناء انسداد الوريد الأجوف السفلي (IVC).
ملاحظة: التعرض الكافي للقلب يسهل الإجراء ويساعد في الحصول على رؤية واضحة.
4. تسجيل بيانات الحلقة الكهروضوئية وتحديد علاقة حجم الضغط الانقباضي النهائي (ESPVR) وعلاقة حجم الضغط الانبساطي النهائي (EDPVR)
ملاحظة: يتيح تقليل التحميل المسبق عن طريق انسداد IVC تحديد ESPVR و EDPVR.
- قم بتسجيل وتحليل حلقة حجم الضغط الأساسية (PV) باستخدام برنامج LabChart (انظر جدول المواد) و PowerLab ووحدة MPVS بعد تثبيت الإشارة (5-10 دقائق بعد السحب).
- قم بإجراء انسداد IVC عن طريق ضغط IVC بالملقط ، وسجل الحلقة الكهروضوئية لمدة 20 دورة قلبية على الأقل أثناء انسداد IVC. حدد ESPVR عن طريق تركيب خط انحدار خطي من خلال النقاط الانقباضية الطرفية للحلقة الكهروضوئية و EDPVR عن طريق تركيب خط منحني من خلال النقاط الانبساطية الطرفية للحلقة الكهروضوئية باستخدام برنامج LabChart.
ملاحظة: أوقف جهاز التنفس الصناعي أثناء انسداد IVC لمنع تحف حركة الرئة. قد يكون العامل المشلول مثل البانكورونيوم (0.5-1 مجم / كجم) مفيدا عندما تكون حركة الرئة مفرطة ويجب استخدامه فقط بعد تأكيد مستوى مخدر مستقر.
5. سرعة عبر المريء
- أدخل قسطرة قطب رباعي القطب 2-Fr في المريء ، وقم بتوصيل القسطرة بمحفز النبض (انظر جدول المواد) ، وحدد عتبة التقاط الأذين (عادة ، سعة التحفيز 3 مللي أمبير ، وعرض النبضة 1 مللي ثانية).
- قم بإبطاء معدل ضربات القلب إلى أقل من 400 نبضة / دقيقة باستخدام 20 مجم / كجم من إيفابرادين (انظر جدول المواد) يتم إعطاؤه داخل الصفاق.
- بعد الاستقرار ، احصل على 20 دورة قلبية مستمرة من الحلقات الكهروضوئية بمعدلات سرعة مختلفة من 400 نبضة / دقيقة إلى 700 نبضة / دقيقة ، بزيادة قدرها 100 نبضة / دقيقة ؛ الحصول على دورات أكثر من 5 دقائق في كل معدل سرعة.
6. معايرة المياه المالحة ومعايرة تدفق الأبهر
- قم بتعطيل جهاز التنفس الصناعي ، وقم بتطبيق 5-10 ميكرولتر من محلول ملحي مفرط التوتر عن طريق الوريد من خلال قسطرة CV.
- قم بتوثيق التقلبات في الضغط والحجم أثناء حقن المحلول الملحي ، واحسب قيمة Vp باستخدام PowerLab 3,11.
- كرر معايرة المحلول الملحي لتعزيز الدقة وقابلية التكاثر.
- أدر الماوس على جانبه الأيسر حتى لا تزعج إشارة مستوى الصوت.
- قم بإجراء بضع الصدر الجانبي بين Th3 إلى Th5 باتجاه العمود الفقري ، وقم بتشريح جزء صغير من الشريان الأورطي الهابط برفق بالملقط.
- ضع مسبار تدفق الأوعية الدموية (انظر جدول المواد) فوق الشريان الأورطي لقياس النتاج القلبي.
ملاحظة: يتطلب الحساب الدقيق للحجم المطلق استخدام نوعين من المعايرة: معايرة المحلول الملحي ومعايرة تدفق الأبهر. من المهم التعرف على المخاطر المحتملة المرتبطة بالتسريب الملحي مفرط التوتر في ، حيث يمكن أن يؤدي التحميل المفرط للملح إلى انخفاض في الانقباض.
7. القتل الرحيم
- بعد الدراسة ، القتل الرحيم للفئران تحت جرعة زائدة مخدرة عن طريق خلع عنق الرحم.
ملاحظة: لضمان التوقف التام للوظيفة الحيوية ، يتم استخدام طريقة ثانوية للقتل الرحيم ، مثل الاستنزاف تحت التخدير مع حصاد أنسجة القلب لاحقا.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
يتم عرض بيانات حلقة PV الأساسية في الشكل 1 والجدول 1. عند خط الأساس (في غياب السرعة) ، لم تكن هناك فروق ذات دلالة إحصائية في المعلمات الانبساطية مثل ثابت وقت الاسترخاء (Tau) ، والحد الأدنى لمعدل تغير الضغط (dP / dt min) ، و EDPVR بين الفئران الضابطة و HFpEF. ومع ذلك ، أظهرت الفئران HFpEF ارتفاع ضغط الدم والمرونة الشريانية (Ea) ، كما هو موضح في الشكل 1 ، وأظهرت حلقة PV نموذجية على شكل جبل أثناء الانقباض البطيني. يجب تمييز هذا عن الارتفاع الناجم عن الاتصال المباشر لعضلة البطين على محول الضغط (الشكل 2). الأهم من ذلك ، باستخدام السرعة الأذينية ، يمكن تمييز الوظيفة الانبساطية بوضوح بين الفئران الضابطة والفئران HFpEF5 (الشكل 3 والشكل 4). في المجموعة الضابطة ، تحسن كل من Tau و EDPVR مع زيادة معدل السرعة ، بينما في مجموعة HFpEF ، ساء كل من Tau و EDPVR مع زيادة الموارد البشرية مع سرعة الأذينين.
الشكل 1: العلاقة التمثيلية بين الضغط والحجم عند خط الأساس في حالة عدم وجود وتيرة ، كما هو موضح في لقطة شاشة. أظهرت النتائج أن الفئران HFpEF أظهرت مرونة شريانية أعلى وضغطا بطينيا أعلى مقارنة بالفئران الضابطة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: صورة تمثيلية لحلقة كهروضوئية على شكل سبايك. هذا النوع من شكل الحلقة الكهروضوئية هو نتيجة للضغط المباشر لمحول الضغط بواسطة عضلة البطين (يظهر بواسطة رأس السهم البرتقالي) ويجب استبعاده من التحليل للحفاظ على الدقة في النتائج. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: مخطط تمثيلي يوضح الاختلافات في معلمات الدورة الدموية استجابة للسرعة الأذينية بين فشل القلب مع الفئران النموذجية المحفوظة للجزء القذفي (HFpEF) والفئران الضابطة. يميز الرسم البياني بوضوح بين المجموعتين ، حيث تتراوح الموارد البشرية من 400 نبضة في الدقيقة إلى 700 نبضة في الدقيقة. الاختصارات: LVP = ضغط البطين الأيسر. dP / dt = المشتق الأول من LVP ؛ EDPVR = علاقة الضغط والحجم الانبساطي النهائي ؛ LVV = حجم البطين الأيسر. تاو = وقت الاسترخاء ثابت. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: استجابة الدورة الدموية للمعلمات الانبساطية من تحليل حلقة الضغط والحجم الموضحة بدلالة معدل ضربات القلب (HR). في الفئران النموذجية HFpEF ، تدهورت الوظيفة الانبساطية (Tau و EDPVR) مع زيادة معدل ضربات القلب أثناء تنظيم الأذينين. أظهر تحليل ANOVA ثنائي الاتجاه تأثيرا رئيسيا كبيرا ل HFpEF (F = 28.95 ، p < 0.001) و HR (F = 3.035 ، p = 0.08644) على EDPVR ، بالإضافة إلى تأثير تفاعل كبير بين المجموعة ومعدل ضربات القلب (F = 3.938 ، p = 0.02454). بالنسبة لتاو ، كان هناك تأثير كبير للمجموعة (F = 25.56 ، p < 0.001) و HR (F = 0.1088 ، p = 0.7425) ، بالإضافة إلى تأثير تفاعل كبير بين المجموعة ومعدل ضربات القلب (F = 3.461 ، p = 0.03759). يتم عرض البيانات كمتوسط ± الخطأ القياسي. ن = 6 فئران / مجموعة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 5: رسم توضيحي تمثيلي لإجراء معايرة المياه المالحة. يؤدي ضخ محلول ملحي مفرط التوتر إلى تغيير التوصيل الكهربائي للدم ، مما يتيح حساب مكون الإشارة المنسوب إلى أنسجة القلب المحيطة. يجب أن يظل ضغط الدم مستقرا أثناء الحقن ، مع زيادة طفيفة في الحجم (كما هو موضح في السهم البرتقالي). الاختصارات: LVP = ضغط البطين الأيسر. LVV = حجم البطين الأيسر الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 6: رسم توضيحي تمثيلي للموضع الصحيح لقسطرة السرعة عبر المريء. يتيح الموضع الصحيح لقسطرة السرعة عبر المريء إيقاعا ضيقا ل QRS. تصور الأسهم الزرقاء إيقاعا طبيعيا للجيوب الأنفية، وتظهر الأسهم الحمراء إيقاع سرعة الأذينين. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 7: صورة تمثيلية لسعة مثير مضبوطة بشكل غير صحيح في سرعة الأذينين، مما ينتج عنه حلقة حجم ضغط مشوهة. تسببت شدة التحفيز في حدوث آثار حركة غير مرغوب فيها في إشارة التوصيل ، والتي تم تصويرها على أنها حلقة PV مع خط اهتزاز (يشار إليه بالأسهم). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
| التحكم (ن = 10) | HFpEF (ن = 10) | قيمة p | |
| ثاني أكسيد الكربون (ميكرولتر / دقيقة) | 12436.8 ± 938.4 | 10923.5 ± 1032.7 | 0.2897 |
| SV (ميكرولتر) | 23.6 ± 1.85 | 20.5 ± 1.88 | 0.2515 |
| Ved (μl) | 37.6 ± 3.45 | 34.0 ± 1.32 | 0.4242 |
| Pes (مم زئبق) | 95.2 ± 3.56 | 109.3 ± 1.74 | 0.00032* |
| Ped (مم زئبق) | 6.16 ± 1.53 | 6.95 ± 1.22 | 0.6889 |
| HR (نبضة/دقيقة) | 532.4 ± 20.8 | 534.0 ± 13.9 | 0.9505 |
| إي أف (٪) | 66.5 ± 2.95 | 63.68 ± 2.37 | 0.4718 |
| Ea (مم زئبق / ميكرولتر) | 4.02 ± 0.30 | 5.90 ± 0.72 | 0.03224* |
| ديسيبل / دت ماكس (مم زئبق / ثانية) | 10812.1 ± 1042.9 | 9481.1 ± 262.02 | 0.2444 |
| dP / dt دقيقة (مم زئبق / ثانية) | -9540.7 ± 748.9 | -9003.9 ± 320.0 | 0.5177 |
| تاو (مللي ثانية) | 7.30 ± 0.50 | 8.02 ± 0.39 | 0.268 |
| ESPVR (مم زئبق / ميكرولتر) | 3.41 ± 0.51 | 4.69 ± 0.41 | 0.09147 |
| EDPVR (مم زئبق / ميكرولتر) | 0.096 ± 0.0061 | 0.103 ± 0.013 | 0.6103 |
الجدول 1: معلمات القلب الأساسية في الفئران الضابطة و HFpEF. يتم عرض البيانات كمتوسط ± الخطأ المعياري ؛ * P < 0.05 مقابل التحكم بواسطة اختبار T.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
نقدم منهجية لتقييم علاقات الضغط والحجم مع تطبيق سرعة عبر المريء. يعد عدم تحمل التمرين أحد الخصائص الرئيسية ل HFpEF ، ومع ذلك لا توجد تقنيات متاحة لتقييم وظيفة القلب في الفئران أثناء التمرين. يوفر بروتوكول السرعة الخاص بنا أداة قيمة للكشف عن الخلل الانبساطي ، والذي قد لا يكون واضحا في ظل ظروف الراحة.
لتحقيق حلقة PV ذات جودة دقيقة ومتسقة ، يجب تنفيذ الخطوات التالية بدقة3،4،5،7،8،11،12،13،14: (1) يجب تخدير بعناية ، ويجب الحفاظ على درجة حرارة جسم ثابتة من 37-37.5 درجة مئوية باستخدام وسادة التدفئة ؛ (2) يجب تنبيب بشكل مناسب ، ويجب التحكم في التهوية بشكل فعال ؛ (3) يجب ضمان الموضع المناسب للوصول عن طريق الوريد ؛ (4) يجب وضع قسطرة التوصيل بشكل صحيح داخل الجهد المنخفض ؛ (5) يجب وضع القسطرة عبر المريء بحكمة ، ويجب ضمان السرعة المناسبة ؛ 6) يجب توصيل نظام الحصول على البيانات بعناية ، ويجب تعديل قيم الكسب والتعويض بشكل مناسب ؛ (7) يجب معايرة إشارات التوصيل باستخدام محلول ملحي مفرط التوتر ؛ (8) يجب التحقق من القياس المناسب لتدفق الأبهر باستخدام مسبار التدفق ؛ (9) يجب مراقبة رفاهية بشكل مستمر طوال الإجراء لتقليل أي قطع أثرية ناتجة عن الإجهاد أو الحركة.
يعد تحسين جرعة التخدير أمرا بالغ الأهمية في الحصول على حلقة PV قابلة للتكرار وعالية الجودة في الفئران. عادة ، يتم إعطاء جرعة من 800 ملغ / كغ من يوريتان و 5-10 ملغ / كغ من إيتوميدات. ومع ذلك ، في حالات قصور القلب المرضي ، فمن المستحسن إعطاء جرعة أقل من التخدير. أثناء الإجراء ، من الضروري الحفاظ على درجة حرارة الجسم الدافئة من 37-38 درجة مئوية عن طريق وضع المخدر برفق على وسادة التدفئة. هذا مهم بشكل خاص للفئران لأن انخفاض درجة حرارة الجسم يمكن أن يسبب انخفاضا كبيرا في الموارد البشرية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التعرض الكافي للقلب أمر بالغ الأهمية للحصول على رؤية واضحة وتسهيل الإجراء. في بعض الحالات ، يمكن أن يكون قطع الضلوع من 12 إلى 11 مفيدا في كشف القلب.
يجب إجراء عملية التنبيب بحذر لتجنب تلف الشرايين السباتية والأعصاب المبهمة بالقرب من القصبة الهوائية. يجب ضبط إعداد جهاز التنفس الصناعي بناء على وزن جسم باستخدام الصيغ المقدمة3:
حجم المد والجزر (Vt ، مل) = 6.2 × W1.01 (W = وزن الجسم ، كجم)
معدل التنفس (RR ، min−1) = 53.5 × W − 0.26
على سبيل المثال ، Vt = 149.4 ميكرولتر ، RR = 140 / دقيقة في ماوس 25 جم.
قبل التكسير ، يجب تحضير القسطرة الوريدية (بإبرة 30 جرام) بالكامل بنسبة 10٪ من الألبومين وإدخالها في الوريد بزاوية ضحلة لمنع تمزق جدران الوريد الهشة. يعد الوضع الصحيح لقسطرة التوصيل داخل البطين الأيسر (LV) أمرا بالغ الأهمية للحصول على نتائج دقيقة. يجب محاذاة القسطرة مع المحور الطولي LV ، مع وضع جميع الأقطاب الكهربائية بين مجرى التدفق الخارجي LV وحدود الشغاف القمي. يجب الحصول على حلقة PV مستقرة بدون شقوق طوال الإجراء بأكمله ، بما في ذلك أثناء الانسداد الوريدي ، والمعايرة الملحية مفرطة التوتر ، والسرعة عبر المريء. في معايرة المحلول الملحي ، يجب أن تكون ضغوط الجهد المنخفض مستقرة أثناء حقن المحلول الملحي مفرط التوتر ، ويتم استخدام النبضات أثناء مرحلة الغسيل الأولية لإشارات الحجم الصاعد (الشكل 5). يحتاج المرء إلى توخي الحذر لعدم حقن كميات من محلول ملحي مفرط التوتر أعلى من 20 ميكرولتر لأن المحلول الملحي مفرط التوتر يمكن أن يخفض بسهولة وظيفة القلب عن طريق الحمل الزائد للحجم. يجب التأكد من أن قسطرة السرعة التي يتم إدخالها عبر المريء في الموضع المناسب من خلال التقاط الأذين (الشكل 6) ، ويجب ضبط سعة التحفيز بشكل مناسب (عادة 3 مللي أمبير ، مع عرض نبضة 1 مللي ثانية). قد يؤثر التحفيز الأقوى على قسطرة التوصيل ويسبب حلقة PV على شكل اهتزاز (الشكل 7).
يتطلب الحساب الدقيق للحجم المطلق استخدام نوعين من المعايرة: معايرة المحلول الملحي ومعايرة تدفق الأبهر. تتطلب تقنية قسطرة التوصيل تقييما لإزاحة التوصيل المتوازي (Vp) لحساب الموصلية المقاسة ليس فقط من تجمع الدم داخل تجويف البطين ولكن أيضا من الهياكل المحيطة. يمكن إجراء هذا التقييم من خلال إعطاء بلعة ملحية مفرطة التوتر. تتيح معايرة تدفق الأبهر القياس المباشر لتدفق الأبهر ، والذي بدوره يسمح بتحديد حجم السكتة الدماغية المطلق. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن هذه المعايرة توفر فقط حجم السكتة الدماغية المطلق وليس حجم البطين المطلق. للحصول على حجم البطين المطلق ، يجب إجراء كل من معايرة المحلول الملحي ومعايرة الأبهر.
هناك بعض القيود على هذه الطريقة. أولا ، تم استخدام نهج عبر القمي عند إدخال قسطرة التوصيل. للوصول إلى قمة الجهد المنخفض ، يجب إزالة التامور. هذا يمكن أن يؤثر على المعلمات الانبساطي ، وخاصة الأطفال. ثانيا ، قد يتم فقدان بعض الدم خلال فترة الإجراء الطويلة ، مما قد يؤثر أيضا على المعلمات الوظيفية للقلب ، ولكن يمكن تجنب هذه المشكلات من خلال أن تصبح أكثر كفاءة في الإجراءات. تجدر الإشارة إلى أن نموذج HFpEF المستخدم في هذا البروتوكول لا يكرر تماما HFpEF البشري ، وهو متلازمة لها العديد من الأنماط الظاهرية اعتمادا على الأمراض المصاحبة المرتبطة بها ، مثل السمنة أو داء السكري أو ارتفاع ضغط الدم أو الرجفان الأذيني أو فشل الأعضاء المتعددة. لا يوجد نموذج متاح للفئران يحاكي كل هذه الأمراض المصاحبة. ومع ذلك ، فإن نموذج الفئران HFpEF مزدوج الضرب هو الأكثر صلة ب HFpEF البشري مع الأمراض المصاحبة الأيضية10. يمكن أن تؤثر الخلفية الوراثية للفئران على الوظيفة الانبساطية. في حين تم الإبلاغ عن أن الفئران C57BL / 6J تظهر استجابات تفاضلية للإجهاد القلبي الوعائي والنمط الظاهري المحتمل للمرض الأكثر اعتدالا مقارنة بالفئران C57BL / 6N ، فقد اكتشف هذا البروتوكول ضعفا انبساطيا في النموذج ذي الضربتين حتى على خلفية C57BL / 6J5 ، والتي قد تكون صعبة مع الطرائق الأخرى المستخدمة عادة في الفئران.
تهدف هذه المخطوطة إلى تقديم إرشادات لأداء إجراءات الحلقة الكهروضوئية المرتبطة بالسرعة بشكل فعال ، والتي يمكن أن تكون مفيدة في تقييم وظيفة القلب المرتبطة بالموارد البشرية وتطوير الأبحاث حول قصور القلب.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
لا توجد مصالح مالية متنافسة.
Acknowledgments
تم دعم هذا العمل من خلال منح بحثية من مؤسسة فوكودا للتكنولوجيا الطبية (إلى ET و G. N.) ومنحة البحث العلمي JSPS KAKENHI في المعونة 21K08047 (إلى ET).
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).
