Summary
Mevcut protokol, kalp yetmezliğinin fare modellerinde diyastolik fonksiyonun değerlendirilmesinde değerli bir araç olarak hizmet eden transözofageal pacing yoluyla basınç-hacim ilişkisinin elde edilmesini açıklamaktadır.
Abstract
Korunmuş ejeksiyon fraksiyonu (HFpEF) ile kalp yetmezliği, diyastolik disfonksiyon ve egzersiz intoleransı ile karakterize bir durumdur. Diyastolik disfonksiyonu tespit etmek ve insanlarda HFpEF'i teşhis etmek için egzersiz stresli hemodinamik testler veya MRI kullanılabilirken, bu tür modaliteler fare modelleri kullanılarak yapılan temel araştırmalarda sınırlıdır. Farelerde bu amaç için yaygın olarak bir koşu bandı egzersiz testi kullanılır, ancak sonuçları vücut ağırlığı, iskelet kası gücü ve zihinsel durumdan etkilenebilir. Burada, diyastolik performansta kalp atış hızına (HR) bağlı değişiklikleri tespit etmek ve bir fare HFpEF modelinde kullanışlılığını doğrulamak için bir atriyal pacing protokolünü açıklıyoruz. Yöntem, anestezinin uygulanmasını, entübe edilmesini ve atriyal pacing ile birlikte basınç-hacim (PV) döngü analizinin gerçekleştirilmesini içerir. Bu çalışmada sol ventrikül apikal yaklaşımla bir iletkenlik kateteri yerleştirildi ve özofagusa bir atriyal pacing kateteri yerleştirildi. Temel PV döngüleri, HR ivabradin ile yavaşlatılmadan önce toplandı. PV döngüleri, atriyal pacing yoluyla 400 bpm ila 700 bpm arasında değişen HR artışlarında toplandı ve analiz edildi. Bu protokolü kullanarak, metabolik olarak indüklenen bir HFpEF modelinde HR'ye bağlı diyastolik bozukluğu açıkça gösterdik. Hem gevşeme süresi sabiti (Tau) hem de diyastol sonu basınç-hacim ilişkisi (EDPVR), kontrol farelerine kıyasla HR arttıkça kötüleşti. Sonuç olarak, bu atriyal pacing kontrollü protokol, HR'ye bağlı kardiyak disfonksiyonların saptanmasında yararlıdır. HFpEF fare modellerinde diyastolik disfonksiyonun altında yatan mekanizmaları incelemek için yeni bir yol sağlar ve bu durum için yeni tedaviler geliştirmeye yardımcı olabilir.
Introduction
Kalp yetmezliği, dünya çapında hastaneye yatış ve ölümün önde gelen bir nedenidir ve korunmuş ejeksiyon fraksiyonlu (HFpEF) kalp yetmezliği, tüm kalp yetmezliği tanılarının yaklaşık %50'sini oluşturur. HFpEF, diyastolik disfonksiyon ve bozulmuş egzersiz toleransı ile karakterizedir ve diyastolik disfonksiyon gibi ilişkili hemodinamik anormallikler, egzersiz stresli hemodinamik testler veya MRI taramaları ile açıkça tespit edilebilir 1,2.
Bununla birlikte, deneysel modellerde, HFpEF ile ilgili fizyolojik anormallikleri değerlendirmek için mevcut yöntemler sınırlıdır 3,4. Koşu bandı egzersiz testi (TMT), egzersiz-stres kardiyak hemodinamiğini yansıtabilecek koşu süresini ve mesafesini belirlemek için kullanılır; Bununla birlikte, bu yöntem vücut ağırlığı, iskelet kası gücü ve zihinsel durum gibi dış değişkenlerin müdahalesine karşı hassastır.
Bu sınırlamaları aşmak için, kalp atış hızına (HR) dayalı olarak diyastolik performanstaki ince ama önemli değişiklikleri tespit eden bir atriyal pacing protokolü geliştirdik ve HFpEF5'in bir fare modelinde kullanışlılığını doğruladık. Sempatik sinir ve katekolamin yanıtı, periferik vazodilatasyon, endotel yanıtı ve kalp hızı dahil olmak üzere çeşitli fizyolojik faktörler egzersizle ilişkili kardiyak fonksiyona katkıda bulunur6. Bununla birlikte, bunlar arasında, HR-basınç ilişkisi (Bowditch etkisi olarak da adlandırılır), kardiyak fizyolojik özelliklerinkritik bir belirleyicisi olarak bilinir 7,8,9.
Protokol, basınç gelişim hızı (dp/dt), sistolik sonu basınç-hacim ilişkisi (ESPVR) ve diyastolik sonu basınç-hacim ilişkisi (EDPVR) gibi parametreler dahil olmak üzere sistolik ve diyastolik işlevi değerlendirmek için başlangıçta geleneksel bir basınç-hacim analizi gerçekleştirmeyi içerir. Bununla birlikte, bu parametrelerin, içsel kalp atış hızlarındaki farklılıklar nedeniyle hayvanlar arasında değişebilen HR'den etkilendiğine dikkat edilmelidir. Ek olarak, anestezinin HR üzerindeki etkileri de göz önünde bulundurulmalıdır. Bunu ele almak için, HR, ivabradine ile birlikte atriyal pacing uygulanarak standardize edildi ve kardiyak parametre ölçümleri artımlı kalp hızlarında yapıldı. Özellikle, HR'ye bağlı kardiyak yanıt, HFpEF farelerini kontrol grubu farelerinden ayırırken, başlangıç PV döngü ölçümlerinde (içsel kalp atış hızı kullanılarak) önemli bir fark gözlenmemiştir5.
Bu pacing protokolü nispeten karmaşık görünse de, iyi anlaşıldığında başarı oranı %90'ı aşıyor. Bu protokol, HFpEF fare modellerinde diyastolik disfonksiyonun altında yatan mekanizmaları incelemek ve bu durum için yeni tedavilerin geliştirilmesine yardımcı olmak için yararlı bir yol sağlayacaktır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Bu hayvan protokolü, Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi tarafından onaylandı ve Tokyo Üniversitesi'ndeki hayvan deneyleri ve ilgili faaliyetler için yönetmeliklere uydu. Bu çalışmada 8-12 haftalık erkek C57/Bl6J fareler kullanıldı. Hayvanlar ticari bir kaynaktan elde edilmiştir ( bkz. Daha önce tarif edildiği gibi NG-nitro-L-arginin metil ester ile birlikte 15 hafta boyunca yüksek yağlı bir diyet uygulanarak bir HFpEF modeli oluşturulmuştur10.
1. Kateter preparatları ve basınç/hacim kalibrasyonu
- Normal salin içine bir iletkenlik kateteri yerleştirin ve PowerLab 8/35 ve bir basınç-hacim ünitesinden oluşan bir modüle takın (MPVS modülü, Malzeme Tablosuna bakın).
- MPVS modülü0'de önceden belirlenmiş basınç (100 mmHg ve 3,11 mmHg) ve hacim parametrelerinin (bunlar MPVS modülleri arasında değişir) kaydedilmesi yoluyla basıncı ve hacmi elektronik olarak kalibre edin (ayrıca üreticinin talimatlarına bakın).
2. Bir hayvanı kateterizasyon için hazırlama
- Anestezi ve ventilasyon
- Entübasyondan 5-10 dakika önce 5 mg / kg etomidat ve 500 mg / kg üretan intraperitoneal enjeksiyonu uygulayın (Malzeme Tablosuna bakınız).
NOT: Üretan, hayvan çalışmalarında anestezik bir ajan olarak etkili olsa da, insanlar için kanserojen olduğundan şüphelenilmektedir. Bu nedenle, deneysel hedeflere ulaşmak için üretan gerekli olduğunda ve hiçbir alternatif ajan yeterli olmadığında, dikkatli kullanılmalıdır. Hazırlık sırasında eldiven ve maske takmak ve çeker ocak kullanmak gibi uygun koruyucu önlemler zorunludur. Olası bir alternatif olarak ketamin (80 mg/kg, ip) kullanılabilir. - Fareyi daha önce% 2 izofluran ile doyurulmuş bir anestezi odasına yerleştirin ve anestezi indüksiyonu üzerine hayvanı 38 ° C ile 40 ° C arasında tutulan önceden ısıtılmış bir ısıtma yastığına aktarın.
- Ameliyat bölgesini tıraş edin. Ardından, cerrahi bölgeyi üç alternatif betadin ve alkol ile dezenfekte edin.
- Boyunda yatay bir kesi (1-2 cm) yapın, trakeal kası çıkarın ve trakeayı ortaya çıkarın. Soluk borusunun altından cerrahi 2-0 ipek dikiş geçirin, yükseltin ve açmak için küçük bir kesi (1-2 mm) yapın.
- Trakeaya bir endotrakeal tüp yerleştirin ve% 100 oksijen ve% 2 izofluran karışımı sağlayan bir ventilatöre bağlayın (daha sonra% 0.5 ila% 1'e düşürülür).
- Entübasyondan 5-10 dakika önce 5 mg / kg etomidat ve 500 mg / kg üretan intraperitoneal enjeksiyonu uygulayın (Malzeme Tablosuna bakınız).
- Santral venöz (CV) kateter takılması ve sıvı enjeksiyonu
- Sternokleidomastoid kasın altındaki iç juguler veni bulun3.
- 30 G'lik bir iğneye bağlı PE-10 silastik borudan ( Malzeme Tablosuna bakınız) oluşan merkezi venöz kateteri juguler ven'e yerleştirin.
- 3 dakika boyunca 5-6 μL / g vücut ağırlığının% 10 albümin / NaCl bolus infüzyonunu ve ardından 5-10 μL / dak'lık sabit bir infüzyon hızını uygulayın.
NOT: Bu adım, anestezinin neden olduğu periferik vazodilatasyondan kaynaklanan hipotansiyonu önlemek için çok önemlidir. İç juguler ven, sternokleidomastoid kas ile karotis arter arasında bulunur ve arterden daha koyu renkli görünür.
3. Sol ventrikül kateterizasyonu için cerrahi prosedür (açık göğüs yaklaşımı)
- Anestezi uygulanan farenin cerrahi bölgesini tıraş edin. Ardından, cerrahi bölgeyi üç alternatif betadin ve alkol ile dezenfekte edin.
- Ayak parmağınızı sıkıştırarak anestezi derinliğini onaylayın. Daha sonra, ksifoid işleminin altında yatay bir kesi (2-3 cm) yapın ve künt makas kullanarak cildi göğüs duvarından ayırın.
- Elektrikli koter kullanarak göğüs duvarını her iki taraftan yanal olarak kesin ( Malzeme Tablosuna bakınız).
- Diyaframı keserek kalbi açığa çıkarın ve forseps kullanarak perikardları kalpten nazikçe çıkarın.
- Sol ventrikülün (LV) tepesine 27 G'lik bir iğne yerleştirin ve delinme deliğinden LV'ye geriye dönük olarak bir iletkenlik kateteri yerleştirin.
- Kateter pozisyonunu, kare şeklinde bir basınç-hacim döngüsü elde edilecek şekilde ayarlayın.
- İnferior vena kava (IVC) oklüzyonu sırasında PV döngüsünün şeklini kontrol ederek yükleme koşullarında değişiklikler meydana geldiğinde kateterin papiller kasa temas etmediğini doğrulayın.
NOT: Yeterli kalp maruziyeti prosedürü kolaylaştırır ve net bir görüş elde edilmesine yardımcı olur.
4. PV döngü verilerinin kaydedilmesi ve sistolik sonu basınç-hacim ilişkisinin (ESPVR) ve diyastol sonu basınç-hacim ilişkisinin (EDPVR) belirlenmesi
NOT: IVC oklüzyonu ile ön yükün azaltılması, ESPVR ve EDPVR'nin belirlenmesini sağlar.
- Sinyal stabilizasyonundan sonra (kanülasyondan 5-10 dakika sonra) LabChart yazılımı (Malzeme Tablosuna bakın), PowerLab ve MPVS modülü ile temel basınç-hacim (PV) döngüsünü kaydedin ve analiz edin.
- IVC'yi forseps ile sıkıştırarak IVC oklüzyonu gerçekleştirin ve IVC oklüzyonu sırasında PV döngüsünü en az 20 kardiyak döngü için kaydedin. LabChart yazılımını kullanarak PV döngüsünün sistolik uç noktalarından doğrusal bir regresyon çizgisi geçirerek ESPVR'yi ve PV döngüsünün diyastol sonu noktalarından eğrisel bir çizgi geçirerek EDPVR'yi belirleyin.
NOT: Akciğer hareket artefaktlarını önlemek için IVC tıkanıklığı sırasında ventilatörü durdurun. Pankuronyum (0.5-1 mg / kg) gibi paralitik bir ajan, akciğer hareketi aşırı olduğunda yardımcı olabilir ve sadece stabil bir anestezik düzlem onaylandıktan sonra kullanılmalıdır.
5. Transözofageal pacing
- Yemek borusuna 2-Fr tetrapolar elektrot kateteri yerleştirin, kateteri bir nabız stimülatörüne bağlayın ( Malzeme Tablosuna bakın) ve atriyal yakalama eşiğini belirleyin (normalde uyaran genliği 3 mA'dır ve nabız genişliği 1 ms'dir).
- İntraperitoneal olarak uygulanan 20 mg / kg ivabradin (Malzeme Tablosuna bakınız) kullanarak HR'yi 400 atım / dk'nın altına yavaşlatın.
- Stabilizasyonu takiben, 100 atım/dk'lık bir artışla 400 atım/dk'dan 700 atım/dk'ya kadar farklı hızlarda 20 sürekli kardiyak PV döngüsü döngüsü elde edin; Her ilerleme hızında 5 dakikadan fazla döngüleri elde edin.
6. Salin kalibrasyonu ve aort akış kalibrasyonu
- Ventilatörü etkisiz hale getirin ve CV kateterinden intravenöz olarak 5-10 μL hipertonik salin solüsyonu uygulayın.
- Salin enjeksiyonu sırasında basınç ve hacimdeki dalgalanmaları belgeleyin ve PowerLab 3,11 kullanarak Vp değerini hesaplayın.
- Doğruluğu ve tekrarlanabilirliği artırmak için salin kalibrasyonunu tekrarlayın.
- Ses sinyalini bozmamak için fareyi sol tarafına çevirin.
- Omurgaya doğru Th3 ila Th5 arasında lateral torakotomi yapın ve inen aortun küçük bir kısmını forseps ile nazikçe inceleyin.
- Kardiyak debiyi ölçmek için aortun üzerine bir vasküler akış probu ( Malzeme Tablosuna bakın) yerleştirin.
NOT: Mutlak hacmin doğru hesaplanması için iki tür kalibrasyonun kullanılması gerekir: tuzlu su kalibrasyonu ve aort akışı kalibrasyonu. Hayvan deneklerde hipertonik salin infüzyonu ile ilişkili potansiyel riskleri tanımak önemlidir, çünkü aşırı tuz yüklemesi kasılmada bir düşüşe neden olabilir.
7. Ötenazi
- Çalışmadan sonra, fareleri servikal çıkık yoluyla anestezik doz aşımı altında ötenazi yapın.
NOT: Hayati fonksiyonun tamamen durmasını sağlamak için, anestezi altında kan kaybı ve ardından kalp dokusu toplama gibi ikincil bir ötenazi yöntemi kullanılır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Temel PV döngü verileri Şekil 1 ve Tablo 1'de gösterilmektedir. Başlangıçta (pacing yokluğunda), kontrol ve HFpEF fareleri arasında gevşeme süresi sabiti (Tau), minimum basınç değişim oranı (dP / dt min) ve EDPVR gibi diyastolik parametrelerde anlamlı bir fark yoktu. Bununla birlikte, HFpEF fareleri, Şekil 1'de gösterildiği gibi daha yüksek kan basıncı ve arteriyel elastikans (Ea) sergiledi ve ventriküler sistol sırasında tipik bir dağ şeklinde PV döngüsü gösterdi. Bu, ventriküler kasın basınç transdüseri üzerindeki doğrudan temasından kaynaklanan bir ani artıştan ayırt edilmelidir (Şekil 2). Daha da önemlisi, atriyal pacing kullanılarak, diyastolik fonksiyon, kontrol fareleri ve HFpEF fareleri5 arasında açıkça ayırt edilebilir (Şekil 3 ve Şekil 4). Kontrol grubunda, pacing hızı arttıkça hem Tau hem de EDPVR iyileşirken, HFpEF grubunda, HR atriyal pacing ile arttıkça hem Tau hem de EDPVR kötüleşti.
Şekil 1: Bir ekran görüntüsünde gösterilen, ilerleme hızının yokluğunda taban çizgisinde temsili basınç-hacim ilişkisi. Sonuçlar, HFpEF farelerinin kontrol farelerine kıyasla daha yüksek arteriyel elastikiyet ve ventriküler basınç sergilediğini gösterdi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Sivri uçlu bir PV döngüsünün temsili bir görüntüsü. Bu tip PV döngü şekli, basınç dönüştürücünün ventriküler kas tarafından doğrudan sıkıştırılmasının bir sonucudur (turuncu ok ucu ile gösterilir) ve sonuçlarda doğruluğu korumak için analizden çıkarılmalıdır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Korunmuş ejeksiyon fraksiyonu (HFpEF) model fareler ile kontrol fareleri arasındaki kalp yetmezliğine yanıt olarak hemodinamik parametrelerdeki farklılıkları gösteren temsili çizelge. Grafik, HR'nin dakikada 400 vuruş ile dakikada 700 vuruş arasında değiştiği iki grup arasında açıkça ayrım yapıyor. Kısaltmalar: LVP = sol ventrikül basıncı; dP/dt = LVP'nin ilk türevi; EDPVR = diyastol sonu basınç-hacim ilişkisi; LVV = sol ventrikül hacmi; Tau = gevşeme süresi sabiti. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Kalp atış hızı (HR) açısından gösterilen basınç-hacim döngüsü analizinden elde edilen diyastolik parametrelerin hemodinamik yanıtı. HFpEF model farelerde, atriyal pacing sırasında kalp atış hızı arttıkça diyastolik fonksiyon (Tau ve EDPVR) kötüleşti. İki yönlü ANOVA analizi, HFpEF (F = 28.95, p < 0.001) ve HR'nin (F = 3.035, p = 0.08644) EDPVR üzerinde anlamlı bir ana etkisinin yanı sıra grup ve kalp hızı arasında anlamlı bir etkileşim etkisi (F = 3.938, p = 0.02454) gösterdi. Tau için grup (F = 25.56, p < 0.001) ve HR (F = 0.1088, p = 0.7425) arasında anlamlı bir etki ve grup ile kalp hızı arasında anlamlı bir etkileşim etkisi vardı (F = 3.461, p = 0.03759). Veriler standart hata ± ortalama olarak görüntülenir. n = 6 fare/grup. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Salin kalibrasyon prosedürünün temsili gösterimi. Hipertonik salin infüzyonu, kanın elektriksel iletkenliğini değiştirir, böylece çevredeki kalp dokusuna atfedilen sinyal bileşeninin hesaplanmasını sağlar. Kan basıncı, enjeksiyon sırasında hafif bir hacim artışıyla sabit kalmalıdır (turuncu okta gösterilmiştir). Kısaltmalar: LVP = sol ventrikül basıncı; LVV = sol ventrikül hacmi Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: Transözofageal pacing kateterinin doğru yerleştirilmesinin temsili gösterimi. Transözofageal pacing kateterinin uygun şekilde yerleştirilmesi, dar bir QRS ritmi sağlar. Mavi oklar normal bir sinüs ritmini, kırmızı oklar ise atriyal pacing ritmini gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 7: Atriyal pacing'de yanlış ayarlanmış bir uyaran genliğinin temsili görüntüsü, bu da çarpık bir basınç-hacim döngüsüne neden olur. Stimülasyon yoğunluğu, iletkenlik sinyalinde, bir sallama çizgisi (oklarla gösterilir) ile PV döngüsü olarak gösterilen istenmeyen hareket artefaktlarına neden oldu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Kontrol (n = 10) | HFpEF (n = 10) | p değeri | |
| CO (μL/dk) | 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 (vuruş/dk) | 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 maks (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 |
Tablo 1: Kontrol ve HFpEF farelerinde temel kardiyak parametreler. Veriler ortalama ± standart hata olarak görüntülenir; *p < 0,05 ile t-testi ile kontrole karşı.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Transözofageal pacing uygulaması ile basınç-hacim ilişkilerini değerlendirmek için bir metodoloji sunuyoruz. Egzersiz intoleransı, HFpEF'in temel özelliklerinden biridir, ancak egzersiz sırasında farelerde kardiyak fonksiyonun değerlendirilmesi için herhangi bir teknik mevcut değildir. Pacing protokolümüz, dinlenme koşullarında belirgin olmayabilecek diyastolik disfonksiyonu tespit etmek için değerli bir araç sunar.
Doğru ve tutarlı kalitede bir PV döngüsü elde etmek için aşağıdaki adımlar titizlikle uygulanmalıdır 3,4,5,7,8,11,12,13,14: (1) hayvanlar dikkatli bir şekilde uyuşturulmalı ve bir ısıtma yastığı kullanılarak 37-37.5 °C'lik tutarlı bir vücut ısısı korunmalıdır; (2) Hayvanlar uygun şekilde entübe edilmeli ve ventilasyon etkin bir şekilde kontrol edilmelidir; (3) intravenöz erişimin uygun şekilde yerleştirilmesi sağlanmalıdır; (4) iletkenlik kateteri LV içinde uygun şekilde yerleştirilmelidir; (5) transözofageal kateter makul bir şekilde yerleştirilmeli ve uygun pacing sağlanmalıdır; 6) veri toplama sistemi dikkatli bir şekilde bağlanmalı ve kazanç ve ofset değerleri uygun şekilde ayarlanmalıdır; (7) iletkenlik sinyalleri hipertonik salin kullanılarak kalibre edilmelidir; (8) bir akış probu ile aort akışının uygun ölçümü doğrulanmalıdır; (9) Stres veya hareketin neden olduğu artefaktları en aza indirmek için hayvanların refahı prosedür boyunca sürekli olarak izlenmelidir.
Farelerde tekrarlanabilir ve yüksek kaliteli bir PV döngüsü elde etmek için anestezi dozunun optimize edilmesi çok önemlidir. Tipik olarak, 800 mg / kg üretan ve 5-10 mg / kg etomidat dozu uygulanır. Bununla birlikte, patolojik kalp yetmezliği vakalarında, daha düşük bir anestezi dozu uygulanması tavsiye edilir. İşlem sırasında, anestezi uygulanmış hayvanı bir ısıtma yastığına nazikçe yerleştirerek 37-38 °C'lik sıcak bir vücut ısısını korumak önemlidir. Bu özellikle fareler için önemlidir çünkü vücut sıcaklığındaki bir düşüş HR'de önemli bir düşüşe neden olabilir. Ek olarak, net bir görüş elde etmek ve prosedürü kolaylaştırmak için kalbin yeterli şekilde maruz kalması çok önemlidir. Bazı durumlarda, 12. ila 11. kaburgaların kesilmesi kalbin açığa çıkmasında yardımcı olabilir.
Trakea yakınındaki karotis arterlere ve vagus sinirlerine zarar vermemek için entübasyon işlemi dikkatli yapılmalıdır. Ventilatör ayarı, sağlanan formüller kullanılarak hayvanın vücut ağırlığına göre ayarlanmalıdır3:
Tidal hacim (Vt, mL) = 6.2 × W1.01 (W = vücut ağırlığı, kg)
Solunum hızı (RR, dk−1) = 53.5 × W−0.26
Örneğin, 25 g'lık bir farede Vt = 149,4 μL, RR = 140/dak.
Kanülasyondan önce, venöz kateter (30 G iğne ile)% 10 albümin ile tam olarak astarlanmalı ve kırılgan damar duvarlarının yırtılmasını önlemek için damar içine sığ bir açıyla yerleştirilmelidir. İletkenlik kateterinin sol ventrikül (LV) içinde doğru konumlandırılması, doğru sonuçlar elde etmek için çok önemlidir. Kateter, LV uzunlamasına ekseni ile hizalanmalı ve tüm elektrotlar LV çıkış yolu ile apikal endokardiyal sınır arasına yerleştirilmelidir. İntravenöz oklüzyon, hipertonik salin kalibrasyonu ve transözofageal pacing dahil olmak üzere tüm prosedür boyunca çentiksiz stabil bir PV döngüsü elde edilmelidir. Salin kalibrasyonunda, hipertonik salin enjeksiyonu sırasında AG basınçları sabit olmalıdır ve yükselen hacim sinyallerinin ilk yıkama fazındaki atımlar kullanılır (Şekil 5). 20 μL'den daha yüksek hacimlerde hipertonik salin enjekte etmemeye dikkat edilmelidir, çünkü hipertonik salin, aşırı hacim yüklenmesi ile kalp fonksiyonunu kolayca baskılayabilir. Özofagustan sokulan pacing kateterinin atriyal yakalama yoluyla uygun pozisyonda olduğu doğrulanmalıdır (Şekil 6) ve uyaran genliği uygun şekilde ayarlanmalıdır (genellikle 3 mA, 1 ms darbe genişliğinde). Daha güçlü stimülasyon, iletkenlik kateterini etkiler ve sallama şeklinde bir PV döngüsüne neden olur (Şekil 7).
Mutlak hacmin doğru hesaplanması için iki tür kalibrasyonun kullanılması gerekir: salin kalibrasyonu ve aort akışı kalibrasyonu. İletkenlik kateter tekniği, sadece ventriküler boşluk içindeki kan havuzundan değil, aynı zamanda çevredeki yapılardan da ölçülen iletkenliği hesaba katmak için paralel iletkenlik (Vp) ofsetinin değerlendirilmesini gerektirir. Bu değerlendirme, hipertonik salin bolus infüzyonunun uygulanmasıyla gerçekleştirilebilir. Aort akış kalibrasyonu, aort akışının doğrudan ölçülmesini sağlar ve bu da mutlak strok hacminin belirlenmesine izin verir. Bununla birlikte, bu kalibrasyonun mutlak ventriküler hacmi değil, yalnızca mutlak strok hacmini sağladığına dikkat edilmelidir. Mutlak ventrikül hacmini elde etmek için hem salin kalibrasyonu hem de aort kalibrasyonu yapılmalıdır.
Bu yöntemin bazı sınırlamaları vardır. İlk olarak, iletkenlik kateteri tanıtılırken transapikal bir yaklaşım kullanıldı. LV tepesine erişmek için perikardın çıkarılması gerekir. Bu, diyastolik parametreleri, özellikle Pediatrik parametreleri etkileyebilir. İkincisi, uzun işlem süresi boyunca bir miktar kan kaybedilebilir, bu da kardiyak fonksiyonel parametreleri etkileyebilir, ancak prosedürlerde daha yetkin hale getirilerek bu sorunlardan kaçınılabilir. Bu protokolde kullanılan HFpEF modelinin, obezite, diabetes mellitus, hipertansiyon, atriyal fibrilasyon veya çoklu organ yetmezliği gibi ilişkili komorbiditelere bağlı olarak çeşitli fenotiplere sahip bir sendrom olan insan HFpEF'sini tamamen kopyalamadığını belirtmekte fayda var. Tüm bu komorbiditeleri taklit eden mevcut bir fare modeli yoktur. Bununla birlikte, çift vuruşlu HFpEF fare modeli, metabolik komorbiditeleri olan insan HFpEF ile en çok ilgilidir10. Farelerin genetik arka planı diyastolik fonksiyonu etkileyebilir. C57BL / 6J farelerinin, C57BL / 6N farelerine kıyasla kardiyovasküler strese farklı tepkiler ve potansiyel olarak daha hafif bir hastalık fenotipi gösterdiği bildirilmiş olsa da, bu protokol, C57BL / 6J arka planında bile iki vuruşlu modelde diyastolik bozukluk tespit etmiştir5, bu genellikle farelerde kullanılan diğer modalitelerle zor olabilir.
Bu makale, HR ile ilişkili kardiyak fonksiyonun değerlendirilmesinde ve kalp yetmezliği ile ilgili araştırmaların ilerletilmesinde yardımcı olabilecek, pacing ile ilişkili PV döngü prosedürlerinin etkili bir şekilde gerçekleştirilmesi için rehberlik sağlamayı amaçlamaktadır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Rekabet eden finansal çıkarlar yoktur.
Acknowledgments
Bu çalışma, Fukuda Tıbbi Teknoloji Vakfı'ndan (E.T. ve G.N.'ye) ve JSPS KAKENHI Bilimsel Araştırma Hibesi 21K08047'den (E.T.'ye) araştırma hibeleri ile desteklenmiştir.
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).
