Introduction
Hjärttryckvolymslinganalys ger detaljerad information om hjärtfunktion och är guldmyntfoten för funktionell bedömning 1. Medan avbildningstekniker såsom ekokardiografi eller hjärt MRI ger funktionella åtgärder, dessa åtgärder är i hög grad beroende av belastningsförhållanden. Lastoberoende mått på hjärtats kontraktilitet och avkoppling kräver dynamiska mätningar av ventrikulära trycket och volym förhållande över ett område av förbelastning och efterbelastning. Denna förståelse av tryckvolym relation härrör från den banbrytande arbete Sagawa och kollegor 2,3. De visade i ex vivo perfusion hund hjärtan att tryck volym loop härledda kontraktilitet åtgärder var oberoende av belastningsförhållanden 4.
In vivo tillämpning av dessa analyser blev möjligt med utvecklingen av konduktans katetrar på 1980-talet. Denna tekniska framsteg tillåten Kass och kollegor för att utföra tryckvolymslinganalys hos människor 5,6. Miniatyrisering av konduktans katetrar och förbättringar i kirurgiska tekniker i slutet av 1990-talet 7 gjorde analys av gnagare hjärtfunktion möjlig, vilket möjliggör genetiska och farmakologiska studier som skall utföras. Detta förskott har sedan leder till den utbredda användningen av tryck volym slinganalys och har genererat en hel del insikt i däggdjurs hjärt fysiologi.
Ett nyckelbegrepp när det gäller användningen av ledningsförmåga katetrar och tolkning av uppgifter från det är förhållandet mellan volym och ledningsförmåga. Konduktans är omvänt relaterad till spänning, som mäts med användning av en kateter med elektroder placerade proximalt, vanligen placerade under aortaklaffen, och distalt, vid LV spetsen 8. Förändringar i spänning eller ledningsförmåga mäts av förändringar i ström som flyter från proximal till distal elektrod. Även blodpoolen bidras avsevärt till konduktans, bidraget från den ventrikulära väggen, benämnd parallellkonduktansen (Vp), till uppmätt ledningsförmåga måste dras för att erhålla absoluta mätningar LV volym.
Metoderna för att utföra denna korrigering, som kallas en koksalt kalibrering, diskuteras i protokollet nedan. Det matematiska förhållandet mellan konduktans och volym, beskriven av Baan och kollegor, är att volym = 1 / α; (ρ L 2) (GG p), där α = likformigt fält korrektionsfaktor, ρ = blod resistivitet, L = avståndet mellan elektroderna, G = konduktansen och G p = icke-blod konduktans 9. Notera den enhetliga fältkorrektionsfaktorn hos möss närmar sig 1,0 på grund av små kammarvolymer 10. Tillsammans med tryckgivare ger ledningskatetern realtid samtidig tryck- och volymuppgifter.
Hjärt pressuåtervolymanalys uppvisar särskilda fördelar jämfört med andra mått på hjärtfunktion, eftersom de möjliggör mätning av kammarfunktion oberoende av belastningsförhållanden och av hjärtfrekvens. Särskilda lastoberoende hjärtindex kontraktilitet inkluderar: slut systoliskt blodtryck volym relation (ESPVR), d P / d t max end-diastolisk volym relation, maximal elastans (E max) och förspänning rekryterslagarbete (PRSW). En lastoberoende mått på diastolisk funktion är slut diastoliska trycket volymförhållande (EDPVR) 11. Följande protokoll beskriver genomförandet av hjärttryckvolym slinganalys, med både en halspulsådern och en apikal strategi. Medan metoden att utföra dessa studier har beskrivits i detalj tidigare 8,11, går vi igenom de viktigaste åtgärder för att få exakta tryckvolymmätningar, både saltlösning och kyvett kalibrerings korrigering, och ger en visuell demonstration av these förfaranden. Forskning med djur som genomförs för denna studie hanteras i enlighet med godkända protokoll och djurskyddsbestämmelser av Duke University Medical Center Institutional Animal Care och användning kommittén.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Konduktans Kateter Förberedelser och tryck Kalibrering
- Anslut lednings katetern till hemodynamiska katetermodulen. Elektroniskt kalibrera tryckmätningar och volym genom att spela in förinställt tryck och volym inställd på katetermodulen. Spela in en spårning av 0 mm Hg och 25 mm Hg (Figur 1A) och tilldela spänningar till både tryck kurvor (Figur 1B och 1C). På liknande sätt, spela in en volym spårning av 5 RVU och 25 RVU (figur 1D) och tilldela spänningar till både volym kurvor (1E och 1F).
- Bekräfta den elektroniska tryckkalibrering med en manuell kalibrering tryck, användning av en kolonn kvicksilverblodtrycksmätare. Montera blodtrycksmätare manschetten hamn med en 3-vägs kranen. Fyll en 3-port hemostasventil systemet, som ofta används för coronary angioplasty, med RT vatten med hjälp av sidoöppningen.
- Placera toppen av en konduktans kateter i den vätskefyllda hemostasventilen och försiktigt säkra intelligenshout kinkning katetern. Anslut hemostasventilen till blodtrycksmätare och blåsa till 200 mmHg och lås 3-vägs kranen. Undersök om det uppmätta trycket motsvarar trycket uppblåst på blodtrycksmätare.
- Placera kateter i saltlösning uppvärmd till 37 ° C, som är i nivå med operationsområdet och mät trycket. Justera tryckknappen tills den inspelade trycken är noll.
2. Anestesi / Intubation
- Administrera ketamin / xylazin (80-100 / 10 mg kg -1) som en intraperitoneal injektion.
Obs: Alternativa anestesimedel kan användas. En omfattande lista över bedövningsmedel finns i tidigare recensioner av denna teknik 11,12. Korrekt anesthetization kan bekräftas genom försiktig svans nypa. - När sövda, raka hals och bröst med hårklippningsmaskiner och plats på en uppvärmd dyna. Bibehåll mus rektaltemperaturen vid 36,5 till 37,5 ° C. Låga kroppstemperaturerkommer att resultera i deprimerade hjärtfrekvenser. Applicera salva till ögonen för att förhindra torrhet
- Gör en mittlinje incision i halsen och dissekera trakeala muskler bort för att exponera luftstrupen. Placera en endotrakealtub genom munnen, samtidigt visualisera luftstrupen för att säkerställa intubation, och ansluta till respiratorn.
- Bibehåll musen på ventilatorn under förfarandet. Ställ inställningar ventilator baserat på djurvikt som tidigare beskrivits 11. Tidalvolym (ml) = 6,2 x (djurvikt i kilogram) 1.01 och andningsfrekvens = 53,5 x (djurvikt i kilogram) -0.26.
3. Placering av Konduktans kateter i LV kammare
- Carotid tillvägagångssätt
- För att säkerställa sterilitet, två uppsättningar av sterila kirurgiska instrument är används- ett för initial hudsnitt och en att arbeta i torakotomi. Instrument ska saneras med en torr autoklav mellan djur under ett enskilt kirurgiskt session and autoklaverades vid slutet av varje kirurgisk dag.
- Efter huden har sanerats med tre cykler av en Klorhexidin + alkohol huden scrub (0,5% klorhexidin / 70% alkohollösning), gör ett snitt över den högra hals från underkäken till bröstbenet. Dissekera omgivande vävnad för att exponera högra hals och skär vagusnerven som löper intill halspulsådern.
- Placera en steril 6-0 silkesutur runt den distala änden (bort från bröstet) av halspulsådern, slips och säkra. Placera ytterligare två suturer nedanför halspulsådern proximalt (närmare till bröstet) till den första suturen, löst binda mitt sutur. Dra försiktigt proximala suturen och säkra genom att spänna fast den på huden. Se till att halspulsådern har fastspänd både proximalt och distalt innan du fortsätter.
- Gör ett litet snitt i R. karotidartären, proximalt till den första suturen, och sträcker sig i längdled mot bröstet.
- Sätt i konduktans kateterspetsen,tidigare indränkt i varm saltlösning under 30 min, in i kärlet genom incisionen och säkra katetern med mitten sutur.
- Försiktigt föra katetern i vänster kammare genom halspulsådern, medan du tittar på tryckvolym slinga spårning för att säkerställa korrekt placering.
Obs: Optimal placering av katetern bör ge tryckvolymslingor som visas rektangulära (se figur 2). Om något motstånd mot passage av katetern påträffas, försiktigt dra tillbaka och framåt igen med lätt tryck. Skonsam rotation av katetern kan hjälpa till med placering i den vänstra ventrikeln. Tvinga ledningskatetern kan leda till allvarliga kardiovaskulära komplikationer eller skada på katetern. - Spela baslinjetryck-volym loopar ~ 10 min efter kateterplacering och uppnå ett stabilt tillstånd (fig 2).
- Apikal Approach
- I en sövd och ventilerad mus, gör ett snitt frOm xiphoid processen och skär genom bröstkorgen i sidled tills membranet är synlig.
- Skär fast membranet och visualisera spetsen av hjärtat.
- Sätt konduktansen kateter i spetsen på den vänstra ventrikeln genom en nål sticksår (med användning av en 25-30 G-nål), tills den proximala elektroden är innanför ventrikeln.
- Record baslinjetryck-volym loopar ~ 10 min efter kateterplacering och uppnå ett stabilt tillstånd.
4. Varierande afterload Använda Gående Aorta Ocklusion
- För att utföra gående aorta ocklusion, gör ett litet horisontellt snitt i övre bröstet och dissekera omgivande vävnad för att avslöja den tvärgående aorta.
- Placera en 6-0 silkesligatur nedanför den tvärgående aortan. Efter påtryckningar volymer slingor har återvänt till baslinjen, knäppa båda ändarna av sutur med en nål klämma försiktigt och sakta höja suturen över 1-2 sekunder, och långsamt släppa spänningar. Upprepa denna procedur fram till tre separata optimala inspelningar görs från samma djur.
Obs: Optimal inspelningar bör ha minst 5 tryckvolymslingcykler och en stadig ökning av slutsystoliska tryck under tillämpningen av spänning på suturen (Figur 3A och 3C).
5. Varierande Förspänning Använda Gående nedre hålvenen ocklusion (IVC)
- För att utföra gående nedre hålvenen ocklusion, gör ett horisontellt snitt under xiphoid processen, under membranet att exponera IVC.
- Placera en 6-0 silkesligatur under IVC. Efter påtryckningar volymer slingor har återvänt till baslinjen, knäppa båda ändarna av sutur med en nål klämma; försiktigt och sakta höja suturen över 1-2 sekunder, och långsamt släppa spänningar. IVC ocklusion kan också utföras av den milda applicering av tryck med användning av en bomullspinne.
- Upprepa denna procedur fram till tre separata optimala inspelningar made från samma djur.
Obs: Optimal inspelningar bör ha minst 5 tryckvolymslingcykler och en stadig nedgång i vänstra ventrikulära slutdiastoliska tryck under tillämpningen av spänning på suturen (Figur 4A och 4B).
6. Saltlösning Kalibrering
- Vid avslutningen av studien kan en parallellkonduktansen (Vp) värdet vara erhålla genom att injicera en 10 il bolus av hyperton koksaltlösning (15%) i djuret genom halsvenen (Figur 5A och 5B).
Obs: Denna bolus kommer att orsaka en påtaglig ökning av volymen med någon förändring i tryck. Denna uppenbara volymförändring är resultatet av en förändring av blod pool konduktans snarare än på grund av en faktisk ökning i volym. En övergående nedgång i dP / dt max kan observeras, eftersom hyperton saltlösning har en negativ inotrop effekt 13. Den beräknade Vp kan ingås tryckvolymslinganalys programvara tillsammansmed kyvett kalibreringsparametrarna till och konvertera från RVUs i mikroliter.
7. Kyvett Kalibrering
- För att utföra en kyvett kalibrering, placera en kyvett med brunnar av kända diametrar som tillhandahålls av tillverkaren på en värmedyna eller ett vattenbad värmdes till 37 ° C. Fyll de första 4-5 hål med färskt varmt hepariniserat blod från möss som genomgår hemodynamiska bedömningar.
Obs: En kyvett kalibrering möjliggör korrekt bedömning av vänsterkammarblod pool med musen blod och möjliggör konvertering av volymuppgifter från RVUs till mikroliter. - Sätt konduktansen kateter i den första brunnen, tills alla elektroderna är nedsänkta. Rör försiktigt katetern i brunnen, som kommer att generera varierande RVUs.
- Registrera Konduktansen volymförändringar kanalen i RVUs. Välj den högsta RVU för kalibreringen.
Obs: Volymen av brunnarna kan antingen beräknas genom en) med användning av ekvationen för volume hos en cylinder, där radien är den hos kyvetten väl och längden är baserat på längden mellan de inre två avkännande elektroder eller 2) kontroll i tillverkarens instruktioner. Konduktansen utsignal kan korreleras med de kända volymer för att utveckla en kalibreringsekvation som konverterar data från RVUs till mikroliter 11.
8. Eutanasi
- Vid slutet av protokollet, möss avlivas med hjälp av halsdislokation medan under narkos.
- För att säkerställa döden måste möss som genomgått halsdislokation genomgå en sekundär metod för dödshjälp. Vi använder blodtömning under narkos, med skörd av hjärtvävnaden för experiment eller bilateral torakotomi under narkos.
9. Dataanalys med hjälp av tryck-volym Loop Analysis Software
- Beräkna Vp från Saline Kalibrering
- Välj tryck och VOLUmig slingorna erhålls vid utstötningen av hyperton saltlösning (figur 5A och 5B)
- Exportera loopar tryckvolym analysprogram. Välj alternativ för Saline kalibrering (Figur 5C)
- Registrera den beräknade Vp värde (figur 5D).
Obs! Vp Värdet beräknas genom att identifiera skärningspunkten mellan 1) enddiastolisk volym jämfört med slutslagvolym från salt kalibrering och 2) enddiastolisk volym = Slut systoliska volymlinjen. Skärningspunkten mellan dessa rader tillhandahåller Vp, som beräknas genom tryckvolymslingan analysprogram.
- Ange ledningsförmåga volym (RVU) relation i volym kanalalternativ (figur 1F)
- Mät Baseline Tryck Volym loop relation
- Välj 8-10 hjärtcykler från tryck- och volymkanaler när steady state har uppnåtts (Figur 2A) och exportera till analys mjukaware. Identifiera 5-6 slutexpiratoriskt slingor (fig 2B)
- Använd Vp värde för att korrigera för parallellkonduktansen. Välj "Steady State" och generera en hemodynamisk översiktstabell (figur 2C)
- Mät Tryck Volym loop Relation under Aorta Förträngning
- Välj 8-10 hjärtcykler från tryck- och volymkanaler som motsvarar aorta sammandragning före ökningen slut-diastoliskt tryck (Figur 3A) och export till analysprogram. Identifiera 5-6 slututandnings slingor (Figur 3C)
- Välj "Kontraktilitet" analys (figur 3B), som beräknar slut Systoliskt tryck Volym Relation (ESPVR)
- Mät Tryck Volym loop Relation under IVC Sammandragning
- Välj 8-10 hjärtcykler från tryck- och volymkanaler som motsvarar IVC sammandragning (Figure 4A) och exportera till analysprogram. Identifiera 5-6 slutexpiratoriskt slingor (fig 4B)
- Välj "Kontraktilitet" analys (figur 3B), som beräknar Förspänning rekryter Stroke Work (PRSW) (Figur 4C), Max dP / dt vs EDV (Figur 4D), samt ESPVR och slut diastoliskt tryck volym relation (Figur 4E)
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Tryck-volymslinganalys kan användas för att mäta hjärtfunktion hos genetiskt modifierade möss 14,15 eller möss som genomgår läkemedelsstudier 16. Representativa tryckvolym slingor tillhandahålls från tidigare publicerade arbeten 16 undersöker effekten av ß-arrestin partisk AT1R ligand, TRV120023. För att testa om TRV120023 påverkar hjärtfunktionen in vivo, var tryck volym loop analys på vildtypsmöss erhåller konventionella och nya angiotensinreceptorblockerare. Intravenös infusion av TRV120023 ökade hjärtkontraktilitet signifikant (Figur 6 och Tabell 1, Figur modifierad från Kim et al. AJP 2012 16). Kontraktilitet åtgärder härrör från aorta sammandragning.
Figur 1. Hjärt tryck och volym kalibrering.Klicka här för att se en större version av denna siffra.
I tryckvolym loop programvara, tilldela kanaler för tryck- och volym inspelningar. (A) Användning av hemodynamiska kateterModulen, som volyminställningen till 5 RVU och 25 RVU och välj båda volymerna, (B) Öppna alternativ under kanalen uppvisar volym inspelningar, (C ) Välj enhetskonvertering och öppen "2 punktskalibrering", välj "punkt 1" och tilldela som 5 RVU och välj "punkt 2" och tilldela som 25 RVU, (D) Ställ trycket till 0 mm Hg och 25 mm Hg (E ) Öppna alternativ under kanalen uppvisar tryck inspelningar (F) Välj enhetskonvertering och öppna "2 punktskalibrering", välj "punkt 1" och tilldela som 0 mm Hg och välj "punkt 2" och rövIGN som 25 mm Hg. Acceptera uppdrag genom att välja "OK".
Figur 2. Baseline Hemodynamik Klicka här för att se en större version av denna siffra.
(A) Skärmbilder från tryck- och volymkanaler representativa hjärtcykler i en basal tillstånd, (B) Vald slututandnings baslinjetryck-volym öglor som har korrigerats för parallellkonduktansen för analys. (C) Baseline hemodynamiska sammanfattande tabellen beräknas utifrån valda slingor ; PES, End systoliskt tryck; Ped, Avsluta diastoliska trycket; Ves, End slagvolym; Ved, Avsluta diastoliska volymen; SV = slagvolym
Figur 3. Aorta Förträngning Hemodynamik Klicka här för att se en större version av denna siffra.
(A) Skärmbilder från tryck- och volym kanaler av representativa hjärtcykler under aorta sammandragning, till (B) Val av meny utföra kontraktilitet analys, (C) Valda tryck-volymslingor under aorta sammandragning för analys. (D) ESPVR mätt från aortaförträngningsslingor .
Figur 4. IVC Förträngning Hemodynamik Klicka här för att se en större version av denna siffra.
(A) Skärmbilder från tryck- och volym kanaler av representativa hjärtcykler under IVC sammandragning, (B) Valda tryck-volymslingor under IVC sammandragning för analys. Använda PV loopar från IVC sammandragning, Förspänning rekryterbara slag Arbete (C), kan Maximal dP / dt vs EDV (D) samt ESPVR och EDPVR mätas.
Figur 5. Saline kalibrering Klicka här för att se en större version av denna siffra.
(A) Skärmbilder från tryck- och volymkanaler representativa hjärtcykler under hyperton saltlösning injektion (B) Vald saltlösning insprutningstryck-volym loopar f eller analys. Observera att trycket kommer att förbli konstant, medan volymen kommer att öka avsevärt, (C) Val av meny för att utföra saltlösning kalibrering, (D) Genererade linjer mått slutsystoliska vs enddiastolisk volym under saltlösning injektion och slutslagvolym = slutdiastoliska volym. Skärningspunkten mellan dessa rader tillhandahåller parallellkonduktansen av Vp.
Figur 6. Förändring i Kontraktilitet med Drug Administration
Förändring av hjärtkontraktilitet, mätt med slutsystoliska elastans, bedömas vilda möss typ som behandlats med saltlösning, losartan 5 mg / kg / h eller TRV023 100 pg / kg / h under 5 min. TRV023 behandlade möss utvecklade en signifikant ökning av slutsystoliska elastans i jämförelse med losartan behandlade möss. * p <0,05 vs losartan genom en envägs ANOVA.
INNEHÅLL "fo: keep-together.within-page =" always ">
Tabell 1. möss av vildtyp; Hemodynamiska profil som svar på β-arrestin 2 Biased AT1R Agonist
Slut systoliska trycket (ESP) minskade signifikant efter TRV120023 (TRV) och losartan infusion. Hjärtkontraktilitet, E es och Emax ökade kraftigt i TRV120023 100 mikrogram · kg -1 · min -1 infusions grupp. (* p <0,01; † p <0,05; ‡ p <0,001, n = 5-6 / grupp). p-värden återspeglar jämförelser med basala tillstånd inom samma behandlingsgruppen med användning av 1-vägs ANOVA. Hjärtkontraktilitet parametrar härleddes med användning av en aorta sammandragning protokoll. AT1R, Ang II typ 1-receptor; HR, hjärtfrekvens; EDP, end-diastoliska trycket; ESV, end-slagvolym; EDV, enddiastolisk volym; E es, slutsystoliska elastans; EF, eprojiceringsfraktion; Emax, maximal elastans; dP / dt max och dP / dt min, högsta och lägsta graden av tryckändring i ventrikeln, respektive; τ, isovolymetrisk avkoppling konstant. klicka Vänligen här för att se en större version av denna tabell.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Vi beskriver ett förfarande för perfoming tryck-volymslinganalys med användning av en konduktans kateter i möss, för att härleda omfattande analyser av både hjärtats kontraktilitet och avkoppling. Suga, Sagawa och kollegor utnyttjas tryck volym loopar att definiera åtgärder hjärtkontraktiliteten, särskilt lutningen på ESPVR eller slut systoliska elastans (E er), och Emax. Elasticiteten, som definieras av förhållandet mellan tryck och volym (P / V) varierar under hela systole. Under varje systole är den momentana elastans beroende av hjärtfrekvens och hjärtkontraktilitet, men är till stor del oberoende av förbelastning eller efterbelastning 3,17. Sålunda är topp elastans eller Emax används för att definiera hjärtkontraktilitet som är mestadels oberoende av belastningsförhållanden från enskilda hjärtcykler 18. Ett närbesläktat kontraktilitet sikt E es definieras av lutningen på ESPVR över en serie hjärtcykler i en stabil consättning. Även E es visas linjärt över ett begränsat antal laster, kan E es vara krökt och curvilinearity är korrelerad med kontraktila tillståndet 19. En ökning av E es eller Emax indikerar ökad kontraktilitet och en minskning betecknar minskad kontraktilitet. Förutom E es eller Emax, kan tryck-volym loop uppgifter användas för att härleda alternativa kontraktilitet index såsom: dP / dtmax-EDV relation 20, förspänning-rekryterslagarbete (PRSW) 21 eller maximala effekt EDV relationer 22. Dessa alternativa parametrar undersöka hjärt respons över ett område av förspänning och kan erhållas med IVC sammandragning. Det är värt att notera att medan ESPVR är relativt lastoberoende, det är inte absolut. Det finns skillnader i ESPVRs härrör från aorta eller IVC sammandragning 23, med aorta sammandragning har en större inverkan på hur länge systole och omfattningen av förkorta8.
I likhet med ESPVR, den slutdiastoliska tryck-volym förhållande (EDPVR) åstadkommer en lastoberoende mått på hjärt efterlevnad. Denna relation är härledd genom att identifiera slutdiastoliska tryck över ett intervall av belastningsförhållanden, som sedan passar till antingen en exponentiell modell definieras som P = α (e ß V -1) + P0 (α är en styvhet och skalningskoefficient, ß = kammarstyvhetskoefficient och P 0 = tryck vid en 0 volym) 8 eller en linjär modell (visad i figur 4C). Tryck volym slinganalys kan ge ytterligare information om diastolisk funktion. Ett mått på aktiv avkoppling härrör från minskningen av kammartrycket under isovolymetrisk avkoppling. Den monoexponentiell sönderfall från topphastigheten för avkoppling till uppkomsten av LV-fyllning uttrycks som tidskonstanten t 8.
Mätningen av parallellkonduktansen är kritisk för bedömningen av cardiac volym. Medan vi har beskrivit användning av saltlösning kalibrering för att bedöma parallellkonduktansen har en växande mängd litteratur identifierat alternativa metoder för att bedöma parallellkonduktansen. Saltlösning kalibreringen utnyttjar Baans ekvation 9, i vilken α är likformigt fält korrektionsfaktor. Men ändrar den rörliga hjärtväggen det elektriska fältet vilket väcker frågan om en dynamisk α konstant 24. Dessutom varierar bidraget av den ventrikulära väggen till konduktans under systole och diastole, men saltkalibrering använder ett fast värde för parallellkonduktansen 24. För att lösa detta, begreppen tid varierande fältkorrigering, kallas Wei ekvation, och momentan parallellkonduktansen, benämnd "tillträde", har tagits fram 25. Nyare mikro-katetrar som mäter tillträde har skapats och framgångsrikt används i hjärtskademodeller 1. Dessa tekniker representerar en bety-dande förväg i bedömningen av tryck-volymslinganalys.
De systoliska och diastoliska parametrar som erhållits från tryck volym loop analysen ger en omfattande utvärdering av hjärtfunktionen. Noggrannhet och precision av dessa analyser är beroende av uppmärksamhet experimentell detalj. För att få god kvalitet hjärttryckvolym loopar i möss, är en skicklig aktör avgörande. Dessutom måste man vara försiktig vid val av anestesi, ordentlig ventilation, kroppstemperatur och placering av katetern i LV. Den korrekta analysen av erhållna data beror på konsekvent instrument, saltlösning och kyvett kalibrering. Dessa aspekter belyses i dessa skriftliga metoder och medföljande video ska ge en ram på vilken man kan inleda dessa hjärt fysiologi studier.
Felsökning
1. Hypotension eller bradykardi i en basal tillstånd: Normal mus blodtryck och hjärt råt har sammanfattats av i tidigare recensioner av detta ämne 11.
a) Se till att kroppstemperaturen är över 36 ° C med hjälp av en rektal termometer. Om under 36 ºC, kan en värmedyna eller värmelampor användas för att höja musen kroppstemperaturen.
b) Utvärdera för blödning under det kirurgiska ingreppet. Hemostas kan uppnås med manuell tryck eller med diatermi. Betydande volymförlust kan behandlas med koksaltlösning flytande bolus.
c) Bedöma om musen är över sövd. Vid misstanke om detta, kan saltlösning vätske piller användas för att behandla hypotension. Att notera, ketamin / xylazin, som används för de påvisade experiment, kan vara cardiodepressive. Alternativt kan inhalerade anestesi använder isofluran (Induktion 3-4%, underhåll 1,5% blandat med 95% syre och 5% CO 2) användas i stället. Alternativa anestetiska medel såsom uretan (800 mg kg -1) / etomidat (5-10mg kg -1) / morfin (2 mg kg -1) eller pentobarbitalnatrium (40-80 mg kg -1) administreras intraperitonealt 11.
2. Buller i tryck- eller volym kanaler: Detta kan bero på elektromagnetisk störning eller en bruten / smutsiga ledningskateter. Gör en noggrann bedömning av elektroniska apparater som kan bidra till störningar. Om bruset kvarstår, undersöka ledningskatetern under ett mikroskop för att bedöma för vidhäftande material eller skada på kateterspetsen. Om tillgängligt, kan du prova en ny ledningskateter för att se om det avhjälper problemet.
3. Volym inspelning drivor över tid: Det kan bero på en otillräcklig uppvärmningstiden för hemodynamiska modulen. Att modulen för att värmas upp i 30 min innan kalibreringsstegen och vid analys.
5. Volym behandlingen är större än väntat: Detta kan inträffa om den uppmätta volymen inte har korrigerats för parallellkonduktansen. PerfOrm salt kalibrering som beskrivs i protokollet steg 6 för att få parallellkonduktansen.
6. Dålig kvalitet tryckvolym loopar: Den idealiska tryck volym slingan har en kvadratisk eller rektangulär utseende (se figur 2 till exempel). Om formen hos slingan är oregelbunden, försiktigt manipulera eller vrida konduktansen katetern på LS kaviteten för att se om det ändrar formen på slingan. Vår föredragna strategi för att få tillgång till LV är genom halspulsådern (Protokoll steg 3.1) eftersom det inte kräver att öppna bröstkorgen, vilket kan påverka hemodynamiken. Däremot kan hals strategi vara benägna att kateter artefakt en oregelbunden slingor. Således kan användas en apikal strategi (Protocol steg 3,2) för att ta itu med denna fråga.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har ingenting att lämna ut.
Acknowledgments
Detta arbete stöds av American Heart Association 14FTF20370058 (DMA) och NIH T32 HL007101-35 (DMA).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| AnaSed (xylazine) | Lloyd Laboratories | NADA no. 139-236 | Anesthetic |
| Ketaset (ketamine) | Pfizer | 440842 | Anesthetic |
| VIP3000 | Matrx Medical Inc. | Anesthesia machine | |
| Ventilator | Harvard Apparatus | Model 683 | Surgical Equipment |
| Tubing kit | Harvard Apparatus | 72-1049 | Surgical Equipment |
| Homeothermic Blanket | Kaz Inc. | 5628 | Surgical Equipment |
| Stereo microscope | Carl Zeiss Optical Inc. | Stemi 2000 | Surgical Equipment |
| Illuminator | Cole–Parmer | 41720 | Surgical Equipment |
| Dumont no. 55 Dumostar Forceps | Fine Science Tools Inc | 11295-51 | Surgical Instruments |
| Graefe forceps, curved | Fine Science Tools Inc | 11052-10 | Surgical Instruments |
| Moria MC31 forceps | Fine Science Tools Inc | 11370-31 | Surgical Instruments |
| Mayo scissors | Fine Science Tools Inc | 14512-15 | Surgical Instruments |
| Iris scissors | Fine Science Tools Inc | 14041-10 | Surgical Instruments |
| Halsey needle holder | Fine Science Tools Inc | 12501-13 | Surgical Instruments |
| Olsen–Hegar needle holder | Fine Science Tools Inc | 12002-12 | Surgical Instruments |
| spring scissors | Fine Science Tools Inc | 15610-08 | Surgical Instruments |
| disposable underpads | Kendall/Tyco Healthcare | 1038 | Surgical Supplies |
| Sterile gauze sponges, sterile | Dukal | 62208 | Surgical Supplies |
| Cotton-tipped applicators, sterile | Solon | 368 | Surgical Supplies |
| Surgical suture, silk, 6-0 | DemeTECH | FT-639-1 | Surgical Supplies |
| 1 cc Insulin syringes | Becton Dickenson | 329412 | Surgical Supplies |
| Access 9 Hemostasis Valve | Merit Medical | MAP111 | Hemodynamic equipment |
| Sphygmomanometer | Baumanometer | 320 | Hemodynamic equipment |
| Millar PV system MPVS-300/400 or MPVS Ultra (includes calibration cuvette) | ADInstruments Inc | Hemodynamic equipment | |
| 1.4F conductance catheter | ADInstruments Inc | SPR-839 | Hemodynamic equipment |
| PowerLab 4/30 with Chart Pro | ADInstruments Inc. | ML866/P | Hemodynamic software |
| animal clipper | Wahl | 8787-450A | Miscellaneous |
| Intradermic tubing PE-10 | Becton Dickenson | 427401 | Miscellaneous |
| Intradermic tubing PE-50 | Becton Dickenson | 427411 | Miscellaneous |
| Needle assortment (18, 25 and 30 gauge; Thomas Scientific) | Miscellaneous | ||
| 0.9% (wt/vol) sodium chloride injection, USP) | Hospira | NDC no. 0409-4888-50 | Miscellaneous |
| Surgical tape | Miscellaneous | ||
| Alconox (Alconox Inc.) for catheter cleaning | ADInstruments Inc. | Miscellaneous |
References
- Clark, J. E., Marber, M. S. Advancements in pressure-volume catheter technology - stress remodelling after infarction. Exp Physiol. 98 (3), 614-621 (2013).
- Sunagawa, K., Maughan, W. L., Burkhoff, D., Sagawa, K. Left ventricular interaction with arterial load studied in isolated canine ventricle. Am J Physiol. 245 (Pt 1), H773-H780 (1983).
- Suga, H., Sagawa, K., Demer, L. Determinants of instantaneous pressure in canine left ventricle. Time and volume specification. Circ Res. 46 (2), 256-263 (1980).
- Suga, H., Sagawa, K., Shoukas, A. A. Load independence of the instantaneous pressure-volume ratio of the canine left ventricle and effects of epinephrine and heart rate on the ratio. Circ Res. 32 (3), 314-322 (1973).
- Kass, D. A., et al. Improved left ventricular mechanics from acute VDD pacing in patients with dilated cardiomyopathy and ventricular conduction delay. Circulation. 99 (12), 1567-1573 (1999).
- Kass, D. A., et al. Diastolic Compliance of Hypertrophied Ventricle Is Not Acutely Altered by Pharmacological Agents Influencing Active Processes. Annals of Internal Medicine. 119 (6), 466-473 (1993).
- Georgakopoulos, D., et al. In vivo murine left ventricular pressure-volume relations by miniaturized conductance micromanometry. Am J Physiol. 274 (4 pt 2), H1416-H1422 (1998).
- Cingolani, O. H., Kass, D. A. Pressure-volume relation analysis of mouse ventricular function. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 301 (6), H2198-H2206 (2011).
- Baan, J., et al. Continuous Measurement of Left-Ventricular Volume in Animals and Humans by Conductance Catheter. Circulation. 70 (5), 812-823 (1984).
- Pearce, J. A., Porterfield, J. E., Larson, E. R., Valvano, J. W., Feldman, M. D. Accuracy considerations in catheter based estimation of left ventricular volume. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2010, 3556-3558 (2010).
- Pacher, P., Nagayama, T., Mukhopadhyay, P., Batkai, S., Kass, D. A. Measurement of cardiac function using pressure-volume conductance catheter technique in mice and rats. Nature Protocols. 3 (9), 1422-1434 (1038).
- Hanusch, C., Hoeger, S., Beck, G. C. Anaesthesia of small rodents during magnetic resonance imaging. Methods. 43 (1), 68-78 (2007).
- Georgakopoulos, D., Kass, D. A. Estimation of parallel conductance by dual-frequency conductance catheter in mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 279 (1), H443-H450 (2000).
- Esposito, G., et al. Increased myocardial contractility and enhanced exercise function in transgenic mice overexpressing either adenylyl cyclase 5 or 8. Basic Res Cardiol. 103 (1), 22-30 (2008).
- Kohout, T. A., et al. Augmentation of cardiac contractility mediated by the human beta(3)-adrenergic receptor overexpressed in the hearts of transgenic mice. Circulation. 104 (20), 2485-2491 (2001).
- Kim, K. S., et al. beta-Arrestin-biased AT1R stimulation promotes cell survival during acute cardiac injury. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 303 (8), H1001-H1010 (2012).
- Suga, H., Sagawa, K. Mathematical Interrelationship between Instantaneous Ventricular Pressure-Volume Ratio and Myocardial Force-Velocity Relation. Annals of Biomedical Engineering. 1 (2), 160-181 (1972).
- Suga, H. Ventricular energetics. Physiol Rev. 70 (2), 247-277 (1990).
- Kass, D. A., et al. Influence of contractile state on curvilinearity of in situ end-systolic pressure-volume relations. Circulation. 79 (1), 167-178 (1989).
- Little, W. C. The left ventricular dP/dtmax-end-diastolic volume relation in closed-chest dogs. Circ Res. 56 (6), 808-815 (1985).
- Glower, D. D., et al. Linearity of the Frank-Starling relationship in the intact heart: the concept of preload recruitable stroke work. Circulation. 71 (5), 994-1009 (1985).
- Sharir, T., et al. Ventricular systolic assessment in patients with dilated cardiomyopathy by preload-adjusted maximal power. Validation and noninvasive application. Circulation. 89 (5), 2045-2053 (1994).
- Baan, J., Van der Velde, E. T. Sensitivity of left ventricular end-systolic pressure-volume relation to type of loading intervention in dogs. Circ Res. 62 (6), 1247-1258 (1988).
- Wei, C. L., et al. Volume catheter parallel conductance varies between end-systole and end-diastole. IEEE Trans Biomed Eng. 54 (8), 1480-1489 (2007).
- Porterfield, J. E., et al. Dynamic correction for parallel conductance, GP, and gain factor, alpha, in invasive murine left ventricular volume measurements. J Appl Physiol (1985). 107 (6), 1693-1703 (2009).
