Summary
Her beskriver vi en hjertetryksvolumen loop analyse under stigende doser af intravenøst infunderes isoproterenol at bestemme den iboende hjertefunktion og β-adrenergic reserve i mus. Vi bruger en modificeret åben brysttilgang til trykvolumensløjfemålingerne, hvor vi inkluderer ventilation med positivt endeudløbstryk.
Abstract
Bestemmelse af hjertefunktionen er en robust endpoint analyse i dyremodeller af hjerte-kar-sygdomme for at karakterisere virkningerne af specifikke behandlinger på hjertet. På grund af muligheden for genetiske manipulationer er musen blevet den mest almindelige pattedyrsdyrmodel til at studere hjertefunktion og søge efter nye potentielle terapeutiske mål. Her beskriver vi en protokol til bestemmelse af hjertefunktion in vivo ved hjælp af trykvolumen loop målinger og analyse under basale forhold og under β-adrenergic stimulation ved intravenøs infusion af stigende koncentrationer af isoproterenol. Vi leverer en raffineret protokol, herunder ventilationsstøtte under hensyntagen til det positive slutudløbstryk for at forbedre negative virkninger under målinger af åbent bryst og potent analgesi (Buprenorphin) for at undgå ukontrollabel myokardiestre fremkaldt af smerte under proceduren. Alt i alt muliggør den detaljerede beskrivelse af proceduren og diskussionen om mulige faldgruber en meget standardiseret og reproducerbar trykvolumensløjfeanalyse, hvilket reducerer udelukkelsen af dyr fra forsøgskohorten ved at forhindre mulig metodologisk bias.
Introduction
Hjerte-kar-sygdomme påvirker typisk hjertefunktionen. Dette spørgsmål påpeger vigtigheden af at vurdere in vivo detaljeret hjertefunktion i dyresygdom modeller. Dyreforsøg er omgivet af en ramme af de tre Rs (3Rs) vejledende principper (Reducer / Forfin/Erstat). I tilfælde af forståelse af komplekse patologier, der involverer systemiske reaktioner (dvs. hjerte-kar-sygdomme) på det nuværende udviklingsniveau, er den vigtigste mulighed at forfine de tilgængelige metoder. Raffinering vil også føre til en reduktion af de krævede dyretal på grund af mindre variation, hvilket forbedrer analysens og konklusionernes effekt. Hertil kommer, kombination af hjertekontraktilitet målinger med dyremodeller af hjertesygdomme, herunder dem induceret af neurohumoral stimulation eller ved tryk overbelastning som aorta banding, som efterligner for eksempel ændret katekolamin /β-adrenergic niveauer1,2,3,4, giver en kraftfuld metode til prækliniske undersøgelser. I betragtning af at kateterets baseret metode fortsat er den mest anvendte tilgang til en tilbundsgående vurdering af hjertekontraktilitet5, havde vi til formål her at præsentere en raffineret måling af in vivo-hjertefunktion hos mus ved trykvolumen loop (PVL) målinger under β-adrenergic stimulation baseret på tidligere erfaringer, herunder evaluering af specifikke parametre for denne tilgang6, 7.
At bestemme hjertehæmodynamiske parametre tilgange, der omfatter billeddannelse eller kateter-baserede teknikker er tilgængelige. Begge muligheder ledsages af fordele og ulemper, der omhyggeligt skal overvejes for det respektive videnskabelige spørgsmål. Billeddannelse tilgange omfatter ekkokardiografi og magnetisk resonans imaging (MRI); begge er blevet anvendt med succes i mus. Ekkokardigrafiske målinger indebærer høje startomkostninger fra en højhastighedssonde, der kræves til musenes høje puls; det er en relativt ligetil ikke-invasiv tilgang, men det er variabelt blandt operatører, der ideelt set bør opleves anerkende og visualisere hjertestrukturer. Derudover kan der ikke udføres trykmålinger direkte, og beregninger opnås ved kombination af størrelsesstørrelse og flowmålinger. På den anden side har det den fordel, at flere målinger kan udføres på samme dyr, og hjertefunktionen kan overvåges for eksempel under sygdomsprogression. Med hensyn til volumenmålingen er MRI guldstandardproceduren, men svarende til ekkokardiografi er det ikke muligt at foretage direkte trykmålinger, og kun forudindlæsningsafhængige parametre kan opnås8. Begrænsende faktorer er også tilgængelighed, analyseindsats og driftsomkostninger. Her er kateterbaserede metoder til måling af hjertefunktion et godt alternativ, der desuden giver mulighed for direkte overvågning af intracardiac-tryk og bestemmelse af belastningsafhængige kontraktilitetsparametre som præload recruitable stroke work (PRSW)9. Ventrikulære mængder målt ved hjælp af et trykledningskateter (gennem ledningsevnebestemmelse) er dog mindre end dem fra MRI, men gruppeforskellene opretholdes i samme interval10. For at bestemme pålidelige volumenværdier kræves den tilsvarende kalibrering, hvilket er et kritisk skridt under PVL-målingerne. Den kombinerer ex vivomålinger af blodledningsevne i volumenkalibrerede cuvettes (konvertering af ledningsevne til volumen) med in vivoanalysen for den parallelle ledning af myokardiet under bolusindsprøjtningen af den hypertoniske saltvand11,12. Derudover er placeringen af kateteret inde i ventrikel og elektrodernes korrekte orientering langs ventrikelens langsgående akse afgørende for detektionsevnen i det omgivende elektriske felt, som de frembringer. Stadig med den reducerede størrelse af musehjertet er det muligt at undgå artefakter produceret af ændringer i kateterets intraventrikulære orientering, selv i udvidet hjertekamre5,10, men artefakter kan udvikle sig under β-adrenergic stimulation6,13. Ud over ledningsmåden metoder udviklingen af optagelse baseret metode syntes at undgå kalibrering trin, men her volumenværdierne er temmelig overvurderet14,15.
Da musen er en af de vigtigste prækliniske modeller inden for hjerte-kar-forskning og β-adrenergic reserve af hjertet er af central interesse i hjertefysiologi og patologi, præsenterer vi her en raffineret protokol til bestemmelse af in vivo hjertefunktion hos mus ved PVL-målinger under β-adrenergic stimulation.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle dyreforsøg blev godkendt og udført i henhold til bestemmelserne i regionalrådet i Karlsruhe og universitetet i Heidelberg (AZ 35-9185.82/A-2/15, AZ 35-9185.82/A-18/15, AZ 35-9185.81/G131/15, AZ 35-9185.81/G121/17) er i overensstemmelse med retningslinjerne i Europa-Parlamentets direktiv 2010/63/EU om beskyttelse af dyr, der anvendes til videnskabelige formål. Data vist i denne protokol er afledt af vilde type C57Bl6/N hanmus (17 ± 1,4 uger). Mus blev opretholdt under specificerede patogenfrie forhold på dyrefaciliteten (IBF) på Heidelberg Medical Faculty. Mus blev anbragt i en 12-timers lys-mørk cyklus, med en relativ luftfugtighed mellem 56-60%, en 15-gange luftændring i timen og stuetemperatur på 22 ° C +/- 2 °C. De blev opbevaret i konventionelle bure type II eller type II længe forsynet med dyr strøelse og vævspapir som berigelse. Standard autoklavet mad og autoklavet vand var til rådighed til at forbruge ad libitum.
1. Udarbejdelse af instrumenter og narkotikaløsninger
- Centralt venekateter: Skær mikrorøret (0,6 mm ydre diameter) i ~20 cm lange kateterrør. Brug knold til at trække den ene ende af røret på spidsen af en 23-gauge kanyle. Skær den anden ende af slangen diagonalt for at skabe en skarp spids, der kan gennembore lårbenet vene.
- Endotracheal rør: For en intubation rør skære en 20-gauge venipuncture-kanyle 3 cm i længden for at fjerne sprøjten vedhæftet fil.
- Hvis intubationsrøret ikke passer perfekt til ventilatorforbindelsen, wrap parafilm over enden af røret, hvor ventilationsanordningen er tilsluttet. Tilslutningen skal være stabil og forseglet ved fortykkelse (Figur 1A). Forkort metal guide pin af 20-gauge venipuncture-kanylen til 2,7 cm og bruge det som en intubation støtte. Raffinerede tilgange til intubation, herunder lysfibre for at lette visualiseringen af luftrøret, er også godt beskrevet, for eksempel af Das og samarbejdspartnere16.
- Bedøvelsesblanding, der anvendes til intubering: Bland 200 μL heparin (1000 IE/mL) med 50 μL på 0,9% NaCl og 750 μL på 2 mg/mL etomidate fra et olie-i-vand-emulsionbaseret produkt. Brug 7 μL/g kropsvægt (BW) til hver mus (0,1 mg/kg BW Buprenorphin 10 mg/kg BW etomidate).
- Muskelafslappende middel: Opløs 100 mg Pancuronium-bromide i 100 mL på 0,9% NaCl. Brug 1,0 μL/g kropsvægt (1 mg/kg BW) til hver mus.
- Isoproterenolopløsninger: Opløs 100 mg isoproterenol i 100 mL på 0,9% NaCl (1 μg/μL). Tilbered følgende fortyndinger (tabel 1) og overfør hver i en 1 mL sprøjte.
- For at opnå fortynding 1 fortyndes bestanden 1:1.8. For at opnå fortynding 2 fortyndes bestanden 1:6. For at opnå fortynding 3 fortyndes fortynding 1 i 1:10. Endelig opnås fortynding 4 ved en 1:10 fortynding af fortynding 2.
- 15% Hypertonisk NaCl (w/v): Opløs 1,5 g 0,9% NaCl i 10 mL dobbeltdestilleret H2O. Filtrer opløsningen med et 0,45 μm poresprøjtefilter.
- Tilberedning af 12,5% albuminopløsning (w/v): Opløs 1,25 g kvægserum albumin i 10 mL på 0,9% NaCl. Inkuberes opløsningen ved 37 °C i 30 min. Køl ned til stuetemperatur, og filtrer opløsningen med et 0,45 μm poresprøjtefilter.
- Klargøring af opsætningen: Tænd først varmepladen og sæt den til 39-40 °C. Placer en sprøjte fyldt med saltvand på varmepuden, og overfør pvl-kateteret (pressure volume loop) ind i sprøjten. Forinkuberes kateteret i mindst 30 minutter før brug til stabilisering. Opsætningen vi bruger består af en 1,4-F trykledning kateter, en kontrolenhed og den tilsvarende software, og det er grafisk beskrevet på Figur 1B og udbyder referencer er opført i tabellen af materialer.
2. Anæstesi
- Indsprøjt buprenorphin (0,1 mg/kg BW intraperitonealt) 30 min før intubering.
- Placer musen i en akryl glas-kammer pre-mættet med 2,5% isoflurane og forvarmet med en varmepude placeret på bunden af kammeret.
- Så snart musen sover (manglende refleks), injiceres bedøvelsesblandingen (7 mL/kg BW), der indeholder 10 mg/kg etomidate og heparin (1.200 IE/kg BW) intraperitonealt.
3. Ventilation
- Overfør dyret til intuberingsplatformen (Figur 1C) 3-4 minutter efter bedøvelsesindsprøjtningen. Musen hænger fra tænderne med den dorsale udsigt overfor operatøren.
- Løft forsigtigt tungen med sammentak. For at identificere glottis skal du løfte musens underkæbe lidt med anden sammentak.
- Sæt forsigtigt endotrachealrøret (Figur 1A) i luftrøret, og fjern føringsstangen.
- Overfør dyret på varmepladen, læg det på bagsiden og tilslut intuberingsrøret til den lille dyre åndedrætsværn.
- Juster åndedrætshastigheden til 53,5 x (Kropsvægt i gram)-0,26 [min-1],som beskrevet af andre12, og tidevandsmængder for at toppe inspiratoriske tryk på 11 ± 1 cmH2O. Etablere en PEEP på 2 cmH2O.
- Fastgør forsigtigt musens ekstremiteter på varmepladen med klæbestrimler og påfør øjensalve på begge øjne for at forhindre tørhed.
- Sæt en rektal temperatursonde i, og kernekropstemperaturen fastholdes ved 37 ± 0,2 °C.
- Installer et EKG med 1 bly, og overvåg pulsen online som indikator for anæstesidybde og stabilitet.
- Ved fravær af interdigitale reflekser injiceres 1 mg/kg BW af muskelafslappende pancuronium-bromide intraperitoneally. Dette forhindrer respiratoriske artefakter under PVL-målinger.
4. Kirurgi
- Generelle anbefalinger
- Under operationen ventileres med ~ 1,5-2% isoflurane fordampet med O2. Isofluranekoncentrationen kan også afhænge af variabler som musestamme, køn, alder og vægt af dyrene, men den skal bestemmes individuelt og eksperimentelt, og værdierne her er reference for C57BL6/N-musestammen. Det er vigtigt, at ventilatoren er tilsluttet et ekstraktionssystem for at forhindre operatøren i at indånde isoflurane.
- Brug en forstørrelse mellem 1,5-4x fra stereomikroskopet til kirurgiske indgreb.
BEMÆRK: Der henvises til institutionel/lokal vejledning om tilberedning af dyret til ikke-overlevelsesoperationer.
- Lårben cannulation
- Skyl baglimb med 70% ethanol, incise venstre lyskemiddel og udsætte venstre lårben vene.
- Blast epigastriske arterie og vene med en cautery.
- Ligate lårbenet vene med en sutur placeret distal til kateteret adgang.
- Pass en sutur under lårbenet vene og forberede en knude kranie af punktering site. Punktere lårbenets vene med det forberedte mikrorør (se trin 1.1), der er fastgjort til en 1 mL-sprøjte.
- Bind knuden for at fastgøre røret inde i fartøjet.
- Modvirke væsketab ved infusion af 0,9% NaCl suppleret med 12,5% albumin ved en infusionshastighed på 15 μL/min med en automatisk sprøjtepumpe. Derudover holde eksponeret væv fugtigt ved hjælp af forvarmet 0,9% NaCl.
- Thoracotomi
- Skyl brystkassen med 70% ethanol.
- Incise huden lige under xyphoid processen og ligefrem adskille brystmuskler fra brystvæggen med sammenkædninger eller en cautery.
- Løft xyphoid processen med sammenkædninger, og skær derefter gennem brystvæggen, der bevæger sig sideværts på begge sider med en cautery, indtil mellemgulvet er fuldt synligt nedefra.
- Incise mellemgulvet nedefra og udsætte hjerte apex. Fjern derefter forsigtigt perikardium med sammentak.
- Udfør en begrænset costotomi i venstre side som tidligere beskrevet6.
- Pass en sutur under ringere kaval vene til at udføre preload reduktion i de senere faser.
- Punkter forsigtigt hjerteapen med en 25-gauge kanyle (maksimal 4 mm). Fjern kanylen, og sæt PV-kateteret i, indtil alle elektroder er i ventrikel.
- Kateterets position justeres ved blide bevægelser og drejer, indtil der opnås rektangulære formede sløjfer (Figur 2A).
- Hold altid alle udsatte væv fugtigt ved hjælp af forvarmet 0,9% NaCl.
5. Målinger
- Generelle anbefalinger
- Under målinger skal du ventilere med ~ 1,5-2% isoflurane fordampet med 100% O2.
- Udfør 2 baseline målinger samt 2 vena cava okklusioner på hvert trin i dosis respons protokol.
BEMÆRK: Det er vigtigt, at efter den første og anden vena cava okklusion, både tryk og volumen værdier vende tilbage til steady-state værdier som før den første okklusion. Denne observation er nødvendig for at genkende et skift i kateteret position på grund af seriel reduktioner i intraventrikulær volumen. Hvis et skift i kateter position ville være tilfældet, især volumen værdier ville blive flyttet.
- Udfør en on-line analyse af parametre (puls, slagtilfælde volumen, dP/dtmax) og vent, indtil steady-state hjertefunktion er opnået. For det forventede parameterområde med den her anvendte indstilling i C57Bl6/N-mus henvises til offentliggjorte resultater6.
- Stop åndedrætsværnet ved ende-udløbsposition og registrer basisparametre. Efter 3 til 5 sekunder reducere hjerteforladning ved at løfte suturen under den ringere kaval vene med sammenkædninger for at opnå preload uafhængige parametre (Figur 2B). Tænd for respiratoren. Vent mindst 30 sekunder på den anden okklusion, indtil hæmodynamiske parametre er stabiliseret.
- Efter at have opnået målingerne under basale forhold, fortsæt til isoproterenols dosisrespons ved at skifte til de forberedte sprøjter. Her forbliver infusionshastigheden uændret for at undgå ændringer af hjerteforladningen. Pas på ikke at indgyde luftbobler, når sprøjten skiftes.
- Vent mindst 2 minutter, indtil der opnås ny steady-state hjertefunktion, end igen at stoppe åndedrætsværnet ved endeudløbsposition og registrere baselineparametre. Efter 3 til 5 sekunder reducere hjerteforbelastning ved at løfte suturen under ringere kaval vene for at opnå preload uafhængige parametre.
- Vent mindst 30 sekunder på den anden okklusion. Derefter skiftes til den forberedte sprøjte med den næste isoproterenolkoncentration og gentages registreringerne af baseline- og preload uafhængige parametre.
BEMÆRK: Artefakter som den endsystoliske trykspids (ESPS, Figur 2C)kan forekomme under stigningen i doseringen af isoproterenol, som skyldes kateter entrapment. Artefakter, der opstår før starten af basale parametre, kan let korrigeres ved genplacering af kateteret.
6. Kalibrering
BEMÆRK: Kalibreringsprocedurerne kan variere afhængigt af det anvendte PVL-system.
- Kalibrering af parallelledning
- Tilslut en sprøjte, der indeholder en 15% NaCl-opløsning til lårbens kanylen efter den sidste måling fra isoproterenoldosisresponset. Indgyde forsigtigt 5 μL af den hypertoniske opløsning, der er tilbage i røret, indtil PVL skifter lidt til højre under online visualisering. Så vent, indtil sløjferne kommer tilbage til steady-state.
- Stop åndedrætsværnet ved udgangen af udløb og indsprøjt en bolus på 10 μL på 15% NaCl inden for 2 til 3 sekunder. Kontroller, om PVL stort set udvides og flyttes til højre under online visualisering.
- Kalibrering af lednings til volumen
- Vent 5 min, ikke mindre, så den hypertoniske saltvand bolus er helt fortyndet. Fjern derefter kateteret og træk mindst 600 μL blod fra venstre ventrikel af det bankende hjerte ved hjælp af en 1 mL sprøjte og en 21-gauge kanyle. På dette tidspunkt aflives dyret under dyb anæstesi og smertestillende midler ved massiv blødning ved at stoppe ventilation og fjernelse af hjertet.
- Blodet overføres til det forvarmede (i et vandbad ved 37 °C) kalibreringslaborgel med cylindre af kendt volumen. Placer PV-kateteret centralt i hver cylinder, og optag ledningsafledningsafledningen. Ved at beregne en standardkurve for hvert dyr kan ledningsenhederne omdannes til absolutte volumenværdier.
7. Analyse
- Efter vellykkede PVL målinger under basale forhold og isoproterenol stimulation, visualisere, digitalisere, beregne og udtrække parametre karakterisere hjertefunktion (som PRSW, dP / dt, end-diastolisk tryk og volumen, end-systolisk tryk og volumen, afslapning konstant Tau, blandt andre) ved hjælp af en passende PVL analyse software. Yderligere statistisk analyse og grafiske repræsentationer kan udføres med standardanalysesoftware.
- Analyse af uafhængige parametre for forudindlæsning
BEMÆRK: For dette trin er det afgørende at standardisere proceduren.- Vælg de første 5-6 solceller, der viser faldende forbelastning under alle målinger til analyse af uafhængige parametre for forudindlæsning (Figur 2D). Et konstant antal solceller, der udvælges til analyse under reduktion af forudindlæsning, vil mindske variabiliteten blandt målinger af de opnåede parametre.
- Beregn middelværdien af de to målinger på hvert trin i protokollen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Trykvolumen-loop (PVL) måling er et kraftfuldt værktøj til at analysere hjertemakodynamik af lægemidler og til at undersøge hjertefænotypen af genetisk modificerede musemodeller under normale og patologiske forhold. Protokollen gør det muligt at vurdere hjerte-β-adrenergic reserve i den voksne musemodel. Her beskriver vi en åben brystmetode under isoflurane anæstesi kombineret med buprenorphin (smertestillende) og pancuronium (muskelafslappende middel), som fokuserer på hjerteresponset på β-adrenergic stimulation ved at infundere isoproterenolkoncentrationer gennem et lårårekateter. Nogle repræsentative data, der er vist i denne protokol, er afledt af vilde type C57Bl6/N voksne hanmus (figur 3 og tabel 2). Som indikator for variationen af nogle vigtige parametre målt ved vores PVL-analyse udførte vi en effektanalyse (α fejlsandsynlighed på 0,05 og effekt på 0,8) ved hjælp af resultaterne fra WT-gruppen og den gratis tilgængelige G * Power-software17. I tabel 3 afbildes de beregnede effektstørrelser og de krævede prøvestørrelser for puls, PRSW, slagvolumen, afslapningskonstanten Tau, dP/dtmax og dP/dtmin, forudsat at der foretages ændringer mellem 10% og 30% for hver parameter under 0, 0,825 og 8,25 ng/min isoproterenol.
Grafisk analyse af trykvolumenrelationer udføres ved at afbilde volumen (μL) på Y- og tryk (mmHg) på X-aksen. Hvis kateteret er korrekt placeret i ventrikel, er en fuld hjertecyklus repræsenteret ved en rektangulær PVL (figur 2A og figur 3A). Kort tid begynder systole med en fase af isovolumetric sammentrækning (karakteriseret ved dP / dtmax), hvor begge hjerteklapper er lukket (højre lodret kant). Når ventrikulært tryk overstiger aortatrykket, åbner aortaklappen, og blodet pumpes ind i aortaen under udslyngningsfasen (øvre vandret). Efterfølgende, når aortatrykket overstiger ventrikulært tryk, lukker aortaklappen, og diastole begynder. Under isovolumetric afslapning (karakteriseret ved parametrene dP/dtmin og Tau) ventrikulært tryk falder, indtil atrietrykket overstiger ventrikulært tryk og mitralventilen åbner (venstre lodret kant). Nu foregår passiv diastolisk påfyldning, der er karakteriseret ved end-diastolisk trykvolumenforhold (EDPVR), indtil den næste hjertecyklus begynder (nederst vandret) (Figur 2A-B).
PVL analyse giver detaljeret indsigt i hjertefunktion, da det er i stand til at bestemme hjertefunktion uafhængigt af hjerteforbelastning. Således er det blevet beskrevet som guldstandarden til bestemmelse af hjertefunktion i eksperimentelle opsætninger5. I den beskrevne protokol ved hjælp af C57Bl6/N mus evaluerede vi respons på isoproterenol produceret på generelle parametre for hjertefunktion såsom puls, hjerteydelse, slagtilfældevolumen og slagtilfældearbejde. En signifikant effekt af isoproterenol på hver parameter observeres i dosisresponset under forskellige isoproterenolkoncentrationer (figur 3B). Parametre for hjertekontraktilitet som PRSW og dP/dtmax viste den forventede stigning i dosisrespons under isoproterenolinfusion (Figur 3A-B). På den anden side blev der registreret en reduktion i diastoliske parametre (konstant af afslapning Tau og dP/dtmin)med stigende isoproterenolkoncentrationer (figur 3C) som forventet af en positiv saftig effekt produceret af katekolaminer i det sunde hjerte. Yderligere parametre fra dem, der er vist i figur 3 (dvs. endsystolisk tryk og volumen, end-diastolisk tryk og volumen, maksimer, bl.a.) opnås fra PVL-analyse og kan også analyseres afhængigt af det videnskabelige spørgsmål, den genetiske eller sygdomsmodel og observationer, der er opnået. Yderligere og detaljerede værdier for de mest almindelige parametre for hjertefunktion i PVL på hvert trin under trinvis β-adrenergic stimulation, herunder tidspunktet for kalibrering for parallelledning med hypertonisk saltvand, som i høj grad påvirker hjertevolumenparametre, men også hjerteinotropi og afslapning, er tidligere blevet rapporteret1,6.
Figur 1. Anæstesi og trykvolumen loop setup. (A) 20-gauge venipuncture-kanyle tilpasset til museintubation. (B) Diagram, der viser organiseringen og forbindelsen af de forskellige komponenter i den anvendte opsætning af trykvolumenmåling, herunder anæstesigassens flowretning. (C) Intubation platform bruges til at hænge musene for en hurtig og sikker intubering. Skruer (i) i begge sider i slutningen af den hængende tråd (ii) er inkluderet for at stramme truslen afhængigt af musens vægt. Pilen angiver en forbindelsesmulighed for isofluraneeksponering. Temp.: Temperatur; EKG: Elektrokardiogram; MinPexp: Minimalt udløbstryk; MaxPexp:Maksimalt udløbstryk; PV: Trykvolumen. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2. Repræsentativ trykvolumenanalyse. (A) Eksemplariske trykvolumenoptagelser, hvor parametre analyseres under basalmåling, vises, og hovedhændelser under hjertecyklussen er afbildet. (B) Parametrene ESPVR, EDPVR og PRSW er afbildet under forudindlæsning. (C) Endsystoliske trykspidser under basalmålinger (øverste panel) eller under okklusionsmanøvren (underpanelet) både under isoproterenolstimulering præsenteres. LV: Venstre ventrikulære; dP/dtmin: Minimum dP/dt; dP/dtmax: Maksimalt dP/dt; Ves: Slutsystolisk volumen; Ved: End-diastolisk volumen; ESPVR: Slutsystolisk trykvolumenforhold; PRSW: Preload rekrutteres slagtilfælde arbejde; EDPVR: End-diastolisk tryk-volumen forhold. Tallet er tilpasset fra tillægget til vores tidligere arbejde 20196. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3. Analyse af PVL-målinger i C57BL6/N mus. A) Repræsentative pvls under ringere kaval vene okklusion fra C57BL6/N kontrol mus og udsat for stigende isoproterenol koncentrationer. (B) Generel hjertefunktion under basale forhold og under isoproterenol beskrives ved analyse af puls, hjerteudgang, slagtilfældevolumen og slagtilfældearbejde. (C) Yderligere parametre blev analyseret for at vurdere hjertekontraktilitet og diastolisk funktion som PRSW, konstanten af afslapning Tau (Weiss Equation18)og den maksimale og minimale dP / dt. Data præsenteres som gennemsnitlige ± standardafvigelse. BPM: Beats per minut; PRSW: Preload rekrutteres slagtilfælde arbejde; n: antal mus. **p < 0,01: p-værdier fra den parrede studerendes t-test mod basal tilstand (isoproterenol = 0 ng/min). Klik her for at se en større version af dette tal.
| Isoproterenol | Koncentration (pg/μL) | Infusionshastighed (μL/min) | Doser (ng/min) |
| Lager | 1000 | ||
| Fortynding 1 | 550 | 15 | 8.25 |
| Fortynding 2 | 165 | 15 | 2.475 |
| Fortynding 3 | 55 | 15 | 0.825 |
| Fortynding 4 | 16.5 | 15 | 0.2475 |
Tabel 1. Fortynding af isoproterenol til forøgelse af β-adrenergic stimulation. Klik her for at downloade denne tabel.
| Isoproterenol (ng/min) | |||||
| 0 | 0.2475 | 0.825 | 2.475 | 8.25 | |
| Globale parametre og mængder | |||||
| Puls (bpm) | 470 ± 19,6 | 490 ± 19,3 | 542 ± 20,6 | 605 ± 20,5 | 638 ± 20,5 |
| Slagvolumen (μl) | 16.2 ± 2.6 | 17.6 ± 2.1 | 20.3 ± 2.8 | 22.3 ± 2.2 | 23.9 ± 2.5 |
| Hjerteydelse (μl/min) | 7627 ± 1210 | 8609 ± 1097 | 11000 ± 1616 | 13502 ± 1494 | 15291 ± 1761 |
| Slutsystolisk volumen (μl) | 13 ± 3.1 | 10,5 ± 3,5 | 4.81 ± 2.3 | 1.94 ± 1.9 | 1.5 ± 1.7 |
| End-diastolisk volumen (μl) | 27.4 ± 3 | 26.6 ± 3.0 | 24.1 ± 3.1 | 23.8 ± 2.6 | 24.8 ± 2.7 |
| Gennemsnitligt tryk (mmHg) | 27.4 ± 2.2 | 28.6 ± 2.2 | 29.2 ± 1.9 | 29.7 ± 1.9 | 30,5 ± 1,9 |
| Arteriel Elastance (mmHg/μl) | 4.44 ± 0,6 | 4.18 ± 0,7 | 3.46 ± 0,5 | 2.78 ± 0,9 | 2.91 ± 1 |
| Systoliske parametre | |||||
| Præload Recruitable Stroke Arbejde | 67.8 ± 7.62 | 76.3 ± 9.85 | 96.1 ± 14.62 | 108 ± 14,56 | 113 ± 13.02 |
| ESPVR | 4.96 ± 1.29 | 5.15 ± 1.16 | 7.2 ± 2.28 | 17.3 ± 42.04 | 40 ± 107,55 |
| Udslyngningsfraktion (%) | 52.59 ± 9.57 | 60,9 ± 9,94 | 80.23 ± 8.65 | 92.16 ± 7.2 | 94.18 ± 6.15 |
| Stregarbejde (mmHg x μl) | 1007 ± 244,26 | 1153 ± 193 | 1399 ± 261 | 1582 ± 234 | 1720 ± 216 |
| Maksimal dP/dt (mmHg/s) | 6128,7 ± 1398,39 | 7087 ± 1401 | 8982,4 ± 1481 | 11422 ± 1477 | 13256 ± 1165 |
| Mindste dV/dt (μl/s) | - 523 ± 105,58 | - 613 ± 102 | - 835 ± 151 | - 1103 ± 165 | - 1273 ± 177 |
| Endsystolisk tryk (mmHg) | 70,8 ± 6.98 | 72.5 ± 7.42 | 69 ± 6.28 | 61.2 ± 17.36 | 68.2 ± 19.72 |
| Maksimal effekt (mmHg x μl/s) | 3009 ± 955,31 | 3541 ± 1188 | 4185 ± 1058 | 4272 ± 959 | 4918 ± 1418 |
| Diastoliske parametre | |||||
| EDPVR | 1 ± 0,93 | 1.23 ± 0,88 | 1,5 ± 0,86 | 1.87 ± 0,92 | 1.96 ± 0,99 |
| Tau (ms, Weiss'ligning) | 6.14 ± 0,64 | 5.67 ± 0,44 | 4.92 ± 0,44 | 4.83 ± 0,55 | 4.96 ± 0,65 |
| Minimum dP/dt (mmHg/s) | - 7272 ± 1403 | - 8119 ± 1295 | - 8998 ± 1240 | - 8618 ± 1129 | - 8648 ± 1468 |
| End-diastolisk tryk (mmHg) | 5.29 ± 1.01 | 5.74 ± 1.07 | 5.6 ± 1.51 | 5.37 ± 1.13 | 5.76 ± 1.15 |
| Maksimalt dV/dt (μl/s) | 765 ± 174 | 817 ± 178 | 972 ± 156 | 1158 ± 163 | 1264 ± 153 |
Tabel 2. Analyse af PVL-målinger i C57BL6/N mus. PVL-parametre for hjertefunktion under basale forhold og under isoproterenolinfusion. Data præsenteres som gennemsnitlige ± standardafvigelse fra 18 voksne hanmus. PV: Trykvolumen; BPM: Beats per minut; ESPVR: Hældning af endsystolisk PV-forhold, utilstrækkelig beregning ved lave intratrikulære mængder (2.475 og 8.25 ng/min Isoproterenol); EDPVR: End-diastolisk PV-Relationship, eksponentiel regression (alfa koefficient). Klik her for at downloade denne tabel.
| Delta (%) | Effektstørrelse | Eksempelstørrelse pr. gruppe | ||||
| Isoproterenol ng/min | Isoproterenol ng/min | |||||
| 0 | 0.825 | 8.25 | 0 | 0.825 | 8.25 | |
| Puls | ||||||
| 10 | 2.4 | 2.6 | 3.1 | 4 | 4 | 3 |
| 15 | 3.6 | 3.9 | 4.6 | 3 | 3 | 3 |
| 20 | 4.8 | 5.3 | 6.2 | 3 | 3 | 3 |
| 25 | 6.0 | 6.6 | 7.8 | 3 | 3 | 3 |
| 30 | 7.2 | 7.9 | 9.3 | 3 | 3 | 3 |
| Lydstyrke for streg | ||||||
| 10 | 0.6 | 0.7 | 1.0 | 42 | 30 | 18 |
| 15 | 0.9 | 1.1 | 1.5 | 20 | 15 | 9 |
| 20 | 1.2 | 1.5 | 2.0 | 12 | 9 | 6 |
| 25 | 1.5 | 1.8 | 2.4 | 8 | 6 | 4 |
| 30 | 1.8 | 2.2 | 2.9 | 6 | 5 | 4 |
| Præload rekrutteringsarbejde | ||||||
| 10 | 0.9 | 0.7 | 0.9 | 21 | 38 | 22 |
| 15 | 1.3 | 1.0 | 1.3 | 10 | 18 | 11 |
| 20 | 1.8 | 1.3 | 1.7 | 7 | 11 | 7 |
| 25 | 2.2 | 1.6 | 2.2 | 5 | 7 | 5 |
| 30 | 2.7 | 2.0 | 2.6 | 4 | 6 | 4 |
| dP/dtmaks. | ||||||
| 10 | 0.4 | 0.6 | 1.1 | 83 | 44 | 14 |
| 15 | 0.7 | 0.9 | 1.7 | 38 | 20 | 7 |
| 20 | 0.9 | 1.2 | 2.3 | 22 | 12 | 5 |
| 25 | 1.1 | 1.5 | 2.8 | 15 | 8 | 4 |
| 30 | 1.3 | 1.8 | 3.4 | 11 | 6 | 3 |
| Tau | ||||||
| 10 | 1.0 | 1.1 | 0.8 | 19 | 14 | 28 |
| 15 | 1.4 | 1.7 | 1.2 | 9 | 7 | 13 |
| 20 | 1.9 | 2.2 | 1.5 | 6 | 5 | 8 |
| 25 | 2.4 | 2.8 | 1.9 | 4 | 4 | 6 |
| 30 | 2.9 | 3.4 | 2.3 | 4 | 3 | 5 |
| dP/dtmin | ||||||
| 10 | 0.5 | 0.7 | 0.6 | 60 | 31 | 47 |
| 15 | 0.8 | 1.1 | 0.9 | 27 | 15 | 22 |
| 20 | 1.0 | 1.4 | 1.2 | 16 | 9 | 13 |
| 25 | 1.3 | 1.8 | 1.5 | 11 | 6 | 9 |
| 30 | 1.6 | 2.2 | 1.8 | 8 | 5 | 7 |
| Slutsystolisk trykvolumenrelation | ||||||
| 10 | 0.4 | 0.3 | 0.04 | >100 | >100 | >100 |
| 15 | 0.6 | 0.5 | 0.06 | 48 | 73 | >100 |
| 20 | 0.8 | 0.6 | 0.07 | 28 | 41 | >100 |
| 25 | 1.0 | 0.8 | 0.09 | 19 | 27 | >100 |
| 30 | 1.2 | 1.0 | 0.11 | 13 | 19 | >100 |
| End-diastolisk diskenhed | ||||||
| 10 | 0.9 | 0.8 | 0.9 | 20 | 27 | 20 |
| 15 | 1.4 | 1.2 | 1.4 | 10 | 13 | 10 |
| 20 | 1.8 | 1.6 | 1.8 | 6 | 8 | 6 |
| 25 | 2.3 | 2.0 | 2.3 | 5 | 6 | 5 |
| 30 | 2.8 | 2.4 | 2.8 | 4 | 5 | 4 |
Tabel 3. Anslået effektstørrelse og påkrævet stikprøvestørrelse for udvalgte parametre baseret på værdier observeret i C57BL6/N-hanmus. Delta skildrer en hypotese forskel i parameteren mellem en kontrol (dvs. vilde type) og en behandlingsgruppe. Effektstørrelse og den krævede stikprøvestørrelse pr. gruppe beregnes ved hjælp af kontroldata (middelværdi- og standardafvigelse), alfafejl (0,05) og effekt (0,8) via G*Power 19. Fed værdi (grønne baggrunde i onlineversionen af tabellen) angiver en foreslået tærskeleffektstørrelse (1≤) og stikprøvestørrelsen for hver parameter på hver dosis isoproterenol. dP/dtmin: Minimum dP/dt; dP/dtmax: Maksimalt dP/dt. Klik her for at downloade denne tabel.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Her giver vi en protokol til at analysere in vivo hjertefunktionen hos mus under stigende β-adrenergic stimulation. Proceduren kan anvendes til at håndtere både baseline parametre for hjertefunktion og adrenergic reserve (f.eks inotropi og kronotropi) i genetisk modificerede mus eller ved interventioner. Den mest fremtrædende fordel ved PVL-målinger (Pressure Volume Loop) sammenlignet med andre midler til bestemmelse af hjertefunktion er analysen af iboende, belastningsuafhængig hjertefunktion. Alle andre metoder (f.eks. MR-scanning og ekkokardiografi) kan kun vurdere belastningsafhængige parametre for hjertefunktion, og især hjertekontraktilitet kan ikke bestemmes pålideligt. Dette gør PVL målinger guldstandarden for slutpunktsmålinger af dybdegående analyse af hjertefunktion5. De metoder, der er nævnt før, giver imidlertid mulighed for sekventiel analyse af hjertefunktion, hvilket bringer dem på forkant med langsgående observationer (f.eks. under sygdomsprogression). Endvidere kan intraventrikulære mængder og efterfølgende slagvolumen og andre afledte parametre undervurderes i PVL-målinger sammenlignet med MR-scanning hos mus20.
Der er fire kritiske trin i løbet af protokollen, der er afgørende for at opnå gyldige PVL-data: 1) Intubation, 2) placering af lårårekateter, 3) placering af trykledningset kateteret og 4) det periprocedurale regime. Ikke-invasiv intubering af mus kræver en vis erfaring og er kompliceret, når du bruger isoflurane, da tidsrammen for intubering er smal (20 - 40 s). Efter intubation bør den korrekte rørplacering derfor omhyggeligt kontrolleres ved at undersøge murin brystbevægelser, når respiratorerne ændres. For at udvide vinduet til intubation beskrev vi her den samtidige brug af den kortvirkende hypnotiske etomidate. Desuden er lysfibre til at lette visualisering af glottis tilgængelige16. Korrekt placering af lårbenet venekateter er afgørende for anvendelsen af isoproterenol i senere stadier. Under dette trin kan luftemboli alvorligt skade dyrene, der fremkalder lungeemboli. Korrekt placering af lårbenet kateter kan i første omgang kontrolleres ved en omhyggelig aspiration af venøs blod. Når korrekt kateterplacering er usikker i senere faser, kan end-diastolisk volumen undersøges, hvilket bør stige som reaktion på den mindste bolus, når pvl visualiseres online. I modsætning til de fleste andre efterforskere beskriver vi her cannulation af låråren, mens andre oftest brugte halsvenen som målbeholder for central venøs adgang12,21. Denne tilgang har den fordel ikke at manipulere tæt på vagalnerven, som det gøres i den tætte brysttilgang, når halspulsåren er forberedt, og derfor antager vi, at potentiel stimulering af det parasympatiske system ved blot at røre / beskadige nerven undgås. Korrekt placering af PV kateteret i ventrikel er afgørende for at opnå meningsfulde data, især vedrørende volumen parametre. Når elektroder ikke er helt inde i ventrikel eller kateteret ikke er korrekt placeret langs langsgående akse af ventrikel, volumen parametre er stærkt undervurderet. Desuden forårsager kontakt mellem endocardium og tryktransducer endsystoliske trykspidser, som ikke bør tolereres under baselinemålinger6. Endelig har det periprocedurale regime, herunder anæstesidybde og væskestyring, en betydelig indvirkning på pålideligheden af PVL-data hos mus. Bedøvelse under- eller overdosering kan både alvorligt påvirke hæmodynamiske parametre, oftest resulterer i nedsat hjertefunktion. Væsketab, som for det meste skyldes blodtab og fordampning, skal modvirkes med den konstante infusion af egnede opløsninger såsom 12,5% albumin opløst i 0,9% NaCl, som vi anbefaler. At være, at tilgangen er meget invasiv, ikke mindre vigtigt er inddragelsen af en potent smertestillende som Buprenorphin at minimere påvirkninger på hjerte-kar-funktioner fremkaldt af utilstrækkelig smerte undgåelse. Vi injicerer det smertestillende lægemiddel før intubering. Det er vigtigt at udføre injektionen ~ 30 minutter før du starter hele proceduren, især hvis operatøren er erfaren og dermed hurtig for at nå en ordentlig smertestillende virkning, der undgår smerter i undersøgelsesfasen. Derudover, når man arbejder med overvægtige modeller sandsynligvis højere doser bør overvejes på grund af den høje lipophilicity af dette stof. Endelig kan denne protokol også ændres ved bestemmelse af reaktion på andre katekolkolske stimuli såsom dobutamin eller adrenalin; som for eksempel udført af Calligaris og kolleger22, der beskrev analysen i intraventrikulært tryk under dobutaminstimulering.
Med hensyn til registrering og analyse af PVL-målinger er der flere trin, der skal overvejes. For det første er det af overvældende betydning konsekvent at analysere PVL-optagelser på tværs af et eksperimentelt datasæt. Respiratoriske artefakter, der udvikler sig på grund af vekslende lungetryk, hvilket resulterer i vekslende hjerteforbelastning under mekanisk ventilation, skal undgås ved at slukke for ventilatoren under optagelserne. For yderligere at fjerne respiratoriske artefakter anbefaler vi at bruge muskelafslappende pancuronium for at forhindre sammentrækninger af membranen, der ofte ses under isoflurane anæstesi. Derudover gør det muligt at stoppe ventilationen ved end-expiration og analysere alle de valgte sløjfer, i modsætning til andre protokoller, der anbefaler at vælge 8-10 sløjfer og derefter identificere 5-6 endeudløbsløkker, der efterfølgende analyseres23. Det er vigtigt, at perioder med apnø bør holdes korte for at undgå hypoventilation, der resulterer i hypercapnia og respiratorisk acidose. For at forbedre iltningen og forhindre dannelsen af atelektase har vi tidligere undersøgt brugen af PEEP-ventilation under PVL-målinger hos mus6. Når du vælger sløjfer til analyse af preload uafhængige data, skal du vælge de første 5-6 sløjfer, der viser faldende end-diastolisk volumen og undgå at inkludere sløjfer, hvor kun trykket er faldende, men lydstyrken er konstant. Desuden bør ekstra beats ikke indgå i analysen, da de i afgørende grad påvirker PVL-parametre. Bemærkelsesværdigt, oftest arytmisk beats forekomme på grund af kontakt mellem okklusion sutur og murine hjerte. Kalibrering for parallel ledningskraft via infusion af hypertonisk saltvand har en enorm indvirkning på parametre for hjertefunktion og bør, så vidt vi forstår, udføres i slutningen af et eksperiment6. Især på grund af dens indvirkning på hjertefunktion udføres kalibrering for parallel ledning kun en gang i løbet af protokollen. Men, parallel ledningskraft ændringer lidt i løbet af protokollen, på grund af ændringer i hjertekamre form ved adrenergic stimulation. Adgangssystemer til PVL-vurderinger hos mus er tilgængelige, som ikke har behov for saltvandskalibreringer og kan beregne parallelledning dynamisk i hele PVL-optagelser. Denne metodes nøjagtighed er dog stadig til debat5,8,24,25.
Vi fastslog ud fra vores observationer, at når vi bruger denne protokol i voksne sunde vilde type hanmus (dvs. C57Bl6/N), er det systoliske tryk i intervallet 70 mmHg til 90 mmHg ved baseline og mellem 80 og 100 mmHg under maksimal stimulering med β-adrenoreceptor agonist isoproterenol. Ligeledes blev slagtilfældevolumen observeret at være i intervallet 13 μL til 20 μL ved baseline og mellem 20 μL og 35 μL under maksimal stimulering. Pulsen var omkring 450 til 520 slag i minuttet ved baseline og kan meget vel overstige 650 slag i minuttet under maksimal stimulering. Med hensyn til præload-uafhængig hjertekontraktilitet blev det mest robuste parameterforladningsarbejde, der kunne rekrutteres af slagtilfælde (PRSW), anset for at være tilstrækkeligt mellem 60 mmHg og 80 mmHg ved baseline og mellem 100 mmHg og 140 mmHg under maksimal stimulering. Hvis basisparametrene afviger væsentligt fra dem, der normalt opnås, eller når hjertefunktionen uhensigtsmæssigt reagerer på β-adrenergic stimulation, bør komplikationer (f.eks. ikke-ordineret blodtab, fald/stigning i kropstemperaturen eller bedøvelse over/under dosis) tages i betragtning.
Desuden kan der opstå nogle artefakter under PVL-målinger hos mus. Den mest almindelige artefakt er den endsystoliske trykspids (ESPS, Figur 2C), som skyldes kateterets fastklemning, og det er let at korrigere ved at genplacere kateteret før de basale målinger ved 0 ng/min isoproterenol. Målinger bør ikke starte, før ESPS'er udryddes ved baseline-forhold for at opnå meningsfulde data, da ESPS kan påvirke flere parametre for hjertefunktion6. Men når en ESPS opstår under trinvis stimulering med isoproterenol på grund af ændret ventrikulær morfologi i målinger upåvirket ved baseline, dette er ikke retsificerbart, da kateter repositionering ville ændre parallel ledningsafledning i løbet af dosis respons protokol. Man er nødt til at undersøge dette nøje, da disse ESPS'er ligeledes har vist sig at ændre parametrene for hjertefunktion betydeligt, ikke kun gennem et betydeligt øget maksimalt tryk13,26, men også gennem reduceret volumendetektering6.
De repræsentative værdier for hæmodynamiske parametre, der opnås ved PVL-målinger under baseline-forhold og under trinvis stimulering med isoproterenol hos mus , varierer meget med forskellige metodiske tilgange og i forskellige musestammer27,28. Derudover bør man være opmærksom på, at fænotyper af genetisk ændrede mus også kan begrænses til forskellige genetiske baggrunde. Metodisk er der to altoverskyggende tilgange til at udføre trykvolumenanalyse hos mus. Hver metode har sine (dis)fordele, og den valgte metode afhænger ofte af laboratoriets og dets efterforskeres erfaringer. Vi fokuserer her på den åbne brystprocedure, hvor kateteret placeres via en punktering på toppen. Denne tilgang har fremme af kateter placering under vision, som giver mulighed for præcis kateter positionering, en væsentlig prædiktor for registrering af meningsfulde data om hjertefunktion i mus. Dette gælder især for registrering af volumenparametre i området af mikroliter. I modsætning hertil er et kritisk aspekt af denne tilgang tabet af fysiologiske intra-thoraxtryk, hvilket resulterer i kollapsende lunger og atelektasedannelse og et højere tab af kropsvæske. Men ved at bruge positiv end-expiratory pressure (PEEP) ventilation, beskriver vi her en strategi, der har vist sig at modvirke lungeskader under åben bryst PVL i mus6. Den anden eksperimentelle tilgang er at indsætte kateteret via halspulsåren og derefter retrogradely gennem aortaklappen. Ved at bruge denne teknik kan intra-thoraxtryk holdes ret normalt, selvom mekanisk ventilation stadig er nødvendig, hvilket svækker denne fordel. Desuden begrænser den lukkede brysttilgang efterforskernes muligheder for præcis kateterpositionering. Desuden har PV-katetre, der anvendes i mus, diametre fra 1 til 1,4 fransk (0,33 mm til 0,47 mm), hvilket indebærer en betydelig obstruktion af murinudstrømningskanalen, når du bruger den lukkede brysttilgang, da aortas af voksne mus typisk har diametre mellem 0,8 mm og 1,2 mm29,30. Med hensyn til brugen af PVL i hjertesvigt modeller, den åbne bryst tilgang er af særlig betydning for tværgående aorta indsnævring modeller, hvor indsnævring er placeret mellem den innominat arterie og venstre halspulsåren. Her kan kateteret ikke placeres via halspulsåren. På den anden side er den lukkede brysttilgang af interesse for forskere, der undersøger murinmodeller af udvidet ventricles, såsom efter induktionen af myokardieinfarkt, hvor punktering af apex ikke er mulig.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Der må ikke erklæres nogen interessekonflikt.
Acknowledgments
Vi er taknemmelige for Manuela Ritzal, Hans-Peter Gensheimer, Christin Richter og holdet fra Interfakultäre Biomedizinische Forschungseinrichtung (IBF) fra Heidelberg Universitet for ekspert teknisk bistand.
Dette arbejde blev støttet af DZHK (Tysk Center for Hjerte-kar-forskning), BMBF (det tyske ministerium for uddannelse og forskning), en Baden-Württemberg føderale stat Innovation fonds og Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Tysk Research Foundation) Project-ID 239283807 - TRR 152, FOR 2289 og Collaborative Research Center (SFB) 1118.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1.4F SPR-839 catheter | Millar Instruments, USA | 840-8111 | |
| 1 ml syringes | Beckton Dickinson, USA | REF303172 | |
| Bio Amplifier | ADInstruments, USA | FE231 | |
| Bridge-Amplifier | ADInstruments, USA | FE221 | |
| Bovine Serum Albumin | Roth, Germany | 8076.2 | |
| Buprenorphine hydrochloride | Bayer, Germany | 4007221026402 | |
| Calibration cuvette | Millar, USA | 910-1049 | |
| Differential pressure transducer MPX | Hugo Sachs Elektronik- Harvard Apparatus, Germany | Type 39912 | |
| Dumont Forceps #5/45 | Fine Science tools Inc. | 11251-35 | |
| Dumont Forceps #7B | Fine Science tools Inc. | 11270-20 | |
| Graefe Forceps | Fine Science tools Inc. | 11051-10 | |
| GraphPad Prism | GraphPad Software | Ver. 8.3.0 | |
| EcoLab-PE-Micotube | Smiths, USA | 004/310/168-1 | |
| Etomidate Lipuro | Braun, Germany | 2064006 | |
| Excel | Microsoft | ||
| Heparin | Ratiopharm, Germany | R26881 | |
| Hot plate and control unit | Labotec, Germany | Hot Plate 062 | |
| Isofluran | Baxter, Germany | HDG9623 | |
| Isofluran Vaporizer | Abbot | Vapor 19.3 | |
| Isoprenalinhydrochloride | Sigma-Aldrich, USA | I5627 | |
| Fine Bore Polythene tubing 0.61 mm OD, 0.28 mm ID | Smiths Medical International Ltd, UK | Ref. 800/100/100 | |
| MiniVent ventilator for mice | Hugo Sachs Elektronik- Harvard Apparatus, Germany | Type 845 | |
| MPVS Ultra PVL System | Millar Instruments, USA | ||
| NaCl | AppliChem, Germany | A3597 | |
| NaCl 0.9% isotonic | Braun, Germany | 2350748 | |
| Pancuronium-bromide | Sigma-Aldrich, USA | BCBQ8230V | |
| Perfusor 11 Plus | Harvard Apparatus | Nr. 70-2209 | |
| Powerlab 4/35 control unit | ADInstruments, USA | PL3504 | |
| Rechargeable cautery-Set | Faromed, Germany | 09-605 | |
| Scissors | Fine Science tools Inc. | 140094-11 | |
| Software LabChart 7 Pro | ADInstruments, USA | LabChart 7.3 Pro | |
| Standard mouse food | LASvendi GmbH, Germany | Rod18 | |
| Stereo microscope | Zeiss, Germany | Stemi 508 | |
| Surgical suture 8/0 | Suprama, Germany | Ch.B.03120X | |
| Venipuncture-cannula Venflon Pro Safty 20-gauge | Beckton Dickinson, USA | 393224 | |
| Vessel Cannulation Forceps | Fine Science tools Inc. | 00574-11 | |
| Water bath | Thermo Fisher Scientific, USA | ||
| Syringe filter (Filtropur S 0.45) | Sarstedt, Germany | Ref. 83.1826 |
References
- Bacmeister, L., et al. Inflammation and fibrosis in murine models of heart failure. Basic Research in Cardiology. 114 (3), 19 (2019).
- Hartupee, J., Mann, D. L. Neurohormonal activation in heart failure with reduced ejection fraction. Nature Reviews Cardiology. 14 (1), 30-38 (2017).
- Hasenfuss, G. Animal models of human cardiovascular disease, heart failure and hypertrophy. Cardiovascular Research. 39 (1), 60-76 (1998).
- Lefkowitz, R. J., Rockman, H. A., Koch, W. J. Catecholamines, cardiac beta-adrenergic receptors, and heart failure. Circulation. 101 (14), 1634-1637 (2000).
- Cingolani, O. H. K. Pressure-volume relation analysis of mouse ventricular function. The American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 301, 2198-2206 (2011).
- Bacmeister, L., et al. Assessment of PEEP-Ventilation and the Time Point of Parallel-Conductance Determination for Pressure-Volume Analysis Under beta-Adrenergic Stimulation in Mice. Frontiers in Cardiovascular Medicine. 6, 36 (2019).
- Segin, S., et al. Cardiomyocyte-Specific Deletion of Orai1 Reveals Its Protective Role in Angiotensin-II-Induced Pathological Cardiac Remodeling. Cells. 9 (5), (2020).
- Clark, J. E., Marber, M. S. Advancements in pressure-volume catheter technology - stress remodelling after infarction. Experimental Physiology. 98 (3), 614-621 (2013).
- 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).
- Winter, E. M., et al. Left ventricular function in the post-infarct failing mouse heart by magnetic resonance imaging and conductance catheter: a comparative analysis. Acta Physiologica. 194 (2), 111-122 (2008).
- Krenz, M. Conductance, admittance, and hypertonic saline: should we take ventricular volume measurements with a grain of salt. Journal of Applied Physiology. 107 (6), 1683-1684 (2009).
- 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 (2008).
- Wei, A. E., Maslov, M. Y., Pezone, M. J., Edelman, E. R., Lovich, M. A. Use of pressure-volume conductance catheters in real-time cardiovascular experimentation. Heart, Lung and Circulation. 23 (11), 1059-1069 (2014).
- van Hout, G. P., et al. Admittance-based Pressure-Volume Loops versus gold standard cardiac magnetic resonance imaging in a porcine model of myocardial infarction. Physiological Reports. 2 (4), 00287 (2014).
- Wei, C. L., Shih, M. H. Calibration Capacity of the Conductance-to-Volume Conversion Equations for the Mouse Conductance Catheter Measurement System. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 56 (6), 1627-1634 (2009).
- Das, S., MacDonald, K., Chang, H. Y., Mitzner, W. A simple method of mouse lung intubation. Journal of Visualized Experiments. (73), e50318 (2013).
- Faul, F., Erdfelder, E., Lang, A. G., Buchner, A. G*Power 3: a flexible statistical power analysis program for the social, behavioral, and biomedical sciences. Behavior Research Methods. 39 (2), 175-191 (2007).
- Weiss, J. L., Frederiksen, J. W., Weisfeldt, M. L. Hemodynamic determinants of the time-course of fall in canine left ventricular pressure. Journal of Clinical Investigation. 58 (3), 751-760 (1976).
- Faul, F., Erdfelder, E., Lang, A. G., Buchner, A. G*Power 3: a flexible statistical power analysis program for the social, behavioral, and biomedical sciences. Behavioral Research Methods. 39 (2), 175-191 (2007).
- Jacoby, C., et al. Direct comparison of magnetic resonance imaging and conductance microcatheter in the evaluation of left ventricular function in mice. Basic Research in Cardiology. 101 (1), 87-95 (2006).
- Georgakopoulos, D., Kass, D. A. Estimation of parallel conductance by dual-frequency conductance catheter in mice. The American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 279 (1), 443-450 (2000).
- Calligaris, S. D., Ricca, M., Conget, P. Cardiac stress test induced by dobutamine and monitored by cardiac catheterization in mice. Journal of Visualized Experiments. (72), e50050 (2013).
- Abraham, D., Mao, L. Cardiac Pressure-Volume Loop Analysis Using Conductance Catheters in Mice. Journal of Visualized Experiments. (103), e52942 (2015).
- 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. Conference proceedings - IEEE engineering in medicine and biology society. 2010, 3556-3558 (2010).
- Nielsen, J. M., et al. Left ventricular volume measurement in mice by conductance catheter: evaluation and optimization of calibration. The American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 293 (1), 534-540 (2007).
- Townsend, D. Measuring Pressure Volume Loops in the Mouse. Journal of Visualized Experiments. (111), e53810 (2016).
- Barnabei, M. S., Palpant, N. J., Metzger, J. M. Influence of genetic background on ex vivo and in vivo cardiac function in several commonly used inbred mouse strains. Physiological Genomics. 42 (2), 103-113 (2010).
- Oosterlinck, W., Vanderper, A., Flameng, W., Herijgers, P. Glucose tolerance and left ventricular pressure-volume relationships in frequently used mouse strains. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011, 281312 (2011).
- Guo, X., Kono, Y., Mattrey, R., Kassab, G. S. Morphometry and strain distribution of the C57BL/6 mouse aorta. The American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 283 (5), 1829-1837 (2002).
- Weiss, R. M., Ohashi, M., Miller, J. D., Young, S. G., Heistad, D. D. Calcific aortic valve stenosis in old hypercholesterolemic mice. Circulation. 114 (19), 2065-2069 (2006).
