Summary
Den foreliggende protokollen beskriver oppnåelse av trykk-volumforholdet gjennom transesophageal pacing, som tjener som et verdifullt verktøy for å evaluere diastolisk funksjon i musemodeller av hjertesvikt.
Abstract
Hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon (HFpEF) er en tilstand preget av diastolisk dysfunksjon og treningsintoleranse. Mens treningsstressede hemodynamiske tester eller MR kan brukes til å oppdage diastolisk dysfunksjon og diagnostisere HFpEF hos mennesker, er slike modaliteter begrenset i grunnleggende forskning ved hjelp av musemodeller. En tredemølle treningstest brukes ofte til dette formålet hos mus, men resultatene kan påvirkes av kroppsvekt, skjelettmuskelstyrke og mental tilstand. Her beskriver vi en atrie-pacing-protokoll for å oppdage hjertefrekvens (HR)-avhengige endringer i diastolisk ytelse og validere dens nytte i en musemodell av HFpEF. Metoden innebærer bedøvelse, intubering og utførelse av trykk-volum (PV) sløyfeanalyse samtidig med atriepacing. I dette arbeidet ble et konduktanskatetre lagt inn via en venstre ventrikkel apikal tilnærming, og et atriepacingkateter ble plassert i spiserøret. Baseline PV-sløyfer ble samlet inn før HR ble bremset med ivabradin. PV-sløyfer ble samlet inn og analysert i HR-trinn fra 400 bpm til 700 bpm via atriepacing. Ved hjelp av denne protokollen viste vi tydelig HR-avhengig diastolisk svekkelse i en metabolsk indusert HFpEF-modell. Både avslapningstidskonstanten (Tau) og det endediastoliske trykk-volumforholdet (EDPVR) forverret seg da HR økte sammenlignet med kontrollmus. Avslutningsvis er denne atriepacingkontrollerte protokollen nyttig for å oppdage HR-avhengige hjertedysfunksjoner. Det gir en ny måte å studere de underliggende mekanismene for diastolisk dysfunksjon i HFpEF-musemodeller og kan bidra til å utvikle nye behandlinger for denne tilstanden.
Introduction
Hjertesvikt representerer en ledende årsak til sykehusinnleggelse og død over hele verden, og hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon (HFpEF) står for rundt 50% av alle hjertesviktdiagnoser. HFpEF er preget av diastolisk dysfunksjon og nedsatt treningstoleranse, og de tilhørende hemodynamiske abnormiteter, som diastolisk dysfunksjon, kan tydelig oppdages gjennom treningsstresset hemodynamisk testing eller MR-skanning 1,2.
I eksperimentelle modeller er imidlertid tilgjengelige modaliteter for å vurdere fysiologiske abnormiteter relatert til hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon begrenset 3,4. Tredemølle treningstesting (TMT) brukes til å bestemme kjøretid og avstand, noe som kan gjenspeile treningsstress-hjertehemodynamikk; Imidlertid er denne metoden utsatt for forstyrrelser fra fremmede variabler som kroppsvekt, skjelettmuskelstyrke og mental status.
For å omgå disse begrensningene har vi utviklet en atrie-pacing-protokoll som oppdager subtile, men avgjørende endringer i diastolisk ytelse basert på hjertefrekvensen (HR) og har validert nytten i en musemodell av HFpEF5. Flere fysiologiske faktorer bidrar til treningsrelatert hjertefunksjon, inkludert sympatisk nerve- og katekolaminrespons, perifer vasodilatasjon, endotelrespons og hjertefrekvens6. Blant disse er imidlertid HR-trykkforholdet (også kalt Bowditch-effekten) kjent som en kritisk determinant for hjertefysiologiske egenskaper 7,8,9.
Protokollen innebærer å utføre en konvensjonell trykk-volum-analyse ved baseline for å vurdere den systoliske og diastoliske funksjonen, inkludert parametere som frekvensen av trykkutvikling (dp / dt), det endesystoliske trykk-volumforholdet (ESPVR) og det endediastoliske trykk-volumforholdet (EDPVR). Det skal imidlertid bemerkes at disse parametrene påvirkes av HR, som kan variere mellom dyr på grunn av forskjeller i deres inneboende hjertefrekvens. I tillegg bør effekten av anestesi på HR også vurderes. For å løse dette ble HR standardisert ved å administrere atriepacing samtidig med ivabradin, og hjerteparametermålinger ble utført ved inkrementelle hjertefrekvenser. Spesielt skilte den HR-avhengige hjerteresponsen HFpEF-mus fra kontrollgruppemusene, mens ingen signifikante forskjeller ble observert i baseline PV-sløyfemålinger (ved bruk av egen hjertefrekvens)5.
Selv om denne pacingprotokollen kan virke relativt komplisert, overstiger suksessraten 90% når den er godt forstått. Denne protokollen vil gi en nyttig måte å studere de underliggende mekanismene for diastolisk dysfunksjon i HFpEF-musemodeller og bidra til utvikling av nye behandlinger for denne tilstanden.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Denne dyreprotokollen ble godkjent av Institutional Animal Care and Use Committee og fulgte regelverket for dyreforsøk og relaterte aktiviteter ved University of Tokyo. For denne studien ble 8-12 uker gamle mannlige C57 / Bl6J mus brukt. Dyrene ble hentet fra en kommersiell kilde (se materialfortegnelsen). En modell for hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon ble etablert ved å gi en fettrik diett i 15 uker i forbindelse med NG-nitro-L-argininmetylester, som beskrevet tidligere10.
1. Kateterpreparater og trykk/volumkalibrering
- Plasser et konduktanskatetre i vanlig saltvann, og fest det til en modul bestående av PowerLab 8/35 og en trykk-volum-enhet (MPVS-modul, se materialtabellen).
- Kalibrer trykk og volum elektronisk gjennom registrering av forhåndsbestemt trykk (0 mmHg og 100 mmHg) og volumparametere (disse varierer mellom MPVS-moduler) på MPVS-modulen 3,11 (se også produsentens instruksjoner).
2. Forbereder et dyr for kateterisering
- Anestesi og ventilasjon
- Administrer en intraperitoneal injeksjon på 5 mg/kg etomidat og 500 mg/kg uretan (se materialfortegnelsen) 5-10 minutter før intubasjon.
MERK: Uretan, mens effektiv som et bedøvelsesmiddel i dyreforsøk, mistenkes å være kreftfremkallende for mennesker. Derfor, når uretan er nødvendig for å oppnå eksperimentelle mål og ingen alternative midler er tilstrekkelige, må det håndteres med forsiktighet. Passende beskyttelsestiltak, som å bruke hansker og masker og bruke en avtrekkshette under forberedelsen, er påbudt. Som et mulig alternativ, ketamin (80 mg / kg, ip) kan anvendes. - Plasser musen i et anestesikammer som tidligere er mettet med 2 % isofluran, og overfør dyret til en forvarmet varmepute som opprettholdes mellom 38 °C og 40 °C ved innledning av anestesi.
- Barber det kirurgiske området. Deretter desinfiserer du operasjonsstedet med tre vekslende runder med betadin og alkohol.
- Lag et horisontalt snitt (1-2 cm) i nakken, skjær ut luftrørsmuskelen og avslør luftrøret. Før en kirurgisk 2-0 silkesutur under luftrøret, løft den og lag et lite snitt (1-2 mm) for å åpne den.
- Sett inn et endotrakealrør i luftrøret, og koble det til en ventilator som leverer en blanding av 100% oksygen og 2% isofluran (redusert til 0,5% til 1% senere).
- Administrer en intraperitoneal injeksjon på 5 mg/kg etomidat og 500 mg/kg uretan (se materialfortegnelsen) 5-10 minutter før intubasjon.
- Sentral venekateter (CV) kateterinnsetting og væskeinjeksjon
- Finn vena jugularis interna under muskelen sternokleidomastoid3.
- Sett det sentrale venekateteret, bestående av PE-10 silastisk slange (se materialfortegnelsen) festet til en 30 G nål, inn i halsvenen.
- Gi en bolusinfusjon på 5-6 mikrol/g kroppsvekt på 10 % albumin/NaCl over 3 minutter, etterfulgt av en konstant infusjonshastighet på 5-10 μl/min.
MERK: Dette trinnet er avgjørende for å forhindre hypotensjon som følge av perifer vasodilatasjon forårsaket av anestesi. Vena jugularis interna ligger mellom muskelen sternokleidomastoid og halspulsåren, og den virker mørkere i fargen enn arterien.
3. Kirurgisk prosedyre for venstre ventrikkelkateterisering (åpen bryst tilnærming)
- Barber det kirurgiske området av den bedøvede musen. Deretter desinfiserer du operasjonsstedet med tre vekslende runder med betadin og alkohol.
- Bekreft dybden av anestesi ved å utføre en tåklemme. Deretter lager du et horisontalt snitt (2-3 cm) under xiphoidprosessen, og skiller huden fra brystveggen ved hjelp av stump saks.
- Skjær gjennom brystveggen sideveis på begge sider ved hjelp av elektrisk kautery (se materialfortegnelsen).
- Eksponer hjertet ved å kutte gjennom mellomgulvet, og fjern perikardiet forsiktig fra hjertet ved hjelp av tang.
- Sett en 27 G nål inn i toppen av venstre ventrikkel (LV), og sett retrograd et konduktanskatetre inn i LV via punkteringshullet.
- Juster kateterposisjonen slik at en firkantet trykk-volumsløyfe oppnås.
- Kontroller at kateteret ikke kommer i kontakt med papillærmuskelen når endringer i belastningsforhold oppstår ved å kontrollere formen på PV-sløyfen under okklusjon av vena cava (IVC).
MERK: Tilstrekkelig hjerteeksponering letter prosedyren og bidrar til å få et klart syn.
4. Registrering av PV-sløyfedata og bestemmelse av det systoliske trykk-volumforholdet (ESPVR) og det endediastoliske trykk-volumforholdet (EDPVR)
MERK: Ved å redusere forhåndsbelastningen ved IVC-okklusjon kan ESPVR og EDPVR fastsettes.
- Ta opp og analyser baseline trykk-volum (PV) sløyfe med LabChart programvare (se Table of Materials), PowerLab, og MPVS modulen etter signalstabilisering (5-10 min etter canulation).
- Utfør IVC-okklusjon ved å komprimere IVC med tang, og registrer PV-sløyfen i minst 20 hjertesykluser under IVC-okklusjonen. Bestem ESPVR ved å montere en lineær regresjonslinje gjennom de systoliske punktene i PV-sløyfen og EDPVR ved å montere en krøllete linje gjennom de endediastoliske punktene i PV-sløyfen ved hjelp av LabChart-programvare.
MERK: Stopp ventilatoren under IVC-okklusjonen for å forhindre lungebevegelsesartefakter. Et paralytisk middel som pankuronium (0,5-1 mg / kg) kan være nyttig når lungebevegelsen er overdreven og bør bare brukes etter at et stabilt bedøvelsesplan er bekreftet.
5. Transesophageal pacing
- Sett inn et 2-Fr tetrapolart elektrodekateter i spiserøret, koble kateteret til en pulsstimulator (se materialtabellen), og bestem atriefangstterskelen (normalt er stimulusamplituden 3 mA, og pulsbredden er 1 ms).
- Senk HR til under 400 slag/min ved bruk av 20 mg/kg ivabradin (se materialfortegnelsen) administrert intraperitonealt.
- Etter stabilisering, oppnå 20 kontinuerlige hjertesykluser av PV-løkker ved forskjellige tempohastigheter fra 400 slag / min til 700 slag / min, med en økning på 100 slag / min; Skaff deg syklusene over 5 minutter ved hver tempohastighet.
6. Saltvannskalibrering og kalibrering av aortastrøm
- Inaktiver respiratoren, og administrer en 5-10 μL hyperton saltoppløsning intravenøst gjennom CV-kateteret.
- Dokumentere svingningene i trykk og volum under saltvannsinjeksjonen, og beregne Vp-verdien ved hjelp av PowerLab 3,11.
- Gjenta saltvannskalibreringen for å forbedre nøyaktigheten og reproduserbarheten.
- Vri musen på venstre side for ikke å forstyrre volumsignalet.
- Lag en lateral torakotomi mellom Th3 og Th5 mot ryggraden, og disseker forsiktig en liten del av den synkende aorta med tang.
- Plasser en vaskulær strømningssonde (se materialtabellen) over aorta for å måle hjerteutgangen.
MERK: Den nøyaktige beregningen av det absolutte volumet krever bruk av to typer kalibrering: saltvannskalibrering og kalibrering av aortastrøm. Det er viktig å være klar over de potensielle risikoene forbundet med hyperton saltvannsinfusjon hos forsøkspersoner, da overdreven saltbelastning kan føre til redusert kontraktilitet.
7. Aktiv dødshjelp
- Etter studien, euthanize musene under en bedøvelse overdose via cervical dislokasjon.
MERK: For å sikre fullstendig opphør av vital funksjon, brukes en sekundær metode for eutanasi, for eksempel ekssanguinering under anestesi med påfølgende hjertevevshøsting.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Baseline PV-sløyfedata er vist i figur 1 og tabell 1. Ved baseline (i fravær av aktivitetsavpasning) var det ingen signifikante forskjeller i diastoliske parametere som relaksasjonstidskonstant (Tau), minste trykkendring (dP/dt min) og EDPVR mellom kontroll- og HFpEF-mus. Imidlertid viste HFpEF-musene høyere blodtrykk og arteriell elastans (Ea), som vist i figur 1, og demonstrerte en typisk fjellformet PV-sløyfe under ventrikulær systole. Dette skal skilles fra en pigg forårsaket av direkte kontakt av ventrikkelmuskelen på trykkmåleren (figur 2). Det er viktig å merke seg at ved hjelp av atriepacing kunne den diastoliske funksjonen tydelig skilles mellom kontrollmusene og HFpEF-mus5 (figur 3 og figur 4). I kontrollgruppen forbedret både Tau og EDPVR etter hvert som pacinghastigheten økte, mens i HFpEF-gruppen ble både Tau og EDPVR forverret da HR økte med atriepacing.
Figur 1: Representativt trykk-volumforhold ved baseline i fravær av aktivitetsavpasning, vist i et skjermbilde. Resultatene viste at HFpEF-mus viste høyere arteriell elastans og ventrikkeltrykk sammenlignet med kontrollmusene. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Et representativt bilde av en piggformet PV-sløyfe. Denne typen PV-sløyfeform er et resultat av direkte kompresjon av trykktransduseren av ventrikkelmuskelen (vist ved oransje pilspiss) og bør utelukkes fra analysen for å opprettholde nøyaktigheten i resultatene. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Representativt diagram som illustrerer forskjellene i hemodynamiske parametere som respons på atriepacing mellom hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon (HFpEF) modellmus og kontrollmusene. Diagrammet skiller tydelig mellom de to gruppene, med HR som varierer fra 400 slag per minutt til 700 slag per minutt. Forkortelser: LVP = venstre ventrikkeltrykk; dP/dt = første deriverte av LVP; EDPVR = ende-diastolisk trykk-volum forhold; LVV = venstre ventrikulær volum; Tau = avslapningstid konstant. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: Den hemodynamiske responsen til de diastoliske parametrene fra trykk-volum-sløyfeanalysen avbildet i form av hjertefrekvens (HR). I HFpEF-modellmusene ble den diastoliske funksjonen (Tau og EDPVR) forverret da hjertefrekvensen økte under atriepacing. Toveis ANOVA-analyse viste signifikant hovedeffekt av hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon (F = 28,95, p < 0,001) og HR (F = 3,035, p = 0,08644) på EDPVR samt signifikant interaksjonseffekt mellom gruppe og hjertefrekvens (F = 3,938, p = 0,02454 ). For Tau var det en signifikant effekt av gruppe (F = 25,56, p < 0,001) og HR (F = 0,1088, p = 0,7425 ), samt en signifikant interaksjonseffekt mellom gruppe og hjertefrekvens (F = 3,461, p = 0,03759). Dataene vises som gjennomsnitt ± standardfeil. n = 6 mus/gruppe. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 5: Representativ illustrasjon av saltvannskalibreringsprosedyren. Infusjonen av hypertonisk saltoppløsning endrer blodets elektriske ledningsevne, og muliggjør dermed beregningen av signalkomponenten som tilskrives det omkringliggende hjertevevet. Blodtrykket bør holde seg stabilt under injeksjonen, med en liten volumøkning (vist i oransje pil). Forkortelser: LVP = venstre ventrikkeltrykk; LVV = venstre ventrikkelvolum Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 6: Representativ illustrasjon av riktig plassering av transøsofagealt pacingkateter. Riktig plassering av transøsofagealt pacingkateter muliggjør en smal QRS-rytme. De blå pilene viser en normal sinusrytme, og de røde pilene viser temporytmen. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 7: Representativt bilde av en feiljustert stimulusamplitude i atriepacing, noe som resulterer i en forvrengt trykk-volum-sløyfe. Stimuleringsintensiteten induserte uønskede bevegelsesartefakter i konduktanssignalet, avbildet som PV-sløyfen med en ristelinje (indikert med pilene). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
| Kontroll (n = 10) | Hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon (n = 10) | p-verdi | |
| CO (μL/min) | 12436,8 ± 938,4 | 10923,5 ± 1032,7 | 0.2897 |
| SV (μL) | 23,6 ± 1,85 | 20,5 ± 1,88 | 0.2515 |
| 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 (beat/min) | 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 |
Tabell 1: Baseline hjerteparametere i kontroll- og HFpEF-musene. Dataene vises som gjennomsnitt ± standardfeil; *p < 0,05 versus kontroll med t-test.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Vi presenterer en metodikk for å vurdere trykk-volum relasjoner med anvendelse av transøsofageal pacing. Treningsintoleranse er en av de viktigste egenskapene til HFpEF, men det er ingen teknikker tilgjengelig for evaluering av hjertefunksjon hos mus under trening. Vår pacingprotokoll tilbyr et verdifullt verktøy for å oppdage diastolisk dysfunksjon, som kanskje ikke er synlig under hvileforhold.
For å oppnå en PV-sløyfe av nøyaktig og konsistent kvalitet, må følgende trinn utføres omhyggelig 3,4,5,7,8,11,12,13,14: (1) dyrene må bedøves nøye, og en konsistent kroppstemperatur på 37-37,5 °C må opprettholdes ved hjelp av en varmepute; (2) dyrene skal intuberes på egnet måte, og ventilasjonen skal kontrolleres effektivt. (3) riktig plassering av intravenøs tilgang må sikres; (4) konduktanskateteret må være riktig plassert i LV; (5) Det transøsofageale kateteret bør plasseres fornuftig, og passende pacing bør sikres. 6) datainnsamlingssystemet må være forbundet med forsiktighet, og gevinst- og motregningsverdiene må justeres hensiktsmessig; (7) konduktanssignalene skal kalibreres ved hjelp av hypertonisk saltvann; (8) riktig måling av aortastrømmen med en strømningssonde bør verifiseres; 9) Dyrenes velferd bør overvåkes kontinuerlig under hele prosedyren for å minimere eventuelle artefakter forårsaket av stress eller bevegelser.
Optimalisering av anestesidosen er avgjørende for å oppnå en reproduserbar og høyverdig PV-sløyfe hos mus. Vanligvis administreres en dose på 800 mg / kg uretan og 5-10 mg / kg etomidat. I tilfeller av patologisk hjertesvikt er det imidlertid tilrådelig å administrere en lavere dose bedøvelse. Under prosedyren er det viktig å opprettholde en varm kroppstemperatur på 37-38 °C ved forsiktig å plassere det bedøvede dyret på en varmepute. Dette er spesielt viktig for mus fordi et fall i kroppstemperatur kan føre til en betydelig reduksjon i HR. I tillegg er tilstrekkelig eksponering av hjertet avgjørende for å få et klart syn og lette prosedyren. I noen tilfeller kan kutte 12. til 11. ribben være nyttig for å eksponere hjertet.
Intubasjonsprosessen bør utføres forsiktig for å unngå skade på halspulsårene og vagusnervene nær luftrøret. Respiratorinnstillingen må justeres basert på dyrets kroppsvekt ved hjelp av formlene som følger med3:
Tidevannsvolum (Vt, ml) = 6,2 × W1,01 (W = kroppsvekt, kg)
Respirasjonsfrekvens (RR, min−1) = 53,5 × W−0,26
For eksempel Vt = 149,4 μL, RR = 140/min i en 25 g mus.
Før kanylering må venekateteret (med en 30 G nål) primes fullstendig med 10% albumin og settes inn i venen i grunn vinkel for å forhindre riving av de skjøre veneveggene. Riktig plassering av konduktanskateteret i venstre ventrikkel (LV) er avgjørende for å oppnå nøyaktige resultater. Kateteret skal justeres med LVs lengdeakse, med alle elektrodene plassert mellom LV-utstrømningskanalen og den apikale endokardiale grensen. En stabil PV-sløyfe uten hakk bør oppnås gjennom hele prosedyren, inkludert under intravenøs okklusjon, hyperton saltvannskalibrering og transøsofageal pacing. Ved saltvannskalibrering skal LV-trykket være stabilt under den hypertone saltvannsinjeksjonen, og slagene under den første innvaskingsfasen av stigende volumsignaler brukes (figur 5). Man må være forsiktig med å injisere volumer av hypertonisk saltvann høyere enn 20 μL fordi hypertonisk saltvann lett kan redusere hjertefunksjonen ved volumoverbelastning. Pacingkateteret som føres gjennom spiserøret må bekreftes å være i riktig posisjon gjennom atriefangst (figur 6), og stimulusamplituden bør justeres hensiktsmessig (vanligvis 3 mA, med en pulsbredde på 1 ms). Sterkere stimulering vil påvirke konduktanskateteret og forårsake en risteformet PV-sløyfe (figur 7).
Den nøyaktige beregningen av det absolutte volumet krever bruk av to typer kalibrering: saltvannskalibrering og kalibrering av aortastrøm. Konduktanskateterteknikken nødvendiggjør en evaluering av parallell konduktans (Vp) offset for å ta hensyn til konduktansen målt ikke bare fra blodbassenget i ventrikkelhulen, men også fra de omkringliggende strukturene. Denne vurderingen kan gjøres ved administrering av en hyperton bolusinfusjon med saltvann. Kalibrering av aortastrømning muliggjør direkte måling av aortastrømmen, som igjen tillater bestemmelse av det absolutte slagvolumet. Det skal imidlertid bemerkes at denne kalibreringen bare gir det absolutte slagvolumet og ikke det absolutte ventrikulære volumet. For å oppnå absolutt ventrikkelvolum må både saltvannskalibrering og aortakalibrering utføres.
Det er noen begrensninger for denne metoden. Først ble en transapikal tilnærming benyttet ved innføring av konduktanskateteret. For å få tilgang til LV-toppunktet må perikardiet fjernes. Dette kan påvirke de diastoliske parametrene, spesielt pediatriske. For det andre kan noe blod gå tapt i løpet av den lange prosedyretiden, noe som også kan påvirke hjertefunksjonens parametere, men disse problemene kan unngås ved å bli dyktigere i prosedyrene. Det er verdt å merke seg at HFpEF-modellen som brukes i denne protokollen, ikke replikerer humant HFpEF fullstendig, som er et syndrom med flere fenotyper avhengig av tilhørende comorbiditeter, som fedme, diabetes mellitus, hypertensjon, atrieflimmer eller multippel organsvikt. Det er ingen tilgjengelig musmodell som etterligner alle disse comorbiditetene. Den dobbelttreffende HFpEF-musemodellen er imidlertid mest relevant for humant hjertesvikt med bevart ejeksjonsfraksjon med metabolske komorbiditeter10. Den genetiske bakgrunnen til musene kan påvirke den diastoliske funksjonen. Mens C57BL/6J-mus har blitt rapportert å vise differensiell respons på kardiovaskulært stress og en potensielt mildere sykdomsfenotype sammenlignet med C57BL/6N-mus, har denne protokollen oppdaget diastolisk svekkelse i totreffsmodellen selv på C57BL/6J-bakgrunnen5, noe som kan være vanskelig med andre modaliteter som vanligvis brukes hos mus.
Dette manuskriptet tar sikte på å gi veiledning for å utføre de pacing-assosierte PV-sløyfeprosedyrene effektivt, noe som kan være nyttig for å vurdere HR-assosiert hjertefunksjon og fremme forskning på hjertesvikt.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Det er ingen konkurrerende økonomiske interesser.
Acknowledgments
Dette arbeidet ble støttet av forskningsbidrag fra Fukuda Foundation for Medical Technology (til E.T. og G. N.) og JSPS KAKENHI Scientific Research Grant-in-Aid 21K08047 (til E.T.).
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).
