Summary
Det aktuella protokollet beskriver erhållande av tryck-volymförhållandet genom transesofageal stimulering, vilket fungerar som ett värdefullt verktyg för att utvärdera diastolisk funktion i musmodeller av hjärtsvikt.
Abstract
Hjärtsvikt med bevarad ejektionsfraktion (HFpEF) är ett tillstånd som kännetecknas av diastolisk dysfunktion och träningsintolerans. Medan ansträngningsstressade hemodynamiska tester eller MRT kan användas för att upptäcka diastolisk dysfunktion och diagnostisera HFpEF hos människor, är sådana modaliteter begränsade i grundforskning med hjälp av musmodeller. Ett löpbandsträningstest används ofta för detta ändamål hos möss, men dess resultat kan påverkas av kroppsvikt, skelettmuskelstyrka och mentalt tillstånd. Här beskriver vi ett protokoll för förmakstimulering för att upptäcka hjärtfrekvensberoende förändringar i diastolisk prestanda och validera dess användbarhet i en musmodell av HFpEF. Metoden innebär att man bedövar, intuberar och utför tryck-volym-loopanalys (PV) i samband med förmaksstimulering. I detta arbete sattes en konduktanskateter in via en vänsterkammarapikal metod och en förmakskateter placerades i matstrupen. PV-slingor samlades in vid baslinjen innan HR bromsades med ivabradin. PV-slingor samlades in och analyserades i HR-steg från 400 slag per minut till 700 slag per minut via förmaksstimulering. Med hjälp av detta protokoll visade vi tydligt HR-beroende diastolisk funktionsnedsättning i en metaboliskt inducerad HFpEF-modell. Både relaxationstidskonstanten (Tau) och det slutdiastoliska tryck-volymförhållandet (EDPVR) försämrades när pulsen ökade jämfört med kontrollmöss. Sammanfattningsvis är detta förmaksstimuleringskontrollerade protokoll användbart för att upptäcka HR-beroende hjärtdysfunktioner. Det ger ett nytt sätt att studera de underliggande mekanismerna för diastolisk dysfunktion i HFpEF-musmodeller och kan hjälpa till att utveckla nya behandlingar för detta tillstånd.
Introduction
Hjärtsvikt är en av de främsta orsakerna till sjukhusinläggning och dödsfall över hela världen, och hjärtsvikt med bevarad ejektionsfraktion (HFpEF) står för cirka 50 % av alla hjärtsviktsdiagnoser. HFpEF karakteriseras av diastolisk dysfunktion och nedsatt träningstolerans, och de associerade hemodynamiska abnormiteterna, såsom diastolisk dysfunktion, kan tydligt upptäckas genom ansträngningsstressad hemodynamisk testning eller MRT-skanningar 1,2.
I experimentella modeller är dock tillgängliga metoder för att bedöma fysiologiska abnormiteter relaterade till HFpEF begränsade 3,4. Löpbandsträningstestning (TMT) används för att bestämma körtid och distans, vilket kan återspegla träningsstress hjärthemodynamik; Denna metod är dock känslig för störningar från främmande variabler som kroppsvikt, skelettmuskelstyrka och mental status.
För att kringgå dessa begränsningar har vi utarbetat ett protokoll för förmaksstimulering som upptäcker subtila men avgörande förändringar i diastolisk prestanda baserat på hjärtfrekvensen (HR) och har validerat dess användbarhet i en musmodell av HFpEF5. Flera fysiologiska faktorer bidrar till träningsrelaterad hjärtfunktion, inklusive den sympatiska nerven och katekolaminsvaret, perifer vasodilatation, endotelresponsen och hjärtfrekvensen6. Bland dessa är dock HR-tryckförhållandet (även kallat Bowditch-effekten) känt som en kritisk determinant för hjärtats fysiologiska egenskaper 7,8,9.
Protokollet innebär att man utför en konventionell tryck-volymanalys vid baslinjen för att bedöma den systoliska och diastoliska funktionen, inklusive parametrar som tryckutvecklingshastigheten (dp/dt), det slutsystoliska tryck-volymförhållandet (ESPVR) och det slutdiastoliska tryck-volymförhållandet (EDPVR). Det bör dock noteras att dessa parametrar påverkas av HR, som kan variera mellan djur på grund av skillnader i deras inneboende hjärtfrekvens. Dessutom bör effekterna av anestesi på HR också beaktas. För att ta itu med detta standardiserades HR genom att ge förmaksstimulering samtidigt med ivabradin, och mätningar av hjärtparametrar utfördes vid inkrementell hjärtfrekvens. Noterbart är att det HR-beroende hjärtsvaret skilde HFpEF-möss från möss i kontrollgruppen, medan inga signifikanta skillnader observerades i PV-loopmätningarna vid baslinjen (med hjälp av den inneboende hjärtfrekvensen)5.
Även om detta pacingprotokoll kan verka relativt komplicerat, överstiger dess framgångsfrekvens 90 % när det är väl förstått. Detta protokoll skulle vara ett användbart sätt att studera de underliggande mekanismerna för diastolisk dysfunktion i HFpEF-musmodeller och hjälpa till med utvecklingen av nya behandlingar för detta tillstånd.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Detta djurprotokoll godkändes av Institutional Animal Care and Use Committee och följde reglerna för djurförsök och relaterade aktiviteter vid University of Tokyo. I den aktuella studien användes 8-12 veckor gamla C57/Bl6J-möss. Djuren erhölls från en kommersiell källa (se materialförteckningen). En modell av HFpEF etablerades genom administrering av en fettrik diet i 15 veckor i kombination med NG-nitro-L-argininmetylester, som beskrivits tidigare10.
1. Kateterberedningar och tryck-/volymkalibrering
- Placera en konduktanskateter i vanlig koksaltlösning och fäst den på en modul bestående av PowerLab 8/35 och en tryck-volymenhet (MPVS-modul, se materialtabellen).
- Elektroniskt kalibrera tryck och volym genom registrering av förutbestämda tryck- (0 mmHg och 100 mmHg) och volymparametrar (dessa varierar mellan MPVS-moduler) på MPVS-modul 3,11 (se även tillverkarens instruktioner).
2. Förbereda ett djur för kateterisering
- Anestesi och ventilation
- Administrera en intraperitoneal injektion av 5 mg/kg etomidat och 500 mg/kg uretan (se materialtabellen) 5-10 minuter före intubation.
OBS: Uretan, även om det är effektivt som bedövningsmedel i djurstudier, misstänks vara cancerframkallande för människor. Därför, när uretan är nödvändigt för att uppnå experimentella mål och inga alternativa medel räcker, måste det hanteras med försiktighet. Lämpliga skyddsåtgärder, som att bära handskar och masker och använda dragskåp under förberedelserna, är obligatoriska. Som ett möjligt alternativ kan ketamin (80 mg/kg, ip) användas. - Placera musen i en anestesikammare som tidigare mättats med 2 % isofluran och överför djuret till en förvärmd värmedyna som hålls mellan 38 °C och 40 °C vid induktion av anestesi.
- Raka operationsområdet. Desinficera sedan operationsområdet med tre omväxlande omgångar betadin och alkohol.
- Gör ett horisontellt snitt (1-2 cm) i halsen, ta bort luftstrupsmuskeln och exponera luftstrupen. För en kirurgisk 2-0 silkessutur under luftstrupen, höj den och gör ett litet snitt (1-2 mm) för att öppna den.
- Sätt in en endotrakealtub i luftstrupen och anslut den till en ventilator som levererar en blandning av 100 % syre och 2 % isofluran (reduceras till 0,5 % till 1 % senare).
- Administrera en intraperitoneal injektion av 5 mg/kg etomidat och 500 mg/kg uretan (se materialtabellen) 5-10 minuter före intubation.
- Införande av central venkateter och vätskeinjektion
- Lokalisera den inre jugularven under sternocleidomastoideusmuskeln3.
- För in den centrala venkatetern, som består av PE-10 silastisk slang (se materialtabellen) fäst vid en 30 G nål, i halsvenen.
- Administrera en bolusinfusion på 5-6 μL/g kroppsvikt på 10 % albumin/NaCl under 3 minuter, följt av en konstant infusionshastighet på 5-10 μL/min.
OBS: Detta steg är avgörande för att förhindra hypotoni till följd av den perifera vasodilatationen orsakad av anestesin. Den inre halsvenen ligger mellan sternocleidomastoideusmuskeln och halspulsådern, och den ser mörkare ut i färgen än artären.
3. Kirurgiskt ingrepp för vänsterkammarkateterisering (öppen bröstkorg)
- Raka operationsområdet på den bedövade musen. Desinficera sedan operationsområdet med tre omväxlande omgångar betadin och alkohol.
- Bekräfta anestesidjupet genom att nypa i tårna. Gör sedan ett horisontellt snitt (2-3 cm) under xiphoid-processen och separera huden från bröstväggen med en trubbig sax.
- Skär genom bröstväggen i sidled på båda sidor med hjälp av elektrisk brännkammare (se materialtabellen).
- Exponera hjärtat genom att skära igenom diafragman och ta försiktigt bort hjärtsäcken från hjärtat med en pincett.
- Sätt in en 27 G nål i toppen av vänster kammare (LV) och för retrograd in en konduktanskateter i LV via punkteringshålet.
- Justera kateterns position så att en fyrkantig tryck-volymslinga erhålls.
- Kontrollera att katetern inte kommer i kontakt med papillärmuskeln när belastningsförhållandena förändras genom att kontrollera formen på PV-slingan under ocklusion av nedre hålvenen (IVC).
OBS: Adekvat hjärtexponering underlättar proceduren och hjälper till att få en klar view.
4. Registrering av PV-slingdata och bestämning av det slutsystoliska tryck-volymförhållandet (ESPVR) och det slutdiastoliska tryck-volymförhållandet (EDPVR)
OBS: Att minska förspänningen genom IVC-ocklusion gör det möjligt att bestämma ESPVR och EDPVR.
- Spela in och analysera baslinjetryck-volymslingan (PV) med LabChart-programvaran (se materialtabellen), PowerLab och MPVS-modulen efter signalstabilisering (5-10 min efter canulation).
- Utför IVC-ocklusion genom att komprimera IVC med pincett och registrera PV-slingan i minst 20 hjärtcykler under IVC-ocklusionen. Bestäm ESPVR genom att passa en linjär regressionslinje genom de slutsystoliska punkterna i PV-slingan och EDPVR genom att passa en krökt linje genom de slutdiastoliska punkterna i PV-slingan med hjälp av LabChart-programvara.
OBS: Stoppa ventilatorn under IVC-ocklusionen för att förhindra lungrörelseartefakter. Ett paralytiskt medel som pankuronium (0,5-1 mg/kg) kan vara till hjälp när lungrörelserna är överdrivna och bör endast användas efter att ett stabilt anestesiplan har bekräftats.
5. Transesofageal stimulering
- Sätt in en 2-Fr tetrapolär elektrodkateter i matstrupen, anslut katetern till en pulsstimulator (se materialtabellen) och bestäm förmaksfångsttröskeln (normalt är stimulusamplituden 3 mA och pulsbredden är 1 ms).
- Sänk pulsen under 400 slag/min med 20 mg/kg ivabradin (se materialtabellen) administrerat intraperitonealt.
- Efter stabilisering, skaffa 20 kontinuerliga hjärtcykler av PV-slingor med olika stimuleringshastigheter från 400 slag/min till 700 slag/min, med en ökning på 100 slag/min; Samla in cyklerna under 5 minuter vid varje stimuleringshastighet.
6. Kalibrering av saltlösning och aortaflöde
- Inaktivera ventilatorn och administrera en 5-10 μL hyperton koksaltlösning intravenöst genom CV-katetern.
- Dokumentera fluktuationerna i tryck och volym under saltinsprutningen och beräkna Vp-värdet med hjälp av PowerLab 3,11.
- Upprepa saltlösningskalibreringen för att förbättra noggrannheten och reproducerbarheten.
- Vrid musen till vänster sida för att inte störa volymsignalen.
- Gör en lateral torakotomi mellan Th3 till Th5 mot ryggraden och dissekera försiktigt en liten del av den nedåtgående aortan med en pincett.
- Placera en vaskulär flödessond (se materialtabellen) över aortan för att mäta hjärtminutvolymen.
OBS: Den exakta beräkningen av den absoluta volymen kräver användning av två typer av kalibrering: saltlösningskalibrering och aortaflödeskalibrering. Det är viktigt att känna till de potentiella riskerna i samband med en hyperton saltlösningsinfusion hos djur, eftersom överdriven saltbelastning kan leda till minskad kontraktilitet.
7. Eutanasi
- Efter studien, avliva mössen under en narkosöverdos via cervikal luxation.
OBS: För att säkerställa att vitalfunktionen upphör helt och hållet används en sekundär metod för avlivning, såsom blodförgiftning under narkos med efterföljande skörd av hjärtvävnad.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Baslinjedata för PV-slingan visas i figur 1 och tabell 1. Vid baslinjen (i frånvaro av stimulering) fanns inga signifikanta skillnader i diastoliska parametrar såsom relaxationstidskonstanten (Tau), den minsta tryckförändringshastigheten (dP/dt min) och EDPVR mellan kontroll- och HFpEF-mössen. HFpEF-mössen uppvisade dock högre blodtryck och arteriell elastans (Ea), som visas i figur 1, och uppvisade en typisk bergsformad PV-slinga under ventrikulär systole. Detta bör skiljas från en spik som orsakas av direktkontakt mellan kammarmuskeln och tryckgivaren (figur 2). Det är viktigt att notera att den diastoliska funktionen med hjälp av förmaksstimulering tydligt kunde särskiljas mellan kontrollmössen och HFpEF-möss5 (Figur 3 och Figur 4). I kontrollgruppen förbättrades både Tau och EDPVR när stimuleringsfrekvensen ökade, medan både Tau och EDPVR i HFpEF-gruppen försämrades när pulsen ökade med förmaksstimulering.
Figur 1: Representativt förhållande mellan tryck och volym vid baslinjen i frånvaro av stimulering, avbildat i en skärmdump. Resultaten visade att HFpEF-möss uppvisade högre arteriell elastans och kammartryck jämfört med kontrollmössen. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 2: En representativ bild av en spikformad solcellsslinga. Denna typ av PV-slingform är ett resultat av direkt kompression av tryckgivaren av ventrikelmuskeln (visas av den orange pilspetsen) och bör uteslutas från analysen för att bibehålla noggrannheten i resultaten. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 3: Representativt diagram som illustrerar skillnaderna i hemodynamiska parametrar som svar på förmaksstimulering mellan möss av hjärtsvikt med bevarad ejektionsfraktion (HFpEF) och kontrollmössen. Diagrammet skiljer tydligt mellan de två grupperna, där HR sträcker sig från 400 slag per minut till 700 slag per minut. Förkortningar: LVP = tryck i vänster kammare; dP/dt = förstaderivatan av fordonsproduktion, EDPVR = slutdiastoliskt tryck-volymförhållande; LVV = vänster kammares volym; Tau = avslappningstidskonstant. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 4: Det hemodynamiska svaret från de diastoliska parametrarna från tryck-volymloopanalysen avbildad i termer av hjärtfrekvens (HR). Hos mössen i HFpEF-modellen försämrades den diastoliska funktionen (Tau och EDPVR) när hjärtfrekvensen ökade under förmaksstimulering. Tvåvägs ANOVA-analysen visade en signifikant huvudeffekt av HFpEF (F = 28,95, p < 0,001) och HR (F = 3,035, p = 0,08644) på EDPVR, samt en signifikant interaktionseffekt mellan grupp och hjärtfrekvens (F = 3,938, p = 0,02454). För Tau sågs en signifikant effekt av grupp (F = 25,56, p < 0,001) och HR (F = 0,1088, p = 0,7425), samt en signifikant interaktionseffekt mellan grupp och hjärtfrekvens (F = 3,461, p = 0,03759). Uppgifterna visas som medelvärdet ± standardfelet. n = 6 möss/grupp. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 5: Representativ illustration av saltlösningskalibreringsproceduren. Infusionen av hyperton koksaltlösning förändrar blodets elektriska ledningsförmåga, vilket gör det möjligt att beräkna den signalkomponent som tillskrivs den omgivande hjärtvävnaden. Blodtrycket ska vara stabilt under injektionen, med en lätt volymökning (visas på den orange pilen). Förkortningar: LVP = tryck i vänster kammare; LVV = vänster kammares volym Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 6: Representativ illustration av den korrekta placeringen av transesofagealkatetern. Korrekt placering av transesofagealkatetern möjliggör en smal QRS-rytm. De blå pilarna visar en normal sinusrytm och de röda pilarna visar förmakens stimuleringsrytm. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 7: Representativ bild av en felaktigt justerad stimulusamplitud vid förmaksstimulering, vilket resulterar i en förvrängd tryck-volymslinga. Stimuleringsintensiteten inducerade oönskade rörelseartefakter i konduktanssignalen, avbildad som PV-slingan med en skaklinje (indikerad av pilarna). Klicka här för att se en större version av denna figur.
| Styrning (n = 10) | HFpEF (n = 10) | p-värde | |
| 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 (slag/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 max (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: Hjärtparametrar vid baseline hos kontroll- och HFpEF-möss. Uppgifterna visas som medelvärdet ± standardfelet. *p < 0,05 jämfört med kontroll med t-test.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Vi presenterar en metod för att bedöma tryck-volym-samband med tillämpning av transesofageal stimulering. Träningsintolerans är en av de viktigaste egenskaperna hos HFpEF, men det finns inga tekniker tillgängliga för utvärdering av hjärtfunktionen hos möss under träning. Vårt stimuleringsprotokoll erbjuder ett värdefullt verktyg för att upptäcka diastolisk dysfunktion, som kanske inte är uppenbar under viloförhållanden.
För att uppnå en PV-slinga av exakt och jämn kvalitet måste följande steg utföras noggrant 3,4,5,7,8,11,12,13,14: (1) djuren måste bedövas noggrant och en jämn kroppstemperatur på 37-37,5 °C måste upprätthållas med hjälp av en värmedyna; 2. Djuren skall intuberas på lämpligt sätt och ventilationen skall kontrolleras effektivt. 3) En korrekt placering av den intravenösa ingången måste säkerställas. 4. Konduktanskatetern måste vara korrekt placerad i LV. 5. Transesofagealkatetern ska placeras på ett omdömesgillt sätt och lämplig stimulering ska säkerställas. 6) datainsamlingssystemet måste anslutas med försiktighet, och förstärknings- och offsetvärdena måste justeras på lämpligt sätt; 7. Konduktanssignalerna bör kalibreras med hjälp av hyperton koksaltlösning. 8. Korrekt mätning av aortaflödet med en flödessond bör kontrolleras. (9) Djurens välbefinnande bör övervakas kontinuerligt under hela försöket för att minimera eventuella stress- eller rörelseinducerade artefakter.
Att optimera anestesidosen är avgörande för att få en reproducerbar och högkvalitativ PV-slinga i möss. Vanligtvis administreras en dos på 800 mg/kg uretan och 5-10 mg/kg etomidat. Vid patologisk hjärtsvikt är det dock lämpligt att administrera en lägre dos av bedövningsmedel. Under ingreppet är det viktigt att hålla en varm kroppstemperatur på 37-38 °C genom att försiktigt placera det sövda djuret på en värmedyna. Detta är särskilt viktigt för möss eftersom en sänkning av kroppstemperaturen kan orsaka en betydande minskning av HR. Dessutom är adekvat exponering av hjärtat avgörande för att få en klar bild och underlätta ingreppet. I vissa fall kan det vara till hjälp att skära av de 12:e till 11:e revbenen för att exponera hjärtat.
Intubationsprocessen bör utföras försiktigt för att undvika skador på halspulsådrorna och vagusnerverna nära luftstrupen. Ventilatorinställningen måste justeras baserat på djurets kroppsvikt med hjälp av formlernasom tillhandahålls 3:
Tidalvolym (Vt, ml) = 6,2 × W1,01 (W = kroppsvikt, kg)
Andningsfrekvens (RR, min−1) = 53,5 × W−0,26
Till exempel Vt = 149,4 μL, RR = 140/min i en 25 g mus.
Före konylering måste venkatetern (med en 30 G nål) fyllas med 10 % albumin och föras in i venen i en grund vinkel för att förhindra att de ömtåliga venväggarna slits sönder. Korrekt placering av konduktanskatetern i vänster kammare (LV) är av största vikt för att få korrekta resultat. Katetern ska vara i linje med LV:s längsgående axel, med alla elektroder placerade mellan LV-utflödeskanalen och den apikala endokardiella kanten. En stabil PV-slinga utan skåror bör erhållas under hela proceduren, inklusive under intravenös ocklusion, hyperton koksaltlösningskalibrering och transesofageal stimulering. Vid kalibrering av koksaltlösning bör LV-trycket vara stabilt under den hypertoniska koksaltinjektionen, och slagen under den inledande sköljningsfasen av signaler om stigande volym används (figur 5). Man måste vara försiktig så att man inte injicerar volymer av hyperton koksaltlösning högre än 20 μL eftersom hyperton koksaltlösning lätt kan sänka hjärtfunktionen genom volymöverbelastning. Stimuleringskatetern som förs in genom matstrupen måste bekräftas vara i rätt läge genom förmaksupptagning (Figur 6), och stimulusamplituden ska justeras på lämpligt sätt (vanligtvis 3 mA, med en pulsbredd på 1 ms). Starkare stimulering skulle påverka konduktanskatetern och orsaka en skakformad PV-slinga (Figur 7).
Den exakta beräkningen av den absoluta volymen kräver användning av två typer av kalibrering: saltlösningskalibrering och aortaflödeskalibrering. Konduktanskatetertekniken kräver en utvärdering av den parallella konduktansförskjutningen (Vp) för att ta hänsyn till konduktansen som mäts inte bara från blodpoolen i ventrikelhålan utan även från de omgivande strukturerna. Denna bedömning kan åstadkommas genom administrering av en hyperton bolusinfusion med koksaltlösning. Aortaflödeskalibrering möjliggör direkt mätning av aortaflödet, vilket i sin tur möjliggör bestämning av den absoluta slagvolymen. Det bör dock noteras att denna kalibrering endast ger den absoluta slagvolymen och inte den absoluta ventrikulära volymen. För att erhålla den absoluta ventrikulära volymen måste både koksaltskalibrering och aortakalibrering utföras.
Det finns vissa begränsningar för den här metoden. Först användes ett transapikalt tillvägagångssätt vid införandet av konduktanskatetern. För att komma åt LV-apexen måste hjärtsäcken tas bort. Detta kan påverka de diastoliska parametrarna, särskilt den pediatriska. För det andra kan en del blod gå förlorat under den långa ingreppstiden, vilket också kan påverka hjärtats funktionella parametrar, men dessa problem kan undvikas genom att bli skickligare i procedurerna. Det är värt att notera att HFpEF-modellen som används i detta protokoll inte helt replikerar humant HFpEF, vilket är ett syndrom med flera fenotyper beroende på de associerade komorbiditeterna, såsom fetma, diabetes mellitus, högt blodtryck, förmaksflimmer eller multipel organsvikt. Det finns ingen tillgänglig musmodell som efterliknar alla dessa komorbiditeter. Modellen med dubbelträff av HFpEF-möss är dock mest relevant för humant HFpEF med metabola komorbiditeter10. Mössens genetiska bakgrund kan påverka den diastoliska funktionen. Medan C57BL/6J-möss har rapporterats visa differentiella svar på kardiovaskulär stress och en potentiellt mildare sjukdomsfenotyp jämfört med C57BL/6N-möss, har detta protokoll upptäckt diastolisk funktionsnedsättning i tvåslagsmodellen även på C57BL/6J-bakgrunds5, vilket kan vara svårt med andra modaliteter som vanligtvis används på möss.
Detta manuskript syftar till att ge vägledning för att utföra de stimuleringsassocierade PV-loopprocedurerna effektivt, vilket kan vara till hjälp vid bedömning av HR-associerad hjärtfunktion och främja forskning om hjärtsvikt.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Det finns inga konkurrerande ekonomiska intressen.
Acknowledgments
Detta arbete stöddes av forskningsanslag från Fukuda Foundation for Medical Technology (till E.T. och G.N.) och JSPS KAKENHI Scientific Research Grant-in-Aid 21K08047 (till 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).
