Bu protokol, basınç-hacim iletkenlik tekniğini kullanarak sol ventrikül basıncını ve hacmini ölçmek için bir yöntemi açıklar. Bu yöntem, ilaçların kalp üzerindeki etkilerinin sürekli gerçek zamanlı olarak izlenmesini sağlar.
Yöntem makalesi
Bu protokol, basınç-hacim iletkenlik tekniğini kullanarak sol ventrikül basıncını ve hacmini ölçmek için bir yöntemi açıklar. Bu yöntem, ilaçların kalp üzerindeki etkilerinin sürekli gerçek zamanlı olarak izlenmesini sağlar.
Azalmış kalp fonksiyonu diğer organlar üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olabilir. Sol ventrikül basıncı-hacim ilişkisi, kardiyak fonksiyonun değerlendirilmesinde geçerli bir yöntem olarak kabul edilir. Kardiyak fonksiyonun gerçek zamanlı izlenmesi ilaç değerlendirmesi için önemlidir. Kapalı göğüs koşullarında, basınç-hacim kateterinin önemli bir bileşeni olan minyatür dönüştürücü, farenin sol ventrikülüne sağ karotis arterden girer. Cihaz, deney sırasında kardiyak fonksiyondaki değişiklikleri bir basınç-hacim döngüsü şeklinde görselleştirir. Ventrikülün gerçek hacmi, sıçanın sol juguler venine 50 μL% 20 sodyum klorür çözeltisi enjekte edilerek kanın iletkenliği değiştirilerek hesaplanır. Sıçanın ventriküler boşluğunun gerçek hacmi, bir basınç-hacim iletkenlik kateteri kullanılarak bilinen bir hacimdeki kanın iletkenliği ölçülerek hesaplanır. Bu protokol, ilaçların kalp üzerindeki etkilerinin sürekli olarak gözlemlenmesine izin verir ve kardiyovasküler hastalıklarda özel etnik ilaçların kullanım gerekçesini teşvik eder.
Kardiyovasküler hastalıklar dünyadaki en yüksek ölüm oranına sahiptir1. Nedenleri arasında koroner arter darlığı (miyokardiyal iskemi), koroner arter tıkanıklığı (miyokard enfarktüsü) ve iskemi-reperfüzyon hasarıbulunur 2. Kalp sürekli bir sistolik ve diyastolik döngü içinde olduğundan, vücudun en çok enerji gerektiren kısımlarından biridir. Bu nedenle, koroner arterler yeterli enerji ve oksijeni korumakta güçlük çektiğinde, kalp fonksiyonu kaçınılmaz olarak azalır ve bu da diğer organlar üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir 3,4. Kalp, dolaşım sisteminde bir güç merkezidir ve kalp fonksiyonunun rasyonel olarak değerlendirilmesi gerekir.
Kardiyak fonksiyonun ventriküler basınç ve hacim ilişkileri ile değerlendirilmesi kapsamlı bir yöntem olarak kabul edilir5. Tüm kardiyak döngü sırasında ventriküler basınç ve hacimdeki gerçek zamanlı değişiklikler, basınç-hacim döngüsünü oluşturur. Ventriküler basınç-hacim döngüsü, kardiyak fonksiyonun ve ventrikülün farklı fazları ve enerjileri açısından rezerv kapasitesinin kantitatif analizine izin verir. Normal ventrikül, iyi atım çalışması veverimliliği 5,6,7 olan küçük bir sistolik uç hacme sahiptir.
Basınç-hacim iletim kateter tekniği, sol ventrikülün durumunu tespit etmek için invaziv bir yöntemdir. Sürekli bir gerçek zamanlı basınç-hacim döngüsü elde etmek için kullanılabilir8. Basınç hacimsel iletkenlik kateterleri güçlü araçlardır ve salin kalibrasyonu sırasında miyokardiyal paralel iletkenliğin in vivo analizi ve küvet kalibrasyonunda kan iletkenliğinin in vitro ölçümü dahil olmak üzere tekrarlanabilir ve güvenilir sonuçlar için ses işleme prosedürleri gereklidir3.
Bir fenolik asit olan ferulik asit (FA), Avena sativa ve Ligusticum chuanxiong hort 9,10 gibi bitki krallıklarında yaygın olarak bulunur. Ferulik asit, kan basıncını ve aritmiyi düşürmenin farmakolojik etkilerine sahiptir. FA, birden fazla işlevi olan biyoaktif doğal bir üründür. FA oksidatif hasara direnebilir, inflamatuar yanıtları azaltabilir, trombosit agregasyonunu inhibe edebilir ve koroner kalp hastalığı ve aterosklerozu önleyebilir11. Bununla birlikte, ferulik asit üzerine yapılan çalışmaların çoğu kalbin bir yönüne odaklanmıştır ve nadiren ferulik asidin dolaşım sistemindeki etkileri değerlendirilmiştir 12,13,14,15. Burada, juguler ven enjeksiyonu sırasında ferulik asit çözeltisine kardiyak yanıta odaklanarak Ketamin (50 mg / kg) ile kombine edilmiş izofluran anestezisine kapalı göğüs yaklaşımını tanımladık.
Çözelti hazırlama, dönüştürücünün hazırlanması, deney öncesi sıçan hazırlığı, sağ karotis artere kateter yerleştirilmesi ve veri analizi dahil olmak üzere aleti kapalı göğüs koşullarında kullanmak için eksiksiz prosedürü açıklayacağız. Deneyin süresi genellikle 4 saatten azdır ve farklı deney protokolleri tarafından belirlenir. Tek bir deneyde sol ventrikül basıncı, hacmi ve kalp atış hızı gibi ayrıntılı kardiyak bilgileri elde edebiliriz.
Hayvan protokolü, Chengdu Geleneksel Çin Tıbbı Üniversitesi Deneysel Hayvan Refahı Etik Komitesi tarafından gözden geçirilmiş ve onaylanmıştır (Kayıt No. 2023-04). Bu çalışma için erkek Sprague Dawley (SD) sıçanları (280 ± 20 g, 8-10 haftalık) kullanıldı. Sıçanlar bir hayvan odasında tutuldu ve içip yemek için özgürdü.
1. Çözelti hazırlama
2. Sensörün hazırlanması
3. Deney öncesi sıçan hazırlığı
4. Sağ karotis artere kateter yerleştirilmesi
5. İlaç enjeksiyonu ve iletkenlik kalibrasyonu
6. Veri analizi
Her test (n = 3), sol ventriküle bir basınç-hacim iletkenlik kateterinin girişine dayanıyordu. Kateter karotis arterden sol ventriküle girerken basınç aralığında belirgin bir artış gibi önemli sinyal değişiklikleri vardır (Şekil 1). Basınç-hacim ilişkisinin grafiksel analizi, Y ekseninde hacim (μL) ve X ekseninde basınç (mmHg) çizilerek tamamlanır. Sıçan sol ventrikül basıncı 10-105 mmHg arasında, volümün iletkenlik değerleri 65-115 μL arasındaydı.
Tam kardiyak döngü, saat yönünün tersine basınç-hacim döngüsü tarafından oluşturulur (Şekil 2). Sıçanlara ferulik asit uygulandıktan sonra kalp fonksiyonlarında önemli değişiklikler gözlenmiştir (Şekil 3). Sıçan sol ventrikül basıncı 0-85 mmHg arasında, volüm iletkenlik değerleri 30-100 μL arasında idi.
Şekil 4'te gösterildiği gibi, sıçanların juguler venine hipertonik salin enjekte edildiğinde sol ventrikül basınç-hacim döngüsünde değişiklikler meydana gelir. Ventriküler kavite içindeki basınç ve iletkenlik sinyallerinin doğrudan ölçülmesi nedeniyle, sol juguler ven yoluyla hipertonik salin enjeksiyonu iletkenlik değerlerinde artışa neden olabilir. Miyokarddan kaynaklanan parazit, iletkenlik değerlerindeki değişikliklerin birden fazla ölçümü alınarak ortadan kaldırılabilir.
Küvet kalibrasyonu için basınç hacimsel iletkenliği kullanılmıştır (Şekil 5). Bu, ölçülen iletkenlik değerlerini hacimsel değere dönüştürmek içindir.

Şekil 1: Basınç-hacim iletkenlik kateterlerinin karotis arter ve ventrikülde oluşturduğu farklı basınç-hacim döngüleri. (A) Arterler ve ventriküller arasında basınç ve iletkenlik açısından önemli farklılıklar vardır. (B) Minyatür bir sensörün ventriküle sokulması bir basınç-hacim döngüsü oluşturabilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Basınç-hacim döngüsü. Basınç-hacim döngüsü dört faz içerir: diyastol, izovolumetrik kasılma, sistol ve izovolumetrik gevşeme. Basınç-hacim döngüsünün alanı, bir kardiyak kasılma tarafından üretilen işi temsil eder. Sistolik sonu hacmin (ESV) diyastol sonu hacimden (EDV) çıkarılması ventriküler çıkışı verir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Ferulik asit çözeltisi enjeksiyonundan sonra sıçanlarda sol ventrikül fonksiyonu etkilenir. (A) Sol ventrikül basınç-hacim döngüsünün etkilenmesi. (B) Ejeksiyon fraksiyonu (EF), ventrikülün diyastol sonu hacmine göre inme hacminin yüzdesini temsil eder: kalp atışlarının sayısı ile sol ventrikül ejeksiyon fraksiyonundaki değişiklik. (C) Sol ventrikül sonu sistolik hacmi, artan kalp atışı sayısına göre değişir. (D) Sol ventrikül diyastol sonu basınç-hacim ilişkisi, kalp hızındaki artışla zaman sabiti değişir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Damar içine NaCl çözeltisi enjekte edildikten sonra sıçanların sol ventrikülündeki basınç ve iletkenlik değişiklikleri. (A) İletkenliğin değiştirildiği analiz edilen veriler. (B) Artan iletkenlik nedeniyle basınç hacmi halkası sağa kayar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Basınç-hacim iletkenlik kateterleri, sıçan kanı ile dolu bilinen bir küvet hacminin iletkenliğini ölçmek için kullanılır. (A) Farklı hacimlerin iletkenliği. (B) Basınç-hacim iletkenlik kateterleri ile ölçülen iletkenliğin iyi korelasyonu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Farklı kardiyak fonksiyon durumları için rasyonel bir dozlama stratejisi benimsemek esastır. Basınç-hacim iletkenlik kateter tekniği, sol ventrikül fonksiyonunu incelemenin en sezgisel yoludur5. Bu yöntem, ilaçların kalp fonksiyonu üzerindeki etkilerinin bir bütün perspektifinden incelenmesini sağlar. Deneyin çeşitli aşamalarını ayrıntılı olarak açıklıyoruz. Bu, kalp fonksiyonunun incelenmesi için bir miktar kolaylık sağlayacaktır.
Basınç hacmi iletkenlik kateteri tekniği en kapsamlı ve titiz yöntemdir. Mutlak değerler (basınç ve hacim) ve bağıl değerler (EF) ve hatta ilaç metabolizması hakkında bazı bilgiler dahil olmak üzere tek bir deneyde 30'a kadar gösterge hakkında bilgi elde edilebilir.
Sıçanların vücut ısısı, tüm deney prosedürü sırasında 37 ° C'de ± 0.5'te tutuldu5. Deney sırasında sıçanlardan kan kaybı en aza indirilmelidir5. Deney sırasında sıçanın kan hacminot edilmelidir 17.
Basınç-hacim iletim kateter teknolojisi, ventriküllerin durumunun gerçek zamanlı olarak algılanmasını sağlar18. Bu teknoloji, tek bir ilacın veya ilaç kombinasyonunun kalp üzerindeki etkisini incelemede çok yardımcı olabilir. İletkenlik kateteri, sol ventrikülün basıncını ve iletkenliğini doğrudan ölçecektir. Bu, test edilen sıçanın vücut ısısı ve anestezi derecesi ile yakından ilgilidir. Bu deneyde, ferulik asit çözeltisinin enjeksiyonundan sonra, sol ventrikül fonksiyonundaki değişiklikler, sistolik basınç sonu ve sistolik uç hacimde bir azalma da dahil olmak üzere basınç-hacim döngüsü ile açıkça gösterilmiştir (Şekil 2A). Sıçanların sol ventrikül ejeksiyon fraksiyonu, pik değeri %89.87 ile önemli ölçüde artmıştır (Şekil 2B). Sıçanlarda sol ventrikülün sistolik sonu basıncı, minimum 55.44 μL değeriyle önemli ölçüde azaldı. Bu, daha önce bildirildiği gibi ferulik asidin kan basıncını düşürmedeki farmakolojik etkisi ile tutarlıdır11.
Gıdalarda ve şifalı bitkilerde bulunan bazı doğal bileşikler sağlığın korunmasına katkıda bulunabilir. Ferulik asit, çeşitli geleneksel Çin ilaçlarında önemli aktif bileşenler olan Ligusticum chuanxiong ve Angelica sinensis19 dahil olmak üzere bitkilerde yaygın olarak bulunan fenolik bir bileşiktir. Mevcut araştırmalar, ferulik asidin anti-inflamatuar, anti-fibrotik ve anti-apoptotik etkiler dahil olmak üzere birçok biyolojik aktiviteye sahip olduğunu bildirmiştir11. Araştırmalar, kardiyak morfolojik yapı üzerindeki olumlu etkilerini göstermesine rağmen, gıdalardan kolayca temin edilebilen bu doğal ürünün dolaşım sistemindeki kardiyak fonksiyon üzerindeki etkisini incelemek gerekir12,20.
Basınç-hacim kateteri, doğrudan ventriküler basınç ve iletkenlik elde etmek için deney hayvanının ventriküler odasına yerleştirilebilir. Gerçek ventrikül hacimlerini elde etmek için salin kalibrasyonu ve küvet kalibrasyonu kullanılır. Bu deney, ventriküler fonksiyondaki değişiklikleri görsel olarak yansıtacak sürekli bir basınç-hacim döngüsünün elde edilmesini sağlar. Basınç hacmi kateteri ile ventriküler odaya erişmenin açık göğüs durumu ve kapalı göğüs durumu dahil olmak üzere iki yöntemi vardır. Açık göğüs durumunda, ventriküler boşluktaki basınç hacmi kateterinin konumunu kontrol etmek daha kolaydır. Kapalı göğüs koşullarında ventriküler fonksiyonun ölçülmesi, hayvanın yardımlı nefes almasını gerektirmez, hayvana daha az zarar verir ve daha yüksek bir başarı oranına sahiptir. Ek olarak, basınç hacmi kateterinin ventriküler boşlukta olup olmadığını belirlemek için kapalı göğüs koşullarında basınç hacmi döngüsü gözlenir. Bu kateter miyokard tarafından sıkıştırılırsa, basınç hacmi döngüsü anormal bir tepe gösterecektir.
Kalp, vücuda kan pompalayan hayati bir organdır. Yüklerden önce ve sonra ve kalbin durumu da dahil olmak üzere kalp fonksiyonunu değerlendirmek için daha rasyonel bir yaklaşıma ihtiyaç vardır21. Basınç-hacim döngüleri, tüm kardiyak döngü boyunca merkezi ventrikül odası basıncındaki ve hacmindeki değişiklikleri gerçek zamanlı olarak tanımlamak için kullanılır. Bu protokol, minyatür sensörlerle sol ventrikül fonksiyonunu ölçmek için eksiksiz bir yöntemi açıklar. Deneysel protokolde mikrosensör modelinin değiştirilmesi, domuzlar, fareler vb. gibi farklı hayvanlarda kardiyak fonksiyonun ölçülmesine izin verir 4,8,22. Basınç-hacim iletkenlik kateterlerinin kullanımı, ilaçların sol ventrikül basıncı ve hacmi üzerindeki etkilerinin yanı sıra deney deneğinin dolaşım sistemi üzerindeki genel etkisinin gerçek zamanlı olarak gözlemlenmesini sağlar. Bu teknik, ilaçların kalp üzerindeki olası olumsuz etkilerini en aza indirmeye yardımcı olur.
Yazarlar, araştırmanın potansiyel bir çıkar çatışması olarak yorumlanabilecek herhangi bir ticari veya finansal ilişkinin yokluğunda yürütüldüğünü beyan ederler.
Bu çalışma, Sichuan Eyaleti Büyük Ar-Ge Projesi (2022YFS043) ve Chengdu Geleneksel Çin Tıbbı Üniversitesi Gençlik Vakfı Geliştirme Yeteneği Özel Projesi (QJJJ2022029) tarafından desteklenmiştir.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 1 mL şırınga | Sartorius AG, | Almanya-Hayvan | |
| sıcaklık koruyucusu | Rayward Life Technology Co., Ltd | 69020 | |
| Dual Bio Amp | Millar, Inc., ABD | DA-100 | |
| Enzim Aktif Toz Deterjan | Alconox Inc., ABD | 1104 | |
| Ferulik asit | Macklin Biochemical Co., Ltd, Şangay, Çin | F900027 | |
| Mikro Uçlu Kateter Dönüştürücüler, SPR-838NR | Millar, Inc., ABD | SPR-838NR | |
| Millar Miro-Tip Basınç Hacmi (MPVS) Ultra | Millar, Inc., ABD | SPR-869 | |
| Pet elektrikli kesme makineleri | Jinyun County Yeni Konsept Ev Malzemeleri Co., Ltd. | - | |
| Power Lab 8 / 35 | Millar, Inc., ABD | PL3508 | |
| Sodyum Klorür, NaCl | Kelong Kimyasal Reaktif, Chengdu, Çin | KX829463 | |
| Veet tüy dökücü krem | Shanghai Songqi E-commerce Co., Ltd. |