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.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Basınç-Hacim İletkenlik Kateteri Kullanılarak Sıçan Sol Ventrikül Üzerindeki Ferulik Asit Etkilerinin Gerçek Zamanlı Tespiti
Bu makalede
Özet
Özet
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.
Giriş
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.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
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
- Çalışma alanını yeterince nemli tutmak için kullanılmak üzere% 0.9 NaCl çözeltisi hazırlayın.
- % 20 hipertonik NaCl çözeltisi hazırlamak için, 2 g NaCl'yi 10 mL çift damıtılmış suda (ddH2O) çözün. Miyokardın paralel iletkenliğini belirlemek için, intraventriküler sıvının iletkenliğini değiştirmek gerekir.
- % 1 enzim aktif toz deterjan çözeltisi hazırlayın. Bunu, deneyin sonunda, basınç-hacim elektrik kateterini 1-2 saat boyunca çözeltiye batırmak için kullanın.
- 10 mg ferulik asidi 20 mLddH2O'daçözerek FA çözeltisi hazırlayın Çözeltiyi 0.22 μm'lik bir membrandan süzün. Sıçana 1 mL / kg ferulik asit çözeltisi enjekte edin.
2. Sensörün hazırlanması
- Deney başlamadan önce basınç-hacim sensörünü 37 °C'de yaklaşık 30-60 dakika boyunca %0,9 NaCl çözeltisine daldırın, bu da deneysel verilerin kararlılığını kolaylaştırır.
- Deney aparatını bağlayın. Basınç-hacim döngülerini ölçmek için sistem, bir basınç-hacim kateteri, iki kontrol ünitesi, bir kayıt ünitesi ve bilgisayar çalıştırma yazılımından oluşur. Yazılımdaki basınç-hacim döngü modülü, referans bir deneysel prosedür sağlayacaktır.
- Başlat düğmesine basın, yazılım basınç-hacim sensöründen izleme verilerini otomatik olarak kaydedecektir.
- Basıncı ve iletkenliği kalibre etmek için Miro-Tip Basınç Hacmi (MPVS) yazılımını kullanın.
3. Deney öncesi sıçan hazırlığı
- Sıçanlara ketamin (50 mg / kg) ve fentanil (0.25 mg / kg) intramüsküler enjeksiyonyoluyla uygulayın 5.
- Reflekslerin yokluğunda anestezik derinliği doğrulamak için sıçanların ayak parmaklarını sıkıştırın. Duygu, sıçanların fizyolojik durumunu etkiler ve ağrı, kalp fonksiyonunda değişikliklere neden olur16. Ameliyat bölgelerindeki tüyleri almak için küçük hayvan tıraş makineleri ve tüy dökücü kremler kullanın. Steriliteyi korumak için cildi silmek için iyodofor ve% 75 alkol kullanın.
- Tamamen anestezi uygulanmış sıçanları, sırtı ısıtma plakası ile temas edecek şekilde izotermal bir ısıtma plakası üzerinde hareketsiz hale getirin.
- Sıçanın rektumuna vazelin ile kaplanmış bir sıcaklık probu yerleştirin. Isıtma plakasını ayarlayarak sıçan vücut sıcaklığını 37 °C ± 0.5'te tutun.
NOT: Deney sırasında hava yolunu engelsiz tutmak gerekir.
4. Sağ karotis artere kateter yerleştirilmesi
- Sıçanların boynunun medyan çizgisinin sağ tarafındaki cildi uzunlamasına kesin. 4 cm'lik bir kesi yapın ve kas ve bağ dokusunu forseps ile ayırın. Soluk borusunun sağ tarafında yer alan karotis arter görülebilir. Sıçanın sağ karotis arteri koyu kırmızıdır, kuvvetlice titreşir ve ona paralel beyaz bir vagus sinirine sahiptir.
- Forseps kullanarak karotis arteri diğer dokulardan ve sinirlerden ayırın. Temiz karotis arterin altına üç adet 5-0 cerrahi çizgi yerleştirin. Karotis arterin nemlenmesini sağlamak için cerrahi alana steril% 0.9 sodyum klorür çözeltisi damlatın.
- Sol köprücük kemiğinin üstündeki cildi kesin ve şah damarı etrafındaki dokuyu soyun. Ardından, sol şah damarının altına 5-0'lık bir cerrahi iplik yerleştirin.
- Damarda kan akışının durduğu bir bölümü kesmek için mikro makas kullanarak kan akışını proksimal olarak askıya almak için arteriyel klipsler kullanın. Yara kesitinde az miktarda kan görülmesi normaldir. Damardan hızlı ve aralıklı olarak kan çıkıyorsa, proksimal cerrahi çizgiyi kaldırın ve arteriyel klempi tekrar uygulayın.
- Kateteri karotis arter boyunca enine kesitten sol ventrikülün derinliklerine yerleştirin. Sol ventriküle girdikten sonra en düşük sistolik basınç değerinin 0 mmHg'ye yakın olduğundan emin olun.
- Makul bir basınç-hacim ilişkisi elde etmek için, ventriküler odadaki basınç-hacim kateterini hafifçe ayarlayın. Büyük kan kaybını ve kateterin kalp atışı nedeniyle pozisyon değiştirmesini önlemek için, cerrahi hattın proksimal ucunu bağlayın.
NOT: Sıçanın vücut ısısı, anestezi seviyesi, basınç sinyali ve iletkenlik sinyali bu işlem sırasında sabit kalmalıdır. Sıçanın solunum yolu açık tutulmalıdır.
5. İlaç enjeksiyonu ve iletkenlik kalibrasyonu
- Ventriküler odadaki basınç hacmi kateterinin konumunu koruyun, veriler stabilize olduktan sonra, juguler venin distalindeki cerrahi hattı bağlayın ve yavaşça 1 mL / kg'a kadar ferulik asit çözeltisi enjekte edin. 5-10 dakika gözlemleyin.
- Miyokard tarafından üretilen paralel iletkenliği gidermek için sol juguler venden 50 μL% 20 NaCl çözeltisi enjekte edin. Paralel iletkenliğin hacim aralığı yaklaşık 130-280 μL5 idi. Bunu 3 kez 2 dakika aralıklarla tekrarlayın.
- Sıçanlarda ventriküler basınç ve hacim testinden sonra, bir kan alma iğnesi kullanarak sıçanın abdominal aortundan kan alın. Toplanan kanı bir sodyum heparin toplama tüpüne koyun ve kanın pıhtılaşmasını önlemek için 2 kez yukarı ve aşağı çevirin. Sol juguler venden 120 mg / kg pentobarbital sodyum enjekte ederek deney sıçanlarına ötenazi yapın.
- Sıçan hacmi kalibrasyon tüplerini kullanarak ölçülen iletkenliğin gerçek kan hacmine dönüşümünü gerçekleştirin. Sodyum heparin ile karıştırılmış kanı sırayla kalibrasyon tüpünün deliklerine yerleştirin ve kateter farklı deliklerdeki kanın iletkenlik değerlerini algılar ve bunları basınç-hacim izleme modülüne kaydeder.
6. Veri analizi
- Yazılım, bilinen bir kan hacminin ölçülen iletkenlik değerini belirtilen konuma ekleyerek, eğriyi otomatik olarak çizer ve kanın iletkenliğini tahmin eder. Test edilen sıçanın kan iletkenliğini çıkarmak için en az üç set kan iletkenlik değeri kullanın. Kan iletkenliği bireyselleştirilir. Testin altındaki her sıçan için bu prosedürü ayrı ayrı uygulayın.
- Hipertonik kalibrasyon: Yazılım, üç hipertonik salin enjeksiyonundan elde edilen verileri belirli bir konuma ekleyerek, paralel iletkenlik ortalamalarını hesaplar ve deneysel verileri otomatik olarak kalibre eder.
- Sıçanların sol ventrikül fonksiyonunu analiz etmek için stabil kan basıncı ve iletkenlik değerlerine sahip bölgeleri kullanın.
- Analiz Et'e tıklayın ve yazılım, EF (sol ventrikül ejeksiyon fraksiyonları), SW (inme çalışması) ve CO (kalp debisi) vb. dahil olmak üzere seçilen alana göre çeşitli parametreleri otomatik olarak hesaplayacaktır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
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 dö...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
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 tekni...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Yazarlar, araştırmanın potansiyel bir çıkar çatışması olarak yorumlanabilecek herhangi bir ticari veya finansal ilişkinin yokluğunda yürütüldüğünü beyan ederler.
Teşekkürler
Bu çalışma, Sichuan Eyaleti Büyük Ar-Ge Projesi (2022YFS043) ve Chengdu Geleneksel Çin Tıbbı Üniversitesi Gençlik Vakfı Geliştirme Yeteneği Özel Projesi (QJJJ2022029) tarafından desteklenmiştir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
| 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. |
Kaynaklar
- Zaman, R., Epelman, S. Resident cardiac macrophages: Heterogeneity and function in health and disease. Immunity. 55 (9), 1549-1563 (2022).
- Schefold, J. C., Filippatos, G., Hasenfuss, G., Anker, S. D., von Haehling, S. Heart failure and kidney dysfunction: epidemiology, mechanisms and management. Nat Rev Nephrol. 12 (10), 610-623 (2016).
- Medert, R., Bacmeister, L., Segin, S., Freichel, M., Camacho Londoño, J. E. Cardiac response to β-adrenergic stimulation determined by pressure-volume loop analysis. J Vis Exp. (171), e62057(2021).
- Hieda, M., Goto, Y. Cardiac mechanoenergetics in patients with acute myocardial infarction: From pressure-volume loop diagram related to cardiac oxygen consumption. Heart Fail Clin. 16 (3), 255-269 (2020).
- Pacher, P., Nagayama, T., Mukhopadhyay, P., Bátkai, S., Kass, D. A. Measurement of cardiac function using pressure-volume conductance catheter technique in mice and rats. Nat Protoc. 3 (9), 1422-1434 (2008).
- Ziegler, T., Laugwitz, K. L., Kupatt, C. Left ventricular pressure volume loop measurements using conductance catheters to assess myocardial function in mice. Methods Mol Biol. 2158, 33-41 (2021).
- Rosch, S., et al. Characteristics of heart failure with preserved ejection fraction across the range of left ventricular ejection fraction. Circulation. 146 (7), 506-518 (2022).
- Meyers, T. A., Townsend, D. Early right ventricular fibrosis and reduction in biventricular cardiac reserve in the dystrophin-deficient mdx heart. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 308 (4), H303-H315 (2015).
- Alaerts, G., et al. Exploratory analysis of chromatographic fingerprints to distinguish rhizoma Chuanxiong and rhizoma Ligustici. J Chromatogr A. 1217 (49), 7706-7716 (2010).
- Serreli, G., et al. Ferulic acid derivatives and Avenanthramides modulate endothelial function through maintenance of nitric oxide balance in HUVEC cells. Nutrients. 13 (6), 2026(2021).
- Li, D., et al. Ferulic acid: A review of its pharmacology, pharmacokinetics and derivatives. Life Sci. 284, 119921(2021).
- Monceaux, K., et al. Ferulic acid, Pterostilbene, and Tyrosol protect the heart from ER-stress-induced injury by activating SIRT1-dependent deacetylation of eIF2α. Int J Mol Sci. 23 (12), 6628(2022).
- Liu, Z., et al. N-terminal truncated peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator-1α alleviates phenylephrine-induced mitochondrial dysfunction and decreases lipid droplet accumulation in neonatal rat cardiomyocytes. Mol Med Rep. 18 (2), 2142-2152 (2018).
- Sun, Y., et al. Shuangxinfang prevents S100A9-induced macrophage/microglial inflammation to improve cardiac function and depression-like behavior in rats after acute myocardial infarction. Front Pharmacol. 13, 832590(2022).
- Panneerselvam, L., et al. Ferulic acid attenuates arsenic-induced cardiotoxicity in rats. Biotechnol Appl Biochem. 67 (2), 186-195 (2020).
- Hsueh, B., et al. Cardiogenic control of affective behavioural state. Nature. 615 (7951), 292-299 (2023).
- Townsend, D. Measuring pressure volume loops in the mouse. J Vis Exp. (111), e53810(2016).
- Bastos, M. B., et al. Invasive left ventricle pressure-volume analysis: overview and practical clinical implications. Eur Heart J. 41 (12), 1286-1297 (2020).
- Wang, L. Y., et al. Effects of ferulic acid on antioxidant activity in Angelicae Sinensis Radix, Chuanxiong Rhizoma, and their combination. Chin J Nat Med. 13 (6), 401-408 (2015).
- Liu, Z., et al. Ferulic acid increases intestinal Lactobacillus and improves cardiac function in TAC mice. Biomed Pharmacother. 120, 109482(2019).
- Baan, J., et al. Continuous measurement of left ventricular volume in animals and humans by conductance catheter. Circulation. 70 (5), 812-823 (1984).
- Dam Lyhne, M., et al. Effects of mechanical ventilation versus apnea on bi-ventricular pressure-volume loop recording. Physiol Res. 71 (1), 103-111 (2022).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
