Fare Basınç Hacim Döngüler Ölçme
Summary
Bu el yazması fare basınç-volüm verilerinin toplanması için ayrıntılı bir protokol açıklar.
Abstract
nedenleri ve kalp hastalığının ilerlemesini anlamak biyomedikal topluma önemli bir meydan okuma sunuyor. Fare genetik esneklik moleküler düzeyde kardiyak fonksiyonu keşfetmek için büyük bir potansiyel sağlar. Farenin küçük boyutlu detaylı kardiyak fenotiplendirilmesini performans açısından bazı zorluklar yok. Minyatürleşme ve teknolojideki diğer gelişmeler fare olası kardiyak değerlendirme pek çok yöntem yaptık. Bunlardan, basınç ve hacim verileri eşzamanlı toplama başka yöntemi ile mevcut değildir kalp fonksiyonu ayrıntılı bir resmini sunar. Burada basınç-volüm halkası verilerin toplanması için detaylı bir prosedür açıklanmıştır. ölçümleri ve olası hata kaynakları altında yatan ilkelerin bir tartışma dahil. Onlar elde yüksek kalitede hemodinamik ölçüm kritik hem de olduğu gibi anestezi uygulaması ve cerrahi yaklaşımlar ayrıntılı olarak ele alınmıştırs. hemodinamik protokol geliştirme ve veri analizi ilgili yönlerini ilkeleri de ele alınmaktadır.
Introduction
Kardiyovasküler hastalık dünyada 1 genelinde mortalite ve morbidite önemli bir nedeni olmaya devam etmektedir. kalp hastalıkları yeni tedavilerin geliştirilmesinde özellikle zor zorluklar. Genetik alanındaki gelişmeler kalp hastalığı gelişiminde potansiyel genetik katkıda çok sayıda tanımlamak için imkanı sağlamaktadır. kardiyovasküler sistem bütünleştirici yapısı bu genetik hedefler sağlam hayvan modellerinde valide gerektirir. Fare genetik esneklik ve düşük konut maliyetleri belirli bir genin fizyolojik rolünün değerlendirilmesi için ön plana getirmiş. Farenin küçük boyutlu kalp fonksiyonu değerlendirmek için benzersiz bazı zorluklar sunar. Orada kalp fonksiyonu ile ilgili bilgi verebilir çeşitli yöntemler vardır, ancak ventriküler basınç ve hacminin sadece eşzamanlı ölçüm basınç hacim ventrikül fonksiyonunun (PV) döngü analizi sağlar. PV tüm döngülerow kardiyak fonksiyon damarsal ile bağlantısı bağımsız analiz edilecek; Belirli bir genetik eleman işlevsel rolünü belirlenmesinde önemli bir faktördür.
Basınç-volüm eğrileri değerlendirilmesi yıllardır hem deneysel hem de klinik olarak kullanılmaya başlanmıştır ve geniş bir literatür bu verilerin analizi 2,3 setleri ile ilgili Varlığından. Fare PV döngü teknolojisinin adaptasyonu fare kalp fizyolojisi 4-6 anlaşılması için önemli bir gelişme olmuştur. Kateter esaslı PV döngü teknolojileri çift basınç dönüştürücü ve ventrikül hacmini tahmin etmek iletkenlik kullanımı. ventriküler hacimli bir kateter tarafından üretilen bir elektrik alanı değişiklikleri incelenerek belirlenir. Silindir şeklinde ventrikül, yüksekliği kateter ve yarıçapı elektrotlar arasındaki mesafe ile tanımlanan bu yöntem modelleri kandaki bir elektrik alanının iletiminin hesaplanırventrikül 7-9. kateter ile ölçülen iletkenlik sinyali iki bileşeni vardır. İlk kan yoluyla iletim olduğu; Bu ventrikül hacmi ile değişir ve ventrikül hacmini belirlemek için kullanılan birincil sinyal oluşturmaktadır. İkinci bileşen aracılığıyla ve ventrikül duvar boyunca iletim kaynaklanır. Bu paralel iletkenlik olarak adlandırılan ve mutlak ventrikül hacmini belirlemek amacıyla kaldırılması gerekir. Araştırma laboratuvarında basınç-hacim veri toplama ve hesaplamak ve paralel iletkenlik kaldırmak için kullanılan yöntem için iki piyasada mevcut sistem onları 6,10,11 arasındaki temel fark Orada vardır. İletkenlik kateterler paralel iletkenlik hesaplanması için hipertonik tuzlu su enjeksiyonu gerektirir. duvar iletkenliği sabit kalmaktadır enjeksiyonu, geçici olarak, ventrikül kan iletkenlik değişir. Bu verilerden yola çıkarak tespit etmek mümkündürkandan kaynaklanan ve hangi iletkenlik sinyal bileşeni ventriküler duvara geliyor. Bu yaklaşım paralel iletkenlik kalp döngüsü sırasında değişiklik olmadığını varsayar. giriş yöntemi, genel hacim sinyaline ventriküler duvarın katkısını değerlendirmek için elektrik alanında faz değişikliklerine dayanmaktadır. Bu yöntem kan ve son hacim belirleme miyokardın iletkenlik önceden belirlenmiş sabitleri çeşitli dayanıyor, ama kalp döngüsü boyunca paralel iletkenlik sürekli önlemler yapar. Bu sistemlerin her ikisi de sol ventrikül hacminin iyi tahminleri sağlamak ve aralarındaki farklar fizyolojik olarak önemli olması muhtemel değildir. ventrikül ve diğer varsayımların silindirik modeli diğer yöntemlerle olarak doğru değil, bu kateter bazlı yaklaşımlar hale, ancak bu veriler kalp fonksiyonu yük bağımsız önlemlerin değerlendirilmesi için gerekli bir beat-by-beat bazında verilmektedir.
Burada özetlenen prosedür benim laboratuvarda kullanılan ve distrofik kardiyomiyopati 12-18 temel patofizyolojik mekanizmaları inceleyen çalışmaların çok sayıda veri sağlamıştır. aşağıda belirtilen prosedürü PV köprüsü veri elde etmek için kullanılabilecek iki biridir. ilkelerin birçoğu ya yaklaşım için geçerli olsa da, bu protokol açık göğüs apikal yaklaşımla ele alınacak; Kapalı göğüs protokolü başka bir yerde 19,20 detaylı edilmiştir. Prosedür detaylı bir şekilde tarif edilecek olmasına rağmen, önemli bir ana prensip kalp veya akciğer ya da en az zararla kalp maruz bulunmaktadır. protokol boyunca bir hayatta olmayan prosedür olduğunu ve kalbin iyi bir pozlama sahip kateterin doğru yerleştirilmesi için kritik önemli olduğunu hatırlamak önemlidir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu prosedürde üç kritik adımlar vardır: 1) endotrakeal tüp ve uygun havalandırma, boyun IV kateter 2) yerleştirme ve sol ventrikül PV kateterin 3) uygun yerleştirme yerleştirme. uygun solunum oranının belirlenmesinde ventilasyon desteği sağlayan önemli bir parçasıdır. Bilinçli fareler genellikle hızlı sığ nefes ile alveoler ventilasyonu sağlamak. Genel olarak, havalandırmalı fareler çok daha büyük tidal hacimleri vardır. Dolayısıyla daha yavaş bir solunum hızı gereklidir. çok az hava…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazar NHLBI (K08 HL102066 ve R01 HL114832) fon kabul etmek istiyorum.
Materials
| Dumont 5/45 (2) | Fine Science Tools | 11251-33 | |
| Vessel Dilating Forceps | Fine Science Tools | 18153-11 | |
| Castroviejo Micro Dissecting Spring Scissor | Roboz Instruments | RS-5668 | |
| Octogon Forceps – Serrated/Curved | Fine Science Tools | 11041-08 | |
| Octogon Forceps – Serrated/Straight | Fine Science Tools | 11040-08 | |
| Dissector Scissors- Heavy Blade | Fine Science Tools | 14082-09 | |
| Transpore Surgical Tape | 3M | 1527-1 | |
| 3-0 Silk Suture | Fine Science Tools | 18020-30 | |
| TOPO Ventilator | Kent Scientific | TOPO | |
| Martin ME 102 Electrosurgical Unit | Harvard Apparatus | PY2 72-2484 | |
| Syringe Pump | Lucca Technologies | GenieTouch | |
| Stereomicroscope with boom stand | Nikon | SMZ-800N | |
| Thermocouple Thermometer | Cole Parmer | EW-91100-40 | |
| T/Pump Warm Water Recirculator | Kent Scientific | TP-700 | |
| ADVantage Pressure-Volume System | Transonic | ADV500 | |
| Data Acquision and Analysis | DSI | Ponemah ACQ-16 |
References
- Mozaffarian, D., et al. Heart disease and stroke statistics–2015 update: a report from the American Heart Association. Circulation. 131 (4), e29-e322 (2015).
- Katz, A. M. Influence of altered inotropy and lusitropy on ventricular pressure-volume loops. J Am Coll Cardiol. 11 (2), 438-445 (1988).
- Kass, D. A., Maughan, W. L. From "Emax" to pressure-volume relations: a broader view. Circulation. 77 (6), 1203-1212 (1988).
- Georgakopoulos, D., et al. In vivo murine left ventricular pressure-volume relations by miniaturized conductance micromanometry. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 274 (4 Pt 2), H1416-H1422 (1998).
- Kass, D. A., Hare, J. M., Georgakopoulos, D. Murine cardiac function: a cautionary tail. Circ Res. 82 (4), 519-522 (1998).
- Feldman, M. D., et al. Validation of a mouse conductance system to determine LV volume: comparison to echocardiography and crystals. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 279 (4), H1698-H1707 (2000).
- Baan, J., et al. Continuous measurement of left ventricular volume in animals and humans by conductance catheter. Circulation. 70 (5), 812-823 (1984).
- Salo, R. W., Wallner, T. G., Pederson, B. D. Measurement of ventricular volume by intracardiac impedance: theoretical and empirical approaches. IEEE Trans Biomed Eng. 33 (2), 189-195 (1986).
- Wei, C. L., et al. Volume catheter parallel conductance varies between end-systole and end-diastole. IEEE Trans Biomed Eng. 54 (8), 1480-1489 (2007).
- Kutty, S., et al. Validation of admittance computed left ventricular volumes against real-time three-dimensional echocardiography in the porcine heart. Exp Physiol. 98 (6), 1092-1101 (2013).
- Kottam, A., Dubois, J., McElligott, A., Henderson, K. K. Novel approach to admittance to volume conversion for ventricular volume measurement. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. , 2514-2517 (2011).
- 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).
- Townsend, D., Yasuda, S., Li, S., Chamberlain, J. S., Metzger, J. M. Emergent dilated cardiomyopathy caused by targeted repair of dystrophic skeletal muscle. Mol Ther. 16 (5), 832-835 (2008).
- Townsend, D., et al. Systemic administration of micro-dystrophin restores cardiac geometry and prevents dobutamine-induced cardiac pump failure. Mol Ther. 15 (6), 1086-1092 (2007).
- Strakova, J., et al. Dystrobrevin increases dystrophin’s binding to the dystrophin-glycoprotein complex and provides protection during cardiac stress. J Mol Cell Cardiol. 76, 106-115 (2014).
- Yasuda, S., et al. Dystrophic heart failure blocked by membrane sealant poloxamer. Nature. 436 (7053), 1025-1029 (2005).
- Townsend, D., Daly, M., Chamberlain, J. S., Metzger, J. M. Age-dependent dystrophin loss and genetic reconstitution establish a molecular link between dystrophin and heart performance during aging. Mol Ther. 19 (10), 1821-1825 (2011).
- Townsend, D., Yasuda, S., McNally, E., Metzger, J. M. Distinct pathophysiological mechanisms of cardiomyopathy in hearts lacking dystrophin or the sarcoglycan complex. FASEB J. 25 (9), 3106-3114 (2011).
- 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).
- Zhang, B., Davis, J. P., Ziolo, M. T. Cardiac Catheterization in Mice to Measure the Pressure Volume Relationship: Investigating the Bowditch Effect. J Vis Exp. (100), e52618-e52618 (2015).
- 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. Physiol Genomics. 42A (2), 103-113 (2010).
- Guo, X., Kono, Y., Mattrey, R., Kassab, G. S. Morphometry and strain distribution of the C57BL/6 mouse aorta. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 283 (5), H1829-H1837 (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).
- Palpant, N. J., Day, S. M., Herron, T. J., Converso, K. L., Metzger, J. M. Single histidine-substituted cardiac troponin I confers protection from age-related systolic and diastolic dysfunction. Cardiovasc Res. 80 (2), 209-218 (2008).
- Palpant, N. J., D’Alecy, L. G., Metzger, J. M. Single histidine button in cardiac troponin I sustains heart performance in response to severe hypercapnic respiratory acidosis in vivo. FASEB J. 23 (5), 1529-1540 (2009).
- Palpant, N. J., et al. Cardiac disease in mucopolysaccharidosis type I attributed to catecholaminergic and hemodynamic deficiencies. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 300 (1), H356-H365 (2011).
- Townsend, D. Diastolic dysfunction precedes hypoxia-induced mortality in dystrophic mice. Physiol Rep. 3 (8), e12513 (2015).
- Schmähl, D., Port, R., Wahrendorf, J. A dose-response study on urethane carcinogenesis in rats and mice. Int J Cancer. 19 (1), 77-80 (1977).
- Freeman, G. L., Little, W. C., O’Rourke, R. A. The effect of vasoactive agents on the left ventricular end-systolic pressure-volume relation in closed-chest dogs. Circulation. 74 (5), 1107-1113 (1986).
- Reyes, M., et al. Enhancement of contractility with sustained afterload in the intact murine heart: blunting of length-dependent activation. Circulation. 107 (23), 2962-2968 (2003).
- Segers, P., et al. Conductance catheter-based assessment of arterial input impedance, arterial function, and ventricular-vascular interaction in mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 288 (3), H1157-H1164 (2005).
- Townsend, D., et al. Chronic administration of membrane sealant prevents severe cardiac injury and ventricular dilatation in dystrophic dogs. J Clin Invest. 120 (4), 1140-1150 (2010).
- Sato, T., Shishido, T., et al. ESPVR of in situ rat left ventricle shows contractility-dependent curvilinearity. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 274 (5 Pt 2), H1429-H1434 (1998).
- Sunagawa, K., et al. Effects of coronary arterial pressure on left ventricular end-systolic pressure-volume relation of isolated canine heart. Circ Res. 50 (5), 727-734 (1982).
- Cingolani, H. E., Pérez, N. G., Cingolani, O. H., Ennis, I. L. The Anrep effect: 100 years later. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 304 (2), H175-H182 (2013).
- Baan, J., van der Velde, E. T. Sensitivity of left ventricular end-systolic pressure-volume relation to type of loading intervention in dogs. Circ Res. 62 (6), 1247-1258 (1988).
- Rankin, J. S., Olsen, C. O., et al. The effects of airway pressure on cardiac function in intact dogs. Circulation. 66 (1), 108-120 (1982).
