צנתור לב בעכברים כדי למדוד את יחסי נפח לחץ: חקירת אפקט Bowditch
Summary
This article describes the measurement of murine left ventricular function via pressure/volume analysis at different heart rates.
Abstract
מודלים של בעלי חיים המחקים הפרעות לב אנושיות נוצרו כדי לבחון אסטרטגיות טיפוליות פוטנציאליות. מרכיב מפתח להערכת אסטרטגיות אלה הוא לבחון את ההשפעות שלהם על תפקוד לב. ישנן מספר טכניקות למדידה במכניקת vivo לב (למשל, בדיקת אקו, יחסי לחץ / נפח, וכו '). בהשוואה לבדיקת אקו, חדרית בזמן אמת שמאלה (LV) לחץ / ניתוח נפח באמצעות צנתור הוא יותר מדויק ומעמיק בהערכת תפקוד LV. בנוסף, ניתוח LV לחץ / נפח מספק את היכולת להקליט באופן מיידי שינויים במניפולציות של התכווצות (למשל גירוי β-adrenergic,) ועלבונות פתולוגי (למשל, איסכמיה / reperfusion פציעה). בנוסף למקסימום (+ DP / DT) (לדוגמא, לחץ הסיסטולי סוף ומינימום שיעור שינוי לחץ בLV (-dP / DT), הערכה מדויקת של תפקוד LV באמצעות כמה מדדי עומס עצמאיניתן להשיג יחסי נפח ועבודת שבץ recruitable preload). יש קצב לב יש השפעה משמעותית על התכווצות LV כך שעלייה בקצב הלב היא המנגנון העיקרי להגדלת תפוקת לב (כלומר, השפעת Bowditch). כך, כאשר משווים פרמטרים המודינמיים בין קבוצות ניסוי, יש צורך יש לי קצב לב דומה. יתר על כן, סימן היכר של דגמים רבים קרדיומיופתיה היא ירידה במילואי התכווצות (כלומר, ירידה בהשפעת Bowditch). כתוצאה מכך, ניתן לקבל מידע חיוני על ידי קביעת ההשפעות של הגדלת קצב לב על התכווצות. הנתונים שלנו ואחרים הוכיחו שעכבר נוקאאוט synthase תחמוצת חנקן העצבי (NOS1) ירד התכווצות. כאן אנו מתארים את הליך מדידת לחץ LV / נפח עם הגדלת שיעורי לב תוך שימוש במודל עכבר נוקאאוט NOS1.
Introduction
המטרה של הלב היא לשאוב דם בכל הגוף כדי לעמוד בדרישות המטבוליות של האורגניזם. מאז דרישות אלה כל הזמן משתנים (לדוגמא, במהלך פעילות גופנית), הלב חייב להתאים (כלומר, להגדיל את תפוקת לב). הלב פיתח מסלולים רבים כדי להשיג את ההישג הזה. אופן ראש הלב משיג זאת הוא באמצעות עלייה בקצב לב (כלומר, השפעת Bowditch) 1. כלומר, עם העלייה בקצב לב של אדם, זה גורם לעלייה בהתכווצות ועלייה בתפוקת לב. לפיכך, תפקוד לב הוא מאוד תלוי בקצב לב. למרבה הצער, מחלות לב (למשל, אוטם שריר לב, יתר, וכו ') תוצאות בתפקוד לב ירוד שבלב וכתוצאה מכך לא יהיו מסוגל לעמוד בדרישות חילוף החומרים של הגוף. מחלות לב היא הסיבה העיקרית לתחלואה ותמותה בחברה מערבית. מודלים של בעלי החיים כי לשחזר רב cardiomy אדםopathies משמש לחקור מנגנונים מולקולריים ולבחון טיפולים פוטנציאליים. להבחין מנגנונים אלה ולקבוע אם טיפול יכול להיות בר-קיימא, חוקרים חייבים להעריך את תפקוד לב in vivo.
ישנן מספר דרכים כדי להעריך את תפקוד לב in vivo (למשל, בדיקת אקו, MRI, וכו '), אשר באופן שיגרתי למדוד מקטע פליטה, קיצור חלקי, תפוקת לב, וכו' עם זאת, פרמטרים אלה תלויים במידה רבה על afterload, preload, וקצב לב בנוסף להתכווצות 2. מדידת התכווצות היא הכרחית כדי להבין את המאפיינים הפנימיים של הלב בסביבה המקורית שלו. מקסימום השיעור (מקס / DT DP) של פיתוח לחץ מביא צעד אחד קרוב יותר להבנת התכווצותנו. למרבה הצער, DP / DT הוא גם תלוי בתנאי קצב לב וטעינת 3. לכן טכניקות פותחו כדי למדוד עומס (וקצב לב, לראות below) מדדים עצמאיים של התכווצות שריר לב (כלומר, יחסים הסיסטולי סוף לחץ נפח (ESPVR) ולטעון מראש עבודת שבץ recruitable (PRSW)) 4-6. ESPVR מתאר את הלחץ המקסימאלי שניתן לפתח על ידי החדר בכל נפח LV נתון. השיפוע של ESPVR מייצג את elastance הסוף-סיסטולי (תצליח להגיע לשם."). PRSW הוא רגרסיה לינארית של עבודת שבץ (אזור המוקף PV הלולאה) עם הסוף-דיאסטולי הנפח. נהלים אלה הם מדידה מדויקת יותר ומדויקת של התכווצות בהשוואה לפרמטרים המודינמית כגון מקטע פליטה, תפוקת לב, ונפח פעימה. ניתן להשיג ESPVR וPRSW באמצעות החסימה הזמנית של נחות הווריד הנבוב (IVC). חסימת IVC ניתן לבצע עם חזה סגור, כדי למנוע את ההשפעה של שינוי בלחץ intrapleural על תפקוד לב.
קצב לב גובר גם משפר התכווצות והרפיה 1. לפיכך, בעת השוואה בין תפקוד לב Experimentaקבוצות l (למשל, ± DP / DT), קצב לב צריך להיות דומה. עם זאת, קצב לב דומה בדרך כלל אינו מתרחש בכל חיה בשל תנאים שונים (מחלה, התערבות מחקר, וכו '). יש לציין כי הרדמה (בזריקות ושאיפה) מורידה את קצב לב. קצב לב הוא הקובע עיקרי של התכווצות, הרדמה תהיה משמעותית להשפיע התכווצות. מסיבה זו, אנו מתארים ההליך שלנו. בנוסף, סימן היכר של cardiomyopathies רב הוא שמורת ירד התכווצות (כלומר, השפעת Bowditch ירד). לכן, תפקוד לב צריך להימדד על פני טווח של קצב לב. כאן אנו מתארים כיצד להשתמש בממריץ (עם חזה סגור) כדי להשיג את ההשפעות הללו.
בנוסף לקצב לב, תחמוצת חנקן (NO) היא גם מאפנן חשוב של התכווצות 7. NO מיוצר באמצעות אנזימים המכונים NO synthase (NOS). אנחנו ואחרים הראינו כי עכברים עם נוק אאוט של NOS העצבי (NOS1 <sעד> – / – התכווצות) הקהתה myocyte ופרמטרים המודינמיים בלב vivo 8,9. עכבר זה ישמש כדי להדגים את המדידה של התכווצות חדר השמאלית דרך הליך ניתוח לחץ LV / נפח מתבצע בקצב לב שונים.
Protocol
Representative Results
Discussion
שלב קריטי לטכניקה זו כדי לקבל מדד אמין של התכווצות הוא מיקום קטטר נכון לLV. אם קטטר לא ממוקם בצורה נכונה, כאשר LV חוזי הקירות עשויים לפנות לקטטר וכתוצאה מכך ערכים מאוד גבוה, ולא פיסיולוגי, לחץ גורם לולאות PV בצורה לא סדירות. במידת הצורך, את הקטטר ניתן לסובב כדי להשיג את המי…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This study was supported by NIH grants HL091986 (JPD) and HL094692 (MTZ).
Materials
| Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Xlyzine 100mg/ml | Ana Sed | 4821 | |
| Katamin 50mg/ml | Ketalar | 310006 | |
| Heparin | APP Pharmaceuticals | 6003922 | |
| 4-0 silk thread | Surgical specialties | SP102 | |
| 6-0 silk thread | Surgical specialties | MBKF270 | |
| Forceps | Fine Science Tools | 11251-10 | |
| Curve forceps | Fine Science Tools | 11274-20 | |
| Scissors | Fine Science Tools | 14090-09 | |
| Vascular clamp | Fine Science Tools | 18555-03 | |
| Microscope | World precision instruments | PZM-3 | |
| Pressure catheter | Millar instruments | SPR-839 | |
| Pressure and volume system | Millar instruments | MPVS-300 | |
| PowerLab4/35 | AD instruments | N12128 | |
| LabchartPro 7 | AD instruments | ||
| Temperature controller | CWE | TC-1000 | |
| Stimulator | Grass | SD-5 | |
| Sterile glove | Micro-Touch | 1305018821 | |
| Hair remover lotion | Nair | ||
| Betadine surgical scrub | Veterinary | NDC 6761815401 | |
| Acohol | Decon Laboratories | 2801 | |
| Bovie cautery | Bovie | AA29 | |
| 1ml Syringe(26G needle) | BD | 8017299 |
Riferimenti
- Janssen, P. M. Myocardial contraction-relaxation coupling. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 299, H1741-H1749 (2010).
- Roman, M. J., Devereux, R. B. Comparison of noninvasive measures of contractility in dilated cardiomyopathy. Echocardiography. 8, 139-150 (1991).
- Hamlin, R. L., del Rio, C. dP/dt(max)–a measure of ‘baroinometry. J Pharmacol Toxicol Methods. 66, 63-65 (2012).
- Feneley, M. P., et al. Comparison of preload recruitable stroke work, end-systolic pressure-volume and dP/dtmax-end-diastolic volume relations as indexes of left ventricular contractile performance in patients undergoing routine cardiac catheterization. J Am Coll Cardiol. 19, 1522-1530 (1992).
- Kass, D. A., et al. Comparative influence of load versus inotropic states on indexes of ventricular contractility: experimental and theoretical analysis based on pressure-volume relationships. Circulation. 76, 1422-1436 (1987).
- Nemoto, S., DeFreitas, G., Mann, D. L., Carabello, B. A. Effects of changes in left ventricular contractility on indexes of contractility in mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 283, H2504-H2510 (2002).
- Ziolo, M. T., Kohr, M. J., Wang, H. Nitric oxide signaling and the regulation of myocardial function. J Mol Cell Cardiol. 45, 625-632 (2008).
- Barouch, L. A., et al. Nitric oxide regulates the heart by spatial confinement of nitric oxide synthase isoforms. Nature. 416, 337-339 (2002).
- Wang, H., et al. Neuronal nitric oxide synthase signaling within cardiac myocytes targets phospholamban. Am J Physiol Cell Physiol. 294, C1566-C1575 (2008).
- Georgakopoulos, D., et al. In vivo murine left ventricular pressure-volume relations by miniaturized conductance micromanometry. Am J Physiol. 274, H1416-H1422 (1998).
