Method Article

Risposta cardiaca alla stimolazione β-adrenergica determinata dall'analisi del ciclo pressione-volume

DOI:

10.3791/62057

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May 19th, 2021

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1Pharmakologisches Institut, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, 2DZHK (German Centre for Cardiovascular Research), partner site Heidelberg/Mannheim, 3Department of Internal Medicine III, University of Heidelberg, 4Department of Anesthesiology, University Hospital RWTH Aachen

In This Article

Summary

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Qui descriviamo un'analisi del ciclo pressione-volume cardiaco sotto dosi crescenti di isoproterenolo infuso per via endovenosa per determinare la funzione cardiaca intrinseca e la riserva β-adrenergica nei topi. Utilizziamo un approccio a cassa aperta modificato per le misurazioni del ciclo pressione-volume, in cui includiamo la ventilazione con pressione positiva di fine espirazione.

Abstract

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La determinazione della funzione cardiaca è una robusta analisi endpoint in modelli animali di malattie cardiovascolari al fine di caratterizzare gli effetti di trattamenti specifici sul cuore. A causa della fattibilità delle manipolazioni genetiche, il topo è diventato il modello animale di mammifero più comune per studiare la funzione cardiaca e cercare nuovi potenziali bersagli terapeutici. Qui descriviamo un protocollo per determinare la funzione cardiaca in vivo utilizzando misurazioni e analisi del ciclo pressione-volume durante le condizioni basali e sotto stimolazione β-adrenergica mediante infusione endovenosa di concentrazioni crescenti di isoproterenolo. Forniamo un protocollo raffinato che include il supporto di ventilazione tenendo conto della pressione positiva di fine espirazione per migliorare gli effetti negativi durante le misurazioni a torace aperto e una potente analgesia (Buprenorfina) per evitare stress miocardico incontrollabile evocato dal dolore durante la procedura. Nel complesso, la descrizione dettagliata della procedura e la discussione sulle possibili insidie consentono un'analisi del ciclo pressione-volume altamente standardizzata e riproducibile, riducendo l'esclusione degli animali dalla coorte sperimentale prevenendo possibili pregiudizi metodologici.

Introduction

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Le malattie cardiovascolari in genere influenzano la funzione cardiaca. Questo numero sottolinea l'importanza di valutare in vivo la funzione cardiaca dettagliata nei modelli di malattie animali. La sperimentazione animale è circondata da una cornice dei tre principi guida rs (3R) (Riduci/ Raffina / Sostituisci). In caso di comprensione di patologie complesse che coinvolgono risposte sistemiche (cioè malattie cardiovascolari) all'attuale livello di sviluppo, l'opzione principale è quella di perfezionare i metodi disponibili. La raffinazione porterà anche a una riduzione del numero di animali richiesto a causa della minore variabilità, il che migliora la potenza dell'a....

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Protocol

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Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati approvati ed eseguiti secondo i regolamenti del Consiglio regionale di Karlsruhe e dell'Università di Heidelberg (AZ 35-9185.82/A-2/15, AZ 35-9185.82/A-18/15, AZ 35-9185.81/G131/15, AZ 35-9185.81/G121/17) conformi alle linee guida della direttiva 2010/63/UE del Parlamento europeo sulla protezione degli animali utilizzati a fini scientifici. I dati mostrati in questo protocollo sono derivati da topi maschi wild type C57Bl6/N (17 ± 1,4 settimane di età). I topi sono stati mantenuti in condizioni specifiche prive di agenti patogeni presso la struttura per animali (IBF) della Facoltà di Medicina di Heidelberg. I topi sono sta....

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Results

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La misurazione del volume-loop di pressione (PVL) è un potente strumento per analizzare la farmacodinamica cardiaca dei farmaci e per indagare il fenotipo cardiaco di modelli murini geneticamente modificati in condizioni normali e patologiche. Il protocollo consente la valutazione della riserva cardiaca β-adrenergica nel modello murino adulto. Qui descriviamo un metodo a torace aperto in anestesia isoflurano combinato con buprenorfina (analgesico) e pancuronio (rilassante muscolare), che si concentra sulla risposta cardi.......

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Discussion

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Qui, forniamo un protocollo per analizzare la funzione cardiaca in vivo nei topi sotto stimolazione β-adrenergica crescente. La procedura può essere utilizzata per affrontare sia i parametri basali della funzione cardiaca che la riserva adrenergica (ad esempio, inotropia e cronotropia) nei topi geneticamente modificati o su interventi. Il vantaggio più importante delle misurazioni del ciclo pressione-volume (PVL) rispetto ad altri mezzi per determinare la funzione cardiaca è l'analisi della funzione cardiaca intrinseca e.......

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Disclosures

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Non è necessario dichiarare alcun conflitto di interessi.

Acknowledgements

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Siamo grati a Manuela Ritzal, Hans-Peter Gensheimer, Christin Richter e al team dell'Interfakultäre Biomedizinische Forschungseinrichtung (IBF) dell'Università di Heidelberg per l'assistenza tecnica esperta.

Questo lavoro è stato sostenuto dal DZHK (Centro tedesco per la ricerca cardiovascolare), dal BMBF (Ministero tedesco dell'istruzione e della ricerca), da un fondo federale per l'innovazione del Baden-Württemberg e dalla Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation) Project-ID 239283807 - TRR 152, FOR 2289 e dal Collaborative Research Center (SFB) 1118.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Catetere 1.4F SPR-839Millar Instruments, USA840-8111
siringhe da 1 mlBeckton Dickinson, USAREF303172
Bio AmplifierADInstruments, USAFE231
Bridge-AmplifierADInstruments, USAFE221
Siero bovino AlbuminaRoth, Germania8076.2
Buprenorfina cloridratoBayer, Germania4007221026402
Cuvetta di calibrazioneMillar, USA910-1049
Trasduttore di pressione differenziale MPXHugo Sachs Elektronik- Harvard Apparatus, GermaniaTipo 39912
Dumont Forceps #5/45Fine Science tools Inc.11251-35
Pinze Dumont #7Bstrumenti per la scienza raffinata Inc.11270-20
Graefe ForcipeStrumenti per la scienza fine Inc.11051-10
GraphPad PrismGraphPad SoftwareVer. 8.3.0
EcoLab-PE-MicotubeSmiths, USA004/310/168-1
Etomidate LipuroBraun, Germania2064006
ExcelMicrosoft
HeparinRatiopharm, GermaniaR26881
Piastra riscaldante e unità di controlloLabotec, GermaniaPiastra riscaldante 062
IsofluranBaxter, GermaniaHDG9623
Vaporizzatore IsofluranAbbotVapor 19.3
IsoprenalinacloridratoSigma-Aldrich, USAI5627
Tubo in polietilene a foro fine 0,61 mm OD, 0,28 mm IDSmiths Medical International Ltd, Regno UnitoRef. 800/100/100
MiniVent ventilatore per topiHugo Sachs Elektronik- Harvard Apparatus, GermaniaTipo 845
MPVS Ultra PVL SystemMillar Instruments, USA
NaClAppliChem, GermaniaA3597
NaCl 0,9% isotonicoBraun, Germania2350748
Bromuro di pancuronioSigma-Aldrich, USABCBQ8230V
Perfusor 11 PlusHarvard ApparatusNr. 70-2209
Unità di controllo Powerlab 4/35ADInstruments, USAPL3504
Cauterizzazione ricaricabile-SetFaromed, Germania09-605
ForbiciFine Science tools Inc.140094-11
Software LabChart 7 ProADInstruments, USALabChart 7.3 Pro
Cibo per topi standardLASvendi GmbH, GermaniaRod18
StereomicroscopioZeiss, GermaniaStemi 508
Sutura chirurgica 8/0Suprama, GermaniaCh.B.03120X
Cannula per venipuntura Venflon Pro Safty 20-gaugeBeckton Dickinson, Stati Unitid'America 393224
Pinze per incannulamento dei vasiFine Science Tools Inc.00574-11
BagnomariaThermo Fisher Scientific, USA
Filtro per siringa (Filtropur S 0.45)Sarstedt, GermaniaRif. 83.1826

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Bacmeister, L., et al. Inflammation and fibrosis in murine models of heart failure. Basic Research in Cardiology. 114 (3), 19(2019).
  2. Hartupee, J., Mann, D. L. Neurohormonal activation in heart failure with reduced ejection fraction. Nature ....

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Pressure Volume LoopCardiac FunctionBeta Adrenergic StimulationIsoproterenol InfusionMouse Cardiac ModelOpen Chest ApproachVentilation SupportPreload ReductionCardiac ContractilityHemodynamic Parameters

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