マウス心不全モデルにおける心拍数依存性拡張期機能の評価のためのペーシング制御手順
Summary
本プロトコルは、心不全のマウスモデルにおける拡張期機能の評価における貴重なツールとして役立つ経食道ペーシングによる圧力と体積の関係の取得について記述している。
Abstract
駆出率が保たれた心不全(HFpEF)は、拡張期機能障害と運動不耐症を特徴とする状態です。ヒトの拡張期機能障害の検出やHFpEFの診断には、運動ストレスによる血行動態検査やMRIが用いられますが、マウスモデルを用いた基礎研究では限界があります。この目的のために、マウスではトレッドミル運動テストが一般的に使用されていますが、その結果は体重、骨格筋力、および精神状態によって影響を受ける可能性があります。ここでは、心拍数(HR)依存的な拡張期パフォーマンスの変化を検出するための心房ペーシングプロトコルについて説明し、HFpEFのマウスモデルでその有用性を検証します。この方法では、麻酔、挿管、および心房ペーシングに付随する圧力-容積(PV)ループ分析を実行します。この研究では、コンダクタンスカテーテルを左心室頂端アプローチ で 挿入し、心房ペーシングカテーテルを食道に配置しました。ベースラインのPVループは、HRがイバブラジンで遅くなる前に収集されました。PVループは、心房ペーシング を介して 400bpmから700bpmの範囲のHR増分で収集および分析されました。このプロトコルを用いて、代謝誘発性HFpEFモデルにおけるHR依存性拡張期障害を明確に示しました。弛緩時定数(Tau)と拡張末期圧力-容積関係(EDPVR)は、対照マウスと比較してHRが増加するにつれて悪化しました。結論として、この心房ペーシング制御プロトコルは、HR依存性心機能障害の検出に役立ちます。この研究は、HFpEFマウスモデルにおける拡張期機能障害の根本的なメカニズムを研究する新しい方法を提供し、拡張期障害に対する新しい治療法の開発に役立つ可能性がある。
Introduction
心不全は世界中の入院と死亡の主な原因であり、駆出率が保たれた心不全(HFpEF)は心不全診断全体の約50%を占めています。HFpEFは拡張期機能障害と運動耐性障害を特徴とし、拡張期機能障害などの関連する血行動態異常は、運動ストレス血行動態検査またはMRIスキャンによって明確に検出できます1,2。
しかし、実験モデルでは、HFpEFに関連する生理学的異常を評価するために利用可能なモダリティは限られています3,4。トレッドミル運動テスト(TMT)は、運動ストレス心臓の血行動態を反映する可能性のあるランニング時間と距離を決定するために使用されます。ただし、この方法は、体重、骨格筋力、精神状態などの外部変数からの干渉を受けやすいです。
これらの制限を回避するために、心拍数(HR)に基づいて拡張期パフォーマンスの微妙だが重要な変化を検出する心房ペーシングプロトコルを考案し、HFpEF5のマウスモデルでその有用性を検証しました。交感神経やカテコールアミン反応、末梢血管拡張、内皮反応、心拍数など、いくつかの生理学的要因が運動関連の心機能に寄与しています6。しかし、これらのうち、心拍圧関係(ボウディッチ効果とも呼ばれる)は、心臓の生理学的特徴の重要な決定要因として知られています7,8,9。
このプロトコルでは、ベースラインで従来の圧力-容積分析を実行して、収縮期および拡張期機能を評価することが含まれます 圧力発生速度(dp / dt)、収縮末期圧力-容積関係(ESPVR)、および拡張末期圧力-容積関係(EDPVR)などのパラメーター。ただし、これらのパラメータはHRの影響を受け、固有の心拍数の違いにより動物間で異なる可能性があることに注意してください。さらに、HRに対する麻酔の影響も考慮する必要があります。これに対処するために、心房ペーシングをイバブラジンと同時に投与することでHRを標準化し、心拍数の増加で心臓パラメータ測定を実施しました。注目すべきは、HR依存性心筋反応がHFpEFマウスと対照群マウスを区別したのに対し、ベースラインのPVループ測定(内因性心拍数を使用)では有意差は認められなかったことです5。
このペーシングプロトコルは比較的複雑に見えるかもしれませんが、よく理解すれば成功率は90%を超えます。このプロトコルは、HFpEFマウスモデルにおける拡張期機能障害の根本的なメカニズムを研究し、この状態の新しい治療法の開発に役立つ有用な方法を提供します。
Protocol
Representative Results
Discussion
経食道ペーシングの適用による圧力と体積の関係を評価する方法論を提示します。運動不耐症はHFpEFの重要な特徴の1つですが、運動中のマウスの心機能を評価するための技術はありません。私たちのペーシングプロトコルは、安静状態では明らかではない拡張期機能障害を検出するための貴重なツールを提供します。
正確で一貫した品質のPVループを実現するには、次の…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
本研究は、福田医療技術財団(E.T.、G.N.)および日本学術振興会科学研究費助成事業(E.T.)の研究助成を受けて行われました。
Materials
| 2-0 silk suture, sterlie | Alfresa Pharma Corporation, Osaka, Japan | 62-9965-57 | Surgical Supplies |
| 2-Fr tetrapolar electrode catheter | Fukuda Denshi, Japan and UNIQUE MEDICAL, Japan | custom-made | Surgical Supplies |
| Albumin Bovine Serum | Nacalai Tesque, Inc., Kyoto, Japan | 01859-47 | Miscellaneous |
| C57/BI6J mouse | Jackson Laboratory | animals | |
| Conductance catheter | Millar Instruments, Houston, TX | PVR 1035 | |
| Electrical cautery, Electrocautery Knife Kit | ellman-Japan,Osaka, Japan | 1-1861-21 | Surgical Supplies |
| Etomidate | Tokyo Chemical Industory Co., Ltd., Tokyo Japan | E0897 | Anesthetic |
| Grass Instrument S44G Square Pulse Stimulator | Astro-Med, West Warwick, RI | Pacing equipment | |
| Isoflurane | Viatris Inc., Tokyo, Japan | 8803998 | Anesthetic |
| Ivabradine | Tokyo Chemical Industory Co., Ltd., Tokyo Japan | I0847 | Miscellaneous |
| LabChart software | ADInstruments, Sydney, Australia | LabChart 7 | Hemodynamic equipment |
| MPVS Ultra | Millar Instruments, Houston, TX | PL3516B49 | Hemodynamic equipment |
| Pancronium bromide | Sigma Aldrich Co., St. Louis, MO | 15500-66-0 | Anesthetic |
| PE10 polyethylene tube | Bio Research Center Co. Ltd., Tokyo, Japan | 62101010 | Surgical Supplies |
| PowerLab 8/35 | ADInstruments, Sydney, Australia | PL3508/P | Hemodynamic equipment |
| PVR 1035 | Millar Instruments, Houston, TX | 842-0002 | Hemodynamic equipment |
| Urethane (Ethyl Carbamate) | Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Osaka, Japan | 050-05821 | Anesthetic |
| Vascular Flow Probe | Transonic, Ithaca, NY | MA1PRB | Surgical Supplies |
References
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