Hjertekateterisering i Mus for å måle trykket Volume Forholdet: Gransker Bowditch Effect
Summary
This article describes the measurement of murine left ventricular function via pressure/volume analysis at different heart rates.
Abstract
Dyremodeller som etterligner menneskehjertesykdommer har blitt opprettet for å teste potensielle terapeutiske strategier. En viktig komponent for å evaluere disse strategiene er å undersøke deres effekter på hjertefunksjon. Det finnes flere teknikker for å måle in vivo hjerte mekanikk (for eksempel ekkokardiografi, trykk / volum relasjoner, etc.). Sammenlignet med ekkokardiografi, er sanntid venstre ventrikkel (LV) trykk / volum analyse via kateterisering mer presis og innsiktsfull i vurderingen LV-funksjon. I tillegg gir LV trykk / volum analyse muligheten til å umiddelbart registrere endringer i løpet manipulasjoner av kontraktilitet (f.eks β-adrenerge stimulering) og patologiske fornærmelser (f.eks iskemi / reperfusjon skade). I tillegg til det maksimale (+ dP / dt) og minimum (-dP / dt) hastigheten av trykkforandring i LV, en nøyaktig vurdering av LV funksjon via flere lastuavhengig indekser (f.eks ende systolisk trykkvolum forholdet og forspenning recruitable hjerneslag arbeid) kan oppnås. Hjertefrekvensen har en betydelig effekt på LV kontraktiliteten slik at en økning i hjertefrekvensen er den primære mekanismen for å øke blodsirkulasjon (dvs. Bowditch effekt). Dermed når man sammenligner hemodynamics mellom eksperimentelle grupper, er det nødvendig å ha lignende hjerte priser. Videre er et kjennetegn på mange kardiomyopati modeller en reduksjon i kontraktil reserve (dvs. nedsatt Bowditch effekt). Følgelig kan vital informasjon oppnås ved å bestemme virkningene av å øke hjertefrekvensen på kontraktilitet. Våre og andres data har vist at nevronale nitrogenoksydsyntase (NOS1) knockout mus er redusert kontraktilitet. Her beskriver vi fremgangsmåten for måling LV trykk / volum med økende puls ved hjelp av NOS1 knockout mus modell.
Introduction
Hensikten med hjertet er å pumpe blod gjennom kroppen for å møte de metabolske krav av organismen. Siden disse krav blir stadig varierende (f.eks, under trening), hjertet må tilpasse seg (dvs., øke minuttvolumet). Hjertet har utarbeidet en rekke veier for å oppnå dette feat. Prime måte hjertet oppnår dette på er via en økning i hjertefrekvens (dvs. Bowditch effekt) 1. Det er, som en hjertefrekvens øker, dette resulterer i en økning i kontraktilitet og en økning i blodsirkulasjon. Det er således meget avhengig av pulshjertefunksjon. Dessverre, hjertesykdommer (for eksempel hjerteinfarkt, hypertrofi, etc.) gir dårlig hjerte funksjon der hjertet vil følgelig ikke være i stand til å møte de metabolske krav av kroppen. Hjertesykdom er den viktigste årsaken til sykelighet og dødelighet i vestlige samfunn. Dyremodeller som rekapitulere mange menneskelige cardiomyopathies blir brukt til å undersøke molekylære mekanismer og for å teste potensielle terapier. Å skjelne disse mekanismene og avgjøre om en terapi kan være levedyktig, må etterforskerne vurdere hjertefunksjonen in vivo.
Det er flere måter å vurdere hjertefunksjonen in vivo (f.eks ekkokardiografi, MR, etc.), som rutinemessig måle ejeksjonsfraksjon, fractional forkorte, minuttvolum, etc. Men disse parametrene er svært avhengig av afterload, forspenning, og hjertefrekvens I tillegg til kontraktilitet 2. Måling kontraktilitet er uunnværlig for å forstå de iboende egenskapene til hjertet i sin opprinnelige miljø. Den maksimale (dP / dt maks) frekvensen av trykkutviklingen bringer oss et skritt nærmere å forstå kontraktilitet. Dessverre er dP / dt også avhengig av hjertefrekvens og belastningsforhold 3. Derfor teknikker har blitt utviklet for å måle lasten (og hjertefrekvens, se below) uavhengige indekser av hjertets kontraktilitet (dvs. slutten systoliske trykket volum forholdet (ESPVR) og forhåndslaste recruitable hjerneslag arbeid (PRSW)) 4-6. ESPVR beskriver den maksimale trykket som kan utvikles ved ventrikkelen til enhver LV volum. Skråningen av ESPVR representerer slutt systolisk elastance (EØS). PRSW er den lineære regresjon for å stryke arbeids (areal omsluttet av PV-loop) med ende-diastolisk volum. Disse prosedyrene er en mer nøyaktig og presis måling av kontraktilitet i forhold til hemodynamiske parametere som ejeksjonsfraksjon, minuttvolum og slagvolum. ESPVR og PRSW kan fås via midlertidig blokkering av vena cava inferior (IVC). Blokkering av IVC kan utføres med en lukket brystet for å unngå effekten av å endre intrapleural press på hjertefunksjon.
Økt puls forbedrer også sammentrekning og avslapning 1. Dermed når man sammenligner hjertefunksjon mellom Experimental grupper (f.eks ± dP / dt), hjertefrekvenser må være lik. Imidlertid lignende hjertefrekvenser vanligvis ikke forekommer i hvert dyr på grunn av forskjellige forhold (sykdom, forskning inngrep, etc.). Det bør bemerkes at anestesi (injiserbare og inhalert) senker hjertefrekvensen. Som pulsen er veldig avgjørende for kontraktilitet, vil anestesi betydelig innvirkning kontraktilitet. Av denne grunn er vi beskriver vår prosedyre. I tillegg er et kjennetegn på mange cardiomyopathies en redusert kontraktile reserve (dvs. en redusert Bowditch effekt). Derfor bør hjertefunksjonen måles over et område av hjertet priser. Her beskriver vi hvordan du bruker en stimulator (med en lukket kiste) for å oppnå disse effektene.
I tillegg til puls, nitrogenoksid (NO) er også en viktig modulator av kontraktilitet 7. NO produseres via enzymer betegnes NO-syntase (NOS). Vi og andre har vist at mus med utstansing av neuronal NOS (NOS1 <sopp> – / -) har avstumpet myocyte sammentrekning og in vivo hjerte hemodynamics 8,9. Denne musen vil bli brukt til å demonstrere måling av venstre ventrikulære kontraktilitet via LV trykk / volum-analyse prosedyre utføres på forskjellige hjertefrekvenser.
Protocol
Representative Results
Discussion
Et kritisk trinn for denne teknikk for å oppnå et pålitelig mål på kontraktilitet er korrekt plassering av kateter inn i LV. Hvis kateteret ikke er riktig plassert, når LV kontrakter veggene kan kontakte kateteret som resulterer i svært høy, og ikke fysiologiske, trykkverdiene forårsaker uregelmessig formede PV sløyfer. Hvis nødvendig, kan kateter roteres for å oppnå riktig plassering. Et annet viktig skritt for denne teknikken er å sørge for at musen fikk skikkelig anestesi. Hvis musen er over bedøvet, …
Declarações
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 |
Referências
- 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).
