圧力量ループ解析によるβ-アドレナリン刺激に対する心臓応答
Summary
ここでは、マウスにおける内因性心機能およびβアドレナリン性予備軍を決定するために、イソプロテレノールを静脈内注入する用量を増加させる下での心圧容ループ分析について説明する。圧力量ループ測定には、正の終値気圧を伴う換気を含む、変更されたオープンチェストアプローチを使用します。
Abstract
心臓機能の決定は、心臓に対する特定の治療の影響を特徴付けるために、心血管疾患の動物モデルにおける堅牢なエンドポイント分析である。遺伝子操作の実現可能性のために、マウスは心臓機能を研究し、新しい潜在的な治療標的を探すために最も一般的な哺乳類動物モデルとなっています。ここでは、イソプロテレノールの濃度を増加させる静脈内注入による、基底状態およびβアドレナリン刺激の下での圧力体積ループ測定および分析を用いて生体内の心機能を決定するプロトコルについて説明する。オープンチェスト測定中の負の影響を改善するための正の終気味圧力を考慮した換気サポート、および処置中の痛みによって誘発される制御不能な心筋ストレスを避けるために強力な鎮痛(ブプレノルフィン)を含む洗練されたプロトコルを提供します。手順の詳細な説明と可能な落とし穴についての議論は、非常に標準化され、再現性のある圧力量ループ分析を可能にし、可能な方法論的バイアスを防ぐことによって実験コホートからの動物の排除を減らします。
Introduction
心血管疾患は通常、心機能に影響を与える。この問題は、動物病モデルにおける生体内の詳細な心機能の評価における重要性を指摘する。動物実験は、3つのRs(3R)指導原則(削減/リファイン/置換)のフレームで囲まれています。現在の発達レベルで全身応答(すなわち、心血管疾患)を含む複雑な病理を理解する場合、主な選択肢は、利用可能な方法を洗練することです。また、精製は、変動性が低いために必要な動物数の減少につながり、分析と結論の力を向上させます。また、神経体液刺激や大動脈バンディングなどの圧力過多によって誘発されるものを含む心臓疾患の動物モデルと心臓の収縮性測定の組み合わせは、例えば、変化したカテコールアミン/βアドレナリン性レベル1、2、3、4を模倣し、前臨床試験のための強力な方法を提供する。カテーテルベースの方法が心収縮性5の深度評価で最も広く使用されているアプローチであることを考慮して、我々は、このアプローチの特定のパラメータの評価を含む以前の経験に基づくβアドレナリン刺激の間に、圧力体積ループ(PVL)測定によってマウスの生体内心機能の洗練された測定をここに提示することを目指した6、 7.
画像またはカテーテルベースの技術を含む心臓血行力学パラメータアプローチを決定するために利用可能である。どちらのオプションも、それぞれの科学的な質問に対して慎重に考慮する必要がある長所と短所を伴います。画像化アプローチには、心エコー検査と磁気共鳴画像法(MRI)が含まれます。両方とも正常にマウスで使用されています。.心エコー測定は、マウスの高い心拍数に必要な高速プローブからの高い初期コストを伴います。それは比較的簡単な非侵襲的なアプローチですが、理想的には心臓構造の認識と視覚化を経験する必要があるオペレータの間で可変です。また、圧力測定は直接行う必要がなく、サイズの大きさと流量測定の組み合わせから計算が行われます。一方、同一の動物や心機能に対して複数の測定を行うことができるという利点を有し、例えば疾患進行中に監視することができる。容積測定に関しては、MRIはゴールドスタンダード手順であるが、心エコー検査と同様に、直接圧力測定は不可能であり、プリロード依存パラメータは8を得ることができる。制限要因は、可用性、分析作業、運用コストでもあります。ここで、心臓機能を測定するカテーテルベースの方法は、さらに、心臓内圧の直接モニタリングおよび前負荷リクルートストローク作業(PRSW)9のような負荷非依存性の判定を可能にする良い代替手段である。しかし、圧力伝導カテーテルで測定された心室容積は、MRIの測定よりも小さいが、グループ差は同じ範囲10に維持される。信頼性の高いボリューム値を決定するためには、対応するキャリブレーションが必要であり、PVL測定時の重要なステップです。これは、高量食音11,12のボーラス注入中の心筋の並列伝導性に対するインビボ解析と体積較正キュベットにおける血液伝導率の元生の測定(伝導度の体積への変換)を兼ね備える。それ以上に、心室内部のカテーテルの位置合わせと、心室の縦軸に沿った電極の正しい方向が、それらによって生成される周囲の電界の検出能力にとって重要である。それでもマウス心臓のサイズが小さくなっている場合、拡張心室5、10でもカテーテルの心室内向きの変化によって生成されるアーティファクトを避けることができるが、人工物はβアドレナリン刺激6、13の下で進化することができる。加えて、アドミタンスベースの方法の開発はキャリブレーションステップを回避するように見えたが、ここでの体積値はむしろ14、15を過大評価している。
マウスは心臓血管研究における最も重要な前臨床モデルの1つでありβ、心臓のアドレナリン予備は心臓生理学および病理学において中心的な関心事であるため、ここではβアドレナリン刺激中のPVL測定によってマウスの生体内心機能を決定するための洗練されたプロトコルを提示する。
Protocol
Representative Results
Discussion
ここでは、βアドレナリン刺激の増加の下でマウスの生体内心機能を分析するプロトコルを提供する。この処置は、両方に対処するために使用することができる、心臓機能およびアドレナリンリザーブ(例えば、イトロピーおよびクロトロピー)の遺伝子組み換えマウスまたは介入時に。心機能を決定する他の手段と比較して、圧力容積ループ(PVL)測定の最も顕著な利点は、本質的な、負荷非依?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
私たちは、マヌエラ・リッツァル、ハンス=ピーター・ゲンスハイマー、クリスティン・リヒター、そしてハイデルベルク大学のインターファクルテール・バイオメディジニシェ・フォルシュンツィニシュ・フォルシュンセインリヒトゥンのチームに感謝しています。
この研究は、DZHK(ドイツ心臓血管研究センター)、BMBF(ドイツ教育研究省)、バーデン・ヴュルテンベルク州イノベーション・フォン、ドイツ・フォルシュングスゲマイニンシャフト(DFG、ドイツ研究財団)プロジェクトID 239283807 – TRR 152、FOR 2289、共同研究センター(SFB)1118によって支援されました。
Materials
| 1.4F SPR-839 catheter | Millar Instruments, USA | 840-8111 | |
| 1 ml syringes | Beckton Dickinson, USA | REF303172 | |
| Bio Amplifier | ADInstruments, USA | FE231 | |
| Bridge-Amplifier | ADInstruments, USA | FE221 | |
| Bovine Serum Albumin | Roth, Germany | 8076.2 | |
| Buprenorphine hydrochloride | Bayer, Germany | 4007221026402 | |
| Calibration cuvette | Millar, USA | 910-1049 | |
| Differential pressure transducer MPX | Hugo Sachs Elektronik- Harvard Apparatus, Germany | Type 39912 | |
| Dumont Forceps #5/45 | Fine Science tools Inc. | 11251-35 | |
| Dumont Forceps #7B | Fine Science tools Inc. | 11270-20 | |
| Graefe Forceps | Fine Science tools Inc. | 11051-10 | |
| GraphPad Prism | GraphPad Software | Ver. 8.3.0 | |
| EcoLab-PE-Micotube | Smiths, USA | 004/310/168-1 | |
| Etomidate Lipuro | Braun, Germany | 2064006 | |
| Excel | Microsoft | ||
| Heparin | Ratiopharm, Germany | R26881 | |
| Hot plate and control unit | Labotec, Germany | Hot Plate 062 | |
| Isofluran | Baxter, Germany | HDG9623 | |
| Isofluran Vaporizer | Abbot | Vapor 19.3 | |
| Isoprenalinhydrochloride | Sigma-Aldrich, USA | I5627 | |
| Fine Bore Polythene tubing 0.61 mm OD, 0.28 mm ID | Smiths Medical International Ltd, UK | Ref. 800/100/100 | |
| MiniVent ventilator for mice | Hugo Sachs Elektronik- Harvard Apparatus, Germany | Type 845 | |
| MPVS Ultra PVL System | Millar Instruments, USA | ||
| NaCl | AppliChem, Germany | A3597 | |
| NaCl 0.9% isotonic | Braun, Germany | 2350748 | |
| Pancuronium-bromide | Sigma-Aldrich, USA | BCBQ8230V | |
| Perfusor 11 Plus | Harvard Apparatus | Nr. 70-2209 | |
| Powerlab 4/35 control unit | ADInstruments, USA | PL3504 | |
| Rechargeable cautery-Set | Faromed, Germany | 09-605 | |
| Scissors | Fine Science tools Inc. | 140094-11 | |
| Software LabChart 7 Pro | ADInstruments, USA | LabChart 7.3 Pro | |
| Standard mouse food | LASvendi GmbH, Germany | Rod18 | |
| Stereo microscope | Zeiss, Germany | Stemi 508 | |
| Surgical suture 8/0 | Suprama, Germany | Ch.B.03120X | |
| Venipuncture-cannula Venflon Pro Safty 20-gauge | Beckton Dickinson, USA | 393224 | |
| Vessel Cannulation Forceps | Fine Science tools Inc. | 00574-11 | |
| Water bath | Thermo Fisher Scientific, USA | ||
| Syringe filter (Filtropur S 0.45) | Sarstedt, Germany | Ref. 83.1826 |
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