Um procedimento de estimulação cardíaca controlada para avaliação das funções diastólicas dependentes da frequência cardíaca em modelos murinos de insuficiência cardíaca
Summary
O presente protocolo descreve a obtenção da relação pressão-volume por meio da estimulação transesofágica, que serve como uma ferramenta valiosa na avaliação da função diastólica em modelos murinos de insuficiência cardíaca.
Abstract
A insuficiência cardíaca com fração de ejeção preservada (ICFEP) é uma condição caracterizada por disfunção diastólica e intolerância ao exercício. Embora testes hemodinâmicos ou ressonância magnética possam ser usados para detectar disfunção diastólica e diagnosticar ICFEP em humanos, tais modalidades são limitadas na pesquisa básica usando modelos de camundongos. Um teste ergométrico em esteira é comumente usado para esse fim em camundongos, mas seus resultados podem ser influenciados pelo peso corporal, força muscular esquelética e estado mental. Aqui, descrevemos um protocolo de estimulação atrial para detectar alterações no desempenho diastólico dependentes da frequência cardíaca (FC) e validar sua utilidade em um modelo de ICFEP em camundongos. O método envolve anestesia, intubação e análise de alça pressão-volume (PV) concomitante à estimulação atrial. Neste trabalho, um cateter de condutância foi inserido por via apical do ventrículo esquerdo e um cateter de estimulação atrial foi colocado no esôfago. Alças PV basais foram coletadas antes que a FC fosse retardada com ivabradina. As alças PV foram coletadas e analisadas em incrementos de FC variando de 400 bpm a 700 bpm via estimulação atrial. Usando esse protocolo, demonstramos claramente o comprometimento diastólico dependente da FC em um modelo de ICFEP metabolicamente induzida. Tanto a constante de tempo de relaxamento (Tau) quanto a relação pressão-volume diastólico final (EDPVR) pioraram à medida que a FC aumentou em comparação com camundongos controle. Em conclusão, este protocolo de estimulação atrial controlada é útil para detectar disfunções cardíacas dependentes de FC. Ele fornece uma nova maneira de estudar os mecanismos subjacentes da disfunção diastólica em modelos de camundongos com ICFEP e pode ajudar a desenvolver novos tratamentos para essa condição.
Introduction
A insuficiência cardíaca representa uma das principais causas de hospitalização e morte em todo o mundo, e a insuficiência cardíaca com fração de ejeção preservada (ICFEP) é responsável por cerca de 50% de todos os diagnósticos de insuficiência cardíaca. A ICFEP é caracterizada por disfunção diastólica e intolerância ao exercício, e as anormalidades hemodinâmicas associadas, como disfunção diastólica, podem ser claramente detectadas por meio de testes hemodinâmicos com estresse físico ou ressonância magnética 1,2.
Em modelos experimentais, entretanto, as modalidades disponíveis para avaliar as anormalidades fisiológicas relacionadas à ICFEP são limitadas 3,4. O teste ergométrico em esteira (TMT) é utilizado para determinar o tempo e a distância de corrida, o que pode refletir a hemodinâmica cardíaca do esforço-esforço; no entanto, esse método é suscetível à interferência de variáveis estranhas, como peso corporal, força muscular esquelética e estado mental.
Para contornar essas limitações, desenvolvemos um protocolo de estimulação atrial que detecta mudanças sutis, mas cruciais, no desempenho diastólico com base na frequência cardíaca (FC) e validamos sua utilidade em um modelo de ICFEPem camundongos5. Vários fatores fisiológicos contribuem para a função cardíaca relacionada ao exercício, incluindo a resposta nervosa simpática e catecolamina, a vasodilatação periférica, a resposta endotelial e a frequência cardíaca6. Dentre estes, entretanto, a relação FC-pressão (também chamada de efeito Bowditch) é conhecida como determinante críticodas características fisiológicas cardíacas7,8,9.
O protocolo envolve a realização de uma análise convencional pressão-volume no início do estudo para avaliar a função sistólica e diastólica, incluindo parâmetros como a taxa de desenvolvimento pressórico (dp/dt), a relação pressão-volume sistólico final (ESPVR) e a relação pressão-volume diastólica final (EDPVR). No entanto, deve-se ressaltar que esses parâmetros são influenciados pela FC, que pode variar entre os animais devido a diferenças em sua frequência cardíaca intrínseca. Além disso, os efeitos da anestesia sobre a FC também devem ser considerados. Para resolver isso, a FC foi padronizada pela aplicação de estimulação atrial concomitante à ivabradina, e as medidas dos parâmetros cardíacos foram realizadas em frequências cardíacas incrementais. Notavelmente, a resposta cardíaca HR-dependente distinguiu os camundongos ICFEP dos camundongos do grupo controle, enquanto não foram observadas diferenças significativas nas medidas basais da alça PV (usando a frequência cardíaca intrínseca)5.
Embora esse protocolo de estimulação possa parecer relativamente complicado, sua taxa de sucesso excede 90% quando bem compreendido. Esse protocolo forneceria uma maneira útil de estudar os mecanismos subjacentes da disfunção diastólica em modelos de ICFEP em camundongos e ajudar no desenvolvimento de novos tratamentos para essa condição.
Protocol
Representative Results
Discussion
Apresentamos uma metodologia para avaliar as relações pressão-volume com a aplicação da estimulação transesofágica. A intolerância ao exercício é uma das principais características da ICFEP, porém não existem técnicas disponíveis para a avaliação da função cardíaca em camundongos durante o exercício. Nosso protocolo de estimulação artificial oferece uma ferramenta valiosa para detectar disfunção diastólica, que pode não ser aparente em condições de repouso.
Para o…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado por bolsas de pesquisa da Fundação Fukuda para Tecnologia Médica (para E.T. e G. N.) e do JSPS KAKENHI Scientific Research Grant-in-Aid 21K08047 (para E.T.).
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 |
Referências
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