쥐 심부전 모델에서 심박수 의존적 이완기 기능 평가를 위한 속도 제어 절차
Summary
본 프로토콜은 심부전의 마우스 모델에서 이완기 기능을 평가하는 데 유용한 도구 역할을 하는 경식도 페이싱을 통해 압력-부피 관계를 얻는 방법을 설명합니다.
Abstract
박출률이 보존된 심부전(HFpEF)은 이완기 기능 장애와 운동 과민증을 특징으로 하는 질환입니다. 운동 스트레스 혈류역학 검사 또는 MRI를 사용하여 이완기 기능 장애를 감지하고 인간의 HFpEF를 진단할 수 있지만, 이러한 양식은 마우스 모델을 사용한 기초 연구에서 제한적입니다. 트레드밀 운동 테스트는 일반적으로 생쥐에서 이러한 목적으로 사용되지만 그 결과는 체중, 골격근 강도 및 정신 상태에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 여기에서는 이완기 기능의 심박수(HR)에 따른 변화를 감지하고 HFpEF의 마우스 모델에서 그 유용성을 검증하기 위한 심방 페이싱 프로토콜에 대해 설명합니다. 이 방법에는 마취, 삽관 및 심방 페이싱과 동시에 압력-부피(PV) 루프 분석을 수행하는 것이 포함됩니다. 이 연구에서는 좌심실 정점 접근법을 통해 전도도 카테터를 삽입하고 심방 페이싱 카테터를 식도에 삽입했습니다. 기준선 PV 루프는 이바브라딘으로 HR을 늦추기 전에 수집되었습니다. PV 루프는 심방 페이싱을 통해 400bpm에서 700bpm 범위의 HR 단위로 수집 및 분석되었습니다. 이 프로토콜을 사용하여 대사 유도 HFpEF 모델에서 HR 의존성 이완기 장애를 명확하게 입증했습니다. 이완 시간 상수(Tau)와 이완기 말기 압력-부피 관계(EDPVR)는 모두 대조군 마우스에 비해 HR이 증가함에 따라 악화되었습니다. 결론적으로, 이 심방 속도 조절 프로토콜은 HR 의존성 심장 기능 장애를 감지하는 데 유용합니다. HFpEF 마우스 모델에서 이완기 기능 장애의 근본적인 메커니즘을 연구하는 새로운 방법을 제공하고 이 상태에 대한 새로운 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다.
Introduction
심부전은 전 세계적으로 입원 및 사망의 주요 원인이며, 박출률이 보존된 심부전(HFpEF)은 모든 심부전 진단의 약 50%를 차지합니다. HFpEF는 이완기 기능 장애 및 운동 내성 장애를 특징으로 하며, 이완기 기능 장애와 같은 관련 혈역학적 이상은 운동 스트레스 혈류역학 검사 또는 MRI 스캔을 통해 명확하게 감지할 수 있습니다 1,2.
그러나 실험 모델에서는 HFpEF와 관련된 생리적 이상을 평가하는 데 사용할 수 있는 양식이 제한적입니다 3,4. 트레드밀 운동 테스트(TMT)는 운동 스트레스 심장 혈류역학을 반영할 수 있는 달리기 시간과 거리를 결정하는 데 사용됩니다. 그러나 이 방법은 체중, 골격근 강도 및 정신 상태와 같은 외부 변수의 간섭에 취약합니다.
이러한 한계를 극복하기 위해 당사는 심박수(HR)를 기반으로 이완기 기능의 미묘하지만 중요한 변화를 감지하는 심방 페이싱 프로토콜을 고안했으며 HFpEF5의 마우스 모델에서 그 유용성을 검증했습니다. 교감신경 및 카테콜아민 반응, 말초 혈관 확장, 내피 반응, 심박수 등 여러 생리학적 요인이 운동 관련 심장 기능에 기여한다6. 그러나 이 중에서도 HR-압력 관계(Bowditch 효과라고도 함)는 심장 생리학적 특징의 중요한 결정 요인으로 알려져 있습니다 7,8,9.
이 프로토콜에는 압력 발달 속도(dp/dt), 수축기 말 압력-부피 관계(ESPVR) 및 이완기 말기 혈압-부피 관계(EDPVR)와 같은 매개변수를 포함하여 수축기 및 이완기 기능을 평가하기 위해 기준선에서 기존의 압력-부피 분석을 수행하는 것이 포함됩니다. 그러나 이러한 매개변수는 고유 심박수의 차이로 인해 동물마다 다를 수 있는 HR의 영향을 받는다는 점에 유의해야 합니다. 또한 마취가 HR에 미치는 영향도 고려해야 합니다. 이를 해결하기 위해 심방 페이싱과 이바브라딘을 동시에 투여하여 HR을 표준화하고 심장 매개변수 측정을 점진적인 심박수로 수행했습니다. 특히, HR 의존적 심장 반응은 HFpEF 마우스와 대조군 마우스를 구별한 반면, 기준선 PV 루프 측정(고유 심박수 사용)에서는 유의미한 차이가 관찰되지 않았습니다5.
이 페이싱 프로토콜은 비교적 복잡해 보일 수 있지만 잘 이해하면 성공률이 90%를 초과합니다. 이 프로토콜은 HFpEF 마우스 모델에서 이완기 기능 장애의 근본적인 메커니즘을 연구하고 이 상태에 대한 새로운 치료법을 개발하는 데 도움이 되는 유용한 방법을 제공할 것입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
우리는 경식도 페이싱의 적용과 압력-부피 관계를 평가하는 방법론을 제시합니다. 운동 과민증은 HFpEF의 주요 특성 중 하나이지만 운동 중 쥐의 심장 기능을 평가하는 데 사용할 수 있는 기술은 없습니다. 우리의 페이싱 프로토콜은 휴식 상태에서는 분명하지 않을 수 있는 이완기 기능 장애를 감지하는 데 유용한 도구를 제공합니다.
정확하고 일관된 품질의 PV 루프를 달성하?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 후쿠다 의료기술재단(E.T. 및 G.N.)과 JSPS KAKENHI Scientific Research Grant-in-Aid 21K08047(E.T.)의 연구 보조금으로 지원되었습니다.
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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