本文介绍了通过压力/容积分析法在不同心率下测量小鼠左心室功能的方法。
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本文内容
摘要
摘要
已创建模拟人类心脏疾病的动物模型，以测试潜在的治疗策略。评估这些策略的关键环节是考察其对心脏功能的影响。目前有多种技术可用于测量 体内 心脏力学例如，超声心动图，压力/容积关系， 等等。）。与超声心动图相比，通过导管插入术进行的实时左心室（LV）压力/容积分析在评估左心室功能方面更为精确且更具洞察力。此外，左心室压力/容积分析能够在心肌收缩力调控过程中即时记录其变化例如、β-肾上腺素能刺激）及病理损伤（例如，缺血/再灌注损伤）。除了左心室压力变化的最大速率（+dP/dt）和最小速率（-dP/dt）外，还需通过多个负荷无关性指标对左心室功能进行准确评估（例如，可获得收缩末期压力-容积关系和前负荷可调节的每搏功。心率对左心室收缩力具有显著影响，心率增加是提高心输出量的主要机制即，博德维奇效应）。因此，在比较不同实验组之间的血流动力学时，必须保持心率相近。此外，许多心肌病模型的一个典型特征是收缩储备功能下降即，减弱的博维奇效应）。因此，通过测定心率增加对心肌收缩力的影响，可以获得重要的生理信息。我们及其他研究团队的数据均表明，神经元型一氧化氮合酶（NOS1）基因敲除小鼠的心肌收缩力下降。本文描述了利用NOS1基因敲除小鼠模型，在心率逐渐升高条件下测定左心室压力/容积关系的实验方法。
引言
心脏的功能是将血液泵送至全身，以满足机体的代谢需求。由于这些需求不断波动（例如，运动时），心脏必须适应（即，增加心输出量）。心脏已进化出多种途径来实现这一功能。心脏实现这一功能的主要方式是通过提高心率（即，博德维奇效应）1也就是说，当心率增加时，会导致心肌收缩力增强和心输出量增加。因此，心脏功能极度依赖于心率。遗憾的是，心脏病（例如心肌梗死，肥大 等等。）导致心脏功能下降，进而无法满足机体的代谢需求。心脏病是西方社会中发病率和死亡率的主要原因。用于模拟多种人类心肌病的动物模型被广泛应用于分子机制的研究以及潜在疗法的测试。为了阐明这些机制并评估某种疗法是否可行，研究人员必须对心脏功能进行评估。 体内.
评估心脏功能有多种方法 体内 (例如超声心动图，MRI 等等。），常规测量射血分数、缩短分数、心输出量 等等。 然而，这些参数不仅取决于心肌收缩力，还高度依赖于后负荷、前负荷和心率2测量收缩力对于理解心脏在天然环境中的内在特性至关重要。最大（dP/dt）最大值) 压力发展速率使我们更深入地理解了心肌收缩力。然而，dP/dt 也受心率和负荷条件的影响3因此，研究人员已开发出多种技术，用于测量心肌收缩力的负荷（以及心率，....
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方案
注意：本动物实验方案已获得俄亥俄州立大学机构动物护理与使用委员会（IACUC）的批准。该操作适用于颈动脉内径足够插入导管的任何小鼠。请使用体重超过16 g（年龄大于约2个月）的小鼠。
1. 准备小鼠以进行插管
- 将所有外科手术器械和用品密封于灭菌袋中，并使用高压灭菌器对灭菌袋进行灭菌处理。整个操作过程中须保持无菌区域，并佩戴无菌手套。
- 通过腹腔注射给予小鼠氯胺酮（55 mg/kg）和赛拉嗪（15 mg/kg）进行麻醉。
注意：完成整个测量不同心率下的压力/容积以及ESPVR的流程耗时少于20分钟。若所需时间更长（即超过30分钟），应每隔30分钟追加¼剂量的麻醉剂。 - 使用脱毛膏（例如，Nair）去除小鼠颈部前侧及胸部区域的毛发，并用胶带将小鼠四肢固定于泡沫平台上。通过夹捏脚趾确认小鼠处于深度麻醉状态。
- 插入直肠探头以监测体温（37 ± 1 °C），并使用温控加热垫（置于手术单与平台之间）维持体温。
- 准备一段约10 cm长的4-0缝线。将缝线绕过上切牙后打结，并固定于平台，以保持颈部伸直。
- 用碘伏和75%酒精对术区擦拭消毒三次，完成手术区域的灭菌。
2. 导管插入术
- 根据制造商说明，在使用前至少30分钟将导管尖端浸入生....
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结果
将导管正确插入左心室是获得准确压力和容积数值的重要步骤。图1显示了使用 LabChart Pro 7 记录导管从动脉进入心室过程中压力波形（形状和数值）的变化。
将导管正确插入左心室后，所获得的压力（P）和体积（V）值将用于生成PV环（如图2所示）。
利用这些压力值，可以研究影响心肌收缩力的机制。图3展示了心率升高时压力和容积变化的一个示例。在此示例中，当心率从每分钟300次增加到600次时，左心室压力从80 mm Hg升高至100 mm Hg，而舒张期和收缩期的左心室容积则减小。图4展示了最大和最小压力发展速率（dP/dt）对心率的依赖性。随着心率增加，最大和最小压力发展速率也随之增加。此类数据分析还可用于研究收缩力的调节因子。我们的数据表明，与野生型（WT）小鼠相比，NOS1-/-小鼠的最大和最小压力发展速率降低（图4）。因此，NOS.......
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讨论
获得可靠收缩力测量值的关键步骤之一是将导管正确定位至左心室（LV）。若导管位置不当，左心室收缩时心室壁可能接触导管，导致压力值异常升高，超出生理范围，从而产生形态不规则的压力-容积（PV）环。必要时可旋转导管以实现正确放置。该技术的另一关键步骤是确保小鼠接受适当的麻醉。若麻醉过深，将显著抑制心脏功能。当小鼠心率低于约250次/分钟时，可认为其处于麻醉过深状态。此外，小鼠心脏泵出的血容量较小，导致容积测量难度增加，因此对每只小鼠进行容积校准至关重要。关于容积校准，本文描述了比色杯校准技术。此外尚有其他方法也可用于容积校准（即，使用降主动脉血流探头计算每搏输出量）10.
在小鼠中使用该方法存在诸多局限性，这些局限性均源于其体型较小。例如，该技术需要精确的显微外科操作技能。此外，该技术会导致一定程度的失血，可能影响心脏功能。相较于其他方法（例如，穿刺左心室），通过血管推进导管可避免大量失血。本文详细描述了整个操作流程，并提供了关键细节，以避免上述问题。
压力/容积分析是研究心.......
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披露
不存在相互竞争的经济利益。
致谢
本研究由美国国立卫生研究院（NIH）资助，资助项目编号为 HL091986（JPD）和 HL094692（MTZ）。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| Xlyzine 100 mg/ml | Ana Sed | 4821 | |
| Katamin 50 mg/ml | Ketalar | 310006 | |
| 肝素 | APP Pharmaceuticals | 6003922 | |
| 4-0 丝线 | Surgical specialties | SP102 | |
| 6-0 丝线 | Surgical specialties | MBKF270 | |
| 镊子 | Fine Science Tools | 11251-10 | |
| 弯头镊子 | Fine Science Tools | 11274-20 | |
| 剪刀 | Fine Science Tools | 14090-09 | |
| 血管夹 | Fine Science Tools | 18555-03 | |
| 显微镜 | World precision instruments | PZM-3 | |
| 压力导管 | Millar instruments | SPR-839 | |
| 压力和容积系统 | Millar instruments | MPVS-300 | |
| PowerLab4/35 | AD instruments | N12128 | |
| LabchartPro 7 | AD instruments | ||
| 温度控制器 | CWE | TC-1000 | |
| 刺激器 | Grass | SD-5 | |
| 无菌手套 | Micro-Touch | 1305018821 | |
| 脱毛乳液 | Nair | ||
| 聚维酮碘外科洗手液 | Veterinary | NDC 6761815401 | |
| 酒精 | Decon Laboratories | 2801 | |
| Bovie 电凝器 | Bovie | AA29 | |
| 1 ml 注射器（26 G 针头） | BD | 8017299 |
参考文献
- 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....
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重印与许可
