Cateterismo cardíaco en ratones para medir la relación de volumen Presión: Investigar el efecto Bowditch
Summary
This article describes the measurement of murine left ventricular function via pressure/volume analysis at different heart rates.
Abstract
Los modelos animales que imitan trastornos cardíacos humanos han sido creados para probar estrategias terapéuticas potenciales. Un componente clave para la evaluación de estas estrategias consiste en examinar sus efectos en la función del corazón. Existen varias técnicas para medir en la mecánica in vivo cardíacos (por ejemplo, ecocardiografía, relaciones de presión / volumen, etc.). En comparación con la ecocardiografía, ventrículo en tiempo real a la izquierda (LV) Presión de análisis / volumen a través de cateterismo es más preciso y profundo en la evaluación de la función ventricular izquierda. Además, el análisis LV presión / volumen proporciona la capacidad de registrar instantáneamente los cambios durante las manipulaciones de la contractilidad (por ejemplo, la estimulación β-adrenérgico) y los insultos patológicos (por ejemplo, isquemia / reperfusión). Además de la máxima (+ dP / dt) y mínimo (-dP / dt) la tasa de cambio de presión en el VI, una evaluación precisa de la función del VI mediante varios índices de carga independiente (por ejemplo, la presión sistólica finalrelación de volumen y precarga reclutable trabajo sistólico) se pueden alcanzar. La frecuencia cardíaca tiene un efecto significativo sobre la contractilidad LV de tal manera que un aumento en la frecuencia cardíaca es el principal mecanismo para aumentar el gasto cardíaco (es decir, efecto Bowditch). Por lo tanto, al comparar la hemodinámica entre los grupos experimentales, es necesario tener ritmos cardiacos similares. Además, una característica de muchos modelos de cardiomiopatía es una disminución de la reserva contráctil (es decir, disminución del efecto Bowditch). En consecuencia, la información vital puede obtenerse mediante la determinación de los efectos del aumento de la frecuencia cardíaca en la contractilidad. Nuestros y otros datos han demostrado que el óxido nítrico sintasa neuronal (NOS1) ratón knockout ha disminuido la contractilidad. A continuación se describe el procedimiento de medición de LV presión / volumen con el aumento de la frecuencia cardíaca utilizando el modelo de ratón knockout NOS1.
Introduction
El propósito del corazón es bombear sangre por todo el cuerpo para satisfacer las demandas metabólicas del organismo. Dado que estas demandas están en constante fluctuación (por ejemplo, durante el ejercicio), el corazón tiene que adaptarse (es decir, aumentar el gasto cardíaco). El corazón ha ideado numerosas vías para lograr esta hazaña. La manera cebar el corazón logra esto es a través de un aumento en la frecuencia cardiaca (es decir, efecto Bowditch) 1. Es decir, como uno de los aumentos de la frecuencia cardíaca, esto resulta en un aumento de la contractilidad y un aumento en el gasto cardíaco. Por lo tanto, la función del corazón depende en extremo sobre la frecuencia cardíaca. Desafortunadamente, las enfermedades del corazón (por ejemplo, infarto de miocardio, hipertrofia, etc.) los resultados en función del corazón pobre en la que el corazón por consiguiente no será capaz de satisfacer las demandas metabólicas del cuerpo. La enfermedad cardíaca es la principal causa de morbilidad y mortalidad en la sociedad occidental. Los modelos animales que recapitular muchos cardiomy humanaopathies se utilizan para investigar los mecanismos moleculares y probar terapias potenciales. Para discernir estos mecanismos y determinar si una terapia puede ser viable, los investigadores deben evaluar la función cardíaca en vivo.
Hay varias formas de evaluar la función del corazón in vivo (por ejemplo, ecocardiografía, resonancia magnética, etc.), que miden de forma rutinaria la fracción de eyección, fracción de acortamiento, el gasto cardíaco, etc. Sin embargo, estos parámetros son altamente dependientes de la poscarga, precarga, y la frecuencia cardíaca Además de la contractilidad 2. La medición de la contractilidad es indispensable para comprender las propiedades intrínsecas del corazón en su ambiente nativo. El (dP / dt max) tasa máxima de desarrollo de la presión nos lleva un paso más cerca de comprender la contractilidad. Desafortunadamente, dP / dt también depende de la frecuencia cardíaca y las condiciones de carga 3. Por lo tanto, se han desarrollado técnicas para medir la carga (y la frecuencia cardíaca, consulte below) índices independientes de la contractilidad miocárdica (es decir, de fin de sístole relación volumen de presión (ESPVR) y precargar reclutable trabajo sistólico (PRSW)) 4-6. ESPVR describe la presión máxima que puede ser desarrollada por el ventrículo a cualquier volumen LV dado. La pendiente de ESPVR representa la elastancia telesistólico (Ees). PRSW es la regresión lineal de trabajo sistólico (área encerrada por el bucle de PV) con el volumen diastólico final. Estos procedimientos son una medición más exacta y precisa de la contractilidad en comparación con los parámetros hemodinámicos tales como la fracción de eyección, el gasto cardíaco y el volumen sistólico. ESPVR y PRSW se pueden obtener a través del bloqueo temporal de la vena cava inferior (VCI). El bloqueo de la IVC se puede realizar con un cofre cerrado para evitar el efecto de cambiar la presión intrapleural en la función del corazón.
El aumento de la frecuencia cardíaca también aumenta la contracción y relajación 1. Por lo tanto, al comparar la función del corazón entre ExperimentaLos grupos L (por ejemplo, ± dP / dt), las tasas de corazón necesitan ser similar. Sin embargo, las tasas de corazón similares por lo general no se producen en cada animal debido a diversas condiciones (enfermedad, intervención de investigación, etc.). Cabe señalar que la anestesia (inyectable y inhalado) disminuye la frecuencia cardíaca. Como la frecuencia cardíaca es un determinante importante de la contractilidad, la anestesia afectará considerablemente la contractilidad. Por esta razón, estamos describiendo nuestro procedimiento. Además, una característica de muchos cardiomiopatías es una reserva contráctil disminuida (es decir, un efecto Bowditch disminuido). Por lo tanto, la función del corazón se debe medir en un rango de frecuencias cardíacas. Aquí se describe cómo utilizar un estimulador (con un cofre cerrado) para lograr estos efectos.
Además de la frecuencia cardíaca, el óxido nítrico (NO) es también un importante modulador de la contractilidad 7. NO se produce a través de enzimas denominado NO sintasa (NOS). Nosotros y otros han demostrado que los ratones con nocaut de NOS neuronal (NOS1 <sarriba> – / – contracción miocitos) han embotado y en vivo hemodinámica cardíaca 8,9. Este ratón se usará para demostrar la medición de la contractilidad ventricular izquierda mediante el procedimiento de análisis de la presión LV / volumen realizado en varias frecuencias cardíacas.
Protocol
Representative Results
Discussion
Un paso crítico para esta técnica para obtener una medida fiable de la contractilidad es adecuada colocación del catéter en el LV. Si el catéter no está colocado correctamente, cuando se contrae la LV las paredes pueden ponerse en contacto con el catéter que resulta en valores muy altos, y no fisiológica, causando presión irregulares bucles PV conformados. Si es necesario, el catéter se puede girar para lograr la correcta colocación. Otro paso clave para esta técnica es hacer que el ratón recibió anestesia…
Disclosures
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 |
References
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