Cardiaca Presión-Volumen Análisis Loop Utilizando conductancia catéteres en ratones
Summary
Cardiac pressure-volume loop analysis is the most comprehensive way to measure cardiac function in the intact heart. We describe a technique to perform and analyze cardiac pressure volume loops, using conductance catheters.
Abstract
Cardiac pressure-volume loop analysis is the “gold-standard” in the assessment of load-dependent and load-independent measures of ventricular systolic and diastolic function. Measures of ventricular contractility and compliance are obtained through examination of cardiac response to changes in afterload and preload. These techniques were originally developed nearly three decades ago to measure cardiac function in large mammals and humans. The application of these analyses to small mammals, such as mice, has been accomplished through the optimization of microsurgical techniques and creation of conductance catheters. Conductance catheters allow for estimation of the blood pool by exploiting the relationship between electrical conductance and volume. When properly performed, these techniques allow for testing of cardiac function in genetic mutant mouse models or in drug treatment studies. The accuracy and precision of these studies are dependent on careful attention to the calibration of instruments, systematic conduct of hemodynamic measurements and data analyses. We will review the methods of conducting pressure-volume loop experiments using a conductance catheter in mice.
Introduction
Análisis de bucle de volumen de la presión cardíaca proporciona información detallada de la función cardíaca y son el estándar de oro para la evaluación funcional 1. Mientras que las técnicas de imagen como la ecocardiografía o resonancia magnética cardiaca proporcionan medidas funcionales, estas medidas son altamente dependientes de las condiciones de carga. Medidas independiente de la carga de la contractilidad cardíaca y la relajación requieren mediciones dinámicas de la presión ventricular y la relación volumen en un intervalo de precarga y la poscarga. Esta comprensión de la relación presión-volumen surge del trabajo pionero de Sagawa y colegas 2,3. Demostraron en ex vivo corazones perfundidos canina que las medidas derivadas de la contractilidad del bucle presión-volumen fueron independientes de las condiciones de carga 4.
En la aplicación in vivo de estos análisis se hizo posible con el desarrollo de catéteres de conductancia en los años 1980. Este avance técnico permitido Kass y sus colaboradores para llevar a cabo el análisis de bucle presión-volumen en humanos 5,6. La miniaturización de los catéteres de conductancia y mejoras en las técnicas quirúrgicas en el finales de 1990 de 7 hizo el análisis de la función cardiaca roedor viable, lo que permite estudios genéticos y farmacológicos a realizar. Este avance tiene ya lugar a la utilización generalizada de análisis de bucle presión-volumen y ha generado una gran cantidad de información sobre la fisiología cardiaca de los mamíferos.
Un concepto clave en el uso de catéteres de conductancia y la interpretación de los datos obtenidos a partir de que es la relación entre el volumen y la conductancia. La conductancia es inversamente proporcional a la tensión, que se mide usando un catéter con electrodos colocados de manera proximal, por lo general colocados debajo de la válvula aórtica, y distalmente, en el ápice LV 8. Los cambios en la tensión o de la conductancia se mide por cambios en la corriente que fluye desde proximal a distal del electrodo. Aunque la piscina de sangre contribuyens de manera significativa a la conductancia, la contribución de la pared ventricular, denominado conductancia en paralelo (V p), a la conductancia medida se debe restar de obtener mediciones de volumen LV absolutos.
Los métodos para llevar a cabo esta corrección, llamada una calibración de solución salina, se discuten en el protocolo a continuación. La relación matemática entre la conductancia y el volumen, descrito por Baan y sus colegas, es que el volumen = 1 / α; (ρ L 2) (GG p), donde α = factor de corrección de campo uniforme, ρ = resistividad de la sangre, L = distancia entre los electrodos, G = conductancia y G p = conductancia no sangre 9. Es de destacar que el factor de corrección de campo uniforme en ratones se aproxima a 1,0 debido a los volúmenes de cámara pequeñas 10. Junto con transductores de presión, el catéter de conductancia proporciona datos de presión y volumen simultánea en tiempo real.
Pressu Cardiacare-volumen de análisis presenta ventajas particulares sobre otras medidas de la función cardiaca, ya que permiten la medición de la función ventricular independiente de las condiciones de carga y de la frecuencia cardíaca. De carga independiente índices cardíacos específicos de la contractilidad incluyen: relación del volumen final de la presión sistólica (ESPVR), d P / d t max relación volumen–end diastólica, elastancia máxima (Emax) y precarga trabajo sistólico reclutable (PRSW). Una medida independiente de la carga de la función diastólica es la relación volumen de la presión diastólica final (EDPVR) 11. El siguiente protocolo describe la realización del análisis de bucle de volumen de presión cardiaca, utilizando tanto la carótida y un enfoque apical. Si bien la metodología para llevar a cabo estos estudios se han descrito en detalle previamente 8,11, vamos a revisar los pasos clave para obtener mediciones de presión-volumen precisos, incluyendo tanto la solución salina y la calibración cubeta de corrección, y proporcionar una demostración visual de thesprocedimientos e. La investigación con animales llevados a cabo para este estudio fue manejado de acuerdo a los protocolos aprobados y normas de bienestar animal de Comité de Cuidado y Uso de Animales Institucional de la Universidad de Duke Medical Center.
Protocol
Representative Results
Discussion
Se describe un método para el análisis perfoming bucle presión-volumen con un catéter de conductancia en ratones, para derivar el análisis exhaustivo de tanto la contractilidad cardíaca y la relajación. Suga, Sagawa y sus colegas utilizaron presión-volumen bucles para definir medidas de la contractilidad cardíaca, específicamente la pendiente de la ESPVR, o la elastancia telesistólico (s E), y E máx. Elastancia, definido por la relación de la presión a volumen (P / V), varía a lo lar…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo es apoyado por la American Heart Association 14FTF20370058 (DMA) y NIH T32 HL007101-35 (DMA).
Materials
| AnaSed (xylazine) | Lloyd Laboratories | NADA no. 139-236 | Anesthetic |
| Ketaset (ketamine) | Pfizer | 440842 | Anesthetic |
| VIP3000 | Matrx Medical Inc. | Anesthesia machine | |
| Ventilator | Harvard Apparatus | Model 683 | Surgical Equipment |
| Tubing kit | Harvard Apparatus | 72-1049 | Surgical Equipment |
| Homeothermic Blanket | Kaz Inc. | 5628 | Surgical Equipment |
| Stereo microscope | Carl Zeiss Optical Inc. | Stemi 2000 | Surgical Equipment |
| Illuminator | Cole–Parmer | 41720 | Surgical Equipment |
| Dumont no. 55 Dumostar Forceps | Fine Science Tools Inc | 11295-51 | Surgical Instruments |
| Graefe forceps, curved | Fine Science Tools Inc | 11052-10 | Surgical Instruments |
| Moria MC31 forceps | Fine Science Tools Inc | 11370-31 | Surgical Instruments |
| Mayo scissors | Fine Science Tools Inc | 14512-15 | Surgical Instruments |
| Iris scissors | Fine Science Tools Inc | 14041-10 | Surgical Instruments |
| Halsey needle holder | Fine Science Tools Inc | 12501-13 | Surgical Instruments |
| Olsen–Hegar needle holder | Fine Science Tools Inc | 12002-12 | Surgical Instruments |
| spring scissors | Fine Science Tools Inc | 15610-08 | Surgical Instruments |
| disposable underpads | Kendall/Tyco Healthcare | 1038 | Surgical Supplies |
| Sterile gauze sponges, sterile | Dukal | 62208 | Surgical Supplies |
| Cotton-tipped applicators, sterile | Solon | 368 | Surgical Supplies |
| Surgical suture, silk, 6-0 | DemeTECH | FT-639-1 | Surgical Supplies |
| 1 cc Insulin syringes | Becton Dickenson | 329412 | Surgical Supplies |
| Access-9™ Hemostasis Valve | Merit Medical | MAP111 | Hemodynamic equipment |
| Sphygmomanometer | Baumanometer | 320 | Hemodynamic equipment |
| Millar PV system MPVS-300/400 or MPVS Ultra (includes calibration cuvette) | ADInstruments Inc | Hemodynamic equipment | |
| 1.4F conductance catheter | ADInstruments Inc | SPR-839 | Hemodynamic equipment |
| PowerLab 4/30 with Chart Pro | ADInstruments Inc. | ML866/P | Hemodynamic software |
| animal clipper | Wahl | 8787-450A | Miscellaneous |
| Intradermic tubing PE-10 (Becton Dickinson, cat. no. ) | Becton Dickenson | 427401 | Miscellaneous |
| Intradermic tubing PE-50 (Becton Dickinson, cat. no.) | Becton Dickenson | 427411 | Miscellaneous |
| Needle assortment (18, 25 and 30 gauge; Thomas Scientific) | Miscellaneous | ||
| 0.9% (wt/vol) sodium chloride injection, USP , cat. no. ) | Hospira | NDC no. 0409-4888-50 | Miscellaneous |
| Surgical tape | Miscellaneous | ||
| Alconox (Alconox Inc.) for catheter cleaning | ADInstruments Inc. | Miscellaneous |
References
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