Procédure contrôlée par la stimulation pour l’évaluation des fonctions diastoliques dépendantes de la fréquence cardiaque dans des modèles murins d’insuffisance cardiaque
Summary
Le présent protocole décrit l’obtention de la relation pression-volume par la stimulation transœsophagienne, qui constitue un outil précieux pour évaluer la fonction diastolique dans des modèles murins d’insuffisance cardiaque.
Abstract
L’insuffisance cardiaque avec fraction d’éjection préservée (HFpEF) est une affection caractérisée par un dysfonctionnement diastolique et une intolérance à l’exercice. Alors que les tests hémodynamiques à l’effort ou l’IRM peuvent être utilisés pour détecter le dysfonctionnement diastolique et diagnostiquer l’HFpEF chez l’homme, ces modalités sont limitées dans la recherche fondamentale utilisant des modèles murins. Un test d’effort sur tapis roulant est couramment utilisé à cette fin chez la souris, mais ses résultats peuvent être influencés par le poids corporel, la force des muscles squelettiques et l’état mental. Nous décrivons ici un protocole de stimulation auriculaire permettant de détecter les changements de performance diastolique en fonction de la fréquence cardiaque (FC) et de valider son utilité dans un modèle murin d’HFpEF. La méthode implique l’anesthésie, l’intubation et la réalisation d’une analyse de la boucle pression-volume (PV) concomitante à la stimulation auriculaire. Dans ce travail, un cathéter de conductance a été inséré par une approche apicale ventriculaire gauche, et un cathéter de stimulation auriculaire a été placé dans l’œsophage. Les boucles PV de base ont été recueillies avant que la HR ne soit ralentie avec l’ivabradine. Les boucles PV ont été collectées et analysées à des incréments de FC allant de 400 bpm à 700 bpm via une stimulation auriculaire. À l’aide de ce protocole, nous avons clairement démontré l’insuffisance diastolique dépendante de la HR dans un modèle HFpEF induit métaboliquement. La constante de temps de relaxation (Tau) et la relation pression-volume en fin de diastolique (EDPVR) se sont détériorées à mesure que la FC augmentait par rapport aux souris témoins. En conclusion, ce protocole contrôlé par la stimulation auriculaire est utile pour détecter les dysfonctionnements cardiaques dépendants de la fréquence cardiaque. Il fournit une nouvelle façon d’étudier les mécanismes sous-jacents de la dysfonction diastolique dans des modèles murins HFpEF et peut aider à développer de nouveaux traitements pour cette maladie.
Introduction
L’insuffisance cardiaque représente l’une des principales causes d’hospitalisation et de décès dans le monde, et l’insuffisance cardiaque avec fraction d’éjection préservée (HFpEF) représente environ 50 % de tous les diagnostics d’insuffisance cardiaque. L’HFpEF est caractérisée par un dysfonctionnement diastolique et une altération de la tolérance à l’exercice, et les anomalies hémodynamiques associées, telles que le dysfonctionnement diastolique, peuvent être clairement détectées par des tests hémodynamiques soumis à l’effort ou des IRM 1,2.
Dans les modèles expérimentaux, cependant, les modalités disponibles pour évaluer les anomalies physiologiques liées à l’HFpEF sont limitées 3,4. Les tests d’effort sur tapis roulant (TMT) sont utilisés pour déterminer le temps et la distance de course, ce qui peut refléter l’hémodynamique cardiaque liée au stress exercé ; Cependant, cette méthode est susceptible d’être perturbée par des variables étrangères telles que le poids corporel, la force des muscles squelettiques et l’état mental.
Pour contourner ces limitations, nous avons mis au point un protocole de stimulation auriculaire qui détecte des changements subtils mais cruciaux dans les performances diastoliques en fonction de la fréquence cardiaque (FC) et avons validé son utilité dans un modèle murin de HFpEF5. Plusieurs facteurs physiologiques contribuent à la fonction cardiaque liée à l’exercice, notamment la réponse du nerf sympathique et des catécholamines, la vasodilatation périphérique, la réponse endothéliale et la fréquence cardiaque6. Parmi ceux-ci, cependant, la relation FC-pression (également appelée effet Bowditch) est connue comme un déterminant critique des caractéristiques physiologiques cardiaques 7,8,9.
Le protocole consiste à effectuer une analyse conventionnelle pression-volume au départ pour évaluer la fonction systolique et diastolique, y compris des paramètres tels que le taux de développement de la pression (dp/dt), la relation pression-volume en fin de systolique (ESPVR) et la relation pression-volume en fin de diastolique (EDPVR). Cependant, il convient de noter que ces paramètres sont influencés par la FC, qui peut varier d’un animal à l’autre en raison des différences de fréquence cardiaque intrinsèque. De plus, les effets de l’anesthésie sur la RH doivent également être pris en compte. Pour remédier à ce problème, la fréquence cardiaque a été normalisée en administrant une stimulation auriculaire concomitante à l’ivabradine, et des mesures des paramètres cardiaques ont été effectuées à des fréquences cardiaques incrémentielles. Notamment, la réponse cardiaque dépendante de la FC distinguait les souris HFpEF des souris du groupe témoin, tandis qu’aucune différence significative n’a été observée dans les mesures de base de la boucle PV (en utilisant la fréquence cardiaque intrinsèque)5.
Bien que ce protocole de stimulation puisse sembler relativement compliqué, son taux de réussite dépasse les 90 % lorsqu’il est bien compris. Ce protocole fournirait un moyen utile d’étudier les mécanismes sous-jacents de la dysfonction diastolique dans des modèles murins HFpEF et aiderait au développement de nouveaux traitements pour cette maladie.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nous présentons une méthodologie permettant d’évaluer les relations pression-volume avec l’application de la stimulation transœsophagienne. L’intolérance à l’exercice est l’une des principales caractéristiques de l’HFpEF, mais il n’existe aucune technique permettant d’évaluer la fonction cardiaque chez la souris pendant l’exercice. Notre protocole de stimulation offre un outil précieux pour détecter un dysfonctionnement diastolique, qui peut ne pas être apparent dans des conditions de repos.<…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par des subventions de recherche de la Fondation Fukuda pour la technologie médicale (à E.T. et G.N.) et à la subvention de recherche scientifique JSPS KAKENHI 21K08047 (à 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 |
References
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