Un procedimiento controlado por estimulación para la evaluación de las funciones diastólicas dependientes de la frecuencia cardíaca en modelos murinos de insuficiencia cardíaca
Summary
El presente protocolo describe la obtención de la relación presión-volumen a través de la estimulación transesofágica, que sirve como una herramienta valiosa en la evaluación de la función diastólica en modelos murinos de insuficiencia cardíaca.
Abstract
La insuficiencia cardíaca con fracción de eyección preservada (ICFEP) es una afección caracterizada por disfunción diastólica e intolerancia al ejercicio. Si bien las pruebas hemodinámicas estresadas por el ejercicio o la resonancia magnética se pueden utilizar para detectar la disfunción diastólica y diagnosticar la ICFEP en humanos, estas modalidades son limitadas en la investigación básica que utiliza modelos de ratón. Una prueba de ejercicio en cinta rodante se usa comúnmente para este propósito en ratones, pero sus resultados pueden verse influenciados por el peso corporal, la fuerza del músculo esquelético y el estado mental. Aquí, describimos un protocolo de estimulación auricular para detectar cambios dependientes de la frecuencia cardíaca (FC) en el rendimiento diastólico y validar su utilidad en un modelo murino de ICFEP. El método consiste en anestesiar, intubar y realizar análisis de bucle presión-volumen (PV) concomitante con la estimulación auricular. En este trabajo, se insertó un catéter de conductancia a través de un abordaje apical del ventrículo izquierdo y se colocó un catéter de estimulación auricular en el esófago. Se recogieron los bucles de VP basales antes de ralentizar la FC con ivabradina. Los bucles de VP se recogieron y analizaron en incrementos de FC que oscilaron entre 400 lpm y 700 lpm a través de la estimulación auricular. Utilizando este protocolo, demostramos claramente la insuficiencia diastólica dependiente de la FC en un modelo de ICFEP inducida metabólicamente. Tanto la constante de tiempo de relajación (Tau) como la relación presión-volumen diastólico final (EDPVR) empeoraron a medida que aumentaba la FC en comparación con los ratones control. En conclusión, este protocolo controlado por estimulación auricular es útil para detectar disfunciones cardíacas dependientes de la FC. Proporciona una nueva forma de estudiar los mecanismos subyacentes de la disfunción diastólica en modelos de ratón con ICFEP y puede ayudar a desarrollar nuevos tratamientos para esta afección.
Introduction
La insuficiencia cardíaca representa una de las principales causas de hospitalización y muerte en todo el mundo, y la insuficiencia cardíaca con fracción de eyección preservada (ICFEP) representa alrededor del 50% de todos los diagnósticos de insuficiencia cardíaca. La ICFEP se caracteriza por disfunción diastólica y alteración de la tolerancia al ejercicio, y las anomalías hemodinámicas asociadas, como la disfunción diastólica, pueden detectarse claramente a través de pruebas hemodinámicas sometidas a estrés por ejercicio o resonancias magnéticas 1,2.
En los modelos experimentales, sin embargo, las modalidades disponibles para evaluar las anomalías fisiológicas relacionadas con la ICFEP son limitadas 3,4. La prueba de esfuerzo en cinta rodante (TMT) se utiliza para determinar el tiempo y la distancia de carrera, lo que podría reflejar la hemodinámica cardíaca de estrés por ejercicio; Sin embargo, este método es susceptible a la interferencia de variables extrañas como el peso corporal, la fuerza del músculo esquelético y el estado mental.
Para sortear estas limitaciones, hemos ideado un protocolo de estimulación auricular que detecta cambios sutiles pero cruciales en el rendimiento diastólico en función de la frecuencia cardíaca (FC) y hemos validado su utilidad en un modelo murino de ICFEP5. Varios factores fisiológicos contribuyen a la función cardíaca relacionada con el ejercicio, incluyendo el nervio simpático y la respuesta catecolamina, la vasodilatación periférica, la respuesta endotelial y la frecuencia cardíaca6. Entre estos, sin embargo, la relación FC-presión (también llamada efecto Bowditch) es conocida como un determinante crítico de las características fisiológicas cardíacas 7,8,9.
El protocolo consiste en realizar un análisis convencional de presión-volumen al inicio del estudio para evaluar la función sistólica y diastólica, incluyendo parámetros como la tasa de desarrollo de la presión (dp/dt), la relación presión-volumen telesistólico (ESPVR) y la relación presión-volumen telediastólica (EDPVR). Sin embargo, hay que tener en cuenta que estos parámetros están influenciados por la FC, que puede variar entre animales debido a las diferencias en su frecuencia cardíaca intrínseca. Además, también se deben considerar los efectos de la anestesia en la FC. Para abordar esto, la FC se estandarizó mediante la administración de estimulación auricular concomitantemente con ivabradina, y se realizaron mediciones de parámetros cardíacos a frecuencias cardíacas incrementales. En particular, la respuesta cardíaca dependiente de la FC distinguió a los ratones con ICFEP de los ratones del grupo control, mientras que no se observaron diferencias significativas en las mediciones basales del bucle de VP (utilizando la frecuencia cardíaca intrínseca)5.
Si bien este protocolo de estimulación puede parecer relativamente complicado, su tasa de éxito supera el 90% cuando se comprende bien. Este protocolo proporcionaría una forma útil de estudiar los mecanismos subyacentes de la disfunción diastólica en modelos de ratón con ICFEP y ayudaría en el desarrollo de nuevos tratamientos para esta afección.
Protocol
Representative Results
Discussion
Presentamos una metodología para evaluar la relación presión-volumen con la aplicación de estimulación transesofágica. La intolerancia al ejercicio es una de las características clave de la ICFEP, sin embargo, no existen técnicas disponibles para la evaluación de la función cardíaca en ratones durante el ejercicio. Nuestro protocolo de estimulación ofrece una herramienta valiosa para detectar la disfunción diastólica, que puede no ser evidente en condiciones de reposo.
Para logra…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo contó con el apoyo de becas de investigación de la Fundación Fukuda para la Tecnología Médica (a E.T. y G.N.) y la Beca de Investigación Científica JSPS KAKENHI 21K08047 (a 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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