Cateterizzazione cardiaca nei topi per misurare il rapporto pressione del volume: Indagare l'effetto Bowditch
Summary
This article describes the measurement of murine left ventricular function via pressure/volume analysis at different heart rates.
Abstract
I modelli animali che imitano i disturbi cardiaci umani sono stati creati per testare potenziali strategie terapeutiche. Un componente chiave per valutare queste strategie è quello di esaminare i loro effetti sulla funzione cardiaca. Ci sono diverse tecniche per misurare in vivo meccanica cardiaca (ad esempio, ecocardiografia, le relazioni di pressione / volume, ecc.) Rispetto a ecocardiogramma, ventricolare in tempo reale a sinistra (LV) pressione / analisi del volume tramite cateterismo è più precisa e penetranti nel valutare la funzione ventricolare sinistra. Inoltre, l'analisi LV pressione / volume di fornisce la capacità di registrare istantaneamente variazioni durante le manipolazioni di contrattilità (ad esempio, la stimolazione β-adrenergico) e insulti patologici (ad esempio, ischemia / riperfusione). Oltre al massimo (+ dP / dt) e minimo (-dP / dt) tasso di variazione di pressione nella LV, una valutazione accurata della funzione ventricolare sinistra attraverso diversi indici indipendenti dal carico (ad esempio, pressione finale sistolicapossono essere raggiunti rapporto volume e precarico lavoro ictus recruitable). La frequenza cardiaca ha un effetto significativo sulla LV contrattilità tale che un aumento della frequenza cardiaca è il meccanismo principale per aumentare la gittata cardiaca (cioè, effetto Bowditch). Così, quando si confrontano emodinamica tra i gruppi sperimentali, è necessario avere frequenze cardiache simili. Inoltre, una caratteristica di molti modelli cardiomiopatia è una diminuzione della riserva contrattile (cioè, diminuzione effetto Bowditch). Di conseguenza, le informazioni vitali può essere ottenuta tramite determinare gli effetti di aumentare la frequenza cardiaca sulla contrattilità. I nostri e altri dati hanno dimostrato che il neuronale ossido nitrico sintasi (NOS1) topo knockout è diminuita contrattilità. Qui si descrive la procedura di misurazione della pressione LV / volume con l'aumento della frequenza cardiaca utilizzando il modello di topo knockout NOS1.
Introduction
Lo scopo del cuore è di pompare sangue attraverso il corpo per soddisfare le richieste metaboliche dell'organismo. Poiché queste richieste sono costantemente fluttuanti (ad esempio, durante l'esercizio), il cuore deve adattarsi (cioè, aumentare la gittata cardiaca). Il cuore ha messo a punto numerosi sentieri per compiere questa impresa. La maniera privilegiata nel cuore raggiunge questo è tramite un aumento della frequenza cardiaca (ad esempio, effetto Bowditch) 1. Cioè, come uno di frequenza cardiaca aumenta, ciò si traduce in un aumento della contrattilità e un aumento della gittata cardiaca. Pertanto, la funzione del cuore è estremamente dipendente della frequenza cardiaca. Sfortunatamente, malattie cardiache (ad es, infarto miocardico, ipertrofia, etc.) determina funzione povero cuore in cui il cuore pertanto non sarà in grado di soddisfare le esigenze metaboliche del corpo. Le malattie cardiache sono la principale causa di morbilità e mortalità nella società occidentale. Modelli animali che ricapitolano molti cardiomy umanoopathies vengono utilizzati per indagare i meccanismi molecolari e per testare potenziali terapie. Discernere questi meccanismi e di determinare se una terapia sia valida, gli investigatori devono valutare la funzione cardiaca in vivo.
Ci sono diversi modi per valutare la funzione cardiaca in vivo (ad esempio, l'ecocardiografia, risonanza magnetica, ecc), che abitualmente misurano frazione di eiezione, accorciamento frazionale, la gittata cardiaca, ecc, tuttavia, questi parametri sono altamente dipendenti post-carico, precarico, e la frequenza cardiaca oltre alla contrattilità 2. Contrattilità misurazione è indispensabile per comprendere le proprietà intrinseche del cuore nel suo ambiente nativo. Il (dP / dt max) tasso massimo di sviluppo pressione ci porta un passo più vicino alla comprensione contrattilità. Purtroppo, dP / dt dipende anche la frequenza cardiaca e caricamento condizioni 3. Pertanto tecniche sono state sviluppate per misurare il carico (e la frequenza cardiaca, vedere below) indici indipendenti di contrattilità miocardica (cioè fine sistolica rapporto del volume di pressione (ESPVR) e precarico recruitable lavoro ictus (PRSW)) 4-6. ESPVR descrive la pressione massima che può essere sviluppata dal ventricolo in un dato volume di LV. La pendenza della ESPVR rappresenta l'elastanza telesistolico (Ees). PRSW è la regressione lineare di lavoro ictus (area racchiusa dal ciclo PV) con il volume telediastolico. Queste procedure sono una misurazione più accurata e precisa della contrattilità rispetto ai parametri emodinamici come frazione di eiezione, gittata cardiaca e la gittata sistolica. ESPVR e PRSW possono essere ottenuti tramite il blocco temporaneo della vena cava inferiore (IVC). Bloccando la IVC può essere eseguita con una cassa chiusa per evitare l'effetto di cambiare la pressione intrapleurica sulla funzione cardiaca.
L'aumento della frequenza cardiaca aumenta anche contrazione e rilassamento 1. Così, quando si confrontano la funzione cardiaca tra experimentagruppi l (ad esempio, ± dP / dt), frequenze cardiache devono essere simili. Tuttavia, le frequenze cardiache simile di solito non si verificano in ogni animale a causa di varie condizioni (malattia, intervento di ricerca, etc.). Va notato che l'anestesia (iniettabili e inalatori) abbassa la frequenza cardiaca. Poiché la frequenza cardiaca è un fattore determinante della contrattilità, anestesia interesserà notevolmente contrattilità. Per questo motivo, stiamo descrivendo la nostra procedura. Inoltre, una caratteristica di molti cardiomiopatie è una riserva contrattile ridotta (ad esempio, un effetto Bowditch diminuita). Pertanto, la funzione cardiaca dovrebbe essere misurata su una gamma di frequenze cardiache. Qui si descrive come utilizzare uno stimolatore (con una cassa chiusa) per ottenere questi effetti.
Oltre alla frequenza cardiaca, ossido nitrico (NO) è un importante modulatore della contrattilità 7. NO è prodotto tramite enzimi chiamati NO sintetasi (NOS). Noi e altri abbiamo dimostrato che i topi con knockout di neuronale NOS (NOS1 <sup> – / -) hanno smussato la contrazione dei miociti e in vivo emodinamica cardiaca 8,9. Questo mouse viene utilizzato per dimostrare la misura della contrattilità del ventricolo sinistro attraverso la procedura di analisi di pressione LV / Volume eseguita a varie frequenze cardiache.
Protocol
Representative Results
Discussion
Un punto critico per questa tecnica per ottenere una misura affidabile della contrattilità è corretto posizionamento del catetere nel LV. Se il catetere non è posizionato correttamente, quando contrae la LV le pareti possono contattare il catetere a valori molto elevati, e non fisiologici, pressione causando irregolare loop PV sagomati. Se necessario, il catetere può essere ruotato per ottenere il corretto posizionamento. Un altro passo fondamentale per questa tecnica è quello di assicurarsi il mouse ricevuto anest…
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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