This work has been supported by NIH HL-1034.

El Comité de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad Johns Hopkins aprobado todos los protocolos de los animales. 1. Equipos El sistema compuesto de configurar, listo para medir la curva de PV se muestra en la Figura 1. <ol><li> Medición del volumen: <ol><li> Generar una tasa constante de la inflación y la deflación mediante el uso de una bomba de jeringa con un interruptor que permite al usuario para revertir rápidamente la bomba después de alcanzar los límites de presión. Para las curvas PV ratón, usar una jeringa de vidrio de 5 ml muy ligeramente engrasado con el volumen inicial (antes de la inflación), fijado en 3 ml de aire. 3 ml es suficientemente grande para medir los volúmenes en casi todas las curvas PV ratón. </li><li> Medir el volumen suministrado por la bomba uniendo un transformador diferencial lineal a la carcasa de la bomba, con una varilla de sensor pequeño conectado al émbolo de la jeringa en movimiento. Nota: Un medio empíricos para corregir la compresión de gas en el sistema que se describen en el cu PVsección de grabación rve. </li></ol></li><li> Medición de la presión: <ol><li> Utilice un medidor de presión de bajo costo de serie con un rango de 0 a 60 cm H 2 O (0-1 PSI). </li></ol></li><li> Grabación de medición: <ol><li> Para grabar la curva PV utiliza ningún grabador digital con capacidades XY (por ejemplo, PowerLab). Establecer un canal para grabar la señal de volumen corregido y otro canal para grabar la presión transpulmonar (PTP), con el fin de trazar la curva PV. Utilice un preamplificador puente que se conecta a la Powerlab principal para medir la presión. Calibrar el canal de presión 0-40 cm H 2 O, y calibrar el canal de volumen 0-3 ml. </li></ol></li></ol> 2. Corrección de Compresión de Gas Nota: Este es un paso inicial crítico en la puesta en marcha, ya que como la presión aumenta, las disminuciones de volumen de gas, y así el volumen de aire entregado al ratón será cada vez menor que el desplazamiento de la syrbarril inge. <ol><li> Cierre la llave de paso que conectará la instalación fotovoltaica a los pulmones, por lo que no hay gas puede salir del sistema. Iniciar la infusión y observar si el canal de volumen corregido en la grabadora muestra los cambios mensurables como la presión aumenta a aproximadamente 40 cm H 2 O. Si es así, entonces correcta como en los pasos siguientes. <ol><li> Correcta para la compresión de gas empíricamente restando de la medición de desplazamiento del émbolo (es decir, el volumen no corregido) de un término proporcional a la presión de inflado. Haga esto en un canal Powerlab (llamado Vc) para mostrar la señal de volumen menos unos tiempos de coeficientes de la presión. </li><li> Determinar el coeficiente en la ecuación. En primer lugar, hacer una estimación inicial, gire el gráfico grabación en, y arrancar la bomba. Desde el tubo de inflación está sellado, ajustar el multiplicador de coeficiente de presión para que el canal Vc leer cero como la presión aumenta 0-40 cm H 2 O. Si sube o baja, sólo tiene que ajustar el factor de corrección hasta quese mantiene plana en este intervalo de presión. Este factor de corrección siempre será la misma, si no se cambia las mismas 3 ml volumen de partida en la jeringa. </li></ol></li></ol> 3. Pruebas experimentales en ratones <ol><li> Procedimiento para la medición de la curva de PV en ratones. Todos los animales protocolos fueron aprobados por el Comité de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad Johns Hopkins. <ol><li> Anestesiar a los ratones (C57BL / 6 ratones a los 6-12 semanas de edad) con ketamina (90 mg / kg) y xilazina (15 mg / kg), y confirmar la anestesia por la ausencia de movimiento reflejo. Nota: La curva de PV se puede completar en ratones anestesiados en menos de 10 min y es un procedimiento terminal. </li><li> Tracheostomize los ratones con un 18 G cánula de la aguja trozo. Haga esto haciendo una pequeña incisión en la piel que cubre la tráquea, la localización de la tráquea, a continuación, hacer una pequeña abertura en la tráquea, donde se puede insertar la aguja trozo. Fije la cánula mediante la vinculación con hilo. </li><li> Permitir a los ratones para respirar 100% de oxígeno durante al menos 4 min. Esto puede ser a través de la respiración espontánea de una bolsa o con un ventilador nominalmente conjunto con un volumen corriente de 0,2 ml a 150 respiraciones / min. </li><li> Cierre la cánula traqueal y permitir 3-4 minutos para el ratón para absorber todo el oxígeno. Este procedimiento de absorción de oxígeno como resultado la muerte de los animales y en una desgasificación casi completa del pulmón 11. Confirmar la muerte del ratón mediante la medición del cese de los latidos del corazón con electrodos de ECG o la observación directa. </li><li> Una vez que la desgasificación del pulmón es completa y el volumen de pulmón es cero, comenzar inflar el pulmón con aire de la habitación en la bomba de jeringa a una velocidad de 3 ml / min. Supervisar el trazado de la presión en la grabadora digital, y cuando llega a 35 cm H 2 O, invierta la bomba. </li><li> Siga la curva de la deflación hasta que la presión alcanza negativo 10 cm H 2 O, momento en el cual las vías respiratorias se han derrumbado, atrapando el aire en los alvéolos que impiden una mayor reducción de volumen. Revertir Inmediatamente tque la bomba de nuevo, lo que permite que el pulmón se vuelva a inflar como las vías respiratorias colapsadas abrir. Esta abertura es normalmente heterogénea aparente por el ruidoso mirando extremidad de inflación en la parte inicial de esta segunda inflación. </li><li> Cuando la presión vuelve a alcanzar 35 cm H 2 O, invertir la dirección de la bomba, y continuar para desinflar el pulmón hasta esta segunda extremidad deflación llega a 0 cm H 2 O. Luego parar la bomba. </li><li> Ver el registro gráfico de PowerLab de presión y el flujo y la curva PV. Luego de analizar la curva PV para detectar cambios fenotípicos en parénquima pulmonar que se presentan con diferentes patologías pulmonares. </li></ol></li></ol>

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	<li>Neergaard, K. v. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neue+Auffasungen+&#252;ber+einn+Grundbergriff+der+Atemtechnik.+Die+Retraktionskraft+der+unge,+abhangig+von+den+Oberflachenspannung+in+den+Alveolen.+(New+interpretations+of+basic+concepts+of+respiratory+mechanics.+Correlation+of+pulmonary+recoil+force+with+surface+tension+in+the+alveoli.).">Neue Auffasungen &#252;ber einn Grundbergriff der Atemtechnik. Die Retraktionskraft der unge, abhangig von den Oberflachenspannung in den Alveolen. (New interpretations of basic concepts of respiratory mechanics. Correlation of pulmonary recoil force with surface tension in the alveoli.).</a> Zeitschrift Fur Gesamte Experi Medizin. 66, 373-394 (1929).</li><li>Hildebrandt, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pressure-volume+data+of+cat+lung+interpreted+by+a+plastoelastic,+linear+viscoelastic+model.">Pressure-volume data of cat lung interpreted by a plastoelastic, linear viscoelastic model.</a> J. Appl. Physiol. 28, 365-372 (1970).</li><li>Hoppin, F. G., Hildebrandt, J., West, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Bioengineering Aspects of the Lung. , 83-162 (1977).</li><li>Avery, M. 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C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lung+degassing:+an+evaluation+of+two+methods.">Lung degassing: an evaluation of two methods.</a> Journal of Applied Physiology: Respiratory, Environmental and Exercise Physiology. 48, 370-375 (1980).</li><li>Limjunyawong, N., Mitzner, W., Horton, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mouse+model+of+chronic+idiopathic+pulmonary+fibrosis.">A mouse model of chronic idiopathic pulmonary fibrosis.</a> Physiol Rep. 2, e00249 (2014).</li><li>Fallica, J., Das, S., Horton, M. 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L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+ventilation+on+surface+forces+in+excised+dogs'+lungs.">Effect of ventilation on surface forces in excised dogs' lungs.</a> J. Appl. Physiol. 21, 1453-1462 (1966).</li><li>Comroe, J. H., Forster, R. E., Dubois, A. B., Briscoe, W. A., Carlsen, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Lung: Clinical Physiology and Pulmonary Function Tests. , (1962).</li><li>Martinez, F. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+clinical+course+of+patients+with+idiopathic+pulmonary+fibrosis.">The clinical course of patients with idiopathic pulmonary fibrosis.</a> Ann. Intern. Med. 142, 963-967 (2005).</li></ol>

None of the authors have any financial interests that would be in conflict with the material presented in this paper.

En este documento un método reproducible sencillo se ha descrito para medir en ratones un método clásico de la elasticidad pulmonar fenotipificación, la curva total de PV de pulmón. Estas curvas fueron fundamentales en el descubrimiento de surfactante pulmonar y su importancia en el suministro de la estabilidad de pulmón. Aquí se muestra cómo la curva de PV también es útil para proporcionar un medio para medir varias variables relacionadas con la elasticidad pulmonar en los pulmones de ratón adulto. Hubo camb...

El ratón es ahora el modelo animal primario de una variedad de enfermedades pulmonares. En los modelos de enfisema o fibrosis, los cambios fenotípicos esenciales se evalúan mejor mediante la medición de los cambios en la elasticidad pulmonar. Aunque hay muchas formas de medir la elasticidad, el método clásico es el de la curva de presión-volumen total (PV) medida desde el volumen residual (RV) a la capacidad pulmonar total (TLC). Esta medición se ha realizado en los pulmones de adultos de casi todas las especies de mamíferos que datan de hace casi 100 años 1-3. Tales curvas PV también jugaron un papel importante en el descubrimiento y la comprensión de la función de surfactante pulmonar en el desarrollo pulmonar fetal 4-7. A pesar de la importancia de la curva de PV como una medida del fenotipo del pulmón, no ha habido una manera estandarizada para realizar esta medición. Se ha hecho simplemente inflar y desinflar el pulmón con pasos discretos (a la espera de un tiempo variable para el equilibrado después de cada) o con bombas quepuede inflar y desinflar de forma continua el pulmón. La curva de PV se hace a menudo en un rango de volumen entre cero y alguna capacidad pulmonar usuario definir, pero la duración de tiempo de cada bucle de volumen de la presión reportado por diferentes laboratorios ha sido extremadamente variable, variando desde unos pocos segundos a 8 hr 2. Algunos investigadores se refieren a esta curva total de PV de pulmón como estática o casi estático, pero estos son términos cualitativos que ofrecen poca información, y no se utilizan aquí. Además, la curva de PV no se ha informado ampliamente en el ratón, a pesar del hecho de que puede proporcionar información útil sobre los efectos macroscópicos de cambios estructurales en el pulmón. Varias cuestiones han dado lugar a la variabilidad en la adquisición de la curva PV incluyendo: 1) la tasa de inflación y la deflación; 2) las excursiones de presión para la inflación y la deflación; y 3) los medios para determinar una medición del volumen pulmonar absoluto. En el método aquí presentes, una velocidad de 3 ml / min fue elegido como un compromise, siendo no demasiado corto como para reflejar la elasticidad dinámica asociada con la ventilación normal y no demasiado lenta como para hacer la medición poco práctico, sobre todo cuando el estudio de cohortes grandes. Desde una capacidad pulmonar total nominal en un / 6 de ratón C57BL saludable es del orden de 1,2 ml 9, esta tasa típicamente permite dos completa cerrado PV bucles que ser hecho en aproximadamente 1,5 min. En la literatura extendida donde se han reportado las curvas PV, la presión de inflado de pico utilizado ha sido extremadamente variable, variando desde tan bajo como 20 a más de 40 cm H 2 O. Parte de esta variabilidad puede estar relacionada con las especies, pero el objetivo principal de establecer el límite de presión superior para curvas PV es para inflar el pulmón a la capacidad pulmonar total (TLC), o el volumen pulmonar máximo. El TLC en los seres humanos se define por el esfuerzo voluntaria máxima de un individuo puede hacer, pero desafortunadamente esto nunca se puede duplicar en cualquier modelo animal. Así, el volumen máximo en curvas experimentales PV es disuadirminado por una presión máxima establecido arbitrariamente por el investigador. El objetivo es establecer una presión donde la curva PV es plana, pero desafortunadamente la extremidad de la inflación de una curva de PV de pulmón de mamífero es nunca plana. Así que la mayoría de los investigadores establecen una presión donde la curva de la inflación comienza a aplanarse sustancialmente, normalmente de 30 cm H 2 O. En el ratón, sin embargo, la curva PV es aún más complejo con un doble joroba en la extremidad de la inflación, y donde esta parte la inflación es a menudo sigue aumentando vertiginosamente a 30 cm H 2 O 10, por lo que 30 no es un buen punto final para el curva PV. Por esta razón, utilizamos 35 cm H 2 O como el límite de presión para la curva PV del ratón, que es una presión a la que los miembros de inflación de todas las cepas que hemos examinado empiezan a aplanarse. Dado que la propia curva de PV es muy no lineal, la aparición de un bucle de PV dependerá del volumen desde donde la curva comienza. Algunos ventiladores comerciales permiten a los usuarios hacer grandes bucles PV, a partir de FRC, pero si el volumen FRC es desconocida entonces es imposible interpretar los cambios en tales curva de PV con cualquier patología, ya que estos cambios podrían simplemente el resultado de un cambio en el volumen de partida, y no alteraciones estructurales en el pulmón. Por lo tanto, sin una medición de volumen absoluto, las curvas PV son casi imposibles de interpretar y por lo tanto tienen poca utilidad. Aunque, hay varias formas de medir los volúmenes pulmonares, estos son a menudo engorrosos y requieren equipo especial. En el caso simple descrito aquí, la curva PV comienza a volumen cero después de un procedimiento de desgasificación en vivo. En resumen, este trabajo muestra un método sencillo para homogeneizar la medición curva PV pulmonar en el pulmón de ratón, y define varias métricas que se pueden calcular a partir de esta curva que están vinculados a la estructura pulmonar. Por tanto, la curva de PV proporciona una prueba de función pulmonar que tiene aplicación directa en ser capaz de detectar cambios estructurales fenotípicas en ratones con commen patologías pulmonares como el enfisema y la fibrosis.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="692">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:127px;">Company</td>
			<td style="width:155px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;"></td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;"></td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:244px;">&#160;Syringe Pump</td>
			<td style="width:127px;">Harvard Apparatus</td>
			<td>55-2226</td>
			<td>Infuse/Withdraw syringe pump</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Pump 22 Reversing Switch&#160;</td>
			<td style="width:127px;">Harvard Apparatus</td>
			<td>552217</td>
			<td>&#160;included with pump</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Linear displacement transformer</td>
			<td style="width:127px;">Trans-Tek, Inc.</td>
			<td style="width:155px;">0244-0000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;"></td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">5 mL glass syringe</td>
			<td style="width:127px;">Becton Dickenson</td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td>Several other possible vendors</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;"></td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Digital recorder</td>
			<td style="width:127px;">ADInstruments</td>
			<td>PL3504</td>
			<td>Several other possible vendors</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Bridge Amp Signal Conditioner</td>
			<td style="width:127px;">ADInstruments</td>
			<td>FE221</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;">Gas tank,100% oxygen</td>
			<td style="width:127px;">Airgas, Inc</td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td>Any supplier or hospital source will work</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:244px;"></td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td style="width:155px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Pressure Transducer - 0-1psi&#160; millivolt output</td>
			<td>Omega Engineering</td>
			<td>PX-137</td>
			<td>Range: &#8776;0-60 cmH2O</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measurement of the pressure-volume curve in mouse lungs

En las últimas décadas el ratón se ha convertido en el modelo animal primario de una variedad de enfermedades pulmonares. En los modelos de enfisema o fibrosis, los cambios fenotípicos esenciales se evalúan mejor mediante la medición de los cambios en la elasticidad pulmonar. Para entender mejor los mecanismos específicos que subyacen a tales patologías en ratones, es esencial para realizar mediciones funcionales que pueden reflejar la patología en desarrollo. Aunque hay muchas formas de medir la elasticidad, el método clásico es el de la pulmonar total presión-volumen (PV) curva de hecho en todo el rango de los volúmenes pulmonares. Esta medición se ha realizado en los pulmones de adultos de casi todas las especies de mamíferos que datan de hace casi 100 años, y tales curvas PV también jugó un papel importante en el descubrimiento y la comprensión de la función de surfactante pulmonar en el desarrollo pulmonar fetal. Por desgracia, estas curvas totales PV no han sido ampliamente reportado en el ratón, a pesar del hecho de que pueden proporcionar información útil sobre la macroscOPIC efectos de los cambios estructurales en el pulmón. Aunque las curvas PV parciales que miden sólo los cambios en el volumen pulmonar En ocasiones se presenta, sin una medida de volumen absoluto, la naturaleza no lineal de la curva total de PV hace que estos parciales muy difíciles de interpretar. En el presente estudio, se describe una forma estandarizada para medir la curva total de PV. A continuación, hemos probado la capacidad de estas curvas para detectar cambios en la estructura de pulmón de ratón en dos patologías pulmonares común, enfisema y fibrosis. Los resultados mostraron cambios significativos en varias variables consistentes con los cambios estructurales esperados con estas patologías. Esta medición de la curva de PV de pulmón en ratones de este modo proporciona un medio sencillo para controlar la progresión de los cambios fisiopatológicos en el tiempo y el efecto potencial de los procedimientos terapéuticos.

Aunque el procedimiento para las curvas PV se demuestra en el vídeo sólo para los ratones sanos de control, se analizó la capacidad de la curva de PV para detectar cambios funcionales y patológicos en los ratones con dos patologías comunes diferentes, enfisema y fibrosis. Los detalles de estos modelos tradicionales describen en otra parte 12,13. Muy brevemente, después de la anestesia con 3% de isoflurano el enfisema fue causado por 3 o 6 U elastasa pancreática porcina inculcado en la tráquea y estudi...

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Measurement of the Pressure-volume Curve in Mouse Lungs

Here we present a protocol to simply and reliably measure the lung pressure-volume curve in mice, showing that it is sufficiently sensitive to detect phenotypic parenchymal changes in two common lung pathologies, pulmonary fibrosis and emphysema. This metric provides a means to quantify the lung&#8217;s structural changes with developing pathology.

Medición de la curva de presión-volumen en mouse Pulmones

In recent decades the mouse has become the primary animal model of a variety of lung diseases. In models of emphysema or fibrosis, the essential ...

measurement-of-the-pressure-volume-curve-in-mouse-lungs

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The Kinetic Theory of Gases

SCIENTISTS IN ACTION

18.5K vistas.  Johns Hopkins University. Here we present a protocol to simply and reliably measure the lung pressure-volume curve in mice, showing that it is sufficiently sensitive to detect phenotypic parenchymal changes in two common lung pathologies, pulmonary fibrosis and emphysema. This metric provides a means to quantify the lung’s structural changes with developing pathology.

Video: Measurement of the Pressure-volume Curve in Mouse Lungs

In vivo Measurement of the Mouse Pulmonary Endothelial Surface Layer

The endothelial glycocalyx is a layer of proteoglycans and associated glycosaminoglycans lining the vascular lumen. In vivo, the glycocalyx is highly hydrated, forming a substantial endothelial surface layer (ESL) that contributes to the maintenance of endothelial function. As the endothelial glycocalyx is often aberrant in vitro and is lost during standard tissue fixation techniques, study of the ESL requires use of intravital microscopy. To best approximate the complex physiology of the alveolar microvasculature, pulmonary intravital imaging is ideally performed on a freely-moving lung. These preparations, however, typically suffer from extensive motion artifact. We demonstrate how closed-chest intravital microscopy of a freely-moving mouse lung can be used to measure glycocalyx integrity via ESL exclusion of fluorescently-labeled high molecular weight dextrans from the endothelial surface. This non-recovery surgical technique, which requires simultaneous brightfield and fluorescent imaging of the mouse lung, allows for longitudinal observation of the subpleural microvasculature without evidence of inducing confounding lung injury.

In vivo Measurement of the Mouse Pulmonary Endothelial Surface Layer

The endothelial glycocalyx/endothelial surface layer is ideally studied using intravital microscopy. Intravital microscopy is technically challenging in a moving organ such as the lung. We demonstrate how simultaneous brightfield and fluorescent microscopy may be used to estimate endothelial surface layer thickness in a freely-moving in vivo mouse lung.

Medición in vivo de la capa de ratón pulmonar superficie endotelial

The endothelial glycocalyx is a layer of proteoglycans and associated glycosaminoglycans lining the vascular lumen. In vivo, the glycocalyx is highly ...

Investigación

Medicina

Technical Aspects of the Mouse Aortocaval Fistula

Technical aspects of creating an arteriovenous fistula in the mouse are discussed. Under general anesthesia, an abdominal incision is made, and the aorta and inferior vena cava (IVC) are exposed. The proximal infrarenal aorta and the distal aorta are dissected for clamp placement and needle puncture, respectively. Special attention is paid to avoid dissection between the aorta and the IVC. After clamping the aorta, a 25 G needle is used to puncture both walls of the aorta into the IVC. The surrounding connective tissue is used for hemostatic compression. Successful creation of the AVF will show pulsatile arterial blood flow in the IVC. Further confirmation of successful AVF can be achieved by post-operative Doppler ultrasound.

The goal is to produce an arteriovenous fistula that is simple and reproducible. This method does not use sutures or glue adhesive. Therefore the samples can be used with the least amount of foreign materials for analysis.

Aspectos técnicos de la aortocava Fístula Ratón

Technical aspects of creating an arteriovenous fistula in the mouse are discussed. Under general anesthesia, an abdominal incision is made, and the aorta ...

Myocardial Infarction and Functional Outcome Assessment in Pigs

Introduction of newly discovered cardiovascular therapeutics into first-in-man trials depends on a strictly regulated ethical and legal roadmap. One important prerequisite is a good understanding of all safety and efficacy aspects obtained in a large animal model that validly reflect the human scenario of myocardial infarction (MI). Pigs are widely used in this regard since their cardiac size, hemodynamics, and coronary anatomy are close to that of humans. Here, we present an effective protocol for using the porcine MI model using a closed-chest coronary balloon occlusion of the left anterior descending artery (LAD), followed by reperfusion. This approach is based on 90 min of myocardial ischemia, inducing large left ventricle infarction of the anterior, septal and inferoseptal walls. Furthermore, we present protocols for various measures of outcome that provide a wide range of information on the heart, such as cardiac systolic and diastolic function, hemodynamics, coronary flow velocity, microvascular resistance, and infarct size. This protocol can be easily tailored to meet study specific requirements for the validation of novel cardioregenerative biologics at different stages (i.e. directly after the acute ischemic insult, in the subacute setting or even in the chronic MI once scar formation has been completed). This model therefore provides a useful translational tool to study MI, subsequent adverse remodeling, and the potential of novel cardioregenerative agents.

This protocol describes the porcine myocardial infarction (MI) model using a 90 min closed-chest coronary balloon occlusion of the left anterior descending artery (LAD), followed by reperfusion. Furthermore, the protocol for several outcome parameters, such as cardiac function, hemodynamics, microvascular resistance, and infarct size, are also presented.

Infarto de miocardio y la evaluación de resultados funcionales en los cerdos

Introduction of newly discovered cardiovascular therapeutics into first-in-man trials depends on a strictly regulated ethical and legal roadmap. One ...

Cardiac Catheterization in Mice to Measure the Pressure Volume Relationship: Investigating the Bowditch Effect

Animal models that mimic human cardiac disorders have been created to test potential therapeutic strategies. A key component to evaluating these strategies is to examine their effects on heart function. There are several techniques to measure in vivo cardiac mechanics (e.g., echocardiography, pressure/volume relations, etc.). Compared to echocardiography, real-time left ventricular (LV) pressure/volume analysis via catheterization is more precise and insightful in assessing LV function. Additionally, LV pressure/volume analysis provides the ability to instantaneously record changes during manipulations of contractility (e.g., &#946;-adrenergic stimulation) and pathological insults (e.g., ischemia/reperfusion injury). In addition to the maximum (+dP/dt) and minimum (-dP/dt) rate of pressure change in the LV, an accurate assessment of LV function via several load-independent indexes (e.g., end systolic pressure volume relationship and preload recruitable stroke work) can be attained. Heart rate has a significant effect on LV contractility such that an increase in the heart rate is the primary mechanism to increase cardiac output (i.e., Bowditch effect). Thus, when comparing hemodynamics between experimental groups, it is necessary to have similar heart rates. Furthermore, a hallmark of many cardiomyopathy models is a decrease in contractile reserve (i.e., decreased Bowditch effect). Consequently, vital information can be obtained by determining the effects of increasing heart rate on contractility. Our and others data has demonstrated that the neuronal nitric oxide synthase (NOS1) knockout mouse has decreased contractility. Here we describe the procedure of measuring LV pressure/volume with increasing heart rates using the NOS1 knockout mouse model.

This article describes the measurement of murine left ventricular function via pressure/volume analysis at different heart rates.

Cateterismo cardíaco en ratones para medir la relación de volumen Presión: Investigar el efecto Bowditch

Animal models that mimic human cardiac disorders have been created to test potential therapeutic strategies. A key component to evaluating these ...

Preparation Steps for Measurement of Reactivity in Mouse Retinal Arterioles Ex Vivo

Vascular insufficiency and alterations in normal retinal perfusion are among the major factors for the pathogenesis of various sight-threatening ocular diseases, such as diabetic retinopathy, hypertensive retinopathy, and possibly glaucoma. Therefore, retinal microvascular preparations are pivotal tools for physiological and pharmacological studies to delineate the underlying pathophysiological mechanisms and to design therapies for the diseases. Despite the wide use of mouse models in ophthalmic research, studies on retinal vascular reactivity are scarce in this species. A major reason for this discrepancy is the challenging isolation procedures owing to the small size of these retinal blood vessels, which is ~ &#8804; 30 &#181;m in luminal diameter. To circumvent the problem of direct isolation of these retinal microvessels for functional studies, we established an isolation and preparation technique that enables ex vivo studies of mouse retinal vasoactivity under near-physiological conditions. Although the present experimental preparations will specifically refer to the mouse retinal arterioles, this methodology can readily be employed to microvessels from rats.

Preparation Steps for Measurement of Reactivity in Mouse Retinal Arterioles Ex Vivo

Many vision-threatening ocular diseases are associated with dysfunctional retinal microvessels. Therefore, the measurement of retinal arteriole responses is important to investigate the underlying pathophysiological mechanisms. This article describes a detailed protocol for mouse retinal arteriole isolation and preparation to assess the effects of vasoactive substances on vascular diameter.

Pasos de preparación para la medición de la reactividad en ratón arteriolas retinianas Ex Vivo

Vascular insufficiency and alterations in normal retinal perfusion are among the major factors for the pathogenesis of various sight-threatening ocular ...

Real-time Pressure-volume Analysis of Acute Myocardial Infarction in Mice

Acute myocardial infarction can lead to acute heart failure and cardiogenic shock. The evaluation of hemodynamics is critical for the evaluation of any potential therapeutic approach directed against acute left ventricular (LV) dysfunction. Current imaging modalities (e.g., echocardiography and magnetic resonance imaging) have several limitations since data on LV pressure cannot directly be measured. LV catheterization in mice undergoing coronary artery occlusion could serve as a novel method for a real-time evaluation of LV function.
At the beginning of the procedure, mice were anesthetized followed by endotracheal intubation. For LV catheterization, the right carotid artery was exposed via middle-neck incision. The catheter was introduced and placed into the LV cavity. Left thoracotomy was conducted and the left main coronary artery (LCA) was ligated. To induce reperfusion, the suture was released after 45 min. Pressure-volume data was recorded at all times.
Ligation of the LCA caused a decrease in LV systolic function as evidenced by a 30% reduction in stroke volume, LV ejection fraction (EF), and cardiac output. Maximum dP/dt as a parameter for LV contractility was also significantly reduced and diastolic function was severely impaired (minimum dP/dt -40%). Reperfusion over a period of 20 min did not lead to a complete recovery of LV function.
Real-time pressure-volume analysis served as a valid procedure for monitoring cardiac function during acute myocardial infarction in mice. Maintaining stable anesthesia and a standardized surgical approach was crucial to ensure valid results. As the early phase of acute myocardial infarction is critical for morbidity and mortality, the delineated method could be beneficial for preclinical evaluation of new strategies for cardioprotection.

Acute myocardial infarction in mice induces acute but incompletely characterized changes in left ventricular (LV) function. LV catheterization in mice undergoing coronary artery occlusion serves as a novel method for a real-time evaluation of LV function.

Análisis en tiempo real de presión-volumen del infarto agudo de miocardio en ratones

Acute myocardial infarction can lead to acute heart failure and cardiogenic shock. The evaluation of hemodynamics is critical for the evaluation of any ...

Echocardiographic Measurement of Right Ventricular Diastolic Parameters in Mouse

Diastolic dysfunction is a prominent feature of right ventricular (RV) remodeling associated with conditions of pressure overload. However, the RV diastolic function is rarely quantified in experimental studies. This might be due to technical difficulties in the visualization of the RV in the apical four-chamber view in rodents. Here we describe two positions facilitating the visualization of the apical four-chamber view in mice to assess the RV diastolic function.
The apical four-chamber view is enabled by tilting the mouse fixation platform to the left and caudally (LeCa) or to the right and cranially (RiCr). Both positions provide images of comparable quality. The results of the RV diastolic function obtained from two positions are not significantly different. Both positions are comparably easy to perform. This protocol can be incorporated into published protocols and enables detailed investigations of the RV function.

Here we describe and compare two positions for obtaining the apical four-chamber view in mice. These positions enable the quantification of the right ventricular function, provide comparable results, and can be used interchangeably.

Medición ecocardiográfica de parámetros diastólicos ventriculares derecho en ratón

Diastolic dysfunction is a prominent feature of right ventricular (RV) remodeling associated with conditions of pressure overload. However, the RV ...

Isometric Contractility Measurement of the Mouse Mesenteric Artery Using Wire Myography

The wire myograph technique is used to assess the contractility of vascular smooth muscles in response to depolarization, GPCR agonists/inhibitors and drugs. It is widely used in many studies on the physiological functions of vascular smooth muscle, the pathogenesis of vascular diseases such as hypertension, and the development of smooth muscle relaxant drugs. The mouse is a widely used model animal with a large pool of disease models and genetically modified strains. We introduced this method to measure the isometric contraction of mouse mesenteric artery in detail. A 1.4-mm segment of mouse mesenteric resistance artery was isolated and mounted on a myograph chamber by passing two steel wires through its lumen. After equilibration and normalization steps, the vessel segment was potentiated by a high-K+ solution twice prior to the contraction assay. As an example of the application of this method in drug development, we measured the relaxant effect of a novel natural substance, neoliensinine, isolated from a Chinese herb, embryos of the lotus seed (Nelumbo nucifera Gaertn.) on mouse mesenteric arteries. The vessel segments mounted on the myograph chamber were stimulated with a high-K+ solution. When the force tension reached a stable sustained phase, cumulative doses of neoliensinine were added to the chamber. We found that neoliensinine had a dose-dependent relaxant effect on smooth muscle contraction, thus suggesting that it bears potential activity against hypertension. In addition, as the vessel segment can survive at least 4 hours after mounting and maintain contractility induced by the high-K+ solution for many times, we suggest that the wire myograph system may be used for the time-consuming process of drug screening.

The wire myograph technique is used to investigate vascular smooth muscle functions and screen new drugs. We report a detailed protocol for measuring the isometric contractility of the mouse mesenteric artery and for screening new relaxants of vascular smooth muscle.

Medición de la contractilidad isométrica de la arteria mesentérica de ratón con cable miografía

The wire myograph technique is used to assess the contractility of vascular smooth muscles in response to depolarization, GPCR agonists/inhibitors and ...

Biventricular Assessment of Cardiac Function and Pressure-Volume Loops by Closed-Chest Catheterization in Mice

Assessment of cardiac function is essential to conduct cardiovascular and pulmonary-vascular preclinical research. Pressure-volume loops (PV loops) generated by recording both pressure and volume during cardiac catheterization are vital when assessing both systolic and diastolic cardiac function. Left and right heart function are closely related, reflected in ventricular interdependence. Thus, recording biventricular function in the same animal is important to get a complete assessment of cardiac function. In this protocol, a closed chest approach to cardiac catheterization consistent with the way catheterization is performed in patients is adopted in mice. While challenging, the closed chest strategy is a more physiological approach, because opening the chest results in major changes in preload and afterload that create artifacts, most notably a fall in systemic blood pressure. While high-resolution echocardiography is used to assess rodents, cardiac catheterization is invaluable, particularly when assessing diastolic pressures in both ventricles.
Described here is a procedure to perform invasive, closed chest, sequential left and right ventricular pressure-volume (PV) loops in the same animal. PV loops are acquired using&#160;admittance technology with a mouse pressure-volume catheter and pressure-volume system acquisition. The procedure is described, beginning with the neck dissection, which is required to access the right jugular vein and the right carotid artery, to the insertion and positioning of the catheter, and finally the data acquisition. Then, the criteria required to ensure the acquisition of high-quality PV loops are discussed. Finally, the analysis of the left and right ventricular PV loops and the different hemodynamic parameters available to quantify systolic and diastolic ventricular function are briefly described.

Presented here is a protocol to assess biventricular heart function in mice by generating pressure-volume (PV) loops from the right and left ventricle in the same animal using closed chest catheterization. The focus is on the technical aspect of surgery and data acquisition.

Evaluación biventricular de la función cardíaca y de los asas presión-volumen mediante cateterismo torácico cerrado en ratones

Assessment of cardiac function is essential to conduct cardiovascular and pulmonary-vascular preclinical research. Pressure-volume loops (PV loops) ...

Cardiac Response to &#946;-Adrenergic Stimulation Determined by Pressure-Volume Loop Analysis

Determination of the cardiac function is a robust endpoint analysis in animal models of cardiovascular diseases in order to characterize effects of specific treatments on the heart. Due to the feasibility of genetic manipulations the mouse has become the most common mammalian animal model to study cardiac function and to search for new potential therapeutic targets. Here we describe a protocol to determine cardiac function&#160;in vivo using pressure-volume loop measurements and analysis during basal conditions and under &#946;-adrenergic stimulation by intravenous infusion of increasing concentrations of isoproterenol. We provide a refined protocol including ventilation support taking into account the positive end-expiratory pressure to ameliorate negative effects during open-chest measurements, and potent analgesia (Buprenorphine) to avoid uncontrollable myocardial stress evoked by pain during the procedure. All together the detailed description of the procedure and discussion about possible pitfalls enables highly standardized and reproducible pressure-volume loop analysis, reducing the exclusion of animals from the experimental cohort by preventing possible methodological bias.

Here we describe a cardiac pressure-volume loop analysis under increasing doses of intravenously infused isoproterenol to determine the intrinsic cardiac function and the &#946;-adrenergic reserve in mice. We use a modified open-chest approach for the pressure-volume loop measurements, in which we include ventilation with positive end-expiratory pressure.

Respuesta cardíaca a la estimulación β-adrenérgica determinada por análisis de asa presión-volumen

Determination of the cardiac function is a robust endpoint analysis in animal models of cardiovascular diseases in order to characterize effects of ...