A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
* These authors contributed equally
כאן אנו מתארים ניתוח לולאת לחץ לב תחת מינונים הולכים וגדלים של איזופרוטרנול תוך ורידי כדי לקבוע את תפקוד הלב המהותי ואת המילואים β-adrenergic בעכברים. אנו משתמשים בגישה שונה של חזה פתוח למדידות לולאת נפח הלחץ, שבה אנו כוללים אוורור עם לחץ חיובי של תפוגת קצה.
קביעת תפקוד הלב היא ניתוח נקודת קצה חזק במודלים של בעלי חיים של מחלות לב וכלי דם על מנת לאפיין השפעות של טיפולים ספציפיים על הלב. בשל היתכנות של מניפולציות גנטיות העכבר הפך למודל החייתי היונקים הנפוץ ביותר לחקר תפקוד הלב ולחיפוש אחר מטרות טיפוליות פוטנציאליות חדשות. כאן אנו מתארים פרוטוקול כדי לקבוע את תפקוד הלב ב vivo באמצעות מדידות לולאה נפח לחץ וניתוח במהלך מצבים בסיסיים ותחת גירוי β-adrenergic על ידי עירוי תוך ורידי של הגדלת ריכוזים של isoproterenol. אנו מספקים פרוטוקול מעודן כולל תמיכה באוורור תוך התחשבות בלחץ חיובי של תפוגת קצה כדי לשפר השפעות שליליות במהלך מדידות חזה פתוח, ומשככי כאבים חזקים (Buprenorphine) כדי למנוע מתח שריר הלב בלתי נשלט מעורר על ידי כאב במהלך ההליך. כל זאת יחד התיאור המפורט של ההליך והדיון על מלכודות אפשריות מאפשר ניתוח לולאת נפח לחץ סטנדרטי מאוד וניתן לשחזור, ומפחית את הדרת בעלי החיים מהחבורה הניסיונית על ידי מניעת הטיה מתודולוגית אפשרית.
מחלות לב וכלי דם משפיעות בדרך כלל על תפקוד הלב. בעיה זו מצביעה על החשיבות בהערכת תפקוד הלב המפורט של vivo במודלים של מחלות בעלי חיים. ניסויים בבעלי חיים מוקפים במסגרת של שלושת העקרונות המנחים של Rs (3Rs) (צמצום/מקד/החלפה). במקרה של הבנת פתולוגיות מורכבות המערבות תגובות מערכתיות (כלומר, מחלות לב וכלי דם) ברמה ההתפתחותית הנוכחית, האפשרות העיקרית היא לחדד את השיטות הזמינות. זיקוק יוביל גם לירידה במספרי בעלי החיים הנדרשים בשל פחות שונות, מה שמשפר את כוח הניתוח והמסקנות. בנוסף, שילוב של מדידות התכווצות לב עם מודלים בעלי חיים של מחלות לב כולל אלה המושרה על ידי גירוי נוירוהומורלי או על ידי עומס יתר בלחץ כמו פסים בתחום העורקים, אשר מחקה למשל קטכולאמין שונה / β-adrenergic רמות1,2,3,4, מספק שיטה חזקה למחקרים פרה קליניים. אם ניקח בחשבון כי השיטה מבוססת צנתר נשאר הגישה הנפוצה ביותר להערכה מעמיקה של התכווצות הלב5, אנו שואפים להציג כאן מדידה מעודנת של תפקוד הלב in vivo בעכברים על ידי לולאת נפח לחץ (PVL) מדידות במהלך גירוי β-adrenergic המבוסס על ניסיון קודם כולל הערכה של פרמטרים ספציפיים של גישה זו6, 7.
כדי לקבוע גישות פרמטרים המודינמיים לב הכוללים הדמיה או טכניקות מבוססות צנתר זמינים. שתי האפשרויות מלוות ביתרונות וחסרונות שיש לשקול בזהירות לשאלה המדעית המתאימה. גישות ההדמיה כוללות אקוקרדיוגרפיה והדמיה תהודה מגנטית (MRI); שניהם שימשו בהצלחה בעכברים. מדידות אקוקרדיוגרפיות כרוכות בעלויות ראשוניות גבוהות מבדיקה במהירות גבוהה הנדרשת לקצב הלב הגבוה של העכברים; זוהי גישה פשוטה יחסית לא פולשנית, אך היא משתנה בקרב מפעילים אשר באופן אידיאלי צריך להיות מנוסה זיהוי והדמיה של מבני לב. בנוסף, לא ניתן לבצע מדידות לחץ ישירות וחישובים מתקבלים משילוב של סדרי גודל ומדידות זרימה. מצד שני, יש לו את היתרון כי מספר מדידות ניתן לבצע על אותה חיה ותפקוד הלב ניתן לפקח למשל במהלך התקדמות המחלה. לגבי מדידת הנפח, ה- MRI הוא הליך תקן הזהב, אך בדומה לאקוקרדיוגרפיה, אין מדידות לחץ ישירות אפשריות וניתן להשיג רק פרמטרים תלויים בטעינה מראש8. גורמים מגבילים הם גם הזמינות, מאמץ הניתוח ועלויות התפעול. כאן שיטות מבוססות קטטר למדידת תפקוד הלב הן חלופה טובה המאפשרת בנוסף ניטור ישיר של לחץ תוך-לבבי וקביעת פרמטרים של התכווצות בלתי תלויה בעומס כמו עבודת שבץ גיוס מראש (PRSW)9. עם זאת, נפחי חדרית הנמדדים על ידי קטטר מוליכות לחץ (באמצעות קביעת מוליכות) קטנים יותר מאלה של ה- MRI אך הבדלי קבוצות נשמרים באותו טווח10. כדי לקבוע ערכי נפח אמינים, הכיול המתאים נדרש, שהוא צעד קריטי במהלך מדידות PVL. הוא משלב מדידות ex vivo של מוליכות דם ב cuvettes מכויל נפח (המרה של מוליכות לנפח) עם ניתוח in vivo עבור מוליכות מקבילה של שריר הלב במהלך הזרקת בולוס של תמיסת מלחהיפרטונית 11,12. מעבר לכך, מיקום הקטטר בתוך החדר והכיוון הנכון של האלקטרודות לאורך ציר האורך של החדר הם קריטיים ליכולת הזיהוי של השדה החשמלי שמסביב המיוצר על ידיהם. עדיין עם גודל מופחת של לב העכבר ניתן להימנע חפצים המיוצרים על ידי שינויים בכיוון תוך חדרי של הקטטר, אפילו בחדרים המורחבים5,10, אבל חפצים יכולים להתפתח תחת גירוי β-adrenergic6,13. בנוסף לשיטות ההולכה נראה כי פיתוח השיטה מבוססת האשפוז נמנעה מכללי הכיול, אך כאן ערכי הנפח מוערכים יתר עלהמידה 14,15.
מאז העכבר הוא אחד המודלים הקדם קליניים החשובים ביותר במחקר לב וכלי דם ואת β-עתודה אדנרגיית של הלב הוא עניין מרכזי בפיזיולוגיה לב ופתולוגיה, אנו מציגים כאן פרוטוקול מעודן כדי לקבוע בתפקוד הלב vivo בעכברים על ידי מדידות PVL במהלך גירוי β-adrenergic.
כל הניסויים בבעלי חיים אושרו ובוצעו על פי תקנות המועצה האזורית קרלסרוהה ואוניברסיטת היידלברג (AZ 35-9185.82/A-2/15, AZ 35-9185.82/A-18/15, AZ 35-9185.81/G131/15, AZ 35-9185.81/G121/17) בהתאם להנחיות הנחיה 2010/63/האיחוד האירופי של הפרלמנט האירופי להגנה על בעלי חיים המשמשים למטרות מדעיות. הנתונים המוצגים בפרוטוקול זה נגזרים מעכברים זכרים מסוג C57Bl6/N (17 ± גיל שבוע וחצי). עכברים נשמרו בתנאים מוגדרים ללא פתוגן במתקן בעלי החיים (IBF) של הפקולטה לרפואה היידלברג. עכברים שוכנו במחזור של 12 שעות של אור-חושך, עם לחות יחסית בין 56-60%, שינוי אוויר של פי 15 לשעה וטמפרטורת החדר של 22 מעלות צלזיוס +/- 2 מעלות צלזיוס. הם הוחזקו בכלובים קונבנציונליים מסוג II או סוג II שסופקו זמן רב עם מצעים לבעלי חיים וניירות טישו כהעשרה. מזון אוטומטי סטנדרטי ומים אוטומטיים היו זמינים לצריכת ליביטום מודע.
1. הכנת מכשירים ופתרונות תרופתיים
2. הרדמה
3. אוורור
4. ניתוח
5. מדידות
6. כיול
הערה: הליכי הכיול עשויים להשתנות בהתאם למערכת PVL המשמשת.
7. ניתוח
מדידת לולאת נפח הלחץ (PVL) היא כלי רב עוצמה לנתח פרמקודינמיקה לבבית של תרופות ולחקור את פנוטיפ הלב של מודלים עכבר מהונדס גנטית בתנאים נורמליים ופתולוגיים. הפרוטוקול מאפשר הערכה של רזרבה β-אדנרגיות לב במודל העכבר למבוגרים. כאן אנו מתארים שיטת חזה פתוח תחת הרדמה איזופלורנית בשילוב עם buprenorphine (...
כאן, אנו מספקים פרוטוקול כדי לנתח את תפקוד הלב in vivo בעכברים תחת הגדלת גירוי β-adrenergic. ההליך יכול לשמש כדי לטפל בשניהם, פרמטרים בסיסיים של תפקוד הלב ואת עתודה adrenergic (למשל, inotropy ו כרונוטרופיה) בעכברים מהונדסים גנטית או על התערבויות. היתרון הבולט ביותר של מדידות לולאת נפח לחץ (PVL) בהשוואה לאמצעים ...
אין להצהיר על ניגוד אינטרסים.
אנו מודים למנואלה ריצל, הנס-פיטר גנשהיימר, כריסטין ריכטר והצוות מאינטרפאקולטר ביומדיזינישה פורשונגסיינריכטונג (IBF) מאוניברסיטת היידלברג לסיוע טכני מומחה.
עבודה זו נתמכה על ידי DZHK (המרכז הגרמני לחקר הלב וכלי הדם), BMBF (משרד החינוך והמחקר הגרמני), באדן-וירטמברג חדשנות המדינה הפדרלית וחיבה לחדשנות של המדינה הפדרלית דויטשה Forschungsgemeinschaft (DFG, קרן המחקר הגרמנית) פרויקט-ID 239283807 - TRR 152, עבור 2289 ומרכז המחקר השיתופי (SFB) 1118.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.4F SPR-839 catheter | Millar Instruments, USA | 840-8111 | |
1 ml syringes | Beckton Dickinson, USA | REF303172 | |
Bio Amplifier | ADInstruments, USA | FE231 | |
Bridge-Amplifier | ADInstruments, USA | FE221 | |
Bovine Serum Albumin | Roth, Germany | 8076.2 | |
Buprenorphine hydrochloride | Bayer, Germany | 4007221026402 | |
Calibration cuvette | Millar, USA | 910-1049 | |
Differential pressure transducer MPX | Hugo Sachs Elektronik- Harvard Apparatus, Germany | Type 39912 | |
Dumont Forceps #5/45 | Fine Science tools Inc. | 11251-35 | |
Dumont Forceps #7B | Fine Science tools Inc. | 11270-20 | |
Graefe Forceps | Fine Science tools Inc. | 11051-10 | |
GraphPad Prism | GraphPad Software | Ver. 8.3.0 | |
EcoLab-PE-Micotube | Smiths, USA | 004/310/168-1 | |
Etomidate Lipuro | Braun, Germany | 2064006 | |
Excel | Microsoft | ||
Heparin | Ratiopharm, Germany | R26881 | |
Hot plate and control unit | Labotec, Germany | Hot Plate 062 | |
Isofluran | Baxter, Germany | HDG9623 | |
Isofluran Vaporizer | Abbot | Vapor 19.3 | |
Isoprenalinhydrochloride | Sigma-Aldrich, USA | I5627 | |
Fine Bore Polythene tubing 0.61 mm OD, 0.28 mm ID | Smiths Medical International Ltd, UK | Ref. 800/100/100 | |
MiniVent ventilator for mice | Hugo Sachs Elektronik- Harvard Apparatus, Germany | Type 845 | |
MPVS Ultra PVL System | Millar Instruments, USA | ||
NaCl | AppliChem, Germany | A3597 | |
NaCl 0.9% isotonic | Braun, Germany | 2350748 | |
Pancuronium-bromide | Sigma-Aldrich, USA | BCBQ8230V | |
Perfusor 11 Plus | Harvard Apparatus | Nr. 70-2209 | |
Powerlab 4/35 control unit | ADInstruments, USA | PL3504 | |
Rechargeable cautery-Set | Faromed, Germany | 09-605 | |
Scissors | Fine Science tools Inc. | 140094-11 | |
Software LabChart 7 Pro | ADInstruments, USA | LabChart 7.3 Pro | |
Standard mouse food | LASvendi GmbH, Germany | Rod18 | |
Stereo microscope | Zeiss, Germany | Stemi 508 | |
Surgical suture 8/0 | Suprama, Germany | Ch.B.03120X | |
Venipuncture-cannula Venflon Pro Safty 20-gauge | Beckton Dickinson, USA | 393224 | |
Vessel Cannulation Forceps | Fine Science tools Inc. | 00574-11 | |
Water bath | Thermo Fisher Scientific, USA | ||
Syringe filter (Filtropur S 0.45) | Sarstedt, Germany | Ref. 83.1826 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved