マウス心不全モデルにおける心拍数依存性拡張期機能の評価のためのペーシング制御手順

要約

本プロトコルは、心不全のマウスモデルにおける拡張期機能の評価における貴重なツールとして役立つ経食道ペーシングによる圧力と体積の関係の取得について記述している。

要約

駆出率が保たれた心不全(HFpEF)は、拡張期機能障害と運動不耐症を特徴とする状態です。ヒトの拡張期機能障害の検出やHFpEFの診断には、運動ストレスによる血行動態検査やMRIが用いられますが、マウスモデルを用いた基礎研究では限界があります。この目的のために、マウスではトレッドミル運動テストが一般的に使用されていますが、その結果は体重、骨格筋力、および精神状態によって影響を受ける可能性があります。ここでは、心拍数(HR)依存的な拡張期パフォーマンスの変化を検出するための心房ペーシングプロトコルについて説明し、HFpEFのマウスモデルでその有用性を検証します。この方法では、麻酔、挿管、および心房ペーシングに付随する圧力-容積(PV)ループ分析を実行します。この研究では、コンダクタンスカテーテルを左心室頂端アプローチ で 挿入し、心房ペーシングカテーテルを食道に配置しました。ベースラインのPVループは、HRがイバブラジンで遅くなる前に収集されました。PVループは、心房ペーシング を介して 400bpmから700bpmの範囲のHR増分で収集および分析されました。このプロトコルを用いて、代謝誘発性HFpEFモデルにおけるHR依存性拡張期障害を明確に示しました。弛緩時定数(Tau)と拡張末期圧力-容積関係(EDPVR)は、対照マウスと比較してHRが増加するにつれて悪化しました。結論として、この心房ペーシング制御プロトコルは、HR依存性心機能障害の検出に役立ちます。この研究は、HFpEFマウスモデルにおける拡張期機能障害の根本的なメカニズムを研究する新しい方法を提供し、拡張期障害に対する新しい治療法の開発に役立つ可能性がある。

概要

心不全は世界中の入院と死亡の主な原因であり、駆出率が保たれた心不全(HFpEF)は心不全診断全体の約50%を占めています。HFpEFは拡張期機能障害と運動耐性障害を特徴とし、拡張期機能障害などの関連する血行動態異常は、運動ストレス血行動態検査またはMRIスキャンによって明確に検出できます^1,2。

しかし、実験モデルでは、HFpEFに関連する生理学的異常を評価するために利用可能なモダリティは限られています^3,4。トレッドミル運動テスト(TMT)は、運動ストレス心臓の血行動態を反映する可能性のあるランニング時間と距離を決定するために使用されます。ただし、この方法は、体重、骨格筋力、精神状態などの外部変数からの干渉を受けやすいです。

これらの制限を回避するために、心拍数(HR)に基づいて拡張期パフォーマンスの微妙だが重要な変化を検出する心房ペーシングプロトコルを考案し、HFpEF⁵のマウスモデルでその有用性を検証しました。交感神経やカテコールアミン反応、末梢血管拡張、内皮反応、心拍数など、いくつかの生理学的要因が運動関連の心機能に寄与しています

プロトコル

この動物実験計画書は、動物実験委員会で承認され、東京大学の動物実験等に関する規定に従ったものです。本研究では、8-12週齢の雄のC57/Bl6Jマウスを用いた。動物は市販の供給源から入手しました( 資料表を参照)。HFpEFのモデルは、前述のように、NG-ニトロ-L-アルギニンメチルエステルと組み合わせて高脂肪食を15週間投与することによって確立されました¹⁰。

1. カテーテルの準備と圧力/容量の校正

1. コンダクタンスカテーテルを生理食塩水に挿入し、PowerLab 8/35と圧力-体積ユニット(MPVSモジュール、 材料表を参照)で構成されるモジュールに取り付けます。
2. MPVSモジュール^3,11に所定の圧力(0mmHgおよび^100mmHg)および体積パラメータ(これらはMPVSモジュールによって異なる)を記録して、圧力と体積を電子的に較正する(製造元の指示も参照)。

2. カテーテル挿入のための動物の準備

1. 麻酔と換気
   1. 挿管の5〜10分前に....

ディスカッション

経食道ペーシングの適用による圧力と体積の関係を評価する方法論を提示します。運動不耐症はHFpEFの重要な特徴の1つですが、運動中のマウスの心機能を評価するための技術はありません。私たちのペーシングプロトコルは、安静状態では明らかではない拡張期機能障害を検出するための貴重なツールを提供します。

正確で一貫した品質のPVループを実現するには、次の.......

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
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