This study was supported by NIH grants HL091986 (JPD) and HL094692 (MTZ).

注：この動物プロトコルは、オハイオ州立大学の施設内動物管理使用委員会（IACUC）によって承認されました。この手順では、頸動脈の内径は、カテーテルを挿入するのに十分な大きさである、任意のマウスに使用することができます。 16グラム（〜2カ月以上経過）を超えているマウスを使用してください。 1.カテーテルのためにマウスを準備<ol><li>滅菌袋にすべての手術器具や消耗品を密封します。オートクレーブ機で袋を滅菌します。手順を通して無菌領域を維持し、滅菌手袋を着用してください。 </li><li>腹腔内注射によりケタミン（55 mgの/ kg）をプラスキシラジン（15ミリグラム/ kg）でマウスを麻酔。 注：全体の手順は、様々な心拍数で両方の圧力/体積を測定し、ESPRV未満20分かかります。追加の時間（ すなわち 、30分以上）が必要な場合、麻酔のさらなる¼用量ごとに30分を与えます。 </li><li>前方Rに髪を削除脱毛ローション（ 例えば 、Nairさん）を使用して、首と胸の領域のegionと発泡プラットフォームにマウスの四肢をテープで固定します。つま先のピンチによって深麻酔の状態を確認してください。 </li><li>体温（37±1℃）を監視するために、直腸プローブを挿入し、（外科用ドレープとプラットフォームとの間に位置する）、熱調節加熱パッドを使用して維持します。 </li><li> 4-0縫合糸（約10センチ）の長さを用意してください。プラットフォームにループ上顎切歯の周りに縫合糸とテープ。これは首をまっすぐに維持します。 </li><li>ベタジンおよび75％アルコールで3回領域をスワブにより手術領域を滅菌します。 </li></ol> 2.カテーテル<ol><li>湿った生物学的環境のために、圧力センサダイアフラムを順応させ、圧力信号のドリフトを防止するために、（製造業者の指示に従って）使用前および負の少なくとも30分間、食塩水または蒸留水（37℃）でチップを予備浸漬することによってカテーテルを準備します圧力記録。 </li><li>前頸部における下顎と胸骨の間の長手方向0.8センチメートル切開を行います。細かいハサミで、stemohyoideus筋の下にあり、気管を露出させるために、皮膚、筋肉、結合組織を分離します。 </li><li>右頸動脈を露出するように湾曲した鉗子で気管の右側に脂肪と筋肉組織を分離します。 注：頸動脈は首の前方領域で最大の動脈で、鮮血が含まれていて、拍動です。頸動脈と平行に走る頸静脈と混同しないでください。頚静脈は暗赤色と非拍動です。また、頸動脈の単離の間に、ユーザが迷走神経を損傷することはないに注意する必要があります。 </li><li>湾曲鉗子で右頚動脈から脂肪を除去します。この運用手法を妨げます血管の分岐が存在する場合は、頸動脈を解離するためにボビー焼灼でそれらをカット。湾曲したピンセットを用いて頸動脈の下で可能な限り組織の多くを分離します。 </li><li> 2 5センチメートル6-0絹糸をカットします。右頸動脈の下に各絹糸を渡します。 </li><li>動脈の遠位部に近い近位部および他の近くに位置つのスレッド。先端部でのスレッドでタイトな結び目を作る、と近位部にスレッド上で緩い結び目を作ります。 </li><li>小さな止血剤、血管クランプを使用して、動脈の近位部をクランプすることによって血流を遮断（近位のスレッド下記のクランプを置きます）。動脈の密封された領域は、血液が、それは簡単なステップ2.8を実行することで満たされます。 </li><li> 26 G針を持つ2つのスレッド（ただし、遠位スレッドに近い）との間の右頸動脈に小さな穴を穿刺。頸動脈にカテーテルを挿入します。わずかな場所に保つためにカテーテルに頸動脈の近位部に緩い結び目を締めます。 注：使用しては針穿刺が好ましい比較はさみ切開します。最初の動脈の遠位部にタイトな結び目を作る、その後、近位部をクランプすることにより、動脈が完全に血液で満たされます。これは、血管を通って突くすることが非常に容易になります。また、注射針（26 G）の大きさがうまくカテーテルのサイズに合う穴動脈を穿刺。はさみ切開法を用いる場合には、切開の大きさを制御することはより困難でした。しかし、選択された方法は、外科医がでより快適に感じる1に依存する必要があります。 </li><li>ステップ3のように圧力信号の記録を開始。 </li><li>止血クランプを緩め、左心室に前進カテーテルを挿入し続けます。いくつかの抵抗を経験している場合は、カテーテルを進めた場合に、ゆっくりと引いて、再び前進してみてください。 〜18〜25グラムの重さのマウスの場合は、挿入されたカテーテルの推定長さが18ミリメートルです。 NOTE：動脈圧信号は、70〜120ミリメートル水銀から変動します。 Tかつて彼カテーテルは、左心室の圧力信号の変化の形であり、圧力は、0から（ 図1に示す）120 mmHgまで変動します。心機能は、カテーテルを挿入した後、2〜3分以内に安定します。 </li><li>連続体温、麻酔レベル、および呼吸数を監視します。 </li></ol> 3.データ集録<ol><li> LabChartPro 7ソフトウェア（または類似のソフトウェア）を使用します。 PVループLabChartモジュールのワークフローオプションを使用します。このモジュールを使用して、圧力およびボリュームループのデフォルト設定を選択します。 </li><li>セットアップ3つのチャネル：圧力のための1つのチャンネル、ボリュームごとに1つのチャネル、および心拍数のための1つのチャネルを。 0〜150ミリメートルHgの、それぞれ0〜100μLおよび0〜800拍/分、上記のようにパラメータの設定スケールの範囲です。 </li><li>を押して、レコードのキーを起動します。 </li></ol> 4.バウディッチ効果<ol><li>胸骨柄に前胸部領域並列に1cmの切開を行います。筋肉とEXPの層をカットはさみを使用して肋間OSE。 </li><li> 、2 Vの電圧を2ミリ秒の持続時間、およびリピートモードを有効にします。正方形のパルス刺激を使用して、次のパラメータを設定します。 </li><li>ピンセットで負極を持ち、心臓の先端領域に第四肋間を介して挿入します。ピンセットで正極を持ち、心臓の右心房の領域への第2肋間腔を介して挿入します。 </li><li>刺激をオンにして、10ヘルツ（600拍/分）までの4ヘルツ（240拍/分）から心臓をペーシングするために周波数を変更してください。新しい各心拍において、データ収集の前に1分間、心臓を刺激します。 </li></ol> 5. ESPVRとPRSWの生成<ol><li>はさみで腹部領域における胸骨柄に垂直に皮膚や筋肉組織を切断。 enterocoeliaを開き、肝臓を露出させます。 </li><li>金属トラクションを使用してヘッドに向かって弓costarumをドラッグします。 </li><li>ゆっくりと下方に肝臓をプッシュ綿棒。胸腔に影響を与えるためにあまりにも多くをプッシュしないように注意してください。これは、心臓の機能を変更します。 </li><li>肝上下大静脈（IVC）を露出するようにはさみで肝臓の鎌状靭帯を切りました。 </li><li>急速に右心房への血液の戻りをブロックするために5秒間IVCを圧迫する湾曲したピンセットを使用してください。左心室圧と容積は、心臓に減少流入に分類されます。これらの値を生成する際に、60ミリメートルHgの下のループを使用しないでください。 60ミリメートルHgのは、収縮期血圧に関連してあります。 注：これはかなり冠動脈灌流を減少させ、収縮に影響を与える灌流圧の有意な低下の原因となりますので、この値は、60ミリメートルHgで設定されています。 </li></ol>前記体積較正<ol><li>腹腔内注射によって（通常の生理食塩水で希釈）5,000ヘパリン溶液：1 0.1 mlのマウスをヘパリンで治療します。 </li><li>頸動脈からカテーテルを取り外します。カテーテルは、FRを引くと頸動脈OM、ヘパリン添加血液は、カテーテルが挿入された穴から浸透します。 </li><li> 1mlシリンジを使用してボリュームキャリブレーションのために、この血液を収集します。キャリブレーションキュベット中で各ウェルを埋めます。 </li><li>失血を経由して、マウスを安楽死させるために、心臓を削除します。 </li><li>各ウェル内のカテーテルの位置を調整し、安定相対体積単位（RVU）の値を取得します。各ウェルからの各種標準ボリュームとRVUの値を使用して標準曲線を生成します。 </li><li> μlに記録されたRVUを変換します。 </li></ol> 7.データ処理<ol><li>ボーディッチ効果を調べるために、それぞれの心拍数から定常状態の圧力/容積トレースを選択します。データを取得するために、ベースラインの分析をクリックします。 </li><li> ESPVRとPRSWデータの場合、最初の〜15の圧力/容積トレースを選択し、ESPVR（拡張末期容積でLVによって開発された圧力の傾き）とPRSW（ストローク作業の線形回帰を生成するために、ソフトウェアで閉塞分析]をクリックします拡張末期とボリューム）斜面。 </li><li>ループの形状に注意を払います。ループがない、角度点やひねりで閉じていることを確認してください。これは、不適切なカテーテル留置又は過剰ノイズのサインです。定期的に適切な圧力とボリュームデータが生成されていることを確認するために実験中のループを確認してください。 </li></ol>

<ol>
	<li>Janssen, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Myocardial+contraction-relaxation+coupling.">Myocardial contraction-relaxation coupling.</a> Am J Physiol Heart Circ Physiol. 299, H1741-H1749 (2010).</li><li>Roman, M. J., Devereux, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+noninvasive+measures+of+contractility+in+dilated+cardiomyopathy.">Comparison of noninvasive measures of contractility in dilated cardiomyopathy.</a> Echocardiography. 8, 139-150 (1991).</li><li>Hamlin, R. L., del Rio, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=dP/dt(max)--a+measure+of+'baroinometry.">dP/dt(max)--a measure of 'baroinometry.</a> J Pharmacol Toxicol Methods. 66, 63-65 (2012).</li><li>Feneley, M. P., 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=Comparison+of+preload+recruitable+stroke+work,+end-systolic+pressure-volume+and+dP/dtmax-end-diastolic+volume+relations+as+indexes+of+left+ventricular+contractile+performance+in+patients+undergoing+routine+cardiac+catheterization.">Comparison of preload recruitable stroke work, end-systolic pressure-volume and dP/dtmax-end-diastolic volume relations as indexes of left ventricular contractile performance in patients undergoing routine cardiac catheterization.</a> J Am Coll Cardiol. 19, 1522-1530 (1992).</li><li>Kass, D. A., 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=Comparative+influence+of+load+versus+inotropic+states+on+indexes+of+ventricular+contractility:+experimental+and+theoretical+analysis+based+on+pressure-volume+relationships.">Comparative influence of load versus inotropic states on indexes of ventricular contractility: experimental and theoretical analysis based on pressure-volume relationships.</a> Circulation. 76, 1422-1436 (1987).</li><li>Nemoto, S., DeFreitas, G., Mann, D. L., Carabello, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+changes+in+left+ventricular+contractility+on+indexes+of+contractility+in+mice.">Effects of changes in left ventricular contractility on indexes of contractility in mice.</a> Am J Physiol Heart Circ Physiol. 283, H2504-H2510 (2002).</li><li>Ziolo, M. T., Kohr, M. J., Wang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitric+oxide+signaling+and+the+regulation+of+myocardial+function.">Nitric oxide signaling and the regulation of myocardial function.</a> J Mol Cell Cardiol. 45, 625-632 (2008).</li><li>Barouch, L. A., 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=Nitric+oxide+regulates+the+heart+by+spatial+confinement+of+nitric+oxide+synthase+isoforms.">Nitric oxide regulates the heart by spatial confinement of nitric oxide synthase isoforms.</a> Nature. 416, 337-339 (2002).</li><li>Wang, H., 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=Neuronal+nitric+oxide+synthase+signaling+within+cardiac+myocytes+targets+phospholamban.">Neuronal nitric oxide synthase signaling within cardiac myocytes targets phospholamban.</a> Am J Physiol Cell Physiol. 294, C1566-C1575 (2008).</li><li>Georgakopoulos, D., 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=In+vivo+murine+left+ventricular+pressure-volume+relations+by+miniaturized+conductance+micromanometry.">In vivo murine left ventricular pressure-volume relations by miniaturized conductance micromanometry.</a> Am J Physiol. 274, H1416-H1422 (1998).</li></ol>

There are no competing financial interests.

収縮性の信頼性の高い測定値を取得するには、この技術のための重要なステップは、LVに適切なカテーテル留置あります。カテーテルが正しく配置されていない場合、LVが壁を収縮する際、不規則な形状のPVループを引き起こして非常に高く、かつ生理的ではない、圧力値が得られたカテーテルに接触することができます。必要に応じて、カテーテルが正しい配置を達成するように回転させる?...

心臓の目的は、生物の代謝要求を満たすために、体全体に血液をポンピングすることです。これらの要求は常に（運動中など 、）変動しているため、心臓は（ すなわち 、心拍出量を増加させる）適応しなければなりません。心はこの偉業を達成するために、多数の経路を考案しました。心臓がこれを達成プライム方法は、心拍数の増加（ すなわち 、バウディッチ効果）1を介してです。つまり、自分の心拍数が増加すると、これは、収縮性の増加および心拍出量の増加をもたらす、あります。したがって、心機能は、心拍数時極めて依存しています。残念ながら、心疾患（ 例えば 、心筋梗塞、肥大など ）、心臓が、その結果、身体の代謝要求を満たすことができなくなるの貧しい心機能をもたらします。心臓病は、西洋社会における罹患率および死亡率の主な原因です。多くのヒトcardiomyを再現動物モデルopathies分子メカニズムを研究し、潜在的な治療法を試験するために使用されます。治療が生存することができる場合は、これらのメカニズムを識別し、決定するために、研究者らは、in vivoでの心機能を評価する必要があります。 しかし、これらのパラメータは後負荷、予圧、および心拍数に大きく依存している日常的駆出率を測定するin vivoでの心機能を評価するためのいくつかの方法（ 例えば 、心エコー検査、MRI など ）、短縮率、心拍出量、 等があります収縮2に加えて。収縮性を測定することは、その天然の環境の中で心の固有の特性を理解することが不可欠です。圧力の開発の最大（DP / dtの最大 ）率は歩近づく収縮性を理解するために私たちをもたらします。残念ながら、DP / dtはまた、心拍数と負荷条件3に依存しています。したがって、技術は、ベルを参照して、負荷（および心拍数を測定するために開発されていますOW）心筋収縮の独立した指標（ すなわち 、収縮末期圧容積関係（ESPVR）とプリロード補充可能なストロークワーク（PRSW））4-6。 ESPVRは、任意のLV容積で心室によって開発することができる最大の圧力を説明しています。 ESPVRの勾配は収縮末期エラスタンス（Eesの）を表します。 PRSWは拡張末期容積とストローク作業（PVループで囲まれた領域）の線形回帰です。これらの手順は、駆出率、心拍出量、およびストローク量などの血行動態パラメータと比較して、収縮性のより正確かつ精密な測定です。 ESPVRとPRSWは下大静脈（IVC）の一時的な遮断を介して得ることができます。 IVCをブロッキング心臓機能に胸腔内圧の変化の影響を避けるために、閉じた胸を行うことができます。 増加の心拍数も収縮と弛緩1を高めます。このように、エクスペリ間に心臓機能を比較した場合L基（ 例えば 、±DP / dt）が、心拍数は、同様にする必要があります。しかし、同様の心拍数は、通常、様々な条件（疾患、研究介入など ）にそれぞれの動物では発生しません。それは、（注射用および吸入）麻酔は心拍数を低下させることに留意すべきです。心拍数が収縮性の主要な決定因子であるように、麻酔がかなり収縮に影響を与えます。このような理由から、私たちは私たちの手順を説明しています。さらに、多くの心筋症の特徴は減少収縮リザーブ（ すなわち 、減少バウディッチ効果）です。したがって、心機能は、心拍数の範囲にわたって測定されるべきです。ここでは、これらの効果を達成するために、（閉じた胸に）刺激を使用する方法について説明します。 心拍数に加えて、一酸化窒素（NO）は、収縮7の重要な調節因子です。 NOは、NOシンターゼ（NOS）と呼ばない酵素によって生成されます。我々と他の人は、神経NOS（NOS1のノックアウトでそのマウスを示しました<s- / - &gt;アップ）筋細胞の収縮およびin vivo心血行動態8,9 に鈍化しています。このマウスは、様々な心拍数で行うLV圧力/容積解析手順により、左心室の収縮性の測定値を示すために使用されます。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="688">
	<tbody>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Name of Reagent/ Equipment</td>
			<td style="width:187px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Xlyzine 100mg/ml</td>
			<td style="width:187px;">Ana Sed</td>
			<td style="width:119px;">4821</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Katamin 50mg/ml</td>
			<td style="width:187px;">Ketalar</td>
			<td style="width:119px;">310006</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:216px;">Heparin</td>
			<td style="width:187px;">APP Pharmaceuticals</td>
			<td style="width:119px;">6003922</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:216px;">4-0 silk thread</td>
			<td style="width:187px;">Surgical specialties</td>
			<td style="width:119px;">SP102</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:216px;">6-0 silk thread</td>
			<td style="width:187px;">Surgical specialties</td>
			<td style="width:119px;">MBKF270</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:216px;">Forceps</td>
			<td style="width:187px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:119px;">11251-10</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:216px;">Curve forceps</td>
			<td style="width:187px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:119px;">11274-20</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Scissors</td>
			<td style="width:187px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:119px;">14090-09</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Vascular clamp</td>
			<td style="width:187px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:119px;">18555-03</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Microscope</td>
			<td style="width:187px;">World precision instruments</td>
			<td style="width:119px;">PZM-3</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Pressure catheter</td>
			<td style="width:187px;">Millar instruments</td>
			<td style="width:119px;">SPR-839</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Pressure and volume system</td>
			<td style="width:187px;">Millar instruments</td>
			<td style="width:119px;">MPVS-300</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">PowerLab4/35</td>
			<td style="width:187px;">AD instruments</td>
			<td style="width:119px;">N12128</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">LabchartPro 7</td>
			<td style="width:187px;">AD instruments</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Temperature controller</td>
			<td style="width:187px;">CWE</td>
			<td style="width:119px;">TC-1000</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Stimulator</td>
			<td style="width:187px;">Grass</td>
			<td style="width:119px;">SD-5</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Sterile glove</td>
			<td style="width:187px;">Micro-Touch</td>
			<td style="width:119px;">1305018821</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Hair remover lotion</td>
			<td style="width:187px;">Nair</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Betadine surgical scrub</td>
			<td style="width:187px;">Veterinary</td>
			<td style="width:119px;">NDC 6761815401</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Acohol</td>
			<td style="width:187px;">Decon Laboratories</td>
			<td style="width:119px;">2801</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Bovie cautery</td>
			<td style="width:187px;">Bovie</td>
			<td style="width:119px;">AA29</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">1ml Syringe(26G needle)</td>
			<td style="width:187px;">BD</td>
			<td style="width:119px;">8017299</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

cardiac catheterization in mice to measure the pressure volume relationship: investigating the bowditch effect

人間の心臓障害を模倣する動物モデルは、潜在的な治療戦略をテストするために作成されています。これらの戦略を評価する重要なコンポーネントは、心機能に及ぼす影響を検討することです。 in vivoでの心臓力学（ 例えば 、心エコー検査、圧力/容積関係など ） を測定するためのいくつかの技術があります。心エコー検査と比較して、カテーテルを介してリアルタイム左心室（LV）の圧力/容積分析は、LV機能を評価する際に、より正確で洞察力です。また、LV圧/ボリューム分析を瞬時に収縮（ 例えば 、βアドレナリン刺激）および病理学的侮辱（ 例えば 、虚血/再灌流傷害）の操作中に変更を記録する機能を提供します。最大に加えて（+ DP / DT）と最小（-dP / dt）はLVの圧力変化の速度、いくつかの負荷に依存しないインデックスを介してLV機能の正確な評価（ 例えば 、収縮末期圧体積関係と予圧補充可能なストローク作業）を得ることができます。心拍数は、心拍数の増加が心拍出量（ すなわち 、バウディッチ効果）を高めるための主要なメカニズムであるように、LV収縮性に大きな影響を与えます。実験群間の血行動態を比較した場合従って、それは同様の心拍数を有することが必要です。さらに、多くの心筋症のモデルの特徴は（ すなわち 、バウディッチ効果を減少させた）収縮準備金の減少です。したがって、重要な情報は、収縮性に心拍数を増加させる効果を決定することによって得ることができます。我々のその他のデータは、神経型一酸化窒素シンターゼ（NOS1）ノックアウトマウスは、収縮を減少させたことを実証しました。ここでは、NOS1ノックアウトマウスモデルを使用して、心拍数の増加に伴ってLV圧力/体積を測定する手順を説明します。

左心室へのカテーテルの適切な挿入は、適切な圧力と体積の値を達成するための重要なステップです。カテーテルが心室に動脈からにつれてプロLabChart 7を用いて、 図1に示すように、圧力波形（形状および値）の変化です。 左心室へのカテーテルの適切な挿入後、圧力（P）および容積（V）を、PVループを生成するために使用され得られた値は、（ 図2<...

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

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

ボーディッチ影響を調べる：圧力体積関係を測定するために、マウスにおける心臓カテーテル検査

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

cardiac-catheterization-mice-to-measure-pressure-volume-relationship

Research

JoVE Journal

Medicine

18.0K ビュー.  The Ohio State University. This article describes the measurement of murine left ventricular function via pressure/volume analysis at different heart rates.

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

Cardiac Stress Test Induced by Dobutamine and Monitored by Cardiac Catheterization in Mice

Dobutamine is a &beta;-adrenergic agonist with an affinity higher for receptor expressed in the heart (&beta;1) than for receptors expressed in the arteries (&beta;2). When systemically administered, it increases cardiac demand. Thus, dobutamine unmasks abnormal rhythm or ischemic areas potentially at risk of infarction. 
Monitoring of heart function during a cardiac stress test can be performed by either ecocardiography or cardiac catheterization. The latter is an invasive but more accurate and informative technique that the former.
Cardiac stress test induced by dobutamine and monitored by cardiac catheterization accomplished as described here allows, in a single experiment, the measurement of the following hemodynamic parameters: heart rate (HR), systolic pressure, diastolic pressure, end-diastolic pressure, maximal positive pressure development (dP/dtmax) and maximal negative pressure development (dP/dtmin), at baseline conditions and under increasing doses of dobutamine.
As expected, in normal mice we observed a dobutamine dose-related increase in HR, dP/dtmax and dP/dtmin. Moreover, at the highest dose tested (12 ng/g/min) the cardiac decompensation of high fat diet-induced obese mice was unmasked.

We describe the protocol to perform a cardiac stress test induced by dobutamine and monitored by cardiac catheterization in normal mice. Also we show its application to unmask subclinical cardiac disease in high fat diet-induced obese mice.

心臓ストレステストドブタミンによって誘導され、マウスにおける心臓カテーテル検査によって監視される

Dobutamine is a &beta;-adrenergic agonist with an affinity higher for receptor expressed in the heart (&beta;1) than for receptors expressed in the ...

医学

Measurement of the Pressure-volume Curve in Mouse Lungs

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 phenotypic changes are best assessed by measurement of the changes in lung elasticity. To best understand specific mechanisms underlying such pathologies in mice, it is essential to make functional measurements that can reflect the developing pathology. Although there are many ways to measure elasticity, the classical method is that of the total lung pressure-volume (PV) curve done over the whole range of lung volumes. This measurement has been made on adult lungs from nearly all mammalian species dating back almost 100 years, and such PV curves also played a major role in the discovery and understanding of the function of pulmonary surfactant in fetal lung development. Unfortunately, such total PV curves have not been widely reported in the mouse, despite the fact that they can provide useful information on the macroscopic effects of structural changes in the lung. Although partial PV curves measuring just the changes in lung volume are sometimes reported, without a measure of absolute volume, the nonlinear nature of the total PV curve makes these partial ones very difficult to interpret. In the present study, we describe a standardized way to measure the total PV curve. We have then tested the ability of these curves to detect changes in mouse lung structure in two common lung pathologies, emphysema and fibrosis. Results showed significant changes in several variables consistent with expected structural changes with these pathologies. This measurement of the lung PV curve in mice thus provides a straightforward means to monitor the progression of the pathophysiologic changes over time and the potential effect of therapeutic procedures.

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.

マウス肺における圧力 - 容積曲線の測定

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 ...

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

A complex integration of molecular and electrical signals is needed to transform a quiescent uterus into a contractile organ at the end of pregnancy. Despite the discovery of key regulators of uterine contractility, this process is still not fully understood. Transgenic mice provide an ideal model in which to study parturition. Previously, the only method to study uterine contractility in the mouse was ex vivo isometric tension recordings, which are suboptimal for several reasons. The uterus must be removed from its physiological environment, a limited time course of investigation is possible, and the mice must be sacrificed. The recent development of radiometric telemetry has allowed for longitudinal, real-time measurements of in vivo intrauterine pressure in mice. Here, the implantation of an intrauterine telemeter to measure pressure changes in the mouse uterus from mid-pregnancy until delivery is described. By comparing differences in pressures between wild type and transgenic mice, the physiological impact of a gene of interest can be elucidated. This technique should expedite the development of therapeutics used to treat myometrial disorders during pregnancy, including preterm labor.

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

This manuscript provides a protocol for implanting telemeters in the mouse for the purpose of measuring intrauterine pressures during pregnancy.

マウス収縮圧力を測定するために子宮内テレメトリ<em&gt;インビボ</em

A complex integration of molecular and electrical signals is needed to transform a quiescent uterus into a contractile organ at the end of pregnancy. ...

Ultrasound Based Assessment of Coronary Artery Flow and Coronary Flow Reserve Using the Pressure Overload Model in Mice

Transthoracic Doppler echocardiography (TTDE) is a clinically useful, noninvasive tool for studying coronary artery flow velocity and coronary flow reserve (CFR) in humans. Reduced CFR is accompanied by marked intramyocardial and pericoronary fibrosis and is used as an indication of the severity of dysfunction. This study explores, step-by-step, the real-time changes measured in the coronary flow velocity, CFR and systolic to diastolic peak velocity (S/D) ratio in the setting of an aortic banding model in mice. By using a Doppler transthoracic imaging technique that yields reproducible and reliable data, the method assesses changes in flow in the septal coronary artery (SCA), for a period of over two weeks in mice, that previously either underwent aortic banding or thoracotomy. 
During imaging, hyperemia in all mice was induced by isoflurane, an anesthetic that increased coronary flow velocity when compared with resting flow. All images were acquired by a single imager. Two ratios, (1) CFR, the ratio between hyperemic and baseline flow velocities, and (2) systolic (S) to diastolic (D) flow were determined, using a proprietary software and by two independent observers. Importantly, the observed changes in coronary flow preceded LV dysfunction as evidenced by normal LV mass and fractional shortening (FS). 
The method was benchmarked against the current gold standard of coronary assessment, histopathology. The latter technique showed clear pathologic changes in the coronary artery in the form of peri-coronary fibrosis that correlated to the flow changes as assessed by echocardiography. 
The study underscores the value of using a non-invasive technique to monitor coronary circulation in mouse hearts. The method minimizes redundant use of research animals and demonstrates that advanced ultrasound-based indices, such as CFR and S/D ratios, can serve as viable diagnostic tools in a variety of investigational protocols including drug studies and the study of genetically modified strains.

Coronary flow reserve (CFR) is useful for assessment of myocardial oxygen demand and evaluation of cardiovascular risk. This study establishes a step-by-step transthoracic Doppler echocardiographic (TTDE) method for longitudinal monitoring of the changes in CFR, as measured from coronary artery in mice, under the experimental pressure overload of aortic banding.

マウスの圧負荷モデルを用いた冠動脈の流れと冠血流準備の超音波ベースのアセスメント

Transthoracic Doppler echocardiography (TTDE) is a clinically useful, noninvasive tool for studying coronary artery flow velocity and coronary flow ...

Cardiac Magnetic Resonance Imaging at 7 Tesla

CMR at an ultra-high field (magnetic field strength B0&#160;&#8805; 7 Tesla) benefits from the signal-to-noise ratio (SNR) advantage inherent at higher magnetic field strengths and potentially provides improved signal contrast and spatial resolution. While promising results have been achieved, ultra-high field CMR is challenging due to energy deposition constraints and physical phenomena such as transmission field non-uniformities and magnetic field inhomogeneities. In addition, the magneto-hydrodynamic effect renders the synchronization of the data acquisition with the cardiac motion difficult. The challenges are currently addressed by explorations into novel magnetic resonance technology. If all impediments can be overcome, ultra-high field CMR may generate new opportunities for functional CMR, myocardial tissue characterization, microstructure imaging or metabolic imaging. Recognizing this potential, we show that multi-channel radio frequency (RF) coil technology tailored for CMR at 7 Tesla together with higher order B0 shimming and a backup signal for cardiac triggering facilitates high fidelity functional CMR. With the proposed setup, cardiac chamber quantification can be accomplished in examination times similar to those achieved at lower field strengths. To share this experience and to support the dissemination of this expertise, this work describes our setup and protocol tailored for functional CMR at 7 Tesla.

The sensitivity gain inherent to ultrahigh field magnetic resonance holds promise for high spatial resolution imaging of the heart. Here, we describe a protocol customized for functional cardiovascular magnetic resonance (CMR) at 7 Tesla using an advanced multi-channel radio-frequency coil, magnetic field shimming and a triggering concept.

7 テスラで心臓磁気共鳴イメージング

CMR at an ultra-high field (magnetic field strength B0&#160;&#8805; 7 Tesla) benefits from the signal-to-noise ratio (SNR) advantage inherent at higher ...

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.

マウスにおける急性心筋梗塞のリアルタイム圧解析

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

Combining Volumetric Capnography And Barometric Plethysmography To Measure The Lung Structure-function Relationship

Tools to measure lung and airways volume are critical for pulmonary researchers interested in evaluating the impact of disease or novel therapies on the lung. Barometric plethysmography is a classic technique to evaluate the lung volume with a long history of clinical use. Volumetric capnography utilizes the profile of exhaled carbon dioxide to determine the volume of the conducting airways, or dead space, and provides an index of airways homogeneity. These techniques may be used independently, or in combination to evaluate the dependence of airways volume and homogeneity on lung volume. This paper provides detailed technical instructions to replicate these techniques and our representative data demonstrates that the airways volume and homogeneity are highly correlated to lung volume. We also provide a macro for the analysis of capnographic data, which can be modified or adapted to fit different experimental designs. The advantage of these measures is that their advantages and limitations are supported by decades of experimental data, and they can be made repeatedly in the same subject without expensive imaging equipment or technically advanced analysis algorithms. These methods may be particularly useful for investigators interested in perturbations that change both the functional residual capacity of the lung and airways volume.

Here, we describe two measures of pulmonary function &#8211; barometric plethysmography, which allows the measurement of lung volume, and volumetric capnography, a tool to measure the anatomic dead space and airways uniformity. These techniques may be used independently or combined to assess airways function at different lung volumes.

肺の構造と機能の関係を測定する体積のカプノグラフィおよび気圧脈を組み合わせること

Tools to measure lung and airways volume are critical for pulmonary researchers interested in evaluating the impact of disease or novel therapies on the ...

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.

マウスにおける閉鎖胸腔カテーテル法による心機能および圧力容積ループの両心室評価

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.

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

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.

圧力量ループ解析によるβ-アドレナリン刺激に対する心臓応答

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

Functional Assessment of the Donor Heart During Ex Situ Perfusion: Insights from Pressure-Volume Loops and Surface Echocardiography

Heart transplantation remains the gold standard treatment for advanced heart failure. However, the current critical organ shortage has resulted in the allocation of a growing number of donor hearts with extended criteria. These marginal grafts are associated with a high risk of primary graft failure and may benefit from ex situ perfusion before transplant. This technology allows for extended organ preservation using warm oxygenated blood perfusion with continuous metabolic monitoring. The only NESP device currently available for clinical practice perfuses the organ in an unloaded non-working state, which does not allow for functional assessment of the beating heart. We therefore developed an original platform of NESP in working mode conditions with adjustment of left ventricular preload and afterload. This protocol was applied in porcine hearts. Ex situ functional assessment of the heart was achieved with intracardiac conductance catheterization and surface echocardiography. Along with a description of the experimental protocol, we herein report the main results, as well as pearls and pitfalls associated with the acquisition of pressure-volume loops and myocardial power during NESP. Correlations between hemodynamic findings and ultrasound variables are of major interest, especially for further rehabilitation of donor hearts before transplantation. This protocol aims to improve the assessment of donor hearts to both increase the donor pool and reduce the incidence of primary graft failure.

Functional Assessment of the Donor Heart During Ex Situ Perfusion: Insights from Pressure-Volume Loops and Surface Echocardiography

A reliable noninvasive approach for functional assessment of the donor heart during normothermic ex situ heart perfusion (NESP) is lacking. We herein describe a protocol for ex situ assessment of myocardial performance using the epicardial echocardiography and conductance catheter method.

Ex-situ灌流中のドナー心臓の機能評価:圧力-体積ループと表面心エコー検査からの洞察

Heart transplantation remains the gold standard treatment for advanced heart failure. However, the current critical organ shortage has resulted in the ...