Bowditch 효과 조사 : 압력 볼륨 관계를 측정하기 위해 마우스의 심장 도관

요약

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

초록

인간의 심장 질환을 모방 동물 모델은 잠재적 인 치료 전략을 테스트하기 위해 만들어졌습니다. 이러한 전략을 평가의 핵심 구성 요소는 심장 기능에 미치는 영향을 조사하는 것입니다. 생체 내 심장 역학 (예를 들어, 심 초음파, 압력 / 볼륨 관계 등)에서 측정하는 여러 가지 기술이있다. 심장 초음파 검사에 비해, 도관을 통한 실시간 좌심실 압력 / 체적 분석 LV 함수를 평가하는데 더 정확하고 통찰력. 또한, LV의 압력 / 체적 분석 순간적 수축력 (예를 들면, β 아드레날린 자극)과 병리학 욕설 (예, 허혈 / 재관류 손상)의 조작시 변경 사항을 기록 할 수있는 능력을 제공한다. 최대 이외에 (+ DP / DT) 및 최소 (-dp / DT) LV 압력 변화율, 몇몇 부하 독립적 인덱스 통해 LV 함수의 정확한 평가 (예를 들어, 엔드 수축기 혈압볼륨 관계 및 프리로드 recruitable 스트로크 작업)을 얻을 수있다. 심박수는 심박수의 증가는 심장의 출력 (즉, Bowditch 효과)를 증가시키는 주요 메커니즘되도록 LV 수축력에 큰 영향을 미친다. 실험군 간의 혈역학 이와 비교할 때, 그것은 유사한 심장 박동수를 가질 필요가있다. 또한, 많은 심근 병증 모델의 특징은 수축 예약의 감소이다 (즉, Bowditch 효과 감소). 따라서, 중요한 정보는 수축력에 심박수를 증가시키는 효과를 결정함으로써 얻을 수있다. 우리와 다른 데이터는 신경 세포의 산화 질소 합성 효소 (NOS1) 녹아웃 마우스 수축력이 감소했다고 설명했다. 여기서 우리는 NOS1 녹아웃 마우스 모델을 이용하여 심박수를 증가와 LV 압력 / 체적의 측정 방법을 설명한다.

서문

심장의 목적은 유기체의 대사 요구에 부응하기 위해 몸 전체의 혈액을 펌핑하는 것이다. 이러한 요구는 지속적으로 (운동을하는 동안 예를 들어,) 변동되기 때문에, 마음 (즉, 심 박출량을 증가)에 적응해야합니다. 마음이 위업을 달성하기 위해 다양한 경로를 고안했다. 마음이 달성의 주요 방법으로는 심장 박동의 증가 (즉, Bowditch 효과) ^(1)를 통해입니다. 즉, 하나의 심박수가 증가함에 따라,이 수축의 증가와 심 박출량의 증가를 초래한다. 따라서, 심장 기능은 심장 박동에 따라 상당히 좌우된다. 불행히도, 심장 질환 (예를 들어, 심근 경색, 비대 등) 나쁨 심장 기능의 결과가있는 심장 따라서 신체의 대사 요구를 충족 할 수 없을 것이다. 심장 질환은 서구 사회에서 이환율과 사망률의 주요 원인입니다. 많은 사람 cardiomy 요점을 되풀이 동물 모델opathies 분자 메커니즘을 조사하고 잠재적 인 치료를 테스트하는 데 사용됩니다. 치료가 가능한있을 수 있습니다 경우 이러한 메커니즘을 분별하고 결정하기 위해, 연구자들은 생체 내에서 심장 기능을 평가해야합니다.

그러나, 이들 파라미터는 후 부하, 예압 및 심박수에 크게 의존 일상적 박출계수 측정 생체 내 심장 기능을 평가하는 방법은 여러 가지 (예를 들어, 심장 초음파, MRI 등), 분수 쇼트닝, 심 박출량 등이있다 ^수축력이 외에도. 수축력을 측정하는 것은 네이티브 환경에서 마음의 고유 특성을 이해하는 것이 필수적이다. 압력 개발의 최대 (DP / DT _최대) 속도는 걸음 더 가까이 수축력을 이해하는 우리를 제공합니다. 불행하게도, DP / DT는 심장 박동 및로드 조건 ^3에 따라 달라집니다. 따라서 기술은 벨을 참조 부하 (및 심박수를 측정하기 위해 개발되어왔다우) 심근 수축력의 독립적 인 인덱스 (즉, 최종 수축기 혈압 볼륨 관계 (ESPVR) 및 프리로드 recruitable 스트로크 일 (PRSW)) ^4-6. ESPVR는 특정 LV 볼륨에서 뇌실에 의해 개발 될 수있는 최대 압력을 설명합니다. ESPVR의 기울기는 수축 기말 elastance (EES)을 나타낸다. PRSW은 이완 기말 용적과 행정 업무 (태양 광 루프에 의해 둘러싸인 영역)의 선형 회귀이다. 이러한 절차는 구혈률, 심 박출량, 뇌졸중 볼륨으로 혈역학 적 매개 변수에 비해 수축을보다 정확하고 정밀한 측정이다. ESPVR 및 PRSW는 하대 정맥 (IVC)의 임시 차단을 통해 얻을 수있다. IVC를 차단하는 것은 심장 기능에 흉부 내 압력 변화의 영향을 피하기 위해 폐쇄 가슴으로 수행 될 수있다.

증가 심장 박동도 수축과 이완 ^1을 향상시킵니다. 따라서 때 experimenta 사이 심장 기능을 비교L 기는 (예를 들어, ± DP / DT)는 심장 박동이 비슷해야한다. 그러나, 유사한 심박수는 일반적으로 인해 다양한 조건 (질병, 연구 개입 등)에 각 동물에 발생하지 않습니다. 그것은 (주사 및 흡입) 마취는 심장 박동을 낮추고 있음을 주목해야한다. 심박수는 수축성의 주요 결정이기 때문에, 마취 상당히 수축에 영향을 미칠 것이다. 이러한 이유로, 우리는 우리의 절차를 설명하고 있습니다. 또한, 많은 심근 병증의 특징 (즉, 감소 Bowditch 효과) 감소 수축 보호 구역입니다. 따라서, 심장 기능은 심장 박동의 범위에서 측정되어야한다. 여기에서 우리는 이러한 효과를 달성하기 위해 (폐쇄 가슴) 자극기를 사용하는 방법에 대해 설명합니다.

심박수에 더하여, 산화 질소 (NO)도 ^7의 수축력 중요한 변조기이다. NO 효소를 통해 NO 합성 효소 (NOS)를 지칭하지 생성되지 않습니다. 우리와 다른 사람은 신경 NOS의 녹아웃 생쥐 (NOS1을 보여 주었다 - / -) 무디게 한 심근의 수축과 생체 내 심장 혈류 역학 ^8,9에서. 이 마우스는 다양한 심장 박동수에서 수행 LV 압력 / 체적 분석 절차를 통해 좌심실 수축의 측정을 설명하기 위해 사용될 것이다.

프로토콜

참고 :이 동물 프로토콜은 오하이오 주립 대학 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC)에 의해 승인되었다. 이 절차는 경동맥의 내경이 카테터를 삽입하기에 충분히 큰 경우 어느 마우스에 사용될 수있다. 16g (이전 2 ~ 개월) 위에있는 마우스를 사용합니다.

1. 도관을 위해 마우스를 준비

1. 살균 주머니에있는 모든 수술 장비 및 소모품 인감. 오토 클레이브 기계 파우치 소독. 절차를 통해 멸균 필드를 유지하고 멸균 장갑을 착용하십시오.
2. 복강 내 주사하여 케타민 (55 ㎎ / ㎏) 플러스 자일 라진 (15 ㎎ / ㎏)와 쥐를 마취.
   참고 : 모든 절차는 다양한 심박수에서 모두 압력 / 볼륨을 측정하고 ESPRV 미만 20 분 소요됩니다. 추가 시간이 필요한 경우 (즉, 30 분 이상), 마취 추가 ¼ 복용량마다 30 분을 준다.
3. 전방 R에 머리를 제거및 제모 로션 (예를 들어, 나이 르)를 사용하여 목과 가슴 영역은 발포체 egion 플랫폼으로 마우스의 사지 테이프. 발가락 핀치에 의해 깊은 마취의 상태를 확인합니다.
4. 신체 온도 (37 ± 1 ° C의)를 모니터링하고, (외과 드레이프와 플랫폼 사이에 위치) 열 조절 가열 패드를 사용하여 유지하기 위해 직장 프로브를 삽입합니다.
5. 4-0 봉합사 (~ 10cm)의 길이를 준비합니다. 플랫폼 루프 위 앞니 주위 봉합 테이프. 이 목을 똑바로 유지합니다.
6. Betadine 75 % 알코올로 3 회 지역 보라고하여 수술 영역을 소독.

2. 도관

1. 적어도 30 분 동안 식염수 팁 또는 증류수 (37 ℃)에 침지 처리하여 카테터를 준비 습식 생물학적 환경 압력 센서 다이어프램 순응 (제조업 자의 지시에 따라)를 사용하고, 압력 신호 드리프트 및 음을 방지하기 위해 종래 압력 녹음.
2. 목의 전방 지역에서 아래턱과 흉골 사이에 길이 0.8 cm의 절개를합니다. 미세 가위, stemohyoideus 근육 아래에있는 기관을 노출 피부 - 근육 결합 조직을 분리.
3. 오른쪽 경동맥을 노출 곡선 집게와 기관의 오른쪽에있는 지방과 근육 조직을 분리합니다.
   주 : 경동맥은 목의 전방 지역에서 가장 큰 동맥 인 밝은 붉은 피를 포함하고, 타악기입니다. 경동맥과 평행을 실행하는 경정맥과 혼동하지 마십시오. 경정맥 어두운 빨간색과 비박 동성이다. 게다가, 경동맥의 분리시, 사용자는 pneumogastric 신경 손상하지 알고 있어야한다.
4. 곡선 집게로 오른쪽 경동맥에서 지방을 제거합니다. 이 연산 기법을 방해 할 용기의 분기가 있으면, 경동맥을 해리 Bovie 소작로 잘라.곡선 집게를 사용 경동맥 하에서 가능한 조직만큼 별개.
5. 이 5cm 6-0 실크 스레드를 잘라. 오른쪽 경동맥에서 각 실크 스레드를 전달합니다.
6. 위치 하나 근위부 근처 스레드와 동맥의 말단 부분 근처의 다른. 말단 부분에서 스레드에 꽉 매듭을 확인하고 근위부에서 스레드에서 느슨한 매듭을합니다.
7. 지혈 작은 혈관 클램프를 사용하여 동맥의 근위 부분을 클램핑하여 혈류를 차단 (근위 클램프 나사 아래 배치). 동맥의 밀봉 영역은 혈액이 쉽게 단계 2.8을 수행 할 수있게 가득합니다.
8. 26 G 바늘을 가진 두 개의 스레드 (스레드하지만 말단에 가까운) 사이의 우측 경동맥에 작은 구멍이 천공. 경동맥 동맥에 카테터를 삽입합니다. 약간 장소에 보관하는 카테터에 경동맥의 근위부에서 느슨한 매듭을 조입니다.
   참고 : 바늘 구멍을 사용하여 비교 바람직하다가위 절개합니다. 기단 부분을 제 동맥의 원위부에 꽉 매듭을 후 클램핑하여 동맥 혈액으로 완전히 충전 될 것이다. 이는 매우 쉽게 혈관을 통해 찌를 수있다. 또한, 바늘 (26 G)의 크기는 잘 카테터의 크기에 맞게 구멍이 천공 동맥. 위 절개 방법을 사용하면, 절개의 크기를 제어하기 어려웠다. 어느 하나에 외과 의사가 더 편안한 느낌에 그러나 선택 방법에 의존해야한다.
9. 3 단계로 압력 신호를 기록하기 시작한다.
10. 지혈 클램프를 풀고 좌심실로 앞으로 카테터를 삽입 계속합니다. 카테터를 전진 할 때 약간의 저항이 발생하는 경우, 부드럽게 뒤로 당겨 다시 진행하려고합니다. ~ 18~25g 무게 마우스의 경우, 삽입되는 카테터의 예상 길이는 18mm이다.
    참고 : 동맥 압력 신호가 70에서 120 mmHg 이상으로 변동됩니다. T 일단그 카테터를 좌심실의 압력 신호의 변화의 모양이고, 압력은 0에서 120 밀리미터 (도 1에 도시) 수은 변동될 것이다. 심장 기능은 카테터의 삽입 후 2-3 분 이내에 안정화된다.
11. 계속 체온, 마취 수준 및 호흡 속도를 모니터링한다.

3. 데이터 수집

1. 사용 LabChartPro 7 소프트웨어 (또는 유사한 소프트웨어). 태양 광 루프 LabChart 모듈의 워크 플로우 옵션을 사용합니다. 이 모듈을 사용하여, 압력 및 볼륨 루프 기본 설정을 선택합니다.
2. 설정 세 개의 채널 : 압력에 대한 하나의 채널, 볼륨에 대한 하나의 채널, 그리고 심장 박동을위한 하나의 채널을. 0-150mm 수은, 각각 0 ~ 100 μL 및 0-800 비트 / 분으로 위의 매개 변수의 설정 규모 범위.
3. 레코드를 눌러 시작 키.

4. Bowditch 효과

1. 흉골에 precordium 영역 병렬로 1cm의 절개를합니다. 근육과 특급의 레이어를 잘라늑간 공간 OSE 가위를 사용하여.
2. 2 V의 전압을 2 밀리의 지속 시간, 반복 모드를 활성화 : 사각형 펄스 자극기를 사용하여 다음 매개 변수를 설정합니다.
3. 집게와 음극를 잡고 마음의 혀끝의 영역에 네 번째 늑간 공간을 통해 삽입합니다. 집게로 양극을 잡고 심장의 우심방 지역에 두 번째 늑간을 통해 삽입합니다.
4. 자극기의 전원을 켜고 10 헤르츠 (Hz, 600 비트 / 분)까지 4 헤르츠 (Hz, 240 비트 / 분)에서 마음을 걸음 주파수를 변경합니다. 각각의 새로운 심장 박동에서 데이터를 수집하기 전에 1 분 동안 마음을 자극한다.

5. ESPVR과 PRSW 생성

1. 가위로 복부에있는 흉골을 수직으로 피부와 근육 조직을 잘라. enterocoelia를 열고 간을 노출.
2. 금속 견인을 사용하여 머리쪽으로 ARCUS의 costarum을 끕니다.
3. 부드럽게 하방으로 밀어 간면봉. 흉강에 영향을 너무 많이 밀어하지 않도록주의하십시오. 이것은 심장 기능이 변경됩니다.
4. suprahepatic 하대 정맥 (IVC)를 노출 가위로 간 낫 모양의 인대를 잘라.
5. 빠르게 우심방 혈액의 반환을 차단하기 위해 5 초 동안 IVC를 짜내 곡선 집게를 사용합니다. 좌심실의 압력과 부피로 인해 심장으로 감소 유입에 떨어질 것이다. 이 값을 생성에서 60 mmHg로 아래 루프를 사용하지 마십시오. 60 mmHg로 수축기 압력을 참조입니다.
   주 :이 관상 동맥 혈류를 상당히 감소 및 수축에 영향을 관류 압력의 현저한 저하를 야기하기 때문에이 값을 60 mmHg로 설정된다.

6. 볼륨 교정

1. 복강 내 주사 (생리 식염수로 희석) 5,000 헤파린 솔루션 : 1의 0.1 ml의 마우스를 Heparinize.
2. 경동맥에서 카테터를 제거합니다. 카테터 FR 인출되면톰 경동맥은 헤파린 혈액은 카테터가 삽입 된 구멍에서 스며됩니다.
3. 1 ML의 주사기를 사용하여 볼륨 교정이 피를 수집합니다. 교정 큐벳에서 잘 각을 입력합니다.
4. 방혈을 통해 마우스를 안락사하는 마음을 제거합니다.
5. 물론 각 카테터를 놓고 꾸준히 상대 부피 단위 (RVU) 값을 얻는다. 각 우물에서 다양한 표준 볼륨과 RVU 값을 사용하여 표준 곡선을 생성합니다.
6. 기록 RVU는 μL을 변환합니다.

7. 데이터 처리

1. Bowditch 효과를 조사하기 위해, 각각의 심장 박동에서 정상 상태 압력 / 볼륨 추적을 선택합니다. 데이터를 얻기 위해베이스 라인 분석을 클릭합니다.
2. ESPVR 및 PRSW 데이터를 들어, 제 15 ~ 압력 / 체적 트레이스를 선택 ESPVR 및 PRSW (기말 음량 LV가 개발 압력의 기울기) (스트로크 작업의 선형 회귀를 생성하도록 소프트웨어로 폐색 분석을 클릭 기말와볼륨) 경사.
3. 루프의 모양에주의를주십시오. 루프가없는 각 지점 또는 왜곡 폐쇄되어 있는지 확인합니다. 이것은 부적절한 카테터 배치 또는 과도한 소음의 표시이다. 주기적으로 적절한 압력과 볼륨 데이터가 생성되고 확인하기 위해 실험 기간 동안 루프를 확인합니다.

결과

좌측 심실 내로 카테터의 적절한 삽입 적절한 압력 및 부피 값을 달성하는 중요한 단계이다. LabChart 프로 7을 이용하여,도 1에 도시 된 카테터가 심실로 갈수록 동맥 압력 파형 (형상 및 값)의 변화.

좌측 심실 내로 카테터의 적절한 삽입 후, 압력 (P)과 부피 (V)를 PV 루프를 생성하는 데 사용될 것이다 얻어진 값 (도 2에 도시 됨).

이...

토론

수축의 신뢰할 수있는 측정을 얻기 위해이 기술에 대한 중요한 단계는 라스베가스에 적절한 카테터 위치입니다. 좌심실이 수축 할 때 카테터가 제대로 배치되지 않은 경우 벽은 불규칙한 모양의 태양 광 발전 루프를 일으키는 원인이 매우 높은, 생리하지, 압력 값의 결과로 카테터 연락 할 수 있습니다. 필요한 경우, 카테터는 정확한 배치를 달성하기 위해 회전 될 수있다. 이 기술의 또 다른 중요...

자료

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