이 연구는 후쿠다 의료기술재단(E.T. 및 G.N.)과 JSPS KAKENHI Scientific Research Grant-in-Aid 21K08047(E.T.)의 연구 보조금으로 지원되었습니다.

이 동물 프로토콜은 기관 동물 관리 및 사용 위원회의 승인을 받았으며 도쿄 대학의 동물 실험 및 관련 활동에 대한 규정을 따랐습니다. 본 연구에서는 8-12주 된 수컷 C57/Bl6J 마우스를 사용하였다. 동물은 상업적 출처에서 얻었다( 재료 표 참조). HFpEF의 모델은 앞서 설명한 바와 같이 NG-니트로-L-아르기닌 메틸 에스테르와 함께 15주 동안 고지방 식단을 투여하여 확립되었습니다10.
1. 카테터 준비 및 압력/부피 보정
<ol><li>컨덕턴스 카테터를 생리식염수에 넣고 PowerLab 8/35 및 압력 체적 장치(MPVS 모듈, 재료 표 참조)로 구성된 모듈에 부착합니다.</li>
	<li>MPVS 모듈0에서 미리 결정된 압력(100mmHg 및 100mmHg) 및 부피 매개변수(MPVS 모듈마다 다름)를 기록하여 압력과 부피를 전자적으로 보정합니다(제조업체 지침 참조).</li>
</ol>2. 카테터 삽입을 위한 동물 준비
<ol><li>마취 및 환기<ol><li>삽관 5-10분 전에 에토미데이트 5mg/kg과 우레탄 500mg/kg( 재료 표 참조)을 복강내 주사합니다. 참고: 우레탄은 동물 실험에서 마취제로 효과적이지만 인간에게는 발암성이 있는 것으로 의심됩니다. 따라서 실험 목적 달성을 위해 우레탄이 필요하고 대체 물질이 충분하지 않은 경우 주의해서 다루어야 합니다. 준비 중 장갑과 마스크를 착용하고 흄 후드를 사용하는 것과 같은 적절한 보호 조치가 의무화됩니다. 가능한 대안으로 케타민(80mg/kg, ip)을 사용할 수 있습니다.</li>
		<li>2% 이소플루란으로 미리 포화된 마취실에 마우스를 넣고 마취 유도 시 38°C에서 40°C 사이로 유지되는 예열된 가열 패드로 동물을 옮깁니다.</li>
		<li>수술 부위를 면도하십시오. 그런 다음 베타딘과 알코올을 번갈아 가며 3회 투여하여 수술 부위를 소독합니다.</li>
		<li>목을 가로로 절개(1-2cm)하고 기관 근육을 절제하고 기관을 노출시킵니다. 수술용 2-0 실크 봉합사를 기관 아래에 통과시키고 들어 올린 다음 작은 절개(1-2mm)하여 엽니다.</li>
		<li>기관 내 튜브를 기관에 삽입하고 100% 산소와 2% 이소플루란의 혼합물을 전달하는 인공호흡기에 연결합니다(나중에 0.5%에서 1%로 감소).</li>
	</ol></li>
	<li>중심정맥(CV) 카테터 삽입 및 수액 주입<ol><li>흉쇄유돌근 아래의 내부 경정맥을 찾습니다3.</li>
		<li>10G 바늘에 부착된 PE-30 실라스틱 튜브( 재료 표 참조)로 구성된 중심 정맥 카테터를 경정맥에 삽입합니다.</li>
		<li>3분에 걸쳐 체중 10% 알부민/NaCl의 5-6μL/g의 볼루스 주입을 투여한 후 5-10μL/min의 일정한 주입 속도를 투여합니다. 알림: 이 단계는 마취로 인한 말초 혈관 확장으로 인한 저혈압을 예방하는 데 중요합니다. 내부 경정맥은 흉쇄유돌근과 경동맥 사이에 위치하며 동맥보다 색이 더 어둡습니다.</li>
	</ol></li>
</ol>3. 좌심실 카테터 삽입술(개흉 접근법) 수술
<ol><li>마취된 쥐의 수술 부위를 면도합니다. 그런 다음 베타딘과 알코올을 번갈아 가며 3회 투여하여 수술 부위를 소독합니다.</li>
	<li>발가락 꼬집기를 실시하여 마취 깊이를 확인합니다. 그런 다음 xiphoid 돌기 아래에 수평으로 절개 (2-3cm)하고 뭉툭한 가위를 사용하여 흉벽에서 피부를 분리합니다.</li>
	<li>전기 소작을 사용하여 양쪽에서 흉벽을 측면으로 절단합니다( 재료 표 참조).</li>
	<li>횡격막을 절단하여 심장을 노출시키고 겸자를 사용하여 심장에서 심낭을 부드럽게 제거합니다.</li>
	<li>좌심실(LV)의 정점에 27G 바늘을 삽입하고 천자 구멍을 통해 전도도 카테터를 LV에 역행적으로 삽입합니다.</li>
	<li>사각형 모양의 압력-부피 루프가 생성되도록 카테터 위치를 조정합니다.</li>
	<li>하대정맥(IVC) 폐색 중 PV 루프의 모양을 확인하여 부하 조건의 변화가 발생할 때 카테터가 유두 근육에 닿지 않는지 확인합니다. 알림: 적절한 심장 노출은 절차를 용이하게 하고 명확한 시야를 확보하는 데 도움이 됩니다.</li>
</ol>4. PV 루프 데이터 기록 및 수축기 말기 혈압-부피 관계(ESPVR) 및 이완기 말기 혈압-부피 관계(EDPVR) 결정
알림: IVC 폐색으로 예압을 줄이면 ESPVR 및 EDPVR을 결정할 수 있습니다.
<ol><li>신호 안정화 후(캐뉼레이션 후 5-10분) LabChart 소프트웨어( 재료 표 참조), PowerLab 및 MPVS 모듈을 사용하여 기준선 압력-부피(PV) 루프를 기록하고 분석합니다.</li>
	<li>겸자로 IVC를 압축하여 IVC 폐색을 수행하고 IVC 폐색 중 최소 20회의 심장 주기 동안 PV 루프를 기록합니다. LabChart 소프트웨어를 사용하여 PV 루프의 수축기 말단을 통해 선형 회귀선을 피팅하고 PV 루프의 이완기 말단을 통해 곡선 라인을 피팅하여 EDPVR을 결정하여 ESPVR을 결정합니다. 알림: IVC 폐색 중에 인공호흡기를 중지하여 폐 운동 아티팩트를 방지하십시오. 판쿠로늄(0.5-1mg/kg)과 같은 마비제는 폐 운동이 과도할 때 도움이 될 수 있으며 안정적인 마취면이 확인된 후에만 사용해야 합니다.</li>
</ol>5. 경식도 페이싱
<ol><li>2-Fr 사극 전극 카테터를 식도에 삽입하고 카테터를 펄스 자극기에 연결하고( 재료 표 참조) 심방 포획 임계값을 결정합니다(일반적으로 자극 진폭은 3mA, 펄스 폭은 1ms).</li>
	<li>복강내로 투여되는 20mg/kg의 이바브라딘( 재료 표 참조)을 사용하여 HR을 분당 400회 미만으로 늦춥니다.</li>
	<li>안정화 후 20회/분에서 400비트/분까지 다양한 페이싱 속도로 700회/분(100회/분)의 PV 루프의 연속 심장 사이클을 획득합니다. 각 페이싱 속도에서 5분 동안 주기를 획득합니다.</li>
</ol>6. 식염수 교정 및 대동맥 유량 교정
<ol><li>인공호흡기를 비활성화하고 CV 카테터를 통해 5-10μL의 고긴장성 식염수를 정맥 주사합니다.</li>
	<li>식염수 주입 중 압력 및 부피의 변동을 문서화하고 PowerLab 3,11을 사용하여 Vp 값을 계산합니다.</li>
	<li>식염수 보정을 반복하여 정확도와 재현성을 향상시킵니다.</li>
	<li>볼륨 신호를 방해하지 않도록 마우스를 왼쪽으로 돌립니다.</li>
	<li>Th3에서 Th5 사이의 척추 쪽 측면 개흉술을 하고 집게로 하행 대동맥의 작은 부분을 부드럽게 절개합니다.</li>
	<li>대동맥 위에 혈관 흐름 프로브( 재료 표 참조)를 놓고 심박출량을 측정합니다. 알림: 절대 부피를 정확하게 계산하려면 식염수 교정과 대동맥 유량 교정의 두 가지 유형의 교정을 사용해야 합니다. 과도한 염분 로딩은 수축률의 감소를 초래할 수 있으므로 동물 피험자의 고긴장성 식염수 주입과 관련된 잠재적 위험을 인식하는 것이 중요합니다.</li>
</ol>7. 안락사
<ol><li>연구 후 자궁 경부 탈구를 통해 마취제 과다 복용 하에서 쥐를 안락사시킵니다. 참고: 생명 기능의 완전한 중단을 보장하기 위해, 마취 하에 출혈을 하고 후속 심장 조직을 채취하는 것과 같은 2차 안락사 방법이 사용됩니다.</li>
</ol>

Atrial-pacing 프로토콜을 사용한 HR-Dependent Cardiac Performance 탐색

<ol>
	<li>Backhaus, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exercise+stress+real-time+cardiac+magnetic+resonance+imaging+for+noninvasive+characterization+of+heart+failure+with+preserved+ejection+fraction.">Exercise stress real-time cardiac magnetic resonance imaging for noninvasive characterization of heart failure with preserved ejection fraction.</a> Circulation. 143 (15), 1484-1498 (2021).</li><li>Borlaug, B. A., Nishimura, R. A., Sorajja, P., Lam, C. S. P., Redfield, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exercise+hemodynamics+enhance+diagnosis+of+early+heart+failure+with+preserved+ejection+fraction.+Circulation.">Exercise hemodynamics enhance diagnosis of early heart failure with preserved ejection fraction. Circulation.</a> Heart Failure. 3 (5), 588-595 (2010).</li><li>Pacher, P., Nagayama, T., Mukhopadhyay, P., B&#225;tkai, S., David, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+cardiac+function+using+pressure-volume+conductance+catheter+technique+in+mice+and+rats.">Measurement of cardiac function using pressure-volume conductance catheter technique in mice and rats.</a> Nature Protocols. 3 (9), 1422-1434 (2008).</li><li>Cingolani, O. H., Kass, D. A. <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+relation+analysis+of+mouse+ventricular+function.">Pressure-volume relation analysis of mouse ventricular function.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 301 (6), 2198-2206 (2011).</li><li>Numata, G., 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=A+pacing-controlled+protocol+for+frequency-diastolic+relations+distinguishes+diastolic+dysfunction+specific+to+a+mouse+HFpEF+model.">A pacing-controlled protocol for frequency-diastolic relations distinguishes diastolic dysfunction specific to a mouse HFpEF model.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 323 (3), H523-H527 (2022).</li><li>Pi&#241;a, I. L., 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=Exercise+and+heart+failure.">Exercise and heart failure.</a> Circulation. 107 (8), 1210-1225 (2003).</li><li>Georgakopoulos, D., Kass, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Minimal+force-frequency+modulation+of+inotropy+and+relaxation+of+in+situ+murine+heart.">Minimal force-frequency modulation of inotropy and relaxation of in situ murine heart.</a> Journal of Physiology. 534 (2), 535-545 (2001).</li><li>Takimoto, E., 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=Frequency-+and+afterload-dependent+cardiac+modulation+in+vivo+by+troponin+I+with+constitutively+active+protein+kinase+A+phosphorylation+sites.">Frequency- and afterload-dependent cardiac modulation in vivo by troponin I with constitutively active protein kinase A phosphorylation sites.</a> Circulation Research. 94 (4), 496-504 (2004).</li><li>Meyer, M., Lewinter, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heart+rate+and+heart+failure+with+preserved+ejection+fraction:+Time+to+slow+&#946;-blocker+use?+Circulation.">Heart rate and heart failure with preserved ejection fraction: Time to slow &#946;-blocker use? Circulation.</a> Heart Failure. 12 (8), 006213 (2019).</li><li>Schiattarella, G. G., 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=Nitrosative+stress+drives+heart+failure+with+preserved+ejection+fraction.">Nitrosative stress drives heart failure with preserved ejection fraction.</a> Nature. 568 (7752), 351-356 (2019).</li><li>Abraham, D., Mao, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+pressure-volume+loop+analysis+using+conductance+catheters+in+mice.">Cardiac pressure-volume loop analysis using conductance catheters in mice.</a> Journal of Visualized Experiments. (103), e52942 (2015).</li><li>Zhang, B., Davis, J. P., Ziolo, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+catheterization+in+mice+to+measure+the+pressure+volume+relationship:+Investigating+the+Bowditch+effect.">Cardiac catheterization in mice to measure the pressure volume relationship: Investigating the Bowditch effect.</a> Journal of Visualized Experiments. (100), e52618 (2015).</li><li>Townsend, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+pressure+volume+loops+in+the+mouse.">Measuring pressure volume loops in the mouse.</a> Journal of Visualized Experiments. (111), e53810 (2016).</li><li>Georgakopoulos, D., Kass, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+parallel+conductance+by+dual-frequency+conductance+catheter+in+mice.">Estimation of parallel conductance by dual-frequency conductance catheter in mice.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 279 (1), H47 (2000).</li></ol>

경쟁하는 재정적 이익은 없습니다.

우리는 경식도 페이싱의 적용과 압력-부피 관계를 평가하는 방법론을 제시합니다. 운동 과민증은 HFpEF의 주요 특성 중 하나이지만 운동 중 쥐의 심장 기능을 평가하는 데 사용할 수 있는 기술은 없습니다. 우리의 페이싱 프로토콜은 휴식 상태에서는 분명하지 않을 수 있는 이완기 기능 장애를 감지하는 데 유용한 도구를 제공합니다.
정확하고 일관된 품질의 PV 루프를 달성하?...

심부전은 전 세계적으로 입원 및 사망의 주요 원인이며, 박출률이 보존된 심부전(HFpEF)은 모든 심부전 진단의 약 50%를 차지합니다. HFpEF는 이완기 기능 장애 및 운동 내성 장애를 특징으로 하며, 이완기 기능 장애와 같은 관련 혈역학적 이상은 운동 스트레스 혈류역학 검사 또는 MRI 스캔을 통해 명확하게 감지할 수 있습니다 1,2.
그러나 실험 모델에서는 HFpEF와 관련된 생리적 이상을 평가하는 데 사용할 수 있는 양식이 제한적입니다 3,4. 트레드밀 운동 테스트(TMT)는 운동 스트레스 심장 혈류역학을 반영할 수 있는 달리기 시간과 거리를 결정하는 데 사용됩니다. 그러나 이 방법은 체중, 골격근 강도 및 정신 상태와 같은 외부 변수의 간섭에 취약합니다.
이러한 한계를 극복하기 위해 당사는 심박수(HR)를 기반으로 이완기 기능의 미묘하지만 중요한 변화를 감지하는 심방 페이싱 프로토콜을 고안했으며 HFpEF5의 마우스 모델에서 그 유용성을 검증했습니다. 교감신경 및 카테콜아민 반응, 말초 혈관 확장, 내피 반응, 심박수 등 여러 생리학적 요인이 운동 관련 심장 기능에 기여한다6. 그러나 이 중에서도 HR-압력 관계(Bowditch 효과라고도 함)는 심장 생리학적 특징의 중요한 결정 요인으로 알려져 있습니다 7,8,9.
이 프로토콜에는 압력 발달 속도(dp/dt), 수축기 말 압력-부피 관계(ESPVR) 및 이완기 말기 혈압-부피 관계(EDPVR)와 같은 매개변수를 포함하여 수축기 및 이완기 기능을 평가하기 위해 기준선에서 기존의 압력-부피 분석을 수행하는 것이 포함됩니다. 그러나 이러한 매개변수는 고유 심박수의 차이로 인해 동물마다 다를 수 있는 HR의 영향을 받는다는 점에 유의해야 합니다. 또한 마취가 HR에 미치는 영향도 고려해야 합니다. 이를 해결하기 위해 심방 페이싱과 이바브라딘을 동시에 투여하여 HR을 표준화하고 심장 매개변수 측정을 점진적인 심박수로 수행했습니다. 특히, HR 의존적 심장 반응은 HFpEF 마우스와 대조군 마우스를 구별한 반면, 기준선 PV 루프 측정(고유 심박수 사용)에서는 유의미한 차이가 관찰되지 않았습니다5.
이 페이싱 프로토콜은 비교적 복잡해 보일 수 있지만 잘 이해하면 성공률이 90%를 초과합니다. 이 프로토콜은 HFpEF 마우스 모델에서 이완기 기능 장애의 근본적인 메커니즘을 연구하고 이 상태에 대한 새로운 치료법을 개발하는 데 도움이 되는 유용한 방법을 제공할 것입니다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2-0 silk suture, sterlie</td>
			<td>Alfresa Pharma Corporation, Osaka, Japan</td>
			<td>62-9965-57</td>
			<td>Surgical Supplies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-Fr tetrapolar electrode catheter</td>
			<td>Fukuda Denshi, Japan and UNIQUE MEDICAL, Japan</td>
			<td>custom-made</td>
			<td>Surgical Supplies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Albumin Bovine Serum</td>
			<td>Nacalai Tesque, Inc., Kyoto, Japan</td>
			<td>01859-47</td>
			<td>Miscellaneous</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C57/BI6J mouse</td>
			<td>Jackson Laboratory</td>
			<td></td>
			<td>animals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conductance catheter</td>
			<td>Millar Instruments, Houston, TX</td>
			<td>PVR 1035</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrical cautery, Electrocautery Knife Kit</td>
			<td>ellman-Japan,Osaka, Japan</td>
			<td>1-1861-21</td>
			<td>Surgical Supplies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Etomidate</td>
			<td>Tokyo Chemical Industory Co., Ltd., Tokyo Japan</td>
			<td>E0897</td>
			<td>Anesthetic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Grass Instrument S44G Square Pulse Stimulator</td>
			<td>Astro-Med, West Warwick, RI</td>
			<td></td>
			<td>Pacing equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Viatris Inc., Tokyo, Japan</td>
			<td>8803998</td>
			<td>Anesthetic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ivabradine</td>
			<td>Tokyo Chemical Industory Co., Ltd., Tokyo Japan</td>
			<td>I0847</td>
			<td>Miscellaneous</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LabChart software</td>
			<td>ADInstruments, Sydney, Australia</td>
			<td>LabChart 7</td>
			<td>Hemodynamic equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MPVS Ultra</td>
			<td>Millar Instruments, Houston, TX</td>
			<td>PL3516B49</td>
			<td>Hemodynamic equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pancronium bromide</td>
			<td>Sigma Aldrich Co., St. Louis, MO</td>
			<td>15500-66-0</td>
			<td>Anesthetic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PE10 polyethylene tube</td>
			<td>Bio Research Center&#160; Co. Ltd., Tokyo, Japan</td>
			<td>62101010</td>
			<td>Surgical Supplies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PowerLab 8/35</td>
			<td>ADInstruments, Sydney, Australia</td>
			<td>PL3508/P</td>
			<td>Hemodynamic equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVR 1035</td>
			<td>Millar Instruments, Houston, TX</td>
			<td>842-0002</td>
			<td>Hemodynamic equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Urethane (Ethyl Carbamate)</td>
			<td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Osaka, Japan</td>
			<td>050-05821</td>
			<td>Anesthetic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vascular Flow Probe</td>
			<td>Transonic, Ithaca, NY</td>
			<td>MA1PRB</td>
			<td>Surgical Supplies</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a pacing-controlled procedure for the assessment of heart rate-dependent diastolic functions in murine heart failure models

박출률이 보존된 심부전(HFpEF)은 이완기 기능 장애와 운동 과민증을 특징으로 하는 질환입니다. 운동 스트레스 혈류역학 검사 또는 MRI를 사용하여 이완기 기능 장애를 감지하고 인간의 HFpEF를 진단할 수 있지만, 이러한 양식은 마우스 모델을 사용한 기초 연구에서 제한적입니다. 트레드밀 운동 테스트는 일반적으로 생쥐에서 이러한 목적으로 사용되지만 그 결과는 체중, 골격근 강도 및 정신 상태에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 여기에서는 이완기 기능의 심박수(HR)에 따른 변화를 감지하고 HFpEF의 마우스 모델에서 그 유용성을 검증하기 위한 심방 페이싱 프로토콜에 대해 설명합니다. 이 방법에는 마취, 삽관 및 심방 페이싱과 동시에 압력-부피(PV) 루프 분석을 수행하는 것이 포함됩니다. 이 연구에서는 좌심실 정점 접근법을 통해 전도도 카테터를 삽입하고 심방 페이싱 카테터를 식도에 삽입했습니다. 기준선 PV 루프는 이바브라딘으로 HR을 늦추기 전에 수집되었습니다. PV 루프는 심방 페이싱을 통해 400bpm에서 700bpm 범위의 HR 단위로 수집 및 분석되었습니다. 이 프로토콜을 사용하여 대사 유도 HFpEF 모델에서 HR 의존성 이완기 장애를 명확하게 입증했습니다. 이완 시간 상수(Tau)와 이완기 말기 압력-부피 관계(EDPVR)는 모두 대조군 마우스에 비해 HR이 증가함에 따라 악화되었습니다. 결론적으로, 이 심방 속도 조절 프로토콜은 HR 의존성 심장 기능 장애를 감지하는 데 유용합니다. HFpEF 마우스 모델에서 이완기 기능 장애의 근본적인 메커니즘을 연구하는 새로운 방법을 제공하고 이 상태에 대한 새로운 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다.

기준선 PV 루프 데이터는 그림 1과 표 1에 표시되어 있습니다. 기준선(페이싱이 없는 경우)에서 대조군과 HFpEF 마우스 간에 이완 시간 상수(Tau), 최소 압력 변화율(dP/dt min) 및 EDPVR과 같은 이완기 매개변수에는 큰 차이가 없었습니다. 그러나 HFpEF 마우스는 그림 1에서 볼 수 있듯이 더 높은 혈압과 동맥 탄성(Ea)을 나타냈으며 심실 수축기 동안 ?...

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저자 스포트라이트: 새로운 심방 페이싱 접근법을 통해 마우스 모델에서 HR 의존적 심장 기능 조사 

본 프로토콜은 심부전의 마우스 모델에서 이완기 기능을 평가하는 데 유용한 도구 역할을 하는 경식도 페이싱을 통해 압력-부피 관계를 얻는 방법을 설명합니다.

쥐 심부전 모델에서 심박수 의존적 이완기 기능 평가를 위한 속도 제어 절차

Heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) is a condition characterized by diastolic dysfunction and exercise intolerance. While ...

심박수 관련 관계는 특히 HFpEF에서 심장 특성을 결정하는 데 중요합니다. 이 프로토콜은 심박수에 따른 심장 기능을 평가하는 것을 목표로 합니다. 심박수 관련 심장 기능을 평가하는 데 사용할 수 있는 모든 실험 모델은 트레드밀 운동 테스트로 제한됩니다.그러나 트레드밀 테스트는 체중과 같은 변수의 영향을 받습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 심방 페이싱 프로토콜을 중심으로 심박수와 관련된 이후 성능의 미묘하지만 중요한 변화를 감지했습니다. 당사의 프로토콜은 심박수 변화로 나타나는 심장 기능 장애를 식별하기 위한 다양한 도구를 제공합니다.또한 미러링 심부전 모델, 특히 HFpEF에서 이완기 기능 장애를 연구하기 위한 여러 접근 방식을 제시합니다.

a-pacing-controlled-procedure-for-assessment-heart-rate-dependent

Research

JoVE Journal

Biology

A Pacing-Controlled Procedure for the Assessment of Heart Rate-Dependent Diastolic Functions in Murine Heart Failure Models

1.2K 조회수.  The University of Tokyo Hospital. 심박수 관련 관계는 특히 HFpEF에서 심장 특성을 결정하는 데 중요합니다. 이 프로토콜은 심박수에 따른 심장 기능을 평가하는 것을 목표로 합니다. 심박수 관련 심장 기능을 평가하는 데 사용할 수 있는 모든 실험 모델은 트레드밀 운동 테스트로 제한됩니다.그러나 트레드밀 테스트는 체중과 같은 변수의 영향을 받습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 심방 페이싱 프로...

비디오: 저자 스포트라이트: 새로운 심방 페이싱 접근법을 통해 마우스 모델에서 HR 의존적 심장 기능 조사 

Implantation of Engineered Tissue in the Rat Heart

Rodent surgery is often an important component in assessing the utility of engineered tissues. A wide variety of surgical procedures can be performed in common laboratory rats or mice and these quite frequently serve as an intermediate step between bench-top experiments and large animal testing or human trials. Given that rodents provide an established, cost-effective, and physiologically-relevant model system in which to test novel combinations of scaffolding materials and cells, they are particularly well-suited for cardiovascular tissue engineering studies. Presently, we describe an open-heart surgical procedure to implant engineered tissue containing myogenic progenitor cells in the atrioventricular (AV) groove of a rat heart. These implants are intended to create an electrical conduit between the right atrium and right ventricle with the ultimate goal of providing an alternative treatment to conventional pacemaker implantation in pediatric patients with complete heart block[1]. The engineered tissue is implanted in the AV-groove by means of a thoracotomy. For our purposes, Lewis rats are anesthetized and invasively ventilated to maintain positive airway pressure during the sterile surgical procedure. The approach to the heart is performed by a right thoracotomy through an antero-lateral incision at the 5th intercostal space. The tissue construct is fixed in the AV groove using a single 7-0 Prolene suture and positioned between the right ventricle and atrium at the ventral portion of the heart. The epicardium is partially removed to allow direct contact between the recipient myocardial cells and those contained in the engineered tissue. Following implantation, the chest wall is closed in layers, any pneumothorax is evacuated, and the animal is extubated and treated with analgesic.

Here, we describe a cardiac surgical procedure to implant engineered tissue in the atrioventricular (AV)-groove of an adult Lewis rat.

랫 중심에 엔지니어링된 조직의 주입

Rodent surgery is often an important component in assessing the utility of engineered tissues. A wide variety of surgical procedures can be performed in ...

연구

생물학

Murine Renal Transplantation Procedure

Renal orthotopic transplantation in mice is a technically challenging procedure. Although the first kidney transplants in mice were performed by Russell et al over 30 years ago (1) and refined by Zhang et al years later (2), few people in the world have mastered this procedure. In our laboratory we have successfully performed 1200 orthotopic kidney transplantations with &gt; 90% survival rate. The key points for success include stringent control of reperfusion injury, bleeding and thrombosis, both during the procedure and post-transplantation, and use of 10-0 instead of 11-0 suture for anastomoses.
Post-operative care and treatment of the recipient is extremely important to transplant success and evaluation. All renal graft recipients receive antibiotics in the form of an injection of penicillin immediately post-transplant and sulfatrim in the drinking water continually. Overall animal health is evaluated daily and whole blood creatinine analyses are performed routinely with a portable I-STAT machine to assess graft function.

Renal transplantation in mice is a technically challenging procedure that requires careful post-operative care and treatment for success.

Murine 신장 이식 절차

Renal orthotopic transplantation in mice is a technically challenging procedure. Although the first kidney transplants in mice were performed by Russell ...

Visualizing the Beating Heart in Drosophila

The Drosophila heart has recently emerged as a good model system for examining the genetic, cellular, and molecular mechanisms underlying function in myogenic hearts. A key step in examining heart function in the fly is finding a way to access the heart in a manner that preserves its myogenic function while still allowing the beating heart organ to be observed and recorded. Two different methods for observing and recording the beating heart in both larva and adult Drosophila are described here. Our semi-intact preparation using adult flies allows clear visualization of the abdominal heart without interference from the pigmented cuticle and overlying fat bodies. To record larval heart beats it is necessary to immobilize the larva, which minimizes body wall movements thereby reducing heart movements that are not associated with myocardial contractions. Our methodologies produce stable adult and larval heart preparations that can beat for hours at rates of 1-3 Hz.

Visualizing the Beating Heart in Drosophila

Technique required for visualizing the beating heart in larval and adult Drosophila are presented. Each life stage requires a different methodology.

에 잔 심장을 떠올리 Drosophila</em

The Drosophila heart has recently emerged as a good model system for examining the genetic, cellular, and molecular mechanisms underlying function in ...

Evaluation of the Spatial Distribution of &gamma;H2AX following Ionizing Radiation

An early molecular response to DNA double-strand breaks (DSBs) is phosphorylation of the Ser-139 residue within the terminal SQEY motif of the histone H2AX1,2. This phosphorylation of H2AX is mediated by the phosphatidyl-inosito 3-kinase (PI3K) family of proteins, ataxia telangiectasia mutated (ATM), DNA-protein kinase catalytic subunit and ATM and RAD3-related (ATR)3. The phosphorylated form of H2AX, referred to as &gamma;H2AX, spreads to adjacent regions of chromatin from the site of the DSB, forming discrete foci, which are easily visualized by immunofluorecence microscopy3. Analysis and quantitation of &gamma;H2AX foci has been widely used to evaluate DSB formation and repair, particularly in response to ionizing radiation and for evaluating the efficacy of various radiation modifying compounds and cytotoxic compounds4.
Given the exquisite specificity and sensitivity of this de novo marker of DSBs, it has provided new insights into the processes of DNA damage and repair in the context of chromatin. For example, in radiation biology the central paradigm is that the nuclear DNA is the critical target with respect to radiation sensitivity. Indeed, the general consensus in the field has largely been to view chromatin as a homogeneous template for DNA damage and repair. However, with the use of &gamma;H2AX as molecular marker of DSBs, a disparity in &gamma;-irradiation-induced &gamma;H2AX foci formation in euchromatin and heterochromatin has been observed5-7. Recently, we used a panel of antibodies to either mono-, di- or tri- methylated histone H3 at lysine 9 (H3K9me1, H3K9me2, H3K9me3) which are epigenetic imprints of constitutive heterochromatin and transcriptional silencing and lysine 4 (H3K4me1, H3K4me2, H3K4me3), which are tightly correlated actively transcribing euchromatic regions, to investigate the spatial distribution of &gamma;H2AX following ionizing radiation8. In accordance with the prevailing ideas regarding chromatin biology, our findings indicated a close correlation between &gamma;H2AX formation and active transcription9. Here we demonstrate our immunofluorescence method for detection and quantitation of &gamma;H2AX foci in non-adherent cells, with a particular focus on co-localization with other epigenetic markers, image analysis and 3D-modeling.

Evaluation of the Spatial Distribution of &amp;#947;H2AX following Ionizing Radiation

Microscopic analysis of &gamma;H2AX foci, which form following the phosphorylation of H2AX at Ser-139 in response to DNA double-strand breaks, has become an invaluable tool in radiation biology. Here we used an antibody to mono-methylated histone H3 at lysine 4 as an epigenetic marker of actively transcribing euchromatin, to evaluate the spatial distribution of radiation-induced &gamma;H2AX formation within the nucleus.

이온화 방사선 다음 γH2AX의 공간적 분포 평가

An early molecular response to DNA double-strand breaks (DSBs) is phosphorylation of the Ser-139 residue within the terminal SQEY motif of the histone ...

A Novel Ex vivo Culture Method for the Embryonic Mouse Heart

Developmental studies in the mouse are hampered by the inaccessibility of the embryo during gestation. Thus, protocols to isolate and culture individual organs of interest are essential to provide a method of both visualizing changes in development and allowing novel treatment strategies. To promote the long-term culture of the embryonic heart at late stages of gestation, we developed a protocol in which the excised heart is cultured in a semi-solid, dilute Matrigel. This substrate provides enough support to maintain the three-dimensional structure but is flexible enough to allow continued contraction. In brief, hearts are excised from the embryo and placed in a mixture of cold Matrigel diluted 1:1 with growth medium. After the diluted Matrigel solidifies, growth medium is added to the culture dish. Hearts excised as late as embryonic day 16.5 were viable for four days post-dissection. Analysis of the coronary plexus shows that this method does not disrupt coronary vascular development. Thus, we present a novel method for long-term culture of embryonic hearts.

A Novel Ex vivo Culture Method for the Embryonic Mouse Heart

Developmental studies in the mouse are hampered by the inaccessibility of the embryo during gestation. To promote the long-term culture of the embryonic heart at late stages of gestation, we developed a protocol in which the excised heart is cultured in a semi-solid, dilute Matrigel.

소설<em&gt; 생체</em배아 마우스 사랑을&gt; 문화 방법

Developmental studies in the mouse are hampered  by the inaccessibility of the embryo during gestation. Thus, protocols to  isolate and culture individual ...

Assessment of Calcium Sparks in Intact Skeletal Muscle Fibers

Maintaining homeostatic Ca2+ signaling is a fundamental physiological process in living cells. Ca2+ sparks are the elementary units of Ca2+ signaling in the striated muscle fibers that appear as highly localized Ca2+ release events mediated by ryanodine receptor (RyR) Ca2+ release channels on the sarcoplasmic reticulum (SR) membrane. Proper assessment of muscle Ca2+ sparks could provide information on the intracellular Ca2+&#160;handling properties of healthy and diseased striated muscles. Although Ca2+ sparks events are commonly seen in resting cardiomyocytes, they are rarely observed in resting skeletal muscle fibers; thus there is a need for methods to generate and analyze sparks in skeletal muscle fibers.
Detailed here is an experimental protocol for measuring Ca2+ sparks in isolated flexor digitorm brevis (FDB) muscle fibers using fluorescent Ca2+ indictors and laser scanning confocal microscopy. In this approach, isolated FDB fibers are exposed to transient hypoosmotic stress followed by a return to isotonic physiological solution. Under these conditions, a robust Ca2+ sparks response is detected adjacent to the sarcolemmal membrane in young healthy FDB muscle fibers. Altered Ca2+ sparks response is detected in dystrophic or aged skeletal muscle fibers. This approach has recently demonstrated that membrane-delimited signaling involving cross-talk between inositol (1,4,5)-triphosphate receptor (IP3R) and RyR contributes to Ca2+ spark activation in skeletal muscle. In summary, our studies using osmotic stress induced Ca2+ sparks showed that this intracellular response reflects a muscle signaling mechanism in physiology and aging/disease states, including mouse models of muscle dystrophy (mdx mice) or amyotrophic lateral sclerosis (ALS model).

Described here is a method to directly measure calcium sparks, the elementary units of Ca2+ release from sarcoplasmic reticulum&#160;in intact skeletal muscle fibers. This method utilizes osmotic-stress-mediated triggering of Ca2+ release from ryanodine receptor in isolated muscle fibers. The dynamics and homeostatic capacity of intracellular Ca2+ signaling can be employed to assess muscle function in health and disease.

칼슘의 평가는 그대로 골격 근육 섬유에서 불꽃

Maintaining homeostatic Ca2+ signaling is a fundamental physiological process in living cells. Ca2+ sparks are the elementary units of Ca2+ signaling in ...

Isolation of Murine Valve Endothelial Cells

Normal valve structures consist of stratified layers of specialized extracellular matrix (ECM) interspersed with valve interstitial cells (VICs) and surrounded by a monolayer of valve endothelial cells (VECs). VECs play essential roles in establishing the valve structures during embryonic development, and are important for maintaining life-long valve integrity and function. In contrast to a continuous endothelium over the surface of healthy valve leaflets, VEC disruption is commonly observed in malfunctioning valves and is associated with pathological processes that promote valve disease and dysfunction. Despite the clinical relevance, focused studies determining the contribution of VECs to development and disease processes are limited. The isolation of VECs from animal models would allow for cell-specific experimentation. VECs have been isolated from large animal adult models but due to their small population size, fragileness, and lack of specific markers, no reports of VEC isolations in embryos or adult small animal models have been reported. Here we describe a novel method that allows for the direct isolation of VECs from mice at embryonic and adult stages. Utilizing the Tie2-GFP reporter model that labels all endothelial cells with Green Fluorescent Protein (GFP), we have been successful in isolating GFP-positive (and negative) cells from the semilunar and atrioventricular valve regions using fluorescence activated cell sorting (FACS). Isolated GFP-positive VECs are enriched for endothelial markers, including CD31 and von Willebrand Factor (vWF), and retain endothelial cell expression when cultured; while, GFP-negative cells exhibit molecular profiles and cell shapes consistent with VIC phenotypes. The ability to isolate embryonic and adult murine VECs allows for previously unattainable molecular and functional studies to be carried out on a specific valve cell population, which will greatly improve our understanding of valve development and disease mechanisms.

The ability to isolate heart valve endothelial cells (VECs) is critical for understanding mechanisms of valve development, maintenance, and disease. Here we describe the isolation of VECs from embryonic and adult Tie2-GFP mice using FACS that will allow for studies determining the contribution of VECs in developmental and disease processes.

쥐과 밸브 내피 세포의 분리

Normal valve structures consist of stratified layers of specialized extracellular matrix (ECM) interspersed with valve interstitial cells (VICs) and ...

Detection of Intracellular Gene Expression in Live Cells of Murine, Human and Porcine Origin Using Fluorescence-labeled Nanoparticles

The reprogramming of somatic cells to induced pluripotent stem cells (iPS) has successfully been performed in different mammalian species including mouse, rat, human, pig and others. The verification of iPS clones mainly relies on the detection of the endogenous expression of different pluripotency genes. These genes mostly represent transcription factors which are located in the cell nucleus. Traditionally, the proof of their endogenous expression is supplied by immunohistochemical staining after fixation of the cells. This approach requires replicate cultures of each clone at this early stage to preserve validated clones for further experiments. The present protocol describes an approach with gene-specific nanoparticles which allows the evaluation of intracellular gene expression directly in live cells by fluorescence. The nanoparticles consist of a central gold particle coupled to a capture strand carrying a sequence complementary to the target mRNA as well as a quenched reporter strand. These nanoparticles are actively endocytosed and the target mRNA displaces the reporter strand which then start to fluoresce. Therefore, specific target gene expression can be detected directly under the microscope. In addition, the emitted fluorescence allows the identification, isolation and enrichment of cells expressing a specific gene by flow cytometry. This method can be applied directly to live cells in culture without any manipulation of the target cells.

This manuscript describes a novel technique which allows the detection of intracellular gene expression after endocytosis of fluorescence-labeled nanoparticles directly in live cells. The method does not require manipulation of the cells and is not restricted with respect to the target gene or species.

형광 표지 된 나노 입자를 사용하여 쥐, 인간과 돼지 유래의 살아있는 세포에서 세포 내 유전자 발현의 검출

The reprogramming of somatic cells to induced pluripotent stem cells (iPS) has successfully been performed in different mammalian species including mouse, ...

Genetic and Biochemical Approaches for In Vivo and In Vitro Assessment of Protein Oligomerization: The Ryanodine Receptor Case Study

Oligomerization is often a structural requirement for proteins to accomplish their specific cellular function. For instance, tetramerization of the ryanodine receptor (RyR) is necessary for the formation of a functional Ca2+ release channel pore. Here, we describe detailed protocols for the assessment of protein self-association, including yeast two-hybrid (Y2H), co-immunoprecipitation (co-IP) and chemical cross-linking assays. In the Y2H system, protein self-interaction is detected by &#946;-galactosidase assay in yeast co-expressing GAL4 bait and target fusions of the test protein. Protein self-interaction is further assessed by co-IP using HA- and cMyc-tagged fusions of the test protein co-expressed in mammalian HEK293 cells. The precise stoichiometry of the protein homo-oligomer is examined by cross-linking and SDS-PAGE analysis following expression in HEK293 cells. Using these different but complementary techniques, we have consistently observed the self-association of the RyR N-terminal domain and demonstrated its intrinsic ability to form tetramers. These methods can be applied to protein-protein interaction and homo-oligomerization studies of other mammalian integral membrane proteins.

Genetic and Biochemical Approaches for In Vivo and In Vitro Assessment of Protein Oligomerization: The Ryanodine Receptor Case Study

Oligomerization of the ryanodine receptor, a homo-tetrameric ion channel mediating Ca2+ release from intracellular stores, is critical for skeletal and cardiac muscle contraction. Here, we present complementary in vivo and in vitro methods to detect protein self-association and determine homo-oligomer stoichiometry.

대한 유전 및 생화학 적 접근<em&gt; 생체</em&gt; 및<em&gt; 체외</em&gt; 단백질 올리고머의 평가 다음 Ryanodine 수용체 사례 연구

Oligomerization is often a structural requirement for proteins to accomplish their specific cellular function. For instance, tetramerization of the ...

hiPSC-CM의 칼슘 및 수축성 파라미터의 실시간 측정

Real-Time Measurements of Calcium and Contractility Parameters in Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes

Human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs) represent a powerful tool for studying mutation-mediated changes in cardiomyocyte function and defining the effects of stressors and drug interventions. In this study, it is demonstrated that this optics-based system is a powerful tool to assess the functional parameters of hiPSC-CMs in 2D. By using this platform, it is possible to perform paired measurements in a well-preserved temperature environment on different plate layouts. Moreover, this system provides researchers with instant data analysis.
This paper describes a method for measuring the contractility of unmodified hiPSC-CMs. Contraction kinetics are measured at 37 &#176;C based on pixel correlation changes relative to a reference frame taken at relaxation at a 250 Hz sampling frequency. Additionally, simultaneous measurements of intracellular calcium transients can be acquired by loading the cell with a calcium-sensitive fluorophore, such as Fura-2. Using a hyperswitch, ratiometric calcium measurements can be performed on a 50 &#181;m diameter illumination spot, corresponding to the area of the contractility measurements.

저자 스포트라이트: 인간 유도 만능 줄기세포 유래 심근세포의 칼슘 및 수축성 매개변수의 실시간 측정  

Here, an established method is described to perform contractility and calcium measurements in human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes using an optics-based platform. This platform enables researchers to study the effect of mutations and the response to various stimuli in a rapid and reproducible manner.

인간 유도 만능 줄기 세포 유래 심근 세포에서 칼슘 및 수축성 매개변수의 실시간 측정

Human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs) represent a powerful tool for studying mutation-mediated changes in cardiomyocyte ...