Bowditch Efekt incelenmesi: Basınç Hacim İlişkisi Tedbir Fare Kardiyak Kateterizasyon

Özet

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

Özet

Insan kalp bozuklukları taklit hayvan modelleri potansiyel tedavi stratejileri test etmek için yaratılmıştır. Bu stratejileri değerlendirmek için bir anahtar bileşen kalp fonksiyonu üzerindeki etkilerini incelemektir. In vivo kardiyak mekaniği (örneğin, ekokardiyografi, basınç / hacim ilişkileri, vs.) ölçmek için çeşitli teknikler vardır. Ekokardiyografi ile karşılaştırıldığında, kateterizasyon aracılığıyla gerçek zamanlı sol ventrikül (LV) basınç / hacim analizi LV fonksiyonu değerlendirmede daha hassas ve anlayışlı olduğunu. Ayrıca, LV basınç / hacim analizi anında kontraktilite (örneğin, β-adrenerjik stimülasyon) ve patolojik hakaret (örneğin, iskemi / reperfüzyon hasarı) manipülasyonlar sırasında değişiklikleri kaydetmek için yeteneği sağlar. Maksimum ek olarak (+ dP / dt) ve minimum (-dP / dt) LV basınç değişim oranı, çeşitli yük bağımsız indeksler üzerinden LV fonksiyonu doğru bir değerlendirme (örneğin, son sistolik basınçhacim ilişkisi ve önyükleme askere almalarla stroke work) elde edilebilir. Kalp hızı, kalp hızında artış kardiyak çıkışı (yani, Bowditch etkisi) artırmak için birincil mekanizma öyle ki LV kontraktilite üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Deney grupları arasında hemodinamiği karşılaştırırken Böylece, benzer kalp hızı bilgisi için gereklidir. Ayrıca, birçok kardiyomiyopati modelleri damgasını kontraktil rezervi azalma (yani, Bowditch etkisi azalmış). Sonuç olarak, hayati bilgiler kasılma kalp hızı artan etkilerinin belirlenmesi ile elde edilebilir. Bizim ve diğerleri veriler nöronal nitrik oksit sintaz (NOS1) nakavt fare azalan kasılma olduğunu göstermiştir. Burada NOS1 nakavt fare modeli kullanılarak kalp hızları artan LV basınç / hacim ölçme prosedürü açıklar.

Giriş

kalbin amacı organizmanın metabolik ihtiyaçlarını karşılamak için vücuda kan pompalamak için. Bu taleplerin sürekli (egzersiz sırasında örneğin,) dalgalanan olduğundan, kalp (yani kalp debisini artırmak) uyum gerekir. Kalp bu feat gerçekleştirmek için sayısız yollar icat etti. Kalp başarır Başbakan şekilde kalp hızında artışa (yani, Bowditch etkisi) ¹ üzerinden. Yani kişinin kalp hızı arttıkça, bu kontraktilitede bir artış ve kalp debisi artış ile sonuçlanır olduğunu. Böylece, kalp fonksiyonu kalp hızı üzerine son derece bağlıdır. Ne yazık ki, kalp hastalığı (örneğin, miyokard enfarktüsü, hipertrofisi, vb) kötü kalp fonksiyonu sonuçları hangi kalp dolayısıyla vücudun metabolik ihtiyaçlarını karşılamak için mümkün olmayacaktır. Kalp hastalıkları, Batı toplumunda morbidite ve mortalitenin ana nedenidir. Bir çok insan cardiomy özetlemek hayvan modelleriopathies moleküler mekanizmalarının incelenmesi için ve potansiyel tedaviler test etmek için kullanılır. Bir terapi uygulanabilir olabilir eğer bu mekanizmaları ayırt ve belirlemek için, araştırmacılar in vivo kalp fonksiyonlarının değerlendirilmesi gerekir.

Ancak, bu parametreler ardyük, preload ve kalp hızı yüksek ölçüde bağlıdır rutin ejeksiyon fraksiyonu ölçmek in vivo kalp fonksiyonunu değerlendirmek için çeşitli yollar (örneğin, ekokardiyografi, MR, vb), fraksiyonel kısalma, kardiyak output, vb vardır kontraktilite ² ek. Kasılma Ölçme kendi doğal ortamında kalbin içsel özelliklerini kavramak için vazgeçilmezdir. Basınç geliştirme maksimum (dP / dt _max) oranı bir adım daha yaklaştı kasılma anlamak için bize getiriyor. Ne yazık ki, dP / dt, kalp hızı ve yükleme koşulları ³ bağlıdır. Bu nedenle teknikleri bel bkz yükü (ve kalp hızını ölçmek için geliştirilmiştirkumaşla) miyokard kontraktilite bağımsız endeksleri (yani uç sistolik basınç hacim ilişkisi (ESPVR) ve önyükleme askere almalarla stroke work (PRSW)) ^4-6. ESPVR herhangi bir LV ses seviyesinde ventrikül tarafından geliştirilen edilebilir maksimum basınç açıklanır. ESPVR eğimi sistol sonu elastans (Ees) temsil eder. PRSW diyastol sonu hacmi ile inme çalışmaları (PV döngü çevrili alan) lineer regresyon olduğunu. Bu prosedürler gibi ejeksiyon fraksiyonu, kardiyak output ve atım hacminde olarak hemodinamik parametrelere göre kontraktilitenin daha doğru ve hassas ölçüm vardır. ESPVR ve PRSW inferior vena cava (IVC) geçici bloke yoluyla elde edilebilir. IVC Engelleme kalp fonksiyonu üzerinde intraplevral basınç değişen etkisini önlemek için kapalı göğüs ile yapılabilir.

Artan kalp hızı da kasılma ve gevşeme ¹ artırır. Böylece, experimenta arasında kalp fonksiyonu karşılaştırarakl grupları (örneğin, ± dP / dt), kalp atım hızı benzer olması gerekir. Bununla birlikte, benzer bir kalp hızı, genellikle çeşitli koşullara bağlı (hastalığın, araştırma müdahale, vb), her bir hayvanda gerçekleşmez. Bu (enjekte edilebilir ve inhalasyon) ile anestezi kalp hızını azalttığı dikkate alınmalıdır. Kalp atış hızı kasılmasının önemli belirleyicisi gibi, anestezi önemli kasılma etkileyecektir. Bu nedenle, bizim prosedürü açıklayan. Ayrıca, birçok kardiyomiyopatilerin bir işaretidir (yani, bir azalma Bowditch etkisi) bir azalma kasılma rezerv olduğunu. Bu nedenle, kalbin işlevi kalp atış hızlarının bir aralığında ölçülür. İşte bu etkileri elde etmek için (kapalı göğüs ile) stimülatörü nasıl kullanılacağı açıklanmaktadır.

Kalp atış hızı ek olarak, nitrik oksit (NO), aynı zamanda kontraktilite ⁷ arasında önemli bir modülatörüdür. NO enzimler ile NO sentaz (NOS) olarak adlandırılan üretilir. Bu ve diğer nöronal NOS boşaltma ile farelerin (NOS1 göstermiştir - / -) köreltmişti miyosit daralma ve in vivo kardiyak hemodinami ^8,9. Bu fare, çeşitli kalp hızlarında gerçekleştirilen LV basınç / hacim analizi prosedürü yoluyla sol ventrikül kasılmasının ölçümünü göstermek için kullanılacaktır.

Protokol

NOT: Bu hayvan protokol Ohio State Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından onaylanmıştır. Bu prosedür, karotid arterin iç çapı kateter yerleştirmek için yeterince büyük olan her hangi bir fare kullanılabilir. 16 g (eski 2 ~ aydan fazla) üzerindedir fareler kullanın.

1. Kateterizasyon için Fare Hazırlama

1. Bir sterilizasyon kese tüm cerrahi aletler ve malzemeleri kapatın. Otoklav makinesinde kese sterilize edin. Işlem boyunca steril bir alan korumak ve steril eldiven giyin.
2. Periton içine enjeksiyon yoluyla ketamin (55 mg / kg) artı ksilazin (15 mg / kg) ile fareler anestezi.
   NOT: Bütün prosedür çeşitli kalp hızlarında hem basınç / hacim ölçme ve ESPRV az 20 dakika sürer. Ek süre gerekmektedir (yani, 30 dakika daha), anestezi ek ¼ doz her 30 dakikada bir verir.
3. Anterior r tüylerdenve saç çıkarma losyonu (örneğin, Nair) kullanılarak boyun ve göğüs alanının egion köpük platformu üzerine fare uzuvlarını bantlayın. Bir ayak tutam derin anestezi durumuna onaylayın.
4. Vücut ısısı (37 ± 1 ° C) izlemek ve (ameliyat drape ve platform arasında bulunan) bir termo-regüle ısıtma pedi kullanarak korumak için bir rektal prob takın.
5. 4-0 sütür (~ 10 cm) bir uzunluğa hazırlayın. Platforma Döngü üst kesici dişlerin etrafında dikiş ve bant. Bu boyun dik tutacak.
6. Betadine ve% 75 alkol ile üç kez bölgeyi sürüntü cerrahi alan sterilize edin.

2. Kateterizasyon

1. En az 30 dakika süreyle tuzlu ucu veya distile su (37 ° C) önceden ıslatma ile kateter hazırlayın ıslak biyolojik çevre için basınç sensörü diyaframı gelmesini (üreticinin talimatlarına göre) kullanmak ve basınç sinyali kaymasını ve negatif önlemek için önce Basınç kayıtları.
2. Boynun ön bölgesinde alt çene ve sternum arasında uzunlamasına 0.8 cm kesi olun. Ince makas, stemohyoideus kas altında bulunan trakea maruz cilt kas bağ dokusu ayırın.
3. Sağ karotis arter ortaya çıkarmak için kavisli bir forseps ile trakea sağ tarafında bulunan yağ ve kas dokusu ayırın.
   NOT: karotid arter, boynun ön bölgesinde büyük arter parlak kırmızı kan içerir ve pulsatil olduğunu. Karotis arter paralel çalışan şah damarından ile karıştırmayın. juguler ven koyu kırmızı ve non-pulsatil değildir. Buna ek olarak, karotis arter izolasyonu sırasında, kullanıcı pneumogastric sinir zarar değil farkında olmalıdır.
4. Kavisli bir forseps ile sağ karotis arterden yağ çıkarmak. Bu operasyon tekniği engel olacak geminin dallanma varsa ve karotis arter ayırmak için Bovie koter ile kesti.Eğri forseps kullanılarak karotid arter altında mümkün olduğu doku kadar ayırın.
5. İki 5 cm 6-0 ipek konuları kesin. Sağ karotid arter altındaki her ipek iplik geçirin.
6. Pozisyon biri proksimalinde yakın iplik ve arterin distalinde yakın diğer. Distalinde parçacığı üzerinde sıkı bir düğüm yapın ve proksimal kısmında parçacığı üzerinde gevşek bir düğüm yapın.
7. Küçük bir hemostat vasküler kelepçe kullanarak arterin proksimal kısmını sıkma kan akışını bloke (proksimal parçacığı altında kelepçe yerleştirin). arterin mühürlü bölge kan kolay adımı 2.8 gerçekleştirmek için yapım ile dolu olacak.
8. 26 G iğne ile iki iş parçacığı (thread ama uzak yakın) arasında sağ karotid arterde küçük bir delik delmek. Karotid arter içine kateter yerleştirin. Biraz yerinde tutmak için kateter üzerine karotis arter proksimal kısmında gevşek düğüm sıkın.
   NOT: İğne ponksiyon kullanma karşılaştırıldığında tercih edilirmakas kesi. Proksimal kısmını ilk arterin distal kesiminde sıkı bir düğüm yapma ve daha sonra sıkma yoluyla, arter tamamen kanla dolacak. Bu, çok kolay bir kan damarı yoluyla karıştırmak için yapar. Ayrıca, iğne (26 g) büyüklüğü güzel kateterin boyutu uygun bir deliği olan arter deler. Makas kesi yöntemi kullanırken, kesi boyutunu kontrol etmek daha zor oldu. Hangisinin üzerine cerrah daha rahat hisseder üzerine Ancak, seçilen yöntem bağımlı olmalıdır.
9. 3. adımda olduğu gibi basınç sinyallerini kaydetmeye başlayın.
10. Hemostat kelepçesini gevşetin ve sol ventrikül içine doğru kateter takmadan devam edin. Kateter ilerleyen bazı direnç yaşanırsa, hafifçe geri çekin ve tekrar ilerleyen deneyin. ~ 18-25 g ağırlığında bir fare için, takılı kateter tahmini uzunluğu 18 mm'dir.
    NOT: tansiyon sinyali 70 120 mm Hg dalgalanır. T kezO kateter sol ventrikül basıncı, sinyal değişiklik şekli ve basınç 0 dan 120 mm (Şekil 1 'de gösterildiği gibi) Hg dalgalanır. Kalp fonksiyonu kateter takıldıktan sonra 2-3 dakika içinde stabilize edecek.
11. Sürekli vücut ısısı, anestezi düzeyi ve solunum hızını izlemek.

3. Veri Toplama

1. Kullanım LabChartPro 7 yazılımı (veya benzeri yazılım). PV Döngü LabChart Modülü İş Akışı seçeneğini kullanın. Bu modülü kullanarak, Basınç ve Hacim Döngüler varsayılan ayarı seçin.
2. Set-up üç kanal: basınç bir kanal, hacim için bir kanal ve kalp hızı için bir kanal. 0-150 mm Hg, sırasıyla 0-100 ul ve 0-800 atım / dk, yukarıdaki parametrelerin Set ölçek aralıkları.
3. Kaydetmek için basın başlangıç ​​tuşuna basın.

4. Bowditch Etkisi

1. Manubrium için prekordiyumdan alan paralel 1 cm kesi olun. Kas ve exp katmanı Cutinterkostal ose makas kullanarak.
2. 2 V Gerilim 2 milisaniye süresi ve tekrar modunu etkinleştirin: Bir kare darbe uyarıcısı kullanarak, aşağıdaki parametreleri ayarlayın.
3. Forseps ile negatif elektrot tutun ve kalp apikal bölgeye dördüncü interkostal aralıktan takın. Forseps ile pozitif elektrot tutun ve kalbin sağ atrium bölgesinde ikinci interkostal aralıktan takın.
4. Stimülatördeki açın ve 10 Hz (600 atım / dk) kadar 4 Hz (240 atım / dk) kalbi pace frekansı değiştirin. Her yeni kalp hızında, veri toplama önce 1 dakika süreyle kalbi uyarır.

5. ESPVR ve PRSW oluşturuluyor

1. Makasla karın bölgesinde manubrium dik cilt ve kas dokusu kesin. Enterocoelia açın ve karaciğer maruz kalmaktadır.
2. Metalik çekiş kullanarak kafasına doğru kot kavsinin sürükleyin.
3. Yavaşça aşağı doğru itin karaciğerBir pamuklu çubukla. Göğüs boşluğunu etkileyecek çok itmek için dikkatli olun. Bu kalp fonksiyonu değişecek.
4. Suprahepatik inferior vena kava (IVC) ortaya çıkarmak için makas ile karaciğer falciform ligament kesin.
5. Hızla sağ atriuma kan dönüşünü engellemek için 5 saniye IVC sıkmak kavisli bir forseps kullanın. sol ventrikül basınç ve hacim nedeniyle kalbe azaltılmış girişi düşecek. Bu değerleri üreten, 60 mm Hg altında döngüler kullanmayın. 60 mm Hg sistolik kan basıncı referans bulunmaktadır.
   NOT: Bu oldukça koroner perfüzyonu azaltmak ve kasılma etkileyecek perfüzyon basıncında önemli bir düşüşe neden olur, çünkü bu değer 60 mm Hg olarak belirlenmiştir.

6. Ses Kalibrasyon

1. Periton içi enjeksiyon ile (normal tuzlu su ile seyreltilmiş) 5000 heparin solüsyonu: 1, 0.1 ml fare Heparinize.
2. Karotid arter kateteri çıkarın. Kateter fr çekildiğindeom karotid arter, heparinli kan kateter takıldı delikten sızar.
3. 1 ml şırınga ile hacim kalibrasyonu için kan toplamak. Kalibrasyon küvet içinde her bir doldurun.
4. Kan kaybından aracılığıyla fare euthanize kalp çıkarın.
5. Her bir kateter yerleştirin ve sürekli göreceli ses ünitesi (RVU) değeri olsun. Her kuyudan çeşitli standart hacmi ve RVU değerleri kullanılarak standart bir eğri oluşturur.
6. Kaydedilen RVU ul dönüştürün.

7. Veri İşleme

1. Bowditch etkisini incelemek için, her kalp hızından sabit durum basınç / hacim izleri seçin. Veri elde etmek temel analiz tıklayınız.
2. ESPVR ve PRSW verilerde, ilk ~ 15 basınç / hacim izlerini seçmek ESPVR ve PRSW (diyastol sonu hacmi de LV tarafından geliştirilen basınç eğimi) (inme çalışmaları doğrusal regresyon üretmek için yazılımdaki tıkanıklık analizi tıklayın son diyastolik ilehacim) yamaçlarında.
3. Döngüler şekline dikkat verin. Döngü açısal puan veya katlanmış kapalı olduğundan emin olun. Bu yanlış kateter veya aşırı gürültü bir işaretidir. Periyodik uygun basınç ve hacim verileri üretilen sağlamak için deney sırasında döngüler kontrol edin.

Sonuçlar

sol ventrikül içine kateter uygun ekleme uygun basınç ve hacim değerleri elde etmek önemli bir adımdır. LabChart Pro 7 ile Şekil 1'de gösterildiği, kateter ventrikül içine arter gider olarak basınç dalga (şekil ve değerler) değişen olduğunu.

Sol ventrikül içine kateterin uygun yerleştirilmesinden sonra, basınç (P) ve hacim (V) daha sonra PV döngüler oluşturmak için kullanılacak olan elde edilen değerler (Şekil 2'de gö...

Tartışmalar

Kontraktilitenin güvenilir bir ölçü elde etmek için bu teknik için kritik bir adım LV içine doğru kateter yerleştirilmesidir. LV sözleşmeleri ne zaman kateter, doğru yerleştirilmemiş ise duvarları düzensiz şekilli PV döngüler neden çok yüksek ve fizyolojik değil, basınç değerleri elde kateter ile irtibata geçebilirsiniz. Gerekirse, kateter doğru yerleştirilmesini sağlamak için döndürülebilir. Bu teknik için önemli bir adım fare uygun anestezi emin olmaktır. Fare anestezi üzerinde i...

Malzemeler

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