pressure-volume measurement of a rat&#39;s ventricle for monitoring the real-time impact of drugs on the heart

Monitoring van de hartfunctie van ratten met behulp van de druk-volume geleidingstechniek

Cardiovascular disease has the highest mortality rate in the world1. Its causes include coronary artery stenosis (myocardial ischemia), coronary artery blockage (myocardial infarction), and ischemia-reperfusion injury2. As the heart is in a constant systolic and diastolic cycle, it is one of the most energy-demanding parts of the body. Therefore, when the coronary arteries have difficulty maintaining sufficient energy and oxygen, cardiac function inevitably decreases, which has a negative impact on other organs3,4. The heart is a powerhouse in the circulatory system, and cardiac function needs to be assessed rationally.
Assessment of cardiac function by ventricular pressure and volume relationships is considered to be a comprehensive method5. Real-time changes in ventricular pressure and volume during the complete cardiac cycle make up the pressure-volume loop. The ventricular pressure-volume loop allows quantitative analysis of cardiac function and reserve capacity in terms of different phases and energies of the ventricle. The normal ventricle has a small end-systolic volume with good beat work and efficiency5,6,7.
The pressure-volume conduction catheter technique is an invasive method for detecting the status of the left ventricle. It can be used to obtain a continuous real-time pressure-volume loop8. Pressure volumetric conductivity catheters are powerful tools, and sound handling procedures are essential for reproducible and reliable results, including in vivo analysis of myocardial parallel conductivity during saline calibration and in vitro measurement of blood conductivity in cuvette calibration3.
Ferulic acid (FA), a phenolic acid, is widely distributed in plant kingdoms such as Avena sativa and Ligusticum chuanxiong hort9,10. Ferulic acid has pharmacological effects of lowering blood pressure and arrhythmia. FA is a bioactive natural product with multiple functions. FA can resist oxidative damage, reduce inflammatory responses, inhibit platelet aggregation, and prevent coronary heart disease and atherosclerosis11. However, most studies on ferulic acid have focused on one aspect of the heart and rarely have the effects of ferulic acid been evaluated in the circulatory system12,13,14,15. Here we describe a closed-chest approach to isoflurane anesthesia combined with Ketamine (50 mg/kg) with a focus on the cardiac response to ferulic acid solution during jugular vein injection.
We will describe the complete procedure for using the tool under closed-chest conditions, including solution preparation, preparation of the transducer, pre-experimental rat preparation, catheter insertion into the right carotid artery and data analysis. The duration of the experiment is usually less than 4 h and it is determined by the different experimental protocols. In a single experiment, we can obtain detailed cardiac information such as left ventricular pressure, volume, and heart rate.

Auteur in de schijnwerpers: Voordelen van de druk-volumelusmeetmethode in cardiovasculair onderzoek

Real-time detectie van ferulazuureffecten op de linker hartkamer van ratten met behulp van een druk-volume geleidbaarheidskatheter

Anesthesia is an unavoidable issue in animal experiments. In this experiment, the different levels of anesthesia have a significant impact on the experimental results. This pressure-volume loop measurement method is easier to learn compared to the open-chest method, including fewer experimental tools and less learning time for experimenters.Our lab will research traditional Chinese medicine's effects and on cardiovascular diseases, exploring its extensive but not fully understood impact on heart health.

Druk-volumemeting van het ventrikel van een rat voor het monitoren van de real-time impact van medicijnen op het hart

Dompel om te beginnen de drukvolumesensor van het geleidingskatheterinstrument onder in een 0.9%-natriumchloride-oplossing. Zodra de sensor verzadigd is, sluit u de experimentele opstelling aan. Druk op het startpictogram op de software om automatisch de bewakingsgegevens van de drukvolumesensor vast te leggen.Kalibreer vervolgens de druk en geleidbaarheid met de Mikro-Tip drukvolumesoftware. Immobiliseer de verdoofde ratten op een isotherme verwarmingsplaat en houd de rug in contact met de plaat. Smeer een temperatuursonde in met vaseline en steek de sonde in het rectum van de rat.Maak nu een vier centimeter lange incisie aan de rechterkant van de middenlijn in de nek van de rat. Gebruik een pincet om de spier en het bindweefsel te scheiden. Isoleer de halsslagader van de andere weefsels en plaats vervolgens drie 5/0 chirurgische lijnen onder de halsslagader.Druppel steriele 0,9% natriumchloride-oplossing op de slagader om deze vochtig te houden. Snijd nu de huid boven het linker sleutelbeen door en pel het weefsel rond de halsader af. Kruis de linker halsader met een 5/0 chirurgische lijn en ligate vervolgens het distale uiteinde van de rechter halsslagader.Klem de arteriële clips proximaal vast om de bloedstroom op te schorten. Knip met een microschaar een deel in het vat af waar de bloedstroom is gestopt. Breng een katheter langs de halsslagader diep in de linker hartkamer.Zorg ervoor dat de laagste systolische druk na het betreden van de ventrikel bijna nul millimeter kwik is. Pas de drukvolumekatheter enigszins aan om een redelijke drukvolumeverhouding te verkrijgen. Leg het proximale uiteinde van de operatielijn vast om massaal bloedverlies en verandering in de positie van de katheter te voorkomen.Wanneer het drukvolume stabiliseert, ligate de chirurgische lijn distaal van de geligeerde halsader. Injecteer langzaam tot één milliliter per kilogram ferulazuur. Injecteer nu 50 microliter 20% natriumchloride-oplossing uit de linker halsader om de parallelle geleiding te verwijderen die door het myocardium wordt gegenereerd.Zodra het testen is voltooid, gebruikt u een bloedafnamenaald om bloed uit de abdominale aorta van de rat te halen. Breng het verzamelde bloed over in een natriumheparine-verzamelbuis en keer de buis twee keer om om bloedstolling te voorkomen. Nadat het dier met overmatige anesthesie is geëuthanaseerd, plaatst u het verzamelde bloed in de opening van een kalibratiebuis.De katheter detecteert automatisch de bloedgeleiding en registreert deze in de bewakingsmodule. Er werd een duidelijke toename van de druk waargenomen toen de katheter vanuit de halsslagader de linker hartkamer binnenkwam. De linkerventrikeldruk werd waargenomen binnen 10 tot 105 millimeter kwik en de geleidingsvolumes waren binnen 65 tot 115 microliter.De volledige hartcyclus werd gevormd door de drukvolumelus tegen de klok in. De toediening van ferulazuur veroorzaakte significante veranderingen in de hartfunctie. De injectie van hypertone zoutoplossing via de linker halsader veroorzaakte een toename van de geleidbaarheidswaarden.

Research

JoVE Journal

Medicine

Pressure-Volume Measurement of a Rat&#39;s Ventricle for Monitoring the Real-Time Impact of Drugs on the Heart

Real-Time Detection of Ferulic Acid Effects on Rat Left Ventricle Using Pressure-Volume Conductivity Catheter

Decreased cardiac function can have a negative impact on other organs. The left ventricular pressure-volume relationship is considered to be a valid ...