Name: В центре внимания автора: Преимущества метода измерения петли давления-объема в исследованиях сердечно-сосудистой системы
Uploaded: 2024-01-12T13:25:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Author Spotlight: Advantages of Pressure-Volume Loop Measurement Method in Cardiovascular Research at JoVE.com

Эта работа была поддержана крупным научно-исследовательским проектом провинции Сычуань (2022YFS043) и специальным проектом Молодежного фонда традиционной китайской медицины Чэнду (QJJJ2022029).

Протокол для животных был рассмотрен и одобрен Комитетом по этике экспериментального благополучия животных Чэндуского университета традиционной китайской медицины (запись No 2023-04). Для настоящего исследования использовали крыс-самцов Sprague Dawley (SD) (280 ± 20 г, в возрасте 8-10 недель). Крысы со?...

Мониторинг сердечной функции крыс с помощью метода напорно-объемной проводимости

<ol>
	<li>Zaman, R., Epelman, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resident+cardiac+macrophages:+Heterogeneity+and+function+in+health+and+disease.">Resident cardiac macrophages: Heterogeneity and function in health and disease.</a> Immunity. 55 (9), 1549-1563 (2022).</li><li>Schefold, J. C., Filippatos, G., Hasenfuss, G., Anker, S. D., von Haehling, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heart+failure+and+kidney+dysfunction:+epidemiology,+mechanisms+and+management.">Heart failure and kidney dysfunction: epidemiology, mechanisms and management.</a> Nat Rev Nephrol. 12 (10), 610-623 (2016).</li><li>Medert, R., Bacmeister, L., Segin, S., Freichel, M., Camacho Londo&#241;o, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+response+to+&#946;-adrenergic+stimulation+determined+by+pressure-volume+loop+analysis.">Cardiac response to &#946;-adrenergic stimulation determined by pressure-volume loop analysis.</a> J Vis Exp. (171), e62057 (2021).</li><li>Hieda, M., Goto, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+mechanoenergetics+in+patients+with+acute+myocardial+infarction:+From+pressure-volume+loop+diagram+related+to+cardiac+oxygen+consumption.">Cardiac mechanoenergetics in patients with acute myocardial infarction: From pressure-volume loop diagram related to cardiac oxygen consumption.</a> Heart Fail Clin. 16 (3), 255-269 (2020).</li><li>Pacher, P., Nagayama, T., Mukhopadhyay, P., B&#225;tkai, S., 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=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> Nat Protoc. 3 (9), 1422-1434 (2008).</li><li>Ziegler, T., Laugwitz, K. L., Kupatt, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Left+ventricular+pressure+volume+loop+measurements+using+conductance+catheters+to+assess+myocardial+function+in+mice.">Left ventricular pressure volume loop measurements using conductance catheters to assess myocardial function in mice.</a> Methods Mol Biol. 2158, 33-41 (2021).</li><li>Rosch, S., 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=Characteristics+of+heart+failure+with+preserved+ejection+fraction+across+the+range+of+left+ventricular+ejection+fraction.">Characteristics of heart failure with preserved ejection fraction across the range of left ventricular ejection fraction.</a> Circulation. 146 (7), 506-518 (2022).</li><li>Meyers, T. A., Townsend, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+right+ventricular+fibrosis+and+reduction+in+biventricular+cardiac+reserve+in+the+dystrophin-deficient+mdx+heart.">Early right ventricular fibrosis and reduction in biventricular cardiac reserve in the dystrophin-deficient mdx heart.</a> Am J Physiol Heart Circ Physiol. 308 (4), H303-H315 (2015).</li><li>Alaerts, 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=Exploratory+analysis+of+chromatographic+fingerprints+to+distinguish+rhizoma+Chuanxiong+and+rhizoma+Ligustici.">Exploratory analysis of chromatographic fingerprints to distinguish rhizoma Chuanxiong and rhizoma Ligustici.</a> J Chromatogr A. 1217 (49), 7706-7716 (2010).</li><li>Serreli, 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=Ferulic+acid+derivatives+and+Avenanthramides+modulate+endothelial+function+through+maintenance+of+nitric+oxide+balance+in+HUVEC+cells.">Ferulic acid derivatives and Avenanthramides modulate endothelial function through maintenance of nitric oxide balance in HUVEC cells.</a> Nutrients. 13 (6), 2026 (2021).</li><li>Li, 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=Ferulic+acid:+A+review+of+its+pharmacology,+pharmacokinetics+and+derivatives.">Ferulic acid: A review of its pharmacology, pharmacokinetics and derivatives.</a> Life Sci. 284, 119921 (2021).</li><li>Monceaux, K., 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=Ferulic+acid,+Pterostilbene,+and+Tyrosol+protect+the+heart+from+ER-stress-induced+injury+by+activating+SIRT1-dependent+deacetylation+of+eIF2&#945;.">Ferulic acid, Pterostilbene, and Tyrosol protect the heart from ER-stress-induced injury by activating SIRT1-dependent deacetylation of eIF2&#945;.</a> Int J Mol Sci. 23 (12), 6628 (2022).</li><li>Liu, Z., 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=N-terminal+truncated+peroxisome+proliferator-activated+receptor-&#947;+coactivator-1&#945;+alleviates+phenylephrine-induced+mitochondrial+dysfunction+and+decreases+lipid+droplet+accumulation+in+neonatal+rat+cardiomyocytes.">N-terminal truncated peroxisome proliferator-activated receptor-&#947; coactivator-1&#945; alleviates phenylephrine-induced mitochondrial dysfunction and decreases lipid droplet accumulation in neonatal rat cardiomyocytes.</a> Mol Med Rep. 18 (2), 2142-2152 (2018).</li><li>Sun, Y., 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=Shuangxinfang+prevents+S100A9-induced+macrophage/microglial+inflammation+to+improve+cardiac+function+and+depression-like+behavior+in+rats+after+acute+myocardial+infarction.">Shuangxinfang prevents S100A9-induced macrophage/microglial inflammation to improve cardiac function and depression-like behavior in rats after acute myocardial infarction.</a> Front Pharmacol. 13, 832590 (2022).</li><li>Panneerselvam, 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=Ferulic+acid+attenuates+arsenic-induced+cardiotoxicity+in+rats.">Ferulic acid attenuates arsenic-induced cardiotoxicity in rats.</a> Biotechnol Appl Biochem. 67 (2), 186-195 (2020).</li><li>Hsueh, B., 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=Cardiogenic+control+of+affective+behavioural+state.">Cardiogenic control of affective behavioural state.</a> Nature. 615 (7951), 292-299 (2023).</li><li>Townsend, D. <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> J Vis Exp. (111), e53810 (2016).</li><li>Bastos, M. B., 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=Invasive+left+ventricle+pressure-volume+analysis:+overview+and+practical+clinical+implications.">Invasive left ventricle pressure-volume analysis: overview and practical clinical implications.</a> Eur Heart J. 41 (12), 1286-1297 (2020).</li><li>Wang, L. Y., 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=Effects+of+ferulic+acid+on+antioxidant+activity+in+Angelicae+Sinensis+Radix,+Chuanxiong+Rhizoma,+and+their+combination.">Effects of ferulic acid on antioxidant activity in Angelicae Sinensis Radix, Chuanxiong Rhizoma, and their combination.</a> Chin J Nat Med. 13 (6), 401-408 (2015).</li><li>Liu, Z., 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=Ferulic+acid+increases+intestinal+Lactobacillus+and+improves+cardiac+function+in+TAC+mice.">Ferulic acid increases intestinal Lactobacillus and improves cardiac function in TAC mice.</a> Biomed Pharmacother. 120, 109482 (2019).</li><li>Baan, J., 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=Continuous+measurement+of+left+ventricular+volume+in+animals+and+humans+by+conductance+catheter.">Continuous measurement of left ventricular volume in animals and humans by conductance catheter.</a> Circulation. 70 (5), 812-823 (1984).</li><li>Dam Lyhne, M., 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=Effects+of+mechanical+ventilation+versus+apnea+on+bi-ventricular+pressure-volume+loop+recording.">Effects of mechanical ventilation versus apnea on bi-ventricular pressure-volume loop recording.</a> Physiol Res. 71 (1), 103-111 (2022).</li></ol>

Важно принять рациональную стратегию дозирования для различных состояний сердечной функции. Катетерная методика «давление-объем» является наиболее интуитивно понятным способом исследования функции левого желудочка5. Этот метод позволяет изучать влияние лекарств на се?...

Сердечно-сосудистые заболевания имеют самый высокий уровень смертности в мире1. Его причинами являются стеноз коронарных артерий (ишемия миокарда), закупорка коронарных артерий (инфаркт миокарда) и ишемически-реперфузионное повреждение2. Поскольку сердце находится в постоянном систолическом и диастолическом цикле, оно является одной из самых энергоемких частей тела. Поэтому, когда коронарные артерии испытывают трудности с поддержанием достаточного количества энергии и кислорода, сердечная функция неизбежно снижается, что оказывает негативное влияние на другие органы 3,4. Сердце является электростанцией в системе кровообращения, и его функция должна оцениваться рационально.
Оценка сердечной функции по соотношению давления и объема желудочков считается комплексным методом5. Изменения давления и объема желудочков в режиме реального времени в течение всего сердечного цикла составляют петлю «давление-объем». Петля «давление-объем желудочков» позволяет количественно проанализировать функцию сердца и резервную емкость с точки зрения различных фаз и энергий желудочка. Нормальный желудочек имеет небольшой конечный систолический объем с хорошей работой и эффективностью 5,6,7.
Катетерная техника «давление-объем» является инвазивным методом определения состояния левого желудочка. Он может быть использован для получения непрерывного контура давления-объема8 в режиме реального времени. Катетеры объемной проводимости под давлением являются мощными инструментами, а для получения воспроизводимых и надежных результатов необходимы надежные процедуры обращения, включая анализ параллельной проводимости миокарда in vivo во время калибровки физиологического раствора и измерение проводимости крови in vitro при калибровке кюветы3.
Феруловая кислота (ФА), фенольная кислота, широко распространена в царствах растений, таких как Avena sativa и Ligusticum chuanxiong hort 9,10. Феруловая кислота обладает фармакологическим действием снижения артериального давления и аритмии. ЖК является биологически активным натуральным продуктом с множеством функций. ФА может противостоять окислительному повреждению, уменьшать воспалительные реакции, ингибировать агрегацию тромбоцитов и предотвращать ишемическую болезнь сердца и атеросклероз11. Тем не менее, большинство исследований феруловой кислоты были сосредоточены на одном аспекте сердца, и редко влияние феруловой кислоты оценивалось в кровеносной системе 12,13,14,15. Здесь мы описываем закрытый подход к анестезии изофлураном в сочетании с кетамином (50 мг/кг) с акцентом на реакцию сердца на раствор феруловой кислоты во время инъекции в яремную вену.
Мы опишем полную процедуру использования инструмента в условиях закрытой грудной клетки, включая приготовление раствора, подготовку датчика, предэкспериментальную подготовку крысы, введение катетера в правую сонную артерию и анализ данных. Продолжительность эксперимента обычно составляет менее 4 ч и определяется различными протоколами экспериментов. В одном эксперименте мы можем получить подробную информацию о сердце, такую как давление в левом желудочке, объем и частота сердечных сокращений.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1 mL syringe</td>
			<td>Sartorius AG, Germany</td>
			<td>-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Animal temperature maintainer</td>
			<td>Rayward Life Technology Co., Ltd</td>
			<td>69020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dual Bio Amp</td>
			<td>Millar, Inc., USA</td>
			<td>DA-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Enzyme-Active Powdered Detergent</td>
			<td>Alconox Inc., USA</td>
			<td>1104</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ferulic acid</td>
			<td>&#160;Macklin Biochemical Co., Ltd,Shanghai, China</td>
			<td>F900027</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mikro-Tip Catheter Transducers, SPR-838NR</td>
			<td>Millar, Inc., USA</td>
			<td>SPR-838NR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Millar Miro-Tip Pressure Volume (MPVS) Ultra</td>
			<td>Millar, Inc., USA</td>
			<td>SPR-869</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pet electric clippers</td>
			<td>Jinyun County New Concept Home Supplies Co., Ltd.</td>
			<td>&#160;-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power Lab 8 / 35</td>
			<td>Millar, Inc., USA</td>
			<td>PL3508</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride, NaCl</td>
			<td>&#160;Kelong Chemical Reagent, Chengdu, China</td>
			<td>KX829463</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Veet hair removal cream</td>
			<td>Shanghai Songqi E-commerce Co., Ltd.</td>
			<td>3226470</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

real-time detection of ferulic acid effects on rat left ventricle using pressure-volume conductivity catheter

Снижение сердечной функции может оказывать негативное влияние на другие органы. Соотношение давления в левом желудочке к объему считается валидным методом оценки сердечной функции. Мониторинг сердечной функции в режиме реального времени важен для оценки лекарственных препаратов. В условиях закрытой грудной клетки миниатюрный датчик, являющийся важным компонентом катетера «давление-объем», вводится в левый желудочек крысы через правую сонную артерию. Прибор визуализирует изменения сердечной функции во время эксперимента в виде контура давления-объема. Фактический объем желудочка рассчитывается путем изменения проводимости крови путем введения 50 мкл 20% раствора натрия хлорида в левую яремную вену крысы. Фактический объем желудочковой полости крысы вычисляется путем измерения проводимости крови в известном объеме с помощью катетера проводимости «давление-объем». Этот протокол позволяет вести непрерывное наблюдение за воздействием лекарств на сердце и будет способствовать обоснованию использования специальных этнических препаратов при сердечно-сосудистых заболеваниях.

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.

В центре внимания автора: Преимущества метода измерения петли давления-объема в исследованиях сердечно-сосудистой системы

Детектирование воздействия феруловой кислоты на левый желудочек крысы в режиме реального времени с помощью катетера проводимости «давление-объем»

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.

Каждый тест (n = 3) основывался на введении в левый желудочек катетера проводимости под давлением-объемом. Наблюдаются значительные изменения сигнала, такие как заметное увеличение диапазона давления, когда катетер входит в левый желудочек из сонной артерии (рис. 1). Графи...

Watch this Scientific Journal Video about Author Spotlight: Advantages of Pressure-Volume Loop Measurement Method in Cardiovascular Research at JoVE.com

В данном протоколе описан метод измерения давления и объема левого желудочка с использованием метода «давление-объемная проводимость». Этот метод позволяет осуществлять непрерывный мониторинг воздействия лекарств на сердце в режиме реального времени.

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

Анестезия является неизбежной проблемой в экспериментах на животных. В этом эксперименте различные уровни анестезии оказывают существенное влияние на результаты эксперимента. Этот метод измерения давления и объема петли проще в освоении по сравнению с методом открытой грудной клетки, включает в себя меньшее количество экспериментальных инструментов и меньшее время обучения для экспериментаторов.Наша лаборатория будет исследовать влияние традиционной китайской медицины на сердечно-сосудистые заболевания, изучая ее обширное, но не до конца изученное влияние на здоровье сердца.

real-time-detection-ferulic-acid-effects-on-rat-left-ventricle-using

Research

JoVE Journal

Medicine

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 method for evaluating cardiac function. Real-time monitoring of cardiac function is important for drug evaluation. Under closed-chest conditions, the miniature transducer, which is an important component of the pressure-volume catheter, enters the left ventricle of the rat through the right carotid artery. The device visualizes the changes in cardiac function during the experiment in the form of a pressure-volume loop. The actual volume of the ventricle is calculated by altering the conductivity of the blood by injecting 50 &#181;L of a 20% sodium chloride solution into the rat's left jugular vein. The actual volume of the rat's ventricular cavity is calculated by measuring the conductivity of the blood in a known volume using a pressure-volume conductance catheter. This protocol allows for continuous observation of the effects of drugs on the heart and will promote the rationale for the use of specialty ethnic drugs in cardiovascular disease.

This protocol describes a method for measuring left ventricular pressure and volume using the pressure-volume conductance technique. This method enables continuous real-time monitoring of the effects of drugs on the heart.