Name: Autor destacado: Ventajas del método de medición de bucle de presión-volumen en la investigación cardiovascular
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

Este trabajo contó con el apoyo del Proyecto Principal de Investigación y Desarrollo de la Provincia de Sichuan (2022YFS043) y el Proyecto Especial de Avance de Talento (QJJJ2022029) de la Fundación Juvenil de Medicina Tradicional China de la Universidad de Medicina Tradicional China de Chengdu.

El protocolo animal fue revisado y aprobado por el Comité de Ética de Bienestar Animal Experimental de la Universidad de Medicina Tradicional China de Chengdu (Registro No. 2023-04). Para el presente estudio se utilizaron ratas macho Sprague Dawley (SD) (280 ± 20 g, 8-10 semanas de edad). Las ratas se mantenían en una cámara de animales y eran libres de beber y comer.
1. Preparación de la solución
<ol><li>Prepare una solución de NaCl al 0,9% que se utilizará para ma...

Monitorización de la función cardíaca de ratas mediante la técnica de conductancia presión-volumen

<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. 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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>

Es esencial adoptar una estrategia de dosificación racional para los diferentes estados de la función cardíaca. La técnica del catéter de conductancia presión-volumen es la forma más intuitiva de estudiar la función ventricular izquierda5. Este método permite estudiar los efectos de los fármacos sobre la función cardíaca desde una perspectiva integral. Describimos en detalle las distintas etapas del experimento. Esto proporcionará cierta facilidad para el estudio de la función cardí...

Las enfermedades cardiovasculares tienen la tasa de mortalidad más alta del mundo1. Sus causas incluyen estenosis de la arteria coronaria (isquemia miocárdica), obstrucción de la arteria coronaria (infarto de miocardio) y lesión por isquemia-reperfusión2. Como el corazón está en un ciclo sistólico y diastólico constante, es una de las partes del cuerpo que más energía demanda. Por lo tanto, cuando las arterias coronarias tienen dificultades para mantener suficiente energía y oxígeno, la función cardíaca disminuye inevitablemente, lo que tiene un impacto negativo en otros órganos 3,4. El corazón es una fuente de energía en el sistema circulatorio, y la función cardíaca debe evaluarse racionalmente.
La evaluación de la función cardíaca mediante la presión ventricular y las relaciones de volumen se considera un método integral5. Los cambios en tiempo real en la presión y el volumen ventricular durante todo el ciclo cardíaco conforman el bucle presión-volumen. El bucle presión-volumen ventricular permite el análisis cuantitativo de la función cardíaca y la capacidad de reserva en términos de diferentes fases y energías del ventrículo. El ventrículo normal tiene un volumen telesistólico pequeño con buen trabajo de latido y eficiencia 5,6,7.
La técnica del catéter de conducción presión-volumen es un método invasivo para detectar el estado del ventrículo izquierdo. Se puede utilizar para obtener un bucle continuo de presión-volumen en tiempo real8. Los catéteres de conductividad volumétrica de presión son herramientas poderosas, y los procedimientos de manejo sólidos son esenciales para obtener resultados reproducibles y confiables, incluido el análisis in vivo de la conductividad paralela miocárdica durante la calibración salina y la medición in vitro de la conductividad sanguínea en la calibración de cubetas3.
El ácido ferúlico (FA), un ácido fenólico, está ampliamente distribuido en reinos vegetales como Avena sativa y Ligusticum chuanxiong hort 9,10. El ácido ferúlico tiene efectos farmacológicos de reducción de la presión arterial y la arritmia. El FA es un producto natural bioactivo con múltiples funciones. La AF puede resistir el daño oxidativo, reducir las respuestas inflamatorias, inhibir la agregación plaquetaria y prevenir la enfermedad coronaria y la aterosclerosis11. Sin embargo, la mayoría de los estudios sobre el ácido ferúlico se han centrado en un aspecto del corazón y rara vez se han evaluado los efectos del ácido ferúlico en el sistema circulatorio 12,13,14,15. Aquí describimos un enfoque a tórax cerrado para la anestesia con isoflurano combinada con ketamina (50 mg/kg) con un enfoque en la respuesta cardíaca a la solución de ácido ferúlico durante la inyección en la vena yugular.
Describiremos el procedimiento completo para el uso de la herramienta en condiciones de tórax cerrado, incluida la preparación de la solución, la preparación del transductor, la preparación preexperimental en ratas, la inserción del catéter en la arteria carótida derecha y el análisis de datos. La duración del experimento suele ser inferior a 4 h y viene determinada por los diferentes protocolos experimentales. En un solo experimento, podemos obtener información cardíaca detallada como la presión ventricular izquierda, el volumen y la frecuencia cardíaca.

<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

La disminución de la función cardíaca puede tener un impacto negativo en otros órganos. La relación presión-volumen del ventrículo izquierdo se considera un método válido para evaluar la función cardíaca. La monitorización en tiempo real de la función cardíaca es importante para la evaluación de fármacos. En condiciones de tórax cerrado, el transductor en miniatura, que es un componente importante del catéter de presión-volumen, ingresa al ventrículo izquierdo de la rata a través de la arteria carótida derecha. El dispositivo visualiza los cambios en la función cardíaca durante el experimento en forma de un bucle de presión-volumen. El volumen real del ventrículo se calcula alterando la conductividad de la sangre inyectando 50 μL de una solución de cloruro de sodio al 20% en la vena yugular izquierda de la rata. El volumen real de la cavidad ventricular de la rata se calcula midiendo la conductividad de la sangre en un volumen conocido utilizando un catéter de conductancia presión-volumen. Este protocolo permite la observación continua de los efectos de los medicamentos en el corazón y promoverá la justificación para el uso de medicamentos étnicos especializados en enfermedades cardiovasculares.

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.

Autor destacado: Ventajas del método de medición de bucle de presión-volumen en la investigación cardiovascular

Detección en tiempo real de los efectos del ácido ferúlico en el ventrículo izquierdo de rata mediante catéter de conductividad presión-volumen

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.

Cada prueba (n = 3) se basó en la entrada de un catéter de conductividad presión-volumen en el ventrículo izquierdo. Hay cambios significativos en la señal, como un marcado aumento en el rango de presión, a medida que el catéter ingresa al ventrículo izquierdo desde la arteria carótida (Figura 1). El análisis gráfico de la relación presión-volumen se completa trazando el volumen (μL) en el eje Y y la presión (mmHg) en el eje X. La presión del ventrículo izquierdo de la rata ...

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Este protocolo describe un método para medir la presión y el volumen del ventrículo izquierdo mediante la técnica de conductancia presión-volumen. Este método permite la monitorización continua en tiempo real de los efectos de los fármacos en el corazón.

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

La anestesia es un problema inevitable en los experimentos con animales. En este experimento, los diferentes niveles de anestesia tienen un impacto significativo en los resultados experimentales. Este método de medición de bucle de presión-volumen es más fácil de aprender en comparación con el método de pecho abierto, ya que incluye menos herramientas experimentales y menos tiempo de aprendizaje para los experimentadores.Nuestro laboratorio investigará los efectos de la medicina tradicional china y las enfermedades cardiovasculares, explorando su impacto extenso pero no completamente comprendido en la salud del corazón.

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.