Name: cardiac catheterization in mice to measure the pressure volume relationship: investigating the bowditch effect
Uploaded: 2015-06-14T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 38 s
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This study was supported by NIH grants HL091986 (JPD) and HL094692 (MTZ).

HINWEIS: Dieses Tier Protokoll wurde von der Institutional Animal Care und Verwenden Committee (IACUC) an der Ohio State University zugelassen. Dieses Verfahren kann auf jede Maus, bei der der Innendurchmesser der Halsschlagader groß genug ist, den Katheter einzuführen ist verwendet werden. Verwenden Sie Mäusen, die über 16 g (älter als ~ 2 Monate) sind. 1. Vorbereiten Maus für Katheterisierung <ol><li> Dichten Sie alle chirurgischen Instrumente und Zubehör in einem Sterilisationsbeutel. Sterilisieren Sie den Beutel in einem Autoklaven Maschine. Halten Sie einen sterilen Bereich während des gesamten Verfahrens und tragen sterile Handschuhe. </li><li> Mäuse anästhesiert mit Ketamin (55 mg / kg) und Xylazin (15 mg / kg) durch intraperitoneale Injektion. HINWEIS: Das gesamte Verfahren Messung sowohl Druck / Volumen bei verschiedenen Herzfrequenzen und ESPRV dauert weniger als 20 Minuten. Wenn zusätzliche Zeit erforderlich ist, (dh mehr als 30 min), liefern einen zusätzlichen ¼ Dosis Narkose alle 30 min. </li><li> Entfernen Sie die Haare im vorderen region von Hals und Brust-Bereich mittels Haarentfernungscreme (zB Nair) und kleben Sie die Schenkel der Maus auf die Schaum Plattform. Bestätigen Sie einen Zustand tiefer Narkose durch eine Zehe Prise. </li><li> Legen Sie eine rektale Sonde, um die Körpertemperatur (37 ± 1 ° C) zu überwachen und zu warten mit einem temperaturgeregelten Heizkissen (zwischen dem Operationstuch und Plattform befinden). </li><li> Bereiten Sie eine Länge von 4-0 Nahtmaterial (~ 10 cm). Loop Naht um den oberen Schneidezähnen und Band auf Plattform. Dadurch wird der Hals gerade zu halten. </li><li> Sterilisieren Sie den OP-Bereich durch Tupfen Sie die Stelle mit Betadine und 75% Alkohol dreimal. </li></ol> 2. Katheterisierung <ol><li> Bereiten Sie den Katheter durch Vorweichen die Spitze in Kochsalzlösung oder destilliertem Wasser (37 ° C) für mindestens 30 Minuten vor der (nach Herstellerangaben) verwenden, um die Drucksensormembran für die Nass biologischen Umgebung zu akklimatisieren und zu Drucksignaldrift und negative zu vermeiden Druckmessungen. </li><li> Einen Längs 0.8 cm Einschnitt zwischen Unterkiefer und Brustbein im Frontzahnbereich des Halses. Mit den feinen Schere, trennen die Haut muskuläre Bindegewebe um die Luftröhre unter der stemohyoideus Muskel befindet aussetzen. </li><li> Trenne die Fett und Muskelgewebe an der rechten Seite der Luftröhre mit einer gebogenen Pinzette, um die rechte Arteria carotis freizulegen. HINWEIS: Die Halsschlagader ist die größte Arterie im Frontzahnbereich des Halses, enthält hellrotes Blut, und ist pulsatile. Nicht mit der Halsschlagader, die parallel zu der Halsschlagader läuft verwechseln. Die Halsschlagader ist dunkelrot und nicht-pulsatile. Darüber hinaus bei der Isolierung der Halsschlagader, sollte der Nutzer bewusst sein, die Vagus nicht zu beschädigen. </li><li> Entfernen des Fettes von der rechten Halsschlagader mit der gekrümmten Pinzette. Existiert Verzweigung des Schiffes, die diese Betriebstechnik behindern wird, schneiden Sie sie mit einer Bovie Kauter, um die Halsschlagader zu distanzieren.Trennen, wie viel von dem Gewebe wie möglich unter die Halsschlagader unter Verwendung einer gebogenen Pinzette. </li><li> Schneiden Sie zwei 5 cm 6-0 Seidenfäden. Übergeben Sie jede Seidenfaden unter der rechten Halsschlagader. </li><li> Position ein Faden in der Nähe des proximalen Teils und die andere in der Nähe des distalen Teils der Arterie. Einen festen Knoten auf das Gewinde am distalen Teil und einen losen Knoten auf das Gewinde am proximalen Teil. </li><li> Blockieren des Blutflusses durch Klemmen des proximalen Teils der Arterie unter Verwendung eines kleinen Gefäßklemme Gefäßklemme (setzen die Klemme unterhalb des proximalen Gewinde). Die abgedichteten Bereich der Arterie mit Blut macht es einfach, Schritt 2.8 durchführen gefüllt werden. </li><li> Stechen ein kleines Loch in der rechten Halsschlagader zwischen den beiden Gewinden (aber näher an dem distalen Gewinde) mit einem 26-G-Nadel. Stecken Sie den Katheter in die Halsschlagader. Die losen Knoten am proximalen Teil der Halsschlagader leicht anziehen auf den Katheter an Ort und Stelle zu halten. HINWEIS: Mit der Punktion wird bevorzugt im VergleichSchere Einschnitt. Indem sie einen festen Knoten in dem distalen Teil des ersten Arterie und dann Festklemmen des proximalen Teils, wird die Arterie vollständig mit Blut gefüllt werden. Dies macht es sehr einfach, durch das Blutgefäß stecken. Ferner ist die Größe der Nadel (26 G) durchsticht die Arterie mit einer Bohrung, die sich gut passt die Größe des Katheters. Bei Verwendung der Scherenschnittverfahren war es eher schwierig, die Größe des Einschnitts zu steuern. Allerdings sollte die gewählte Methode abhängig sei mit auf der man der Chirurg fühlt sich wohler mit. </li><li> Starten Sie die Aufnahme von Drucksignalen, wie in Schritt 3. </li><li> Lösen Sie die Gefäßklemme Klemme und weiterhin Einführen des Katheters nach vorne in die linke Herzkammer. Wenn einige Widerstand erlebt, wenn der Katheter, ziehen Sie sie vorsichtig hin und versuchen Sie es erneut voran. Für eine Maus mit einem Gewicht von ~ 18-25 g ist die geschätzte Länge des Katheters, der eingeführt ist 18 mm. HINWEIS: Die arterielle Drucksignal wird von 70 bis 120 mm Hg schwankt. Sobald ter Katheter in die linke Herzkammer die Form der Drucksignal ändert, und der Druck von 0 bis 120 mm Hg (in 1 gezeigt), schwanken. Herzfunktion wird innerhalb von 2-3 Minuten nach der Einführung des Katheters zu stabilisieren. </li><li> Kontinuierliche Überwachung der Körpertemperatur, Anästhesie Ebene und Atemfrequenz. </li></ol> 3. Datenerfassung <ol><li> Verwenden LabChartPro 7-Software (oder eine ähnliche Software). Verwenden Sie die Option des PV-Loop-LabChart Modul Workflow. Mit diesem Modul, wählen Sie den Druck und Volumen Loops Standardeinstellung. </li><li> Set-up drei Kanäle: ein Kanal für Druck, einen Kanal für die Lautstärke und einen Kanal für die Herzfrequenz. Stellen Skalenbereiche der obigen Parameter als 0-150 mm Hg, 0-100 ul und 0-800 Beat / min. </li><li> Drücken Sie Start-Taste für die Aufnahme. </li></ol> 4. Bowditch Effect <ol><li> Machen Sie eine 1 cm Inzision im precordium Bereich parallel zur Hammergriff. Schneiden Sie die Muskelschicht und expose der Zwischenrippenraum mit einer Schere. </li><li> Mit Hilfe eines Rechteckimpulses Stimulator, die folgenden Parameter: Spannung von 2 V, Laufzeit von 2 ms und ermöglichen Wiederholungsmodus. </li><li> Halten Sie die negative Elektrode mit einer Pinzette und setzen Sie sie durch die vierte Zwischenrippenraum an den apikalen Bereich des Herzens. Halten Sie die positive Elektrode mit einer Pinzette und setzen Sie sie durch den zweiten Zwischenrippenraum in den rechten Vorhof Bereich des Herzens. </li><li> Schalten Sie den Stimulator und ändern Sie die Frequenz, um das Herz von 4 Hz (240 Schläge / min) bis zu 10 Hz (600 Schläge / min) noch im Schneckentempo. Bei jedem neuen Herzfrequenz, stimulieren das Herz für 1 min vor der Datensammlung. </li></ol> 5. Generieren des ESPVR und PRSW <ol><li> Schneiden Sie die Haut und Muskelgewebe senkrecht zum Hammergriff im Bauchbereich mit einer Schere. Öffnen Sie die enterocoelia und setzen die Leber. </li><li> Ziehen Sie den arcus costarum in Richtung des Kopfes mit metallischen Traktion. </li><li> Schieben Sie die Leber nach unten mitein Wattestäbchen. Seien Sie vorsichtig, nicht zu viel zu drücken, um den Brustraum beeinflussen. Dies wird die Herzfunktion zu ändern. </li><li> Schneiden Sie das Ligamentum falciforme der Leber mit einer Schere, um die suprahepatischen untere Hohlvene (IVC) aussetzen. </li><li> Verwenden einer gebogenen Pinzette schnell drücken Sie den IVC für 5 Sekunden, um den Rückfluss des Blutes zum rechten Vorhof blockieren. Der linksventrikuläre Druck und das Volumen wird aufgrund des verringerten Zufluss zum Herzen zu fallen. Bei der Erzeugung dieser Werte, verwenden Sie keine Schleifen unter 60 mm Hg. Die 60 mm Hg in Bezug auf den systolischen Druck. HINWEIS: Dieser Wert wird bei 60 mm Hg eingestellt, da dies zu einer signifikanten Rückgang der Perfusionsdruck auf Koronarperfusion deutlich sinken und beeinflussen Kontraktilität. </li></ol> 6. Volume Calibration <ol><li> Heparinisierung die Maus mit 0,1 ml von 1: 5,000 Heparinlösung (normale Salzlösung) durch intraperitoneale Injektion. </li><li> Entfernen des Katheters aus der Halsschlagader. Wenn der Katheter herausgezogen from die Halsschlagader, heparinisiertes Blut wird aus dem Loch, wo der Katheter wurde eingeführt versickern. </li><li> Sammeln Sie diese Blut für Volumenkalibrierung mit einer 1-ml-Spritze. Füllen jeder Vertiefung in Kalibrierküvette. </li><li> Entfernen Herz, um die Maus über Ausbluten einschläfern. </li><li> Positionieren Sie den Katheter in jede Vertiefung und eine stetige relative Volumeneinheit (RVU) Wert. Generieren Sie eine Standardkurve unter Verwendung der verschiedenen Standardvolumina und RVU Werte aus jeder Vertiefung. </li><li> Konvertieren Sie die aufgezeichnete RVU auf &amp; mgr; l. </li></ol> 7. Datenverarbeitung <ol><li> Um die Bowditch Wirkung zu untersuchen, wählen stationären Druck / Volumen Spuren von jedem Herzfrequenz. Klicken Sie auf die Baseline-Analyse, um Daten zu erhalten. </li><li> Für ESPVR und PRSW Daten, wählen Sie die erste ~ 15 Druck / Volumen-Spuren, klicken Okklusion Analyse in der Software, um die ESPVR (Steigung der Druck durch die LV im enddiastolische Volumen entwickelt) und PRSW (die lineare Regression der Schlagarbeit generieren mit dem enddiastolischenVolumen) Pisten. </li><li> Geben die Aufmerksamkeit auf die Form der Schleifen. Stellen Sie sicher, die Schleife ohne Winkelpunkten oder Verdrehungen geschlossen. Dies ist ein Zeichen der unsachgemäßen Katheterplatzierung oder überschüssige Lärm. Während des Experiments in regelmäßigen Abständen überprüfen, um sicherzustellen, Schleifen richtigen Druck und Volumendaten generiert werden. </li></ol>

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Ein entscheidender Schritt für diese Technik, um ein zuverlässiges Maß für die Kontraktilität zu erhalten, ist die richtige Platzierung des Katheters in das LV. Wenn der Katheter nicht korrekt platziert, wenn die LV zieht die Wände können sich an den Katheter was sehr hoch ist, und nicht die physiologischen, Druckwerte verursacht unregelmäßig geformten PV-Loops. Falls erforderlich, kann der Katheter gedreht werden kann, um die korrekte Platzierung zu erreichen. Ein weiterer wichtiger Schritt für diese Technik ist es, sicherzustellen, dass die Maus erhielt richtige Anästhesie. Wenn sich die Maus über narkotisierten, wird diese stark die Herzfunktion zu verringern. Eine Maus mit einem Herzfrequenz weniger als ~ 250 Schläge / min kann über narkotisierten berücksichtigt werden. Zusätzlich ist das Volumen des Blutes, das die Maus Herzpumpen kleiner macht es schwierig, genaue Volumina zu erhalten. Es ist wichtig, das Volumen für jede Maus zu kalibrieren. Für Volumenkalibrierung, beschrieben wir die Küvetten-Kalibrierungstechnik. Es gibt noch weitere Methoden, die auch verwendet werden, um Volumen zu kalibrieren (dhSchlagvolumen Berechnung unter Verwendung eines Strömungssonde in der Aorta descendens) 10. Gibt es viele Einschränkungen bei der Verwendung dieses Verfahrens bei der Maus; alle aufgrund ihrer geringen Körpergröße. Zum Beispiel erfordert diese Technik eine genaue mikro Geschick. Darüber hinaus führt diese Technik in einigen Blutverlust, die möglicherweise die Herzfunktion verändern könnte. Massivem Blutverlust kann durch Vorschieben des Katheters durch das Gefäßsystem im Vergleich zu anderen Verfahren (zB Stechen der linken Herzkammer) vermieden werden. Hier beschreiben wir das gesamte Verfahren im Detail mit kritischen Informationen, um diese Probleme zu vermeiden. Druck / Volumen-Analyse ist ein wichtiger Ansatz zur in vivo Kontraktilität zu untersuchen. Durchführen dieses Verfahrens ist bei Mäusen signifikant, da es viele Vorteile gegenüber anderen Arten (Kosten, genetische Manipulation, etc.). Da die Herzfrequenz ist eine wichtige Determinante der Herzfunktion 1 und durch anest betroffenhesia präsentierten wir zusätzliche Schritte, um festzustellen, dass vergleichbare Herzfrequenz erreicht, um einen gültigen Vergleich zwischen den Gruppen zu ermöglichen. Außerdem mit dieser modifizierten PV-Loop-Technik ist ein Ermittler in der Lage, die Bowditch Effekt direkt zu testen. Aus diesen Gründen wird beschrieben, wie diese Technik in der Maus durchzuführen, um genaue Messungen in vivo Kontraktilität bei verschiedenen Herzfrequenzen erhalten.

Der Zweck des Herzens ist, um Blut durch den Körper zu pumpen, um die metabolischen Anforderungen des Organismus erfüllen. Da diese Anforderungen ständig schwankenden (zB beim Sport), muss das Herz anzupassen (dh Erhöhung des Herzzeitvolumens). Das Herz hat zahlreiche Wege entwickelt, um diese Leistung zu vollbringen. Der Minister Weise das Herz erreicht dies durch eine Erhöhung der Herzfrequenz (dh Bowditch Effekt) 1. Das heißt, wie man die Herzfrequenz erhöht, führt dies zu einer Zunahme der Kontraktionsfähigkeit und ein Anstieg der Herzleistung. Somit ist die Herzfunktion überaus abhängig Herzfrequenz. Leider Herzerkrankung (zB Myokardinfarkt, Hypertrophie, etc.) führt zu einer schlechten Herzfunktion in dem das Herz folglich nicht in der Lage, um die metabolischen Anforderungen des Körpers zu erfüllen. Herzkrankheit ist die Hauptursache von Morbidität und Mortalität in der westlichen Gesellschaft. Tiermodelle, die viele Menschen cardiomy rekapitulierenopathies werden verwendet, um die molekularen Mechanismen zu untersuchen und mögliche Therapien zu testen. Diese Mechanismen zu unterscheiden und zu bestimmen, ob eine Therapie können lebensfähig zu sein, muss Ermittler Herzfunktion in vivo zu beurteilen. Es gibt mehrere Möglichkeiten, um die Herzfunktion in vivo zu beurteilen (z, Echokardiographie, MRI, etc.), die routinemässig gemessen Ejektionsfraktion fractional shortening, Herzzeitvolumen, usw. Jedoch sind diese Parameter in hohem Maße von der Nachlast, Vorspannung, und die Herzfrequenz zusätzlich zu Kontraktilität 2. Messen Kontraktilität ist unerlässlich, um die intrinsischen Eigenschaften des Herzens in ihrer natürlichen Umgebung zu erfassen. Die maximale (dP / dt max) Geschwindigkeit des Druck Entwicklung bringt uns einen Schritt näher an das Verständnis Kontraktilität. Leider ist dP / dt auch abhängig von der Herzfrequenz und Belastungsbedingungen 3. Techniken wurden deshalb entwickelt, um die Last (und Herzfrequenz zu messen, siehe below) unabhängige Indizes der myokardialen Kontraktilität (dh Ende systolischen Druck Volumen Beziehung (ESPVR) und Vorspannung rekrutierbar Schlagarbeit (PRSW)) 4-6. ESPVR beschreibt den maximalen Druck, der durch die Herzkammer zu einem gegebenen LV Volumen entwickelt werden kann. Die Steigung der ESPVR stellt die endsystolische Elastance (EBS). PRSW ist die lineare Regression der Schlagarbeit (Bereich von der PV-Schleife eingeschlossen) mit der enddiastolische Volumen. Diese Verfahren sind eine genaue und präzise Messung der Kontraktionskraft im Vergleich zum hämodynamische Parameter wie Ejektionsfraktion, Herzminutenvolumen und Schlagvolumen. ESPVR und PRSW kann über die vorübergehende Blockierung der unteren Vena cava (IVC) erhalten werden. Blockieren des IVC kann mit einer geschlossenen Brust durchgeführt werden, um die Wirkung der Änderung des intrapleuralen Druck auf die Herzfunktion zu vermeiden. Erhöhung der Herzfrequenz erhöht auch Kontraktion und Entspannung 1. So bei einem Vergleich die Herzfunktion zwischen ExperimentaL-Gruppen (beispielsweise ± dP / dt), müssen Herzraten ähnlich. Jedoch ähnliche Herzfrequenzen in der Regel nicht bei jedem Tier auftreten, aufgrund verschiedener Bedingungen (disease, Forschungseingriff, etc.). Es sollte beachtet werden, dass Anästhesie (injizierbare und inhalierten) senkt die Herzfrequenz werden. Als Herzfrequenz ist eine wichtige Determinante für die Kontraktilität wird Narkose erheblich beeinträchtigen Kontraktilität. Aus diesem Grund beschreiben wir unsere Vorgehensweise. Darüber hinaus ist ein Markenzeichen von vielen Kardiomyopathien eine verminderte Kontraktionsreserve (dh eine verringerte Bowditch-Effekt). Daher sollte der Herzfunktion über einen Bereich von Herzraten gemessen werden. Hier beschreiben wir, wie man einen Stimulator (mit geschlossenem Brustkorb) verwenden, um diese Effekte zu erzielen. Zusätzlich zu der Herzfrequenz, (NO) ist Stickstoffmonoxid auch ein wichtiger Modulator der Kontraktilität 7. NO wird durch Enzyme produzierte genannte NO-Synthase (NOS). Wir und andere haben gezeigt, dass Mäuse, die mit KO von neuronaler NOS (NOS1 gezeigt <sup&gt; - / -) haben abgestumpft myocyte Kontraktion und in vivo Hämodynamik 8,9. Diese Maus wird verwendet, um die Messung der linksventrikulären Kontraktilität über die bei verschiedenen Herzfrequenzen ausgeführt LV Druck / Volumen-Analyseverfahren nachzuweisen.

<table><tbody><tr><td>Xlyzine 100&amp;nbsp;mg/ml</td><td>Ana Sed</td><td>4821</td><td></td></tr><tr><td>Katamin 50&amp;nbsp;mg/ml</td><td>Ketalar</td><td>310006</td><td></td></tr><tr><td>Heparin</td><td>APP Pharmaceuticals</td><td>6003922</td><td></td></tr><tr><td>4-0 silk thread</td><td>Surgical specialties</td><td>SP102</td><td></td></tr><tr><td>6-0 silk thread</td><td>Surgical specialties</td><td>MBKF270</td><td></td></tr><tr><td>Forceps</td><td>Fine Science Tools</td><td>11251-10</td><td></td></tr><tr><td>Curve forceps</td><td>Fine Science Tools</td><td>11274-20</td><td></td></tr><tr><td>Scissors</td><td>Fine Science Tools</td><td>14090-09</td><td></td></tr><tr><td>Vascular clamp</td><td>Fine Science Tools</td><td>18555-03</td><td></td></tr><tr><td>Microscope</td><td>World precision instruments</td><td>PZM-3</td><td></td></tr><tr><td>Pressure catheter</td><td>Millar instruments</td><td>SPR-839</td><td></td></tr><tr><td>Pressure and volume system</td><td>Millar instruments</td><td>MPVS-300</td><td></td></tr><tr><td>PowerLab4/35</td><td>AD instruments</td><td>N12128</td><td></td></tr><tr><td>LabchartPro 7</td><td>AD instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Temperature controller</td><td>CWE</td><td>TC-1000</td><td></td></tr><tr><td>Stimulator</td><td>Grass</td><td>SD-5</td><td></td></tr><tr><td>Sterile glove</td><td>Micro-Touch</td><td>1305018821</td><td></td></tr><tr><td>Hair remover lotion</td><td>Nair</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Betadine surgical scrub</td><td>Veterinary</td><td>NDC 6761815401</td><td></td></tr><tr><td>Alcohol</td><td>Decon Laboratories</td><td>2801</td><td></td></tr><tr><td>Bovie cautery</td><td>Bovie</td><td>AA29</td><td></td></tr><tr><td>1&amp;nbsp;ml Syringe (26&amp;nbsp;G needle)</td><td>BD</td><td>8017299</td><td></td></tr></tbody></table>

cardiac catheterization in mice to measure the pressure volume relationship: investigating the bowditch effect

Tiermodelle, die menschliche Herzerkrankungen nachahmen wurden geschaffen, um mögliche therapeutische Strategien zu testen. Eine Schlüsselkomponente zur Bewertung dieser Strategien ist es, ihre Auswirkungen auf die Herzfunktion zu untersuchen. Es gibt verschiedene Techniken, um in vivo Herzmechanik (zB Echokardiographie, Druck / Volumen-Verhältnisse, etc.) zu messen. Im Vergleich zur Echokardiographie, ist Echtzeit-linksventrikulären (LV) Druck / Volumen-Analyse über Katheterisierung präziser und aufschlussreich für die Beurteilung LV-Funktion. Zusätzlich stellt LV Druck / Volumen-Analyse die Möglichkeit, Änderungen bei Manipulationen der Kontraktilität (zB β-Rezeptorenstimulation) und pathologischen Beleidigungen (zB, Ischämie / Reperfusionsverletzung) augenblicklich zu erfassen. Zusätzlich zu dem Maximalwert (+ dP / dt) und minimalen (dP / dt) der Druckänderungsrate in der LV, eine genaue Beurteilung der Herzfunktion über mehrere lastunabhängigen Indizes (zB endsystolischen DruckVolumen-Verhältnis und Vorspannung rekrutierbar Schlagarbeit) erreicht werden kann. Puls hat eine signifikante Wirkung auf die Kontraktilität LV, daß eine Erhöhung der Herzfrequenz ist der primäre Mechanismus für das Herzminutenvolumen (dh Bowditch Effekt) zu erhöhen. Somit ist beim Vergleich Hämodynamik zwischen experimentellen Gruppen, ist es notwendig, ähnlich Herzraten haben. Darüber hinaus ist ein Markenzeichen von vielen Kardiomyopathie Modelle eine Abnahme der kontraktilen Reserve (dh verringerte Bowditch-Effekt). Folglich kann wichtige Informationen durch die Ermittlung der Wirkung Erhöhung der Herzfrequenz auf die Kontraktilität erhalten werden. Unsere und andere Daten hat gezeigt, dass die neuronale Stickstoffmonoxid-Synthase (NOS1) Knockout-Maus hat Kontraktilität verringert. Hier beschreiben wir das Verfahren zur Messung der LV Druck / Volumen mit zunehmender Herzfrequenz mit Hilfe der NOS1 Knockout-Maus-Modell.

Die korrekte Insertion des Katheters in den linken Ventrikel ist ein wichtiger Schritt, um entsprechende Druck- und Volumenwerte zu erreichen. Dargestellt in Figur 1, mit LabChart Pro 7 ist die Änderung der Druckwellenform (Form und Werte), wenn der Katheter aus der Arterie geht in den Ventrikel. Nach entsprechender Einführung des Katheters in den linken Ventrikel, der Druck (P) und Volumen (V) erhalten wird, dann verwendet werden, um die PV-Schleifen erzeugt Werte (in 2 gezeigt). Mit Hilfe dieser Druckwerte können Mechanismen, die Kontraktilität ändern sucht werden. Dargestellt in Figur 3 ist ein Beispiel, wie Druck und Volumenänderungen als Herzfrequenz erhöht. In diesem Beispiel wird die Erhöhung der Herzfrequenz von 300 bis 600 Schläge / min erhöhte sich der LV Druck von 80 bis 100 mm Hg, während der diastolischen und systolischen LV Volumen verringert. Dargestellt in Figur 4 ist die Herzfrequenz<html> Abhängigkeit der maximalen und minimalen Raten der Druckentwicklung (dP / dt). Als Herzfrequenz zunimmt, nimmt auch die maximale und minimale Raten von Druckentwicklung. Diese Art der Datenanalyse kann auch verwendet werden, um Regulatoren der Kontraktilität untersuchen. Unsere Daten zeigen, dass NOS1 - / - Mäuse haben Höchst- und Mindestsätze der Druckentwicklung verringerte sich im Vergleich zum Wildtyp (WT) Mäuse (Abbildung 4). Daher Knockout von NOS1 führt zu einer verringerten Bowditch Wirkung. Verwendung der Druck- und Volumenwerte während IVC Okklusion erhalten, können wir auch ein Maß für lastunabhängige Kontraktilität erhalten. Gezeigt in der Abbildung 5, berechnet Ees und PRSW Werte (gemessen bei 420 Schläge / min) für WT und NOS1 - / - Mäusen. Diese Daten legen nahe, dass NOS1 - / - Mäuse sind gesunken Kontraktilität im Vergleich zu WT Mäusen. 8 / 52618fig1highres.jpg &quot;width =&quot; 700 &quot;/&gt; Abb. 1: Die Druck- und Volumensignale als mit dem PV-Loop LabChart Modul erfasst das Drucksignal ändert, wenn der Katheter in der LV positioniert. Die arterielle Drucksignal (oben) schwankte von 80 bis 120 mm Hg. Sobald der Katheter wurde in die linke Herzkammer platziert, die Form der Drucksignaländerungen und der Druck schwankt von 0 bis 120 mm Hg. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52618/52618fig1highres.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/52618/52618fig2highres.jpg" width="700" /> Abbildung 2: Erzeugung von PV-Loops mit dem PV-Loop LabChart Module. LEFT) Repräsentative Daten von Druck (oben), Volumen (Mitte) und Herzfrequenz (unten). Diese LV Druck / Volumen-Werte werden verwendet, um Generate die PV Schleife durch Auftragen Druck (P) gegen die Volumen (V). (Rechts) Illustration von Schleifen durch die Daten auf der linken Seite erzeugt. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52618/52618fig2highres.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/52618/52618fig3highres.jpg" width="700" /> Abb. 3:. Wirkung der Herzfrequenz auf LV Druck und Volumen Repräsentative Daten, die LV Druck und Volumenänderungen mit zunehmender Herzfrequenz mit dem PV-Loop LabChart Module <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52618/52618fig3highres.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/52618/52618fig4highres.jpg" width="600" /> Abbildung 4: NOS1 knockout (NOS1 - / -.) Mäusen in vivo Herzfunktion und kontraktilen Reserve zum Wildtyp verringert Vergleich (WT) Mäusen, NOS1 - / - Mäuse haben einen deutlich geringeren Maximal (dP / dt max) und minimalen (dP / dt min) Geschwindigkeit des Druck Entwicklung mit zunehmender Herzfrequenz. Daten werden als Mittelwert ± SD dargestellt. * P &lt;0.05 vs WT über ANOVA, n = 5 Mäuse / Gruppe. <img alt="Figur 5" src="/files/ftp_upload/52618/52618fig5highres.jpg" width="600" /> Abbildung 5: NOS1 Knockout (NOS1 - / -) Mäusen Kontraktilität vermindert. LEFT) Vertreter Druck / Volumen-Schleifen während untere Hohlvene Okklusion erhalten. Beachten Sie die richtige Form jeder Schleife. Die dicken Linien sind das Ende der systolische Druck Volumen Beziehung (ESPVR). Rechts) im Vergleich zum Wildtyp (WT) Mäusen, NOS1 - / - Mäuse eine verringerte endsystolischen Elastance (EBS) und Vorspannung rekrutierbar Schlagarbeit (PRSW). Daten werden als Mittelwert ± SD dargestellt. * P &lt;0.05 vs WT über ungepaarter t-Test, n = 5 Mäuse / Gruppe.

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Cardiac Catheterization in Mice to Measure the Pressure Volume Relationship: Investigating the Bowditch Effect

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

Herzkatheter in Mäuse, um den Druck Volumen Relationship Maßnahme: Untersuchung der Bowditch Effect

Animal models that mimic human cardiac disorders have been created to test potential therapeutic strategies. A key component to evaluating these ...

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Nanyang Technological University

Research

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Medicine

18.0K Aufrufe.  The Ohio State University. This article describes the measurement of murine left ventricular function via pressure/volume analysis at different heart rates.

Serie: Cardiac Catheterization in Mice to Measure the Pressure Volume Relationship: Investigating the Bowditch Effect

Echocardiographic Assessment of the Right Heart in Mice

Transgenic and toxic models of pulmonary arterial hypertension (PAH) are widely used to study the pathophysiology of PAH and to investigate potential therapies. Given the expense and time involved in creating animal models of disease, it is critical that researchers have tools to accurately assess phenotypic expression of disease. Right ventricular dysfunction is the major manifestation of pulmonary hypertension. Echocardiography is the mainstay of the noninvasive assessment of right ventricular function in rodent models and has the advantage of clear translation to humans in whom the same tool is used. Published echocardiography protocols in murine models of PAH are lacking.
In this article, we describe a protocol for assessing RV and pulmonary vascular function in a mouse model of PAH with a dominant negative BMPRII mutation; however, this protocol is applicable to any diseases affecting the pulmonary vasculature or right heart. We provide a detailed description of animal preparation, image acquisition and hemodynamic calculation of stroke volume, cardiac output and an estimate of pulmonary artery pressure.

This article provides a protocol for the echocardiographic assessment of right ventricular size and pulmonary hypertension in mice. Applications include phenotype determination and serial assessment in transgenic and toxin-induced mouse models of cardiomyopathy and pulmonary vascular disease.

Echokardiographische Beurteilung des rechten Herzens bei Mäusen

Transgenic and toxic models of pulmonary arterial hypertension (PAH) are widely used to study the pathophysiology of PAH and to investigate potential ...

Forschung

Medizin

Permanent Ligation of the Left Anterior Descending Coronary Artery in Mice: A Model of Post-myocardial Infarction Remodelling and Heart Failure

Heart failure is a syndrome in which the heart fails to pump blood at a rate commensurate with cellular oxygen requirements at rest or during stress. It is characterized by fluid retention, shortness of breath, and fatigue, in particular on exertion. Heart failure is a growing public health problem, the leading cause of hospitalization, and a major cause of mortality. Ischemic heart disease is the main cause of heart failure.
Ventricular remodelling refers to changes in structure, size, and shape of the left ventricle. This architectural remodelling of the left ventricle is induced by injury (e.g., myocardial infarction), by pressure overload (e.g., systemic arterial hypertension or aortic stenosis), or by volume overload. Since ventricular remodelling affects wall stress, it has a profound impact on cardiac function and on the development of heart failure. A model of permanent ligation of the left anterior descending coronary artery in mice is used to investigate ventricular remodelling and cardiac function post-myocardial infarction. This model is fundamentally different in terms of objectives and pathophysiological relevance compared to the model of transient ligation of the left anterior descending coronary artery. In this latter model of ischemia/reperfusion injury, the initial extent of the infarct may be modulated by factors that affect myocardial salvage following reperfusion. In contrast, the infarct area at 24 hr after permanent ligation of the left anterior descending coronary artery is fixed. Cardiac function in this model will be affected by 1) the process of infarct expansion, infarct healing, and scar formation; and 2) the concomitant development of left ventricular dilatation, cardiac hypertrophy, and ventricular remodelling.
Besides the model of permanent ligation of the left anterior descending coronary artery, the technique of invasive hemodynamic measurements in mice is presented in detail.

Heart failure is the leading cause of hospitalization and a major cause of mortality. A model of permanent ligation of the left anterior descending coronary artery in mice is applied to investigate ventricular remodelling and cardiac dysfunction post-myocardial infarction. The technique of invasive hemodynamic measurements in mice is presented.

Permanent Ligation des linken vorderen absteigenden Koronararterie bei Mäusen: Ein Modell der Post-Myokardinfarkt Umbau und Herzinsuffizienz

Heart failure is a syndrome in which the heart fails to pump blood at a rate commensurate with cellular oxygen requirements at rest or during stress. It ...

Real-time Pressure-volume Analysis of Acute Myocardial Infarction in Mice

Acute myocardial infarction can lead to acute heart failure and cardiogenic shock. The evaluation of hemodynamics is critical for the evaluation of any potential therapeutic approach directed against acute left ventricular (LV) dysfunction. Current imaging modalities (e.g., echocardiography and magnetic resonance imaging) have several limitations since data on LV pressure cannot directly be measured. LV catheterization in mice undergoing coronary artery occlusion could serve as a novel method for a real-time evaluation of LV function.
At the beginning of the procedure, mice were anesthetized followed by endotracheal intubation. For LV catheterization, the right carotid artery was exposed via middle-neck incision. The catheter was introduced and placed into the LV cavity. Left thoracotomy was conducted and the left main coronary artery (LCA) was ligated. To induce reperfusion, the suture was released after 45 min. Pressure-volume data was recorded at all times.
Ligation of the LCA caused a decrease in LV systolic function as evidenced by a 30% reduction in stroke volume, LV ejection fraction (EF), and cardiac output. Maximum dP/dt as a parameter for LV contractility was also significantly reduced and diastolic function was severely impaired (minimum dP/dt -40%). Reperfusion over a period of 20 min did not lead to a complete recovery of LV function.
Real-time pressure-volume analysis served as a valid procedure for monitoring cardiac function during acute myocardial infarction in mice. Maintaining stable anesthesia and a standardized surgical approach was crucial to ensure valid results. As the early phase of acute myocardial infarction is critical for morbidity and mortality, the delineated method could be beneficial for preclinical evaluation of new strategies for cardioprotection.

Acute myocardial infarction in mice induces acute but incompletely characterized changes in left ventricular (LV) function. LV catheterization in mice undergoing coronary artery occlusion serves as a novel method for a real-time evaluation of LV function.

Echtzeit-Druck-Volumen-Analyse eines akuten Myokardinfarkts bei Mäusen

Acute myocardial infarction can lead to acute heart failure and cardiogenic shock. The evaluation of hemodynamics is critical for the evaluation of any ...

Invasive Hemodynamic Assessment for the Right Ventricular System and Hypoxia-Induced Pulmonary Arterial Hypertension in Mice

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a chronic and severe cardiopulmonary disorder. Mice are a popular animal model used to mimic this disease. However, the evaluation of right ventricular pressure (RVP) and pulmonary artery pressure (PAP) remains technically challenging in mice. RVP and PAP are more difficult to measure than left ventricular pressure because of the anatomical differences between the left and right heart systems. In this paper, we describe a stable right heart hemodynamic measurement method and its validation using healthy and PAH mice. This method is based on open-chest surgery and mechanical ventilation support. It is a complicated procedure compared to closed chest procedures. While a well-trained surgeon is required for this surgery, the advantage of this procedure is that it can generate both RVP and PAP parameters at the same time, so it is a preferable procedure for the evaluation of PAH models.

Here, we present a protocol to perform an invasive hemodynamic assessment of the right ventricle and pulmonary artery in mice using an open-chest surgery approach.

Invasive hämodynamische Beurteilung des rechten ventrikulären Systems und Hypoxie-induzierte pulmonale arterielle Hypertonie bei Mäusen

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a chronic and severe cardiopulmonary disorder. Mice are a popular animal model used to mimic this disease. ...

Quantification of Biventricular Function and Morphology by Cardiac Magnetic Resonance Imaging in Mice with Pulmonary Artery Banding

Right ventricular (RV) function and failure are major determinants of outcome in acquired and congenital heart diseases, including pulmonary hypertension. Assessment of RV function and morphology is complex, partly due to the complex shape of the RV. Currently, cardiac magnetic resonance (CMR) imaging is the golden standard for noninvasive assessment of RV function and morphology. The current protocol describes CMR imaging in a mouse model of RV pressure load induced by pulmonary artery banding (PAB). PAB is performed by placing a 6-0 suture around the pulmonary artery over a 23 G needle. The PAB gradient is determined using echocardiography at 2 and 6 weeks. At 6 weeks, the right and left ventricular morphology and function is assessed by measuring both end-systolic and end-diastolic volumes and mass by ten to eleven cine slices 1 mm thick using a 9.4 T magnetic resonance imaging scanner equipped with a 1,500 mT/m gradient. Representative results show that PAB induces a significant increase in RV pressure load, with significant effects on biventricular morphology and RV function. It is also shown that at 6 weeks of RV pressure load, cardiac output is maintained. Presented here is a reproducible protocol for the quantification of biventricular morphology and function in a mouse model of RV pressure load and may serve as a method for experiments exploring determinants of RV remodeling and dysfunction.

<meta charset="utf8"></head><body>Quantifizierung der biventrikulären Funktion und Morphologie durch kardiale Magnetresonanztomographie bei Mäusen mit Pulmonalarterienbanding

To understand the pathophysiology of right ventricular (RV) adaptation to abnormal loading, experimental models are crucial. However, assessment of RV dimensions and function is complex and challenging. This protocol provides a method to perform cardiac magnetic resonance imaging (CMR) as a noninvasive benchmark procedure in mice subjected to RV pressure load.

Quantifizierung der biventrikulären Funktion und Morphologie durch kardiale Magnetresonanztomographie bei Mäusen mit Pulmonalarterienbanding

Right ventricular (RV) function and failure are major determinants of outcome in acquired and congenital heart diseases, including pulmonary hypertension. ...

Biventricular Assessment of Cardiac Function and Pressure-Volume Loops by Closed-Chest Catheterization in Mice

Assessment of cardiac function is essential to conduct cardiovascular and pulmonary-vascular preclinical research. Pressure-volume loops (PV loops) generated by recording both pressure and volume during cardiac catheterization are vital when assessing both systolic and diastolic cardiac function. Left and right heart function are closely related, reflected in ventricular interdependence. Thus, recording biventricular function in the same animal is important to get a complete assessment of cardiac function. In this protocol, a closed chest approach to cardiac catheterization consistent with the way catheterization is performed in patients is adopted in mice. While challenging, the closed chest strategy is a more physiological approach, because opening the chest results in major changes in preload and afterload that create artifacts, most notably a fall in systemic blood pressure. While high-resolution echocardiography is used to assess rodents, cardiac catheterization is invaluable, particularly when assessing diastolic pressures in both ventricles.
Described here is a procedure to perform invasive, closed chest, sequential left and right ventricular pressure-volume (PV) loops in the same animal. PV loops are acquired using&#160;admittance technology with a mouse pressure-volume catheter and pressure-volume system acquisition. The procedure is described, beginning with the neck dissection, which is required to access the right jugular vein and the right carotid artery, to the insertion and positioning of the catheter, and finally the data acquisition. Then, the criteria required to ensure the acquisition of high-quality PV loops are discussed. Finally, the analysis of the left and right ventricular PV loops and the different hemodynamic parameters available to quantify systolic and diastolic ventricular function are briefly described.

Presented here is a protocol to assess biventricular heart function in mice by generating pressure-volume (PV) loops from the right and left ventricle in the same animal using closed chest catheterization. The focus is on the technical aspect of surgery and data acquisition.

Biventrikuläre Beurteilung der Herzfunktion und der Druck-Volumen-Schleifen durch Closed-Thorax-Katheterisierung bei Mäusen

Assessment of cardiac function is essential to conduct cardiovascular and pulmonary-vascular preclinical research. Pressure-volume loops (PV loops) ...

Cardiac Response to &#946;-Adrenergic Stimulation Determined by Pressure-Volume Loop Analysis

Determination of the cardiac function is a robust endpoint analysis in animal models of cardiovascular diseases in order to characterize effects of specific treatments on the heart. Due to the feasibility of genetic manipulations the mouse has become the most common mammalian animal model to study cardiac function and to search for new potential therapeutic targets. Here we describe a protocol to determine cardiac function&#160;in vivo using pressure-volume loop measurements and analysis during basal conditions and under &#946;-adrenergic stimulation by intravenous infusion of increasing concentrations of isoproterenol. We provide a refined protocol including ventilation support taking into account the positive end-expiratory pressure to ameliorate negative effects during open-chest measurements, and potent analgesia (Buprenorphine) to avoid uncontrollable myocardial stress evoked by pain during the procedure. All together the detailed description of the procedure and discussion about possible pitfalls enables highly standardized and reproducible pressure-volume loop analysis, reducing the exclusion of animals from the experimental cohort by preventing possible methodological bias.

Here we describe a cardiac pressure-volume loop analysis under increasing doses of intravenously infused isoproterenol to determine the intrinsic cardiac function and the &#946;-adrenergic reserve in mice. We use a modified open-chest approach for the pressure-volume loop measurements, in which we include ventilation with positive end-expiratory pressure.

Kardiale Reaktion auf β-adrenerge Stimulation durch Druck-Volumen-Schleifenanalyse bestimmt

Determination of the cardiac function is a robust endpoint analysis in animal models of cardiovascular diseases in order to characterize effects of ...

Cardiac Pressure-Volume Loop Analysis Using Conductance Catheters in Mice

Cardiac pressure-volume loop analysis is the &#8220;gold-standard&#8221; in the assessment of load-dependent and load-independent measures of ventricular systolic and diastolic function. Measures of ventricular contractility and compliance are obtained through examination of cardiac response to changes in afterload and preload. These techniques were originally developed nearly three decades ago to measure cardiac function in large mammals and humans. The application of these analyses to small mammals, such as mice, has been accomplished through the optimization of microsurgical techniques and creation of conductance catheters. Conductance catheters allow for estimation of the blood pool by exploiting the relationship between electrical conductance and volume. When properly performed, these techniques allow for testing of cardiac function in genetic mutant mouse models or in drug treatment studies. The accuracy and precision of these studies are dependent on careful attention to the calibration of instruments, systematic conduct of hemodynamic measurements and data analyses. We will review the methods of conducting pressure-volume loop experiments using a conductance catheter in mice.

Cardiac pressure-volume loop analysis is the most comprehensive way to measure cardiac function in the intact heart. We describe a technique to perform and analyze cardiac pressure volume loops, using conductance catheters.

Cardiac Druck-Volumen-Loop-Analyse mit Conductance-Katheter bei Mäusen

Cardiac pressure-volume loop analysis is the &#8220;gold-standard&#8221; in the assessment of load-dependent and load-independent measures of ventricular ...

Biologie

Measuring Pressure Volume Loops in the Mouse

Understanding the causes and progression of heart disease presents a significant challenge to the biomedical community. The genetic flexibility of the mouse provides great potential to explore cardiac function at the molecular level. The mouse&#39;s small size does present some challenges in regards to performing detailed cardiac phenotyping. Miniaturization and other advancements in technology have made many methods of cardiac assessment possible in the mouse. Of these, the simultaneous collection of pressure and volume data provides a detailed picture of cardiac function that is not available through any other modality. Here a detailed procedure for the collection of pressure-volume loop data is described. Included is a discussion of the principles underlying the measurements and the potential sources of error. Anesthetic management and surgical approaches are discussed in great detail as they are both critical to obtaining high quality hemodynamic measurements. The principles of hemodynamic protocol development and relevant aspects of data analysis are also addressed.

This manuscript describes a detailed protocol for the collection of pressure-volume data from the mouse.

Mess Druck Volumen Loops in der Maus

Understanding the causes and progression of heart disease presents a significant challenge to the biomedical community. The genetic flexibility of the ...

Herzkatheter in Mäuse, um den Druck Volumen Relationship Maßnahme: Untersuchung der Bowditch Effect

Zusammenfassung

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Echokardiographische Beurteilung des rechten Herzens bei Mäusen

Permanent Ligation des linken vorderen absteigenden Koronararterie bei Mäusen: Ein Modell der Post-Myokardinfarkt Umbau und Herzinsuffizienz

Echtzeit-Druck-Volumen-Analyse eines akuten Myokardinfarkts bei Mäusen

Invasive hämodynamische Beurteilung des rechten ventrikulären Systems und Hypoxie-induzierte pulmonale arterielle Hypertonie bei Mäusen

Quantifizierung der biventrikulären Funktion und Morphologie durch kardiale Magnetresonanztomographie bei Mäusen mit Pulmonalarterienbanding

Quantifizierung der biventrikulären Funktion und Morphologie durch kardiale Magnetresonanztomographie bei Mäusen mit Pulmonalarterienbanding

Biventrikuläre Beurteilung der Herzfunktion und der Druck-Volumen-Schleifen durch Closed-Thorax-Katheterisierung bei Mäusen

Kardiale Reaktion auf β-adrenerge Stimulation durch Druck-Volumen-Schleifenanalyse bestimmt

Cardiac Druck-Volumen-Loop-Analyse mit Conductance-Katheter bei Mäusen

Mess Druck Volumen Loops in der Maus