Name: measuring pressure volume loops in the mouse
Uploaded: 2016-05-02T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 15 s
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The author has nothing to disclose.

Es gibt drei kritische Schritte in diesem Verfahren: 1) die Anordnung des Endotrachealtubus und geeignete Belüftung, 2) Platzierung des jugulare IV-Katheter, und 3) die richtige Platzierung des PV Katheters in den linken Ventrikel. die entsprechende Atemfrequenz zu bestimmen ist ein wichtiger Teil Beatmungsunterstützung bereitzustellen. Conscious Mäuse im Allgemeinen Alveolarventilation mit schnelle flache Atemzüge halten. In der Regel wird belüftet Mäuse haben viel größeren Hubvolumen. Somit wird ein langsamer wird die Atemfrequenz erforderlich. Dies ist wichtig, da zu wenig Lüftung in respiratorische Azidose führen und zu viel Belüftung wird respiratorische Alkalose führen, beide Bedingungen, die die Herzfunktion verändern wird. Ein einfacher Weg, um die Atemfrequenz zu optimieren, ist Hinweise aus der Atemanstrengung der Maus und die niedrigste Atemfrequenz zu nehmen, die Atemanstrengung aus der narkotisierten Maus überflüssig macht. Ein kritisches Merkmal der PV-LoopAnalyse ist ein ausreichendes Maß an Narkose ohne signifikante Depression der Herzfunktion zu erhalten. Es gibt viele Betäubungsmittel Regime, die erfolgreich angewendet werden kann, um PV-Loop-Analyse durchführen. Diese lassen sich in zwei große Kategorien unterteilt werden: Inhalations-und injizierbare Anästhetika. Innerhalb dieser letzteren Gruppe eine Vielzahl von Mischungen, die verwendet werden , können jedoch viele dieser Mischungen haben potentielle cardio-depressive Wirkung 19. Von den injizierbaren Cocktails, Urethan - basierte Anästhetika haben die am wenigsten Herz-depressiven Effekte 4,19. Achten Sie darauf , Belastung des Personals zu Urethan zu begrenzen , wie es ein Verdacht , karzinogen ist 28. Isofluran und Sevofluran sind die derzeit verfügbaren Inhalations-Anästhetika. Beide dieser Mittel weisen cardio-depressive Wirkungen bei Dosen ausreichend für chirurgische Manipulation. Wichtig ist, dass inhalativen Anästhetika Wirkung titriert werden. Dies ermöglicht eine höhere analgetische Dosis während der chirurgischen Vorbereitung und dann eine niedrigere sedative Dosis für die Messung der Herzfunktion, so daß die Herz-Kreislauf-depressive Wirkungen dieser Verbindungen minimiert wird. Wenn die hämodynamischen Parameter unterhalb der normalen Niveaus sind, gibt es mehrere gemeinsame Ursachen. Zunächst ist ein niedriger Blutvolumen, sekundär zu Blutverlust oder Verdunstung. Diese Komplikation ist mit der Flüssigkeitszufuhr skizzierte in Abschnitt 2.7 im Allgemeinen gerichtet. 1,5 in Abschnitt erwähnt, ist die Wartung der Körperkerntemperatur ist auch sehr wichtig für die Beurteilung der hämodynamischen Funktion. So eine sorgfältige Überwachung ist wichtig, ein digitales Feedback-System kann für die Aufrechterhaltung der Körperkerntemperatur während der Aufzeichnung nützlich sein. Sicherzustellen, dass das Anästhetikum während der Messphase geeignet verringert ist auch ein wichtiger Aspekt der Verbesserung der Herzleistung ist. Messlastunabhängige Parameter der Kontraktilität ist einer der primären Vorteile der PV Schleifenanalyse. Die Echtzeit-simultane Erfassung von Druck und volume Daten bietet die einzigartige Fähigkeit, die hämodynamische Veränderungen als Reaktion auf variierenden Lastbedingungen auf das Herz zu messen. Diese Analyse ermöglicht die Kontraktilität des Herzens von den Aktionen der Gefäße isoliert werden. Verringerungen der Vorbelastung durch Okklusion des venösen Rück verwendet wurden 4,7,12-16,18,29-32 lastunabhängige Maßnahmen der Kontraktilität in vielen Tiermodellen und Menschen zu beurteilen. In kleinen Nagetieren, führt dieses Verfahren zu einem gekrümmten endsystolischer Druck-Volumen - Verhältnis 4,31,33. Diese wahrscheinlich ergibt sich aus der Verringerung der koronaren Perfusion, die den Rückgang der systolische Funktion 34 dramatisch beschleunigt. Bei der Maus 2 - 3 Sekunden von sanften Bauch Komprimierung führt zu einer Rechtsverschiebung der PV-Schleifen. Dies ergibt sich aus sowohl einer Zunahme der Nachlast und Vorspannung 12. Längerer Erhöhungen Nachlast Ergebnis einer Erhöhung der Kontraktionsfunktion, eine so genannte Phänomen des Anrep Wirkung 35. Doch diekurze Dauer der Unterleibskompression in diesen Studien verwendet anzeigt, dass die Anrep Effekt nicht mit diesem Verfahren die Herzfunktion nicht beeinträchtigt. In anderen Studien, akute aortische Einschnürung in Hunden wurde gezeigt kontraktile Funktion zu erhöhen, aber diese Hypothese wurde von den Auswirkungen der reduzierte systemische Perfusion 36 führt. Auch die Dauer und Schwere der Störung der Strömung der Aorta aus Bauchpresse führt, wie hier beschrieben, nicht ausreichend deutlich Kontraktionsfunktion sekundär zu Hypo-Perfusion von systemischen Gewebe zu erhöhen. Analyse von PV-Schleifen durch Bauchpresse erhalten ausrichten und mit PV-Schleifen kurz nach kaudal Hohlvene Okklusion erhalten. Zusammen zeigen diese Beobachtungen, dass die transiente Unterleibskompression hier beschriebenen nicht signifikant die Kontraktilität des Herzens zu verändern. Darüber hinaus bietet dieses Verfahren eine wichtige Methode der passiven Eigenschaften des Herzens über einen breiteren ran zu beurteilenge des enddiastolischen Volumen. Die Analyse der lastunabhängigen Maßnahmen erfordert die Auswahl von spezifischen PV-Schleifen in die Analyse einbezogen werden. Es ist sehr wichtig, dass diese konsequent in einem experimentellen Datensatz erfolgen. Überdruckbelüftung erzeugt eine hämodynamische Artefakt durch respiratorische abhängige Veränderungen der Vorlast auf den linken Ventrikel 37. (- 4 Sek 3) Um dieses Artefakt zu vermeiden, PV-Schleifen sollten während der kurzen Perioden der Apnoe gesammelt werden. Pausen in der Atmung sind besonders nützlich, da sie eine bessere Kontrolle der experimentellen Veränderungen Belastung des Herzens bereitzustellen. Es ist wichtig, diese Perioden der Apnoe kurz zu halten Hypoventilation zu vermeiden. Die Verfahren in diesem Manuskript beschrieben sammeln lastunabhängige Daten aus zwei verschiedenen Verfahren, Schwanz- Hohlvene Okklusion und Bauchpresse, in etwa zur gleichen Zeit gesammelt. Die Schleifen aus diesen beiden Verfahren isoliert sollte togeth kombiniert und analysiert werdener, da sie die Funktion des gleichen Herzens unter beide messen, etwa die gleichen Bedingungen. Es gibt mehrere Grundsätze zu berücksichtigen, wenn Schleifen für die Analyse ausgewählt. Vermeiden Sie arrhythmic Beats. Der Beat nach einem fiel Beat ist immer ungewöhnlich große und Extrasystolen sind ungewöhnlich klein; sowohl die Analyse der Daten unterbrechen. Vermeiden Sie Schläge, wo der Druck abnimmt, aber Volumen ist konstant. Diese sind häufig in der Maus nach dem Verschluss der Vena cava caudalis und sind wahrscheinlich sekundär zu einer schlechten Durchblutung des Herzmuskels. Schließlich enthalten nur Daten von Schlägen direkt nach der Änderung der Belastung; die Schläge während der Erholungsphase werden durch Veränderungen in der sympathischen Nervenaktivität sekundär zu Veränderungen in den systemischen Blutdruck infolge Manipulation der Belastungsbedingungen des Herzens wahrscheinlich betroffen. PV-Loop-Analyse liefert eine extrem detaillierte Beurteilung der Herzfunktion. Wenn sie in Verbindung mit dem genetischen flex angewendetbilität und niedrige Wohnkosten der Maus kann es ein praktisches Mittel zur Beurteilung der Herzphysiologie auf molekularer Ebene. Es gibt mehrere wichtige Einschränkungen, die berücksichtigt werden müssen, wenn diese Assays durchzuführen entscheiden. Erstens ist dies ein invasives Verfahren, bei dem Mäuse anästhesiert, die wichtige Aspekte der Herzfunktion auswirken. Darüber hinaus erfordert Auslegung von PV-Loop Daten ein detailliertes Verständnis der Herzphysiologie beide Muster innerhalb der Daten und mögliche Störvariablen zu identifizieren. Darüber hinaus, da diese Assays endständig sind, können sie nicht die gleiche Maus wiederholt zu beurteilen, verwendet werden. Die Ventrikelvolumina von PV-Katheter abgeleitet neigen dazu, weniger genau sein als die anatomischen Ventrikelvolumina von MRI zur Verfügung gestellt. Dies ist nicht überraschend, da PV-Katheter den Ventrikel als Zylinder-Modell, das eindeutig eine Schätzung des Gesamtvolumens des Ventrikels ist. Die wahre Stärke ist die Fähigkeit, dieses Volumen Informationen auf einem hohen fre zu sammelnquenz, wodurch beat-to-beat Analyse von Veränderungen in ventrikulären Volumens. Die Sammlung und Analyse von PV-Daten von der Maus kann eine Herausforderung sein, aber die Methode liefert Informationen über die Herzfunktion, die nicht durch eine andere Methode ist. Dieses Verfahren bietet die umfassendste Bild der Herzfunktion zur Verfügung und zu seiner Verwendung im Mausmodell eine wichtige Plattform für die Bestimmung der molekularen Grundlagen von komplexen Herzkrankheitszuständen wie Herzinsuffizienz und Kardiomyopathien geerbt bieten. Dieses Manuskript enthält detaillierte Informationen über die wichtigsten Aspekte der Durchführung dieses Verfahrens. Doch wie bei allen komplizierten Verfahren erfordert diese Praxis, die mikro Fähigkeiten zu entwickeln, die notwendig sind, um erfolgreich diese Experimente durchführen.

Kardiovaskuläre Erkrankungen weiterhin in der ganzen Welt 1 eine wesentliche Ursache für Mortalität und Morbidität zu sein. Erkrankungen des Herz präsentieren besonders schwierigen Herausforderungen in die Entwicklung neuer Therapien. Fortschritte in der Genetik bieten die Möglichkeit eine Vielzahl von potentiellen genetischen Beiträger zur Entwicklung von Herzerkrankungen zu identifizieren. Die integrative Natur des Herz-Kreislauf-System erfordert, dass diese genetische Ziele in intakten Tiermodellen geprüft. Die genetischen Flexibilität und geringe Kosten Gehäuse der Maus haben sie an die Spitze für die Beurteilung der physiologischen Rolle eines gegebenen Gens gebracht. Die geringe Größe der Maus stellt einige einzigartige Herausforderungen für die Beurteilung der Herzfunktion. Es gibt verschiedene Modalitäten, die Informationen bezüglich der Herzfunktion liefern kann, sondern nur die gleichzeitige Messung von ventrikulären Druck und Volumen ermöglicht Druck-Volumen (PV) loop Analyse der Ventrikelfunktion. PV-Schleifen alleow Herzfunktion wird unabhängig von seiner Verbindung mit dem Gefäßsystem analysiert; ein wichtiger Faktor für die funktionelle Rolle eines bestimmten genetischen Elements zu bestimmen. Die Bewertung der Druck-Volumen - Schleifen ist seit vielen Jahren sowohl experimentell als auch klinisch eingesetzt und umfangreiche Literatur existiert in Bezug auf die Analyse dieser Daten setzt 2,3. Die Anpassung der PV - Loop - Technologie an die Maus einen wichtigen Fortschritt für das Verständnis von murinen Herzphysiologie 4-6 hat. Katheter basierend PV loop Technologien Paar einen Druckwandler und die Verwendung von Leitwert ventrikulären Volumen abzuschätzen. Das ventrikuläre Volumen wird durch Prüfen Änderungen in einem elektrischen Feld, erzeugt durch den Katheter bestimmt. Dieses Verfahren modelliert die Ventrikel als Zylinder, dessen Höhe durch den Abstand zwischen den Elektroden auf dem Katheter und dem Radius definiert ist, wird durch Leitung eines elektrischen Feldes durch das Blut berechneteder Ventrikel 7-9. Das Leitfähigkeitssignal durch den Katheter gemessen, hat zwei Komponenten. Die erste ist die Leitung durch das Blut; Dies ändert sich mit dem Volumen des Ventrikels und bildet das Primärsignal verwendet ventrikuläre Volumen zu bestimmen. Die zweite Komponente resultiert aus Leitung durch und entlang der Wand des Ventrikels. Dies wird parallel Leitfähigkeit genannt und muss, um die absolute ventrikuläre Volumen zu bestimmen, entfernt werden. Es gibt zwei kommerziell erhältlichen Systeme für die Erfassung von Druck-Volumen - Daten im Forschungslabor und das Verfahren für die Berechnung und die Parallelleitfähigkeit entfernen ist der Hauptunterschied zwischen ihnen 6,10,11. Konduktanz Katheter erfordern die Injektion von hypertonischer Kochsalzlösung für die Berechnung der Parallelleitfähigkeit. Diese Injektion verändert vorübergehend die Leitfähigkeit des Blutes im Ventrikel, während die Leitfähigkeit der Wand konstant bleibt. Aus diesen Daten ist es möglich, die zu bestimmenBestandteil des Leitwert-Signal, das aus dem Blut stammt, und was kommt von der Ventrikelwand. Dieser Ansatz geht davon aus, dass parallel Leitfähigkeit nicht während des Herzzyklus variiert. Die Admittanz Verfahren beruht auf Phasenänderungen in dem elektrischen Feld, um den Beitrag der Ventrikelwand zum Gesamtvolumen Signal zu beurteilen. Dieses Verfahren beruht auf einer Vielzahl von vorbestimmten Konstanten für die Leitfähigkeit des Blutes und Myokard das Endvolumen zu bestimmen, sondern macht kontinuierliche Maßnahmen parallel Leitfähigkeit während des Herzzyklus. Beide Systeme bieten gute Schätzungen der linksventrikulären Volumen und die Unterschiede zwischen ihnen sind nicht geeignet, physiologisch signifikant ist. Das zylindrische Modell des Ventrikels und anderen Annahmen machen diese katheterbasierte Ansätze nicht so genau wie die anderen Modalitäten, aber diese Daten werden auf einer Beat-by-Beat-Basis zur Verfügung gestellt, die für die Beurteilung der lastunabhängigen Maßnahmen der Herzfunktion wesentlich ist. Das hier beschriebene Verfahren ist in meinem Labor verwendet und hat sich für eine große Anzahl von Studien zur Verfügung gestellten Daten , die grundlegenden pathophysiologischen Mechanismen der dystrophischen Kardiomyopathie Prüfung 18.12. Die folgende Vorgehensweise skizziert ist eine von zwei, die verwendet werden können, um PV Schleifendaten erhalten. Während viele der Grundsätze für die beiden Ansatz anwendbar sind, wird dieses Protokoll auf eine offene Brust apikal Ansatz konzentrieren; ein geschlossener Brust - Protokoll wurde an anderer Stelle ausführlich 19,20. Während das Verfahren im Detail beschrieben werden, die wichtige übergeordneten Prinzipien sind das Herz mit minimalem Schaden entweder an das Herz oder die Lunge zu belichten. Während des Protokolls ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass dies ein nicht-Überleben Verfahren ist und dass eine gute Belichtung des Herzens, die ist von entscheidender Bedeutung für die richtige Platzierung des Katheters.

<table><tbody><tr><td>Dumont 5/45 (2)</td><td>Fine Science Tools</td><td>11251-33</td><td></td></tr><tr><td>Vessel Dilating Forceps</td><td>Fine Science Tools</td><td>18153-11</td><td></td></tr><tr><td>Castroviejo Micro Dissecting Spring Scissor</td><td>Roboz Instruments</td><td>RS-5668</td><td></td></tr><tr><td>Octogon Forceps - Serrated/Curved</td><td>Fine Science Tools</td><td>11041-08</td><td></td></tr><tr><td>Octogon Forceps - Serrated/Straight</td><td>Fine Science Tools</td><td>11040-08</td><td></td></tr><tr><td>Dissector Scissors- Heavy Blade</td><td>Fine Science Tools</td><td>14082-09</td><td></td></tr><tr><td>Transpore Surgical Tape</td><td>3M</td><td>1527-1</td><td></td></tr><tr><td>3-0 Silk Suture</td><td>Fine Science Tools</td><td>18020-30</td><td></td></tr><tr><td>TOPO Ventilator</td><td>Kent Scientific</td><td>TOPO</td><td></td></tr><tr><td>Martin ME 102 Electrosurgical Unit</td><td>Harvard Apparatus</td><td>PY2 72-2484</td><td></td></tr><tr><td>Syringe Pump</td><td>Lucca Technologies</td><td>GenieTouch</td><td></td></tr><tr><td>Stereomicroscope with boom stand</td><td>Nikon</td><td>SMZ-800N</td><td></td></tr><tr><td>Thermocouple Thermometer</td><td>Cole Parmer</td><td>EW-91100-40</td><td></td></tr><tr><td>T/Pump Warm Water Recirculator</td><td>Kent Scientific</td><td>TP-700</td><td></td></tr><tr><td>ADVantage Pressure-Volume System</td><td>Transonic</td><td>ADV500</td><td></td></tr><tr><td>Data Acquision and Analysis</td><td>DSI</td><td>Ponemah ACQ-16</td><td></td></tr></tbody></table>

measuring pressure volume loops in the mouse

die Ursachen und den Verlauf von Herzerkrankungen zu verstehen, stellt eine erhebliche Herausforderung für die biomedizinische Gemeinschaft. Die genetische Flexibilität der Maus bietet ein großes Potenzial Herzfunktion auf molekularer Ebene zu erforschen. Die Maus geringe Größe hat, um die Durchführung detaillierter kardiale Phänotypisierung einige Herausforderungen in Bezug präsentieren. Die Miniaturisierung und andere Fortschritte in der Technologie haben viele Methoden der Herz Beurteilung möglich, in der Maus. Davon stellt die simultane Erfassung von Druck und Volumendaten ein detailliertes Bild der Herzfunktion, die nicht durch eine andere Modalität ist. Hier ein detailliertes Verfahren für die Erfassung von Druck-Volumen-Schleifendaten beschrieben. Eingeschlossen ist eine Diskussion über die Prinzipien, die Messungen und die möglichen Fehlerquellen zugrunde liegen. Betäubungsmittel-Management und chirurgische Ansätze werden ausführlich diskutiert, da sie beide entscheidend für die Erzielung hoher Qualität hämodynamische Messung sinds. Die Grundsätze der hämodynamischen Protokollentwicklung und relevante Aspekte der Datenanalyse werden ebenfalls angesprochen.

Per Konvention Volumen ist auf der X-Achse und der Druck auf der Y-Achse aufgetragen , wie in 1. Die Druck-Volumen - Schleifen aus Plotten Druck gegen Volumen ein Rechteck ähneln sollen, die vertikalen Kanten darstellt isovolumetrischen Druckänderungen (dh wenn beide Mitral- und Aortenklappen sind geschlossen). Die untere horizontale repräsentiert durch die Mitralklappe und dem oberen horizontalen Abschnitt darstellt ventrikulären Entleerung durch die Aortenklappe ventrikulären Füllung. In einer gesunden Maus Wildtyp linksventrikuläre Druck von 90 - 12.000 mmHg / sec (siehe Tabelle 1 für Bereiche der normalen hämodynamischen Parameter) - 110 mmHg mit maximalen dp / dt von 8000 erwartet. Die Normalwerte in der Tabelle zur Verfügung gestellt werden, basierend auf den Werten von Wildtyp C57BL / 10 und C57BL / 6-Mäuse erhalten; jedoch ist es wichtig zu beachten , dass es signifikante Unterschiede zwischen den Stämmen 21. Das Verfahren outlined konzentriert sich hier auf die Verwendung eines apikalen Stichinzision den Katheter innerhalb des linken Ventrikels zu positionieren. Ein weiterer beliebter Ansatz ist, den Katheter durch die Aortenklappe folgenden Kathetereinführung in die rechte Arteria carotis retrogradieren einzufügen. Die retrograden Ansatz als Vorteil, dass sie bei geschlossener Brust durchgeführt werden kann, bei der Aufrechterhaltung der normalen intrathorakalen Druck resultiert; jedoch werden die Tiere häufig während dieser Prozedur belüftet, die diesen Vorteil begrenzt. Die geschlossenen Brust Ansatz Grenzen die Kontrolle über den Katheter Orientierung innerhalb des Ventrikels, während die offene Brust Ansatz größere Fähigkeit stellt den Katheter innerhalb der Ventrikel zu manövrieren. Ein potentielles Problem mit retrograden Einführung des Katheters ist das Potential für Ausströmen Spur Obstruktion. Der Durchmesser der Maus Aorta variiert von 0,8 bis 1,2 mm 22,23, der Durchmesser von im Handel erhältlichen Druck-Volumen - Katheter liegt im Bereich von 0,33 (1,0 Französisch) bis 0,47 mm (1,4 French). Die relativen Grßen dieser Katheter in Zusammenhang mit einer großen und kleinen Aorta sind in Abbildung 2 dargestellt ist . Der Anteil des Ausflusstrakt durch den Katheter blockiert die Aorta Kreuzung ein wichtiges Thema in kleineren Herzen werden können und sollten berücksichtigt werden , wenn die Durchführung PV-Loop-Studien in kleinen Herzen. Es gibt mehrere Artefakte der Messung, die die Analyse von PV-Daten erschweren können, einer der am häufigsten Katheter Einklemmung ist. Dies ist evident als Spitze in Druck am Ende der Systole wahrscheinlich aus direkten Kompression des Druckwandlers durch einen Papillarmuskel oder eine andere dynamische Struktur innerhalb des Ventrikels (Abbildung 3). Dies ist problematisch, da die meisten Verfahren zur Bestimmung der systolischen Funktion den maximalen Druck verwenden. Der systolische Druck und die maximale Ableitung des Drucks (dP / dt) von Datensätzen mit dem Katheter Einklemmung müssen genau untersucht werden, und die Analyse müssen möglicherweise geändert werden sinnvolle Daten zu erhalten,. Druck-Volumen-Schleifen können in einer breiten Vielfalt von Protokollen verwendet werden, die Herzfunktion zu untersuchen. Dazu gehören Beurteilungen von kardialer Reserve über β-adrenergen Stimulation 12,14,16,17. Eine Vielzahl von Medikamenten kann keine akute Wirkung auf die Herzphysiologie zu beurteilen infundiert werden. Steuerung der Atemwege ermöglicht auch die Verabreichung von veränderten Gasgemische die Wirkungen von Hypoxie und / oder Azidose auf die Herzfunktion ermöglicht direkt 24-27 adressiert werden. Darüber hinaus Analyse dieser PV - Daten können auch eine detaillierte Bewertung der passiven Eigenschaften des linken Ventrikels zur Verfügung stellen, die deutlich 12 in verschiedenen Krankheitszuständen verändert werden kann. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Parameter </td><td> Normalbereich </td></tr><tr><td> systolischen Druck </td><td> 90-110 mmHg </td></tr><tr><td> Der diastolische Druck </td><td> 4 bis 10 mmHg </td></tr><tr><td> Maximale dp / dt </td><td> 8.000 - 12.000 mmHg / sec </td></tr><tr><td> Mindest dp / dt </td><td> -8.500--12.000 MmHg / sec </td></tr><tr><td> Tau </td><td> 5 - 6 sec </td></tr><tr><td> Puls </td><td> 550-600 bpm </td></tr><tr><td> Cardiac Output </td><td> 10 - 13 ml / min </td></tr><tr><td> Ejektionsfraktion </td><td> 40 - 60% </td></tr></tbody></table> Tabelle 1. Normale Werte für ausgewählte hämodynamischen Parameter. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/53810/53810fig1.jpg" /> Abbildung 1: Repräsentative Druck-Volumen - Loops aus einem Wildtyp C57BL / 10 - Maus Repräsentative Daten , die gesammelt wurden , die Verfahren in thi beschrieben ist .Manuskript. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53810/53810fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53810/53810fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/53810/53810fig2.jpg" /> Abbildung 2: Schematische Darstellung der Bedeutung der Aortendurchmesser und Potential Outflow Spur Obstruktion Schematische Darstellung der relativen Größen der Maus Aorta und den handelsüblichen Druck-Volumen - Katheter für die Mäuse.. Diese Daten unterstreichen die Bedeutung Abfluss Spur Behinderung der Berücksichtigung , wenn kleinere Mäuse Beurteilung einer retrograden Einführung des Katheters Ansatz. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53810/53810fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53810/53810fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/53810/53810fig3.jpg" /> <strOng&gt; Abbildung 3: Diese Daten stellen ein Beispiel einer Druckspitze in späten systolischen Druck-Volumen - Schleifen mit Catheter Entrapment, wahrscheinlich aus direkten Kompression des Katheters durch eine interne Herzstruktur.. Abnahmen in enddiastolischen Volumen (A) führen zu einer Erhöhung der Druckspitze als der Ventrikel wird kleiner, jedoch der systolische Druck vor den Spitzen sinkt erwartungs dargestellt als gestrichelte Linie in B. (C und D) stellen die Druck-Volumen-Schleifen (C) und Druck-Zeit (D) Kurven folgenden Unterleibskompression. Da die linksventrikuläre Volumen zunimmt, wird die Druckspitze kleiner und die zugrunde liegenden Anstieg der systolischen Funktion wird deutlich; gestrichelte Linie in D. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53810/53810fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> um <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53810/53810fig3large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a>

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Measuring Pressure Volume Loops in the Mouse

Diese Handschrift beschreibt ein detailliertes Protokoll für die Erfassung von Druck-Volumen-Daten von der Maus.

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 ...

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Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Biology

16.3K Aufrufe.  University of Minnesota.  Diese Handschrift beschreibt ein detailliertes Protokoll für die Erfassung von Druck-Volumen-Daten von der Maus. 

Serie: Measuring Pressure Volume Loops in the Mouse

Measuring Left Ventricular Pressure in Late Embryonic and Neonatal Mice

Blood pressure increases significantly during embryonic and postnatal development in vertebrate animals. In the mouse, blood flow is first detectable around embryonic day (E) 8.51. Systolic left ventricular (LV) pressure is 2 mmHg at E9.5 and 11 mmHg at E14.52. At these mid-embryonic stages, the LV is clearly visible through the chest wall for invasive pressure measurements because the ribs and skin are not fully developed. Between E14.5 and birth (approximately E21) imaging methods must be used to view the LV. After birth, mean arterial pressure increases from 30 - 70 mmHg from postnatal day (P) 2 - 353. Beyond P20, arterial pressure can be measured with solid-state catheters (i.e. Millar or Scisense). Before P20, these catheters are too big for developing mouse arteries and arterial pressure must be measured with custom pulled plastic catheters attached to fluid-filled pressure transducers3 or glass micropipettes attached to servo null pressure transducers4.
Our recent work has shown that the greatest increase in blood pressure occurs during the late embryonic to early postnatal period in mice5-7. This large increase in blood pressure may influence smooth muscle cell (SMC) phenotype in developing arteries and trigger important mechanotransduction events. In human disease, where the mechanical properties of developing arteries are compromised by defects in extracellular matrix proteins (i.e. Marfan's Syndrome8 and Supravalvular Aortic Stenosis9) the rapid changes in blood pressure during this period may contribute to disease phenotype and severity through alterations in mechanotransduction signals. Therefore, it is important to be able to measure blood pressure changes during late embryonic and neonatal periods in mouse models of human disease.
We describe a method for measuring LV pressure in late embryonic (E18) and early postnatal (P1 - 20) mice. A needle attached to a fluid-filled pressure transducer is inserted into the LV under ultrasound guidance. Care is taken to maintain normal cardiac function during the experimental protocol, especially for the embryonic mice. Representative data are presented and limitations of the protocol are discussed.

Measuring left ventricular pressure (LV) in embryonic and neonatal mice is described. Pressure is measured by inserting a needle connected to a fluid-filled transducer into the LV under ultrasound guidance. Care must be taken to maintain normal cardiac function during the experimental protocol.

Die Messung linksventrikulärer Druck in der späten embryonalen und neugeborenen Mäusen

Blood pressure increases significantly during embryonic and postnatal development in vertebrate animals. In the mouse, blood flow is first detectable ...

Forschung

Biotechnik

Right Ventricular Systolic Pressure Measurements in Combination with Harvest of Lung and Immune Tissue Samples in Mice

The function of the right heart is to pump blood through the lungs, thus linking right heart physiology and pulmonary vascular physiology. Inflammation is a common modifier of heart and lung function, by elaborating cellular infiltration, production of cytokines and growth factors, and by initiating remodeling processes 1.
Compared to the left ventricle, the right ventricle is a low-pressure pump that operates in a relatively narrow zone of pressure changes. Increased pulmonary artery pressures are associated with increased pressure in the lung vascular bed and pulmonary hypertension 2. Pulmonary hypertension is often associated with inflammatory lung diseases, for example chronic obstructive pulmonary disease, or autoimmune diseases 3. Because pulmonary hypertension confers a bad prognosis for quality of life and life expectancy, much research is directed towards understanding the mechanisms that might be targets for pharmaceutical intervention 4. The main challenge for the development of effective management tools for pulmonary hypertension remains the complexity of the simultaneous understanding of molecular and cellular changes in the right heart, the lungs and the immune system.
Here, we present a procedural workflow for the rapid and precise measurement of pressure changes in the right heart of mice and the simultaneous harvest of samples from heart, lungs and immune tissues. The method is based on the direct catheterization of the right ventricle via the jugular vein in close-chested mice, first developed in the late 1990s as surrogate measure of pressures in the pulmonary artery5-13. The organized team-approach facilitates a very rapid right heart catheterization technique. This makes it possible to perform the measurements in mice that spontaneously breathe room air. The organization of the work-flow in distinct work-areas reduces time delay and opens the possibility to simultaneously perform physiology experiments and harvest immune, heart and lung tissues.
The procedural workflow outlined here can be adapted for a wide variety of laboratory settings and study designs, from small, targeted experiments, to large drug screening assays. The simultaneous acquisition of cardiac physiology data that can be expanded to include echocardiography5,14-17 and harvest of heart, lung and immune tissues reduces the number of animals needed to obtain data that move the scientific knowledge basis forward. The procedural workflow presented here also provides an ideal basis for gaining knowledge of the networks that link immune, lung and heart function. The same principles outlined here can be adapted to study other or additional organs as needed.

A specific and rapid protocol to simultaneously investigate right heart function, lung inflammation, and the immune response is described as a learning tool. Video and figures describe physiology and microdissection techniques in an organized team-approach that is adaptable to be used for small to large sized studies.

Rechtsventrikulären systolischen Druck Messungen in Kombination mit Harvest of Lung and Immune Gewebeproben in Mäuse

The function of the right heart is to pump blood through the lungs, thus linking right heart physiology and pulmonary vascular physiology. Inflammation is ...

Immunologie und Infektion

Measuring Blood Pressure in Mice using Volume Pressure Recording, a Tail-cuff Method

The CODA 8-Channel High Throughput Non-Invasive Blood Pressure system measures the blood pressure in up to 8 mice or rats simultaneously. The CODA tail-cuff system uses Volume Pressure Recording (VPR) to measure the blood pressure by determining the tail blood volume. A specially designed differential pressure transducer and an occlusion tail-cuff measure the total blood volume in the tail without the need to obtain the individual pulse signal. Special attention is afforded to the length of the occlusion cuff in order to derive the most accurate blood pressure readings. VPR can easily obtain readings on dark-skinned rodents, such as C57BL6 mice and is MRI compatible. The CODA system provides you with measurements of six (6) different blood pressure parameters; systolic and diastolic blood pressure, heart rate, mean blood pressure, tail blood flow, and tail blood volume. Measurements can be made on either awake or anesthetized mice or rats. The CODA system includes a controller, laptop computer, software, cuffs, animal holders, infrared warming pads, and an infrared thermometer. There are seven different holder sizes for mice as small as 8 grams to rats as large as 900 grams.

The CODA 8-Channel High Throughput Non-Invasive Blood Pressure system measures the blood pressure in up to 8 mice or rats simultaneously. This tail-cuff system uses Volume Pressure Recording (VPR) to measure the blood pressure by determining the tail blood volume.

Blutdruckmessung in Mäuse mit Volume Druck Recording, ein Tail-Manschette Methode

The CODA 8-Channel High Throughput Non-Invasive Blood Pressure system measures the blood pressure in up to 8 mice or rats simultaneously. The CODA ...

Biologie

Catheterization of Intestinal Loops in Ruminants

The intestine is a complex structure that is involved not only in absorption of nutrients, but also acts as a barrier between the individual and the outside world. As such, the intestine plays a pivotal role in immunosurveillance and protection from enteric pathogens. Investigating intestinal physiology and immunology commonly employs 'intestinal loops' as an experimental model. The majority of these loop models are non-recovery surgical procedures that study short-term (&lt;24 hr) changes in the intestine (1-3). We previously created a recovery intestinal loop model to specifically measure long-term (&lt;6 mo) immunological changes in the intestine of sheep following exposure to vaccines, adjuvants, and viruses (4). This procedure localized treatments to a specific 'loop', allowing us to sample this area of the intestine. A significant drawback of this method is the single window of opportunity to administer treatments (i.e. at the time of surgery). Furthermore, samples of both the intestinal mucosa and luminal contents can only be taken at the termination of the project. Other salient limitations of the above model are that the surgical manipulation and requisite post-operative measures (e.g. administration of antibiotics and analgesics) can directly affect the treatment itself and/or alter immune function, thereby confounding results. Therefore, we modified our intestinal loop model by inserting long-term catheters into the loops. Sheep recover fully from the procedure, and are unaffected by the exteriorized catheters. Notably, the establishment of catheters in loops allows us to introduce multiple treatments over an extended interval, following recovery from surgery and clearance of drugs administered during surgery and the post-operative period.

We describe a novel surgical method for catheterizing 'intestinal loops' within the ileum of sheep. Once animals have recovered from surgery and have cleared antibiotics and analgesics, multiple treatments can be deposited directly in loops via the catheters.

Katheterisierung der Darmschlingen bei Wiederkäuern

The intestine is a complex structure that is involved not only in absorption of nutrients, but also acts as a barrier between the individual and the ...

Measurement of the Pressure-volume Curve in Mouse Lungs

In recent decades the mouse has become the primary animal model of a variety of lung diseases. In models of emphysema or fibrosis, the essential phenotypic changes are best assessed by measurement of the changes in lung elasticity. To best understand specific mechanisms underlying such pathologies in mice, it is essential to make functional measurements that can reflect the developing pathology. Although there are many ways to measure elasticity, the classical method is that of the total lung pressure-volume (PV) curve done over the whole range of lung volumes. This measurement has been made on adult lungs from nearly all mammalian species dating back almost 100 years, and such PV curves also played a major role in the discovery and understanding of the function of pulmonary surfactant in fetal lung development. Unfortunately, such total PV curves have not been widely reported in the mouse, despite the fact that they can provide useful information on the macroscopic effects of structural changes in the lung. Although partial PV curves measuring just the changes in lung volume are sometimes reported, without a measure of absolute volume, the nonlinear nature of the total PV curve makes these partial ones very difficult to interpret. In the present study, we describe a standardized way to measure the total PV curve. We have then tested the ability of these curves to detect changes in mouse lung structure in two common lung pathologies, emphysema and fibrosis. Results showed significant changes in several variables consistent with expected structural changes with these pathologies. This measurement of the lung PV curve in mice thus provides a straightforward means to monitor the progression of the pathophysiologic changes over time and the potential effect of therapeutic procedures.

Here we present a protocol to simply and reliably measure the lung pressure-volume curve in mice, showing that it is sufficiently sensitive to detect phenotypic parenchymal changes in two common lung pathologies, pulmonary fibrosis and emphysema. This metric provides a means to quantify the lung&#8217;s structural changes with developing pathology.

Die Messung der Druck-Volumen-Kurve in der Mäuselunge

In recent decades the mouse has become the primary animal model of a variety of lung diseases. In models of emphysema or fibrosis, the essential ...

Medizin

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

Animal models that mimic human cardiac disorders have been created to test potential therapeutic strategies. A key component to evaluating these strategies is to examine their effects on heart function. There are several techniques to measure in vivo cardiac mechanics (e.g., echocardiography, pressure/volume relations, etc.). Compared to echocardiography, real-time left ventricular (LV) pressure/volume analysis via catheterization is more precise and insightful in assessing LV function. Additionally, LV pressure/volume analysis provides the ability to instantaneously record changes during manipulations of contractility (e.g., &#946;-adrenergic stimulation) and pathological insults (e.g., ischemia/reperfusion injury). In addition to the maximum (+dP/dt) and minimum (-dP/dt) rate of pressure change in the LV, an accurate assessment of LV function via several load-independent indexes (e.g., end systolic pressure volume relationship and preload recruitable stroke work) can be attained. Heart rate has a significant effect on LV contractility such that an increase in the heart rate is the primary mechanism to increase cardiac output (i.e., Bowditch effect). Thus, when comparing hemodynamics between experimental groups, it is necessary to have similar heart rates. Furthermore, a hallmark of many cardiomyopathy models is a decrease in contractile reserve (i.e., decreased Bowditch effect). Consequently, vital information can be obtained by determining the effects of increasing heart rate on contractility. Our and others data has demonstrated that the neuronal nitric oxide synthase (NOS1) knockout mouse has decreased contractility. Here we describe the procedure of measuring LV pressure/volume with increasing heart rates using the NOS1 knockout mouse model.

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 ...

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 ...

Erforschung der HR-abhängigen Herzleistung mit Hilfe eines atrialen Stimulationsprotokolls

A Pacing-Controlled Procedure for the Assessment of Heart Rate-Dependent Diastolic Functions in Murine Heart Failure Models

Heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) is a condition characterized by diastolic dysfunction and exercise intolerance. While exercise-stressed hemodynamic tests or MRI can be used to detect diastolic dysfunction and diagnose HFpEF in humans, such modalities are limited in basic research using mouse models. A treadmill exercise test is commonly used for this purpose in mice, but its results can be influenced by body weight, skeletal muscle strength, and mental state. Here, we describe an atrial-pacing protocol to detect heart rate (HR)-dependent changes in diastolic performance and validate its usefulness in a mouse model of HFpEF. The method involves anesthetizing, intubating, and performing pressure-volume (PV) loop analysis concomitant with atrial pacing. In this work, a conductance catheter was inserted via a left ventricular apical approach, and an atrial pacing catheter was placed in the esophagus. Baseline PV loops were collected before the HR was slowed with ivabradine. PV loops were collected and analyzed at HR increments ranging from 400 bpm to 700 bpm via atrial pacing. Using this protocol, we clearly demonstrated HR-dependent diastolic impairment in a metabolically induced HFpEF model. Both the relaxation time constant (Tau) and the end-diastolic pressure-volume relationship (EDPVR) worsened as the HR increased compared to control mice. In conclusion, this atrial pacing-controlled protocol is useful for detecting HR-dependent cardiac dysfunctions. It provides a new way to study the underlying mechanisms of diastolic dysfunction in HFpEF mouse models and may help develop new treatments for this condition.

Autor im Rampenlicht: Untersuchung der HR-abhängigen Herzfunktion in Mausmodellen durch einen neuartigen atrialen Stimulationsansatz 

The present protocol describes obtaining the pressure-volume relationship through transesophageal pacing, which serves as a valuable tool in evaluating diastolic function&#160;in mouse models of heart failure.