Programmierte elektrische Stimulation in Mäuse

Summary

Programmierte elektrische Stimulation bietet die Möglichkeit, Leitungseigenschaften des Herzens zu bestimmen, und die Möglichkeit zu induzieren und zu beenden Herzrhythmusstörungen mit verschiedenen Stimulation Protokolle. Mit einem transvenösen Katheter kann intrakardialen Elektrogramm Aufnahmen in Mäusen nach programmierten Elektrostimulation Protokolle arrhythmogene Substrate zu identifizieren eingeholt werden.

Abstract

Gentechnisch veränderte Mäuse haben als eine bevorzugte Tiermodell, um die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen Erregungsleitungsstörungen, atriale und ventrikuläre Arrhythmien und plötzlicher Herztod Studie hervor.

Protocol

Teil 1. OP-Vorbereitung

1. Bei programmierten Elektrostimulation Experimente Überleben Operationen in Mäusen durchgeführt werden sterilen Bedingungen notwendig sein wird. Allerdings ist die häufigste Art von Experiment-Terminal in der Natur, für die regelmäßige klare chirurgische Techniken ausreichen.
2. Die Maus ist betäubt mit 2% Isofluran in 0,5 l / min 100% O _2.
3. Haarschneidemaschinen werden verwendet, um das Fell vom Halsausschnitt bis Mitte Brusthöhe rasieren.
4. Die narkotisierten Maus ist in Rückenlage gebracht, mit seinen Gliedmaßen auf EKG-Elektroden in einem Heiz-Board (Indus Instruments, Houston, TX) eingebaut abgeklebt. Und die OP-Bereich ist mit 10% Povidon Jod desinfiziert. Eine empfohlene System besteht aus einer rektalen Temperaturfühler verbunden mit einem Heizkissen von einem thermoanalyzer System gesteuert, so dass die Körpertemperatur bei 37,0 gehalten wird ° C ± 1,0 ° C.

Part 2. Kanülierung und Einfügen von EP-Katheter in die rechte Vorhof und Kammer

1. Nach der Bestätigung durch einen Zeh-Prise, dass die Maus vollständig betäubt ist, wird ein 1 / 2 Zoll-Schnitt auf der rechten Seite der Mittellinie mit der Schwanzflosse Endstation auf der Ebene des Schlüsselbeins gemacht.
2. Subkutanen Gewebe, Speicheldrüsen, und Lymphgewebe werden durch stumpfe Präparation getrennt, um die rechte Jugularvene zu visualisieren.
3. Das proximale Ende der Vene wird mit einem 6-0 Faden gebunden. Leichtes Ziehen an dieser Naht hält die innere Jugularvene gerade beim Einsetzen des Katheters. Eine weitere Naht wird unter der Vene am distalen Ende der visualisierten Segment platziert. Diese Naht wird um den Katheter verbunden werden, sobald der Katheter ist optimal in das Herz gelegt, um eine Hämostase Sicherung und Erhaltung des Katheters in die gewünschte Position (Abbildung 1).
4. Der Computer-gestützte Datenerfassung ist nun damit begonnen, Oberflächen-EKG und 4 führt der intrakardiale Elektrogramme gleichzeitig (dh IOX-2 Software zur Erfassung, Emka Technologies, Inc., USA) zu erfassen. Für intrakardialen Elektrogramm Aufnahme werden die Elektroden auf dem Katheter an einen externen Stimulator in "Aufnahme" (dh, Modell STG3008, MultiChannel Systems, Reutlingen, Deutschland) verbunden.
5. Mit Mikro-Schere, wird ein kleiner Schnitt in der Längsrichtung der Vene gemacht, und die 1.1f octapolar Katheter (EPR-800, Millar Instruments, Houston, TX) ist durch die Vene in den rechten Vorhof vorgeschoben. Leichtes Ziehen an der proximalen Naht wird helfen, die innere Halsschlagader gerade und wird leichtere Passage des Katheters in den rechten Vorhof und Ventrikel zu ermöglichen. Proper Position des Katheters wird durch die Visualisierung der Signale der 4 intrakardiale Elektrogramme auf der Ebene des Apex des rechten Ventrikels, die Basis des rechten Ventrikels, der AV-Knoten und dem rechten Vorhof, bzw. (Abbildung 2) überprüft.
6. Der distale Naht wird nun aus der Position des Katheters zu sichern und verhindern, dass mögliche Blutungen verbunden.

Teil 3. Programmierte elektrische Stimulation

1. Im Falle der selektiven Vorhofstimulation, ist das Elektrodenpaar im Atrium von "Umschlüsselung" auf "Stimulation"-Modus geschaltet, während die andere Elektrode Paare in "Aufnahme" zu bleiben.
2. Um festzustellen, ob eine Maus eine erhöhte Anfälligkeit für Vorhofarrhythmien hat, ist so programmiert, elektrische Stimulation des rechten Atriums durchgeführt. Zunächst wird der atrial Reizschwelle, indem 2-ms Stromimpulse (mindestens 50) auf verschiedenen grundlegenden Zykluslänge (BCL), um die Konsistenz der Reiz einzufangen Test bestimmt. Der BCL der ersten Impulsfolge ist etwas niedriger als die intrinsische BCL, und wird von 10 ms (z. B. 100 ms, 90 ms, 80 ms und 70 ms) verringert. Die typische Stromamplitude für Impulse erfassen erforderlich beträgt 100-200 uA.
3. Der Sinusknoten Erholzeit (SNRT) ist nach der Anwendung eines 15-s Vorhofstimulation Zug an einem BCL von 100 ms gemessen. SNRT ist als das Intervall zwischen dem letzten Reiz in der Stimulation Zug und dem Beginn der ersten spontanen Sinusschlag definiert.
4. Die atriale effektive Refraktärzeit (AERP) wird durch Anlegen Reihe von atrialen Züge zu einem festen BCLs (dh 100 ms) mit einem gekoppelten kürzeren S2 vorzeitigen Stimulus bestimmt. Die S1-S2-Intervall wird schrittweise durch 2-ms in jedem Tempo Zug von 70ms bis 20ms gesenkt. Die AERP ist als die längste S1-S2-Kopplung Intervall für Atrien, die zu einer vermehrten Beat mit S2 (S1 wird die regelmäßige Zug Puls und S2 der vorzeitigen Stimulus) erzeugen nicht definiert. Zwischen den einzelnen Stimulationsprotokoll, gab es eine Erholungszeit von mindestens 30 Sekunden.
5. Die effektive Refraktärzeit des AV (AV) Knoten (AVNERP) wird durch Anlegen Reihe von atrialen Züge am BCL von 100 ms mit einem gekoppelten S2 vorzeitigen Stimulus bestimmt. Die S1-S2-Intervall wird schrittweise verringertvon 2 ms jeder Stimulation Zug von 70 ms bis 20 ms. Die AVNERP ist als die längste S1-S2-Kopplung, in welchem ​​Intervall die vorzeitige Stimulation geliefert an das Atrium durch einen Sein Potential, aber nicht durch eine QRS-Komplex folgt definiert ist. Zwischen den einzelnen Stimulationsprotokoll, gab es eine Erholungszeit von mindestens 30 Sekunden.
6. Induzierbarkeit von atrialen Arrhythmien, einschließlich Vorhofflimmern (AF), kann unter Verwendung des Burst-Stimulation Protokoll, das von Verheule et al. ² A-Serie von 2 Sekunden platzt angewendet wird, um Induzierbarkeit atrialer Arrhythmien zu bestimmen. Die ersten 2 Sekunden Burst hat eine Zykluslänge (CL) von 40 ms, und mit jeder neuen 2 Sekunden Burst hat eine CL von 2-ms kürzer als die vorherige platzen, bis zur endgültigen CL von 20 ms. In Ermangelung einer arrhythmogene Substrat, wird das Herz Sinusrhythmus sofort wieder nach der Stimulation Protokoll. Im Falle von Vorhofflattern, wird es ein regelmäßiges Muster von schnellen A-Wellen auf die atriale Elektrogramm gesehen werden, während die Frequenz der ventrikulären Reaktion ist in der Regel langsamer, als auf der ventrikulären Elektrogramm gesehen. Im Falle von Vorhofflimmern wird die Oberflächen-EKG unregelmäßige RR-Intervalle in der Abwesenheit von P-Wellen zeigen. Darüber hinaus wird die atriale Elektrogramm offenbaren eine schnelle und unregelmäßige A-Wellen, während der ventrikulären Elektrogramm unregelmäßig und langsamer ventrikulärer Wellen (Abbildung 3) zeigen wird. Arrhythmie-Induktion-Protokolle sind in der Regel in dreifacher Ausführung durchgeführt und eine Arrhythmie gilt als vorhanden, wenn es in mindestens 2 von 3 Studien hervorgerufen werden können. ^3,4.

Teil 4. Entfernen des Katheters

1. Nach all Stimulation Protokolle fertig sind, ist die Datenerfassung gestoppt. Die Naht am distalen Ende des Katheters wird sanft abgeschnitten, um den Katheter loslassen.
2. Im Falle von Terminal EP-Studien, ist der Knoten sanft gelockert werden, um den Katheter loslassen.
3. Am Ende der Studie, wird die Maus human eingeschläfert werden, während unter Isofluran mit Genickbruch.

Repräsentative Ergebnisse

Oberflächen-EKG und intrakardiale Elektrogramme sind gleichzeitig in der in vivo Elektrophysiologie Studie aufgenommen und werden im Detail nach Abschluss der alle Protokolle überprüft. Die Baseline-elektrophysiologischen Parametern gehören PR-Intervall, PQ-Intervall, QRS-Dauer, QT-Intervalle und QRS-Morphologie. Diese Parameter können manuell gemessen werden, oder automatisch über die Software zur Datenerfassung IOX-2-oder EKG-AUTO (Emka Technologies, Inc., USA).

Die SNRT, AERP und AVNERP geben Auskunft über den Sinus-Knoten "Schrittmacher"-Funktion, Vorhofflimmern und AV-Knoten-Leitung Eigenschaften bzw.. Beispiele für Tempo-induzierten Episoden von Vorhofflimmern kann in dem Aufsatz von Chelu et al. ^4.

Abbildung 1. Illustration von intrakardialen Katheter für elektrophysiologische Untersuchungen an Mäusen. A. mit der rechten inneren Halsschlagader ist isoliert und eine Kanüle eingeführt. Das distale Ende der Vene ab, sobald korrekte Position des Katheters erreicht gebunden. B. Die Maus ist in Rückenlage für dieses Verfahren angebracht. C. Cartoon Darstellung der intrakardialen Position des Katheters. Paar von Elektroden werden auf der Ebene des Apex des rechten Ventrikels, die Basis des rechten Ventrikels, der AV-Knoten und dem rechten Vorhof positioniert sind. D. Close-up der 1.1f octapolar Katheter. Abbildung modifiziert nach Mathur et al. mit freundlicher Genehmigung von Circ Arrhtyhm Electrophys ^5.

Abbildung 2. Vertreter Oberflächen-EKG und intrakardiale Elektrogramme in eine Maus. (A) Oberflächen-EKG in Ableitung II-Konfiguration, welche regelmäßigen Sinusrhythmus mit einer Frequenz von 540 Schlägen pro Minute. (BE) Bipolar intrakardialen Elektrogramm Aufnahmen auf der Ebene der den rechten Vorhof (B), AV-Knoten (C), und die Basis des rechten Ventrikels (D), und die Spitze des rechten Ventrikels (E), bzw.. Beachten Sie, dass die intrakardiale A-Welle im Panel B auf die P-Welle im Oberflächen-EKG entspricht. Die V-Welle auf der ventrikulären Elektrogramm entspricht der QRS-Welle im Oberflächen-EKG.

Abbildung 3. Vertreter Oberflächen-EKG und intrakardiale Elektrogramme in eine Maus, die Vorhofflimmern nach atrial Burst-Stimulation entwickelt.

Discussion

Während Herzkatheter konnten umfangreiche Blutungen während der Katheterisierung Erhöhung der Herzfrequenz durch Hypovolämie. In diesem Fall könnte eine intraperitoneale Injektion von steriler Kochsalzlösung (0,3 1,0 mL) zu normalisieren Fülldruck und reduzieren hämodynamischen Stress in der Maus.

Die Exposition gegenüber Isofluran länger als 2 Stunden, oder höhere Konzentrationen von Isofluran (> 2%) könnte zu unterdrücken Herz-und Atemfunktion in der Maus. Daher wird empfohlen, dass alle Studien in weniger als 2 Stunden abgeschlossen sein. Darüber hinaus ist es wichtig, dass die Körpertemperatur immer im normalen Bereich 37,0 ± 1,0 ° C gehalten Beide Hypothermie und Hyperthermie wird Auswirkungen auf die Herz-Rhythmus und das mögliche Vorhandensein eines arrhythmogene Substrat.

Jedes Experiment sollte durch die Bestimmung atrialen Stimulation Schwellenwerte beginnen. Im Falle der atrialen, Vorhofflimmern Schwelle SNRT, AERP und AVNERP sollte bestimmt zu beurteilen, ob die Leitung Eigenschaften der Sinusknoten, AV-Knoten, und Vorhofgewebe normal sein.