Summary

High-Resolution endocardiale en epicardiale Optical Mapping in een Schaap Model van Stretch-Induced atriale fibrillatie

Published: July 29, 2011
doi:

Summary

Dit rapport geeft een gedetailleerde beschrijving van de methodologie en de resultaten van gelijktijdige endocardiale en epicardiale optische in kaart brengen van de elektrische prikkeling in de intacte linker atrium van een Langendorff-doorbloed schapen hart tijdens stretch-geïnduceerde atriumfibrilleren.

Abstract

Atriumfibrilleren (AF) is een complex van hartritmestoornissen met een hoge morbiditeit en mortaliteit. 1,2 Het is de meest voorkomende langdurige verstoring van het hartritme te zien in de klinische praktijk en de prevalentie zal naar verwachting toenemen in de komende jaren. 3 Verhoogde intra-atriale druk en dilatatie zijn lang erkend te leiden tot AF, 1,4 die de relevantie van het gebruik van diermodellen hoogtepunten en rekken tot AF dynamiek te bestuderen. Inzicht in de mechanismen die ten grondslag liggen aan AF vereist visualisatie van de cardiale elektrische golven met een hoge ruimtelijke en temporele resolutie. Terwijl de high-temporele resolutie kan worden bereikt door conventionele elektrische mapping traditioneel gebruikt in de menselijke elektrofysiologische studies, het kleine aantal intra-atriale elektroden die tegelijkertijd gebruikt kunnen worden beperkt de ruimtelijke resolutie en verzet zich tegen een gedetailleerde opvolging van de elektrische golven tijdens de ritmestoornis. De invoering van de optische mapping in de vroege jaren 90 kon wide-field karakterisering van fibrillatory activiteit samen met de sub-millimeter ruimtelijke resolutie in diermodellen 5,6 en leidde tot de identificatie van snel draaiende elektrische golfpatronen (rotoren) als de bronnen van de fibrillatory activiteit die zich kunnen voordoen in de ventrikels of de atria. 7-9 Het gebruik van gecombineerde tijd-en frequentie-domein analyses van optische kaart te brengen is het mogelijk om discrete plaatsen van een hoge frequentie periodieke aard te tonen tijdens de AF, samen met de frequentie gradiënten tussen links en rechts atrium . De regio met de snelste rotoren geactiveerd bij de hoogste frequentie en drijft de totale aritmie. 10,11 De golven die uitgaan van een dergelijke rotor interactie met een functionele of anatomische obstakels op hun pad, wat resulteert in het fenomeen van fibrillatory geleiding. 12 kaart brengen van de endocardiale oppervlak van de achterste linker atrium (PLA) maakt het volgen van AF-wave dynamiek in de regio met de hoogste frequentie rotor. Belangrijk is dat de PLA is de regio waar intracavitaire katheter-gebaseerde ablatieve procedures zijn het meest succesvol beëindigen van AF bij patiënten, 13, die de relevantie van het bestuderen van AF dynamiek van de binnenkant van de linker atrium onderstreept. Hier beschrijven we een schaap model van acute stretch-geïnduceerde AF, die enkele van de kenmerken van de menselijke paroxismale AF lijkt. Epicardiale mapping op de linker atrium wordt aangevuld met een endocardiale in kaart brengen van de PLA met een dual-channel stijve borescope c-gemonteerd op een CCD-camera, die de meest directe benadering van de patronen van activatie te visualiseren in de meest relevante regio voor AF onderhoud vertegenwoordigt.

Protocol

1. Hart verwijderen en Langendorff perfusie Schapen met een gewicht van 35-40 kg worden verdoofd met behulp van 4-6 mg / kg propofol en 60-100 mg / kg natrium pentobarbital. Harten zijn verwijderd via thoracotomie en aangesloten op een Langendorff-perfusie-systeem met circulerende zuurstof (95% O2, 5% CO2) Tyrode's oplossing met een constante debiet van 240 tot 270 ml / min, pH 7,4 en 35,5-37,5 ° C. De Tyrode samenstelling van (in mm) is: NaCl 130, KCl 4,0, MgCl2 1, CaCl2 1,8, NaHCO3 24, …

Discussion

De kenmerken van acute stretch-geïnduceerde AF in de geïsoleerde schapen hart lijken op een aantal van de eigenschappen van het menselijk paroxismale AF. Een acute verhoging van de intra-atriale druk in de schapen hart maakt het onderhoud van AF voor lange tijd, vergelijkbaar met een hoger risico van AF waargenomen bij patiënten met atriale dilatatie. 1 De aanwezigheid van links naar rechts DF gradiënten in de schaap atria is ook vergelijkbaar met die geregistreerd zijn in de menselijke elektrofysiologisc…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Mede ondersteund door NHLBI Grants P01-en P01-HL039707 HL087226 en de Leducq Foundation (JJ en OB), door een Spaanse Society of Cardiology Fellowship, Fundación Pedro Barrie de la Maza en Fundación Alfonso Martín Escudero (DFR), door de Federation Française de cardiologie (RPM), door een Heart Rhythm Society Fellowship Award, The Fellowship van Japan Hartstichting / De Japanse Society of Electrocardiology (MY).

Materials

Material Name Company Catalogue Number
Euthanasia    
Heparin Sigma H3393
Propofol Abbott 5206-04-03
Pentobarbital Lundbeck Inc NDC 67386-501-55
Introducer 18 Gauge Terumo SS*FF1832
Cuffed endotracheal tube (9 mm) DRE Veterinary #9440
Fiber Optic Laryngoscope Case DRE Veterinary #991
Fiber Optic Blade DRE Veterinary #984
Operating Scissors DRE Veterinary #9702 #1944
Scalpel Handle #3 Solid 4" Roboz Surgical Instrument Co., Inc. RS-9843
Sterile Scalpel Blades Roboz Surgical Instrument Co., Inc. RS-9801-10
Ventilation bag Westmed 562013
Sims Scissors Curved Sharp/Blunt Roboz Surgical Instrument Co., Inc. RS-7035
Tissue Forceps (×2) DRE Veterinary #1895
KANTROWITZ Thoracic Forceps, 11"  Biomedical Research Instruments, Inc. 34-1980
Finochietto Large Chest Spreader Kapp Surgical Instrument Inc. KS-7301
Thoracotomy shears Rostfrei Solingen  
Plastic tray Nalgene Fischer
Optical mapping    
Bonn Scissors (×2) Roboz Surgical Instrument Co., Inc RS-5840SC
Surgical silk Fischer 50-900-04214
Micro Dissecting Forceps Roboz Surgical Instrument Co., Inc RS-5130
Tetrapolar electrode catheters (Torq) (×4) Medtronic Inc. 05580SP
Digital sensor. Biopac Systems transducer Biopac Systems, Inc. RX104A
Biopac Systems amplifier Biopac Systems, Inc. DA-100C
Di-4-ANEPPS Sigma-Aldrich, St. D8604-5mg
Blebbistatin Enzo Life Science International, INC. BML-E1315-0025
LittleJoe CCD video camera(×2) SciMeasure Analytical Systems, Inc.  
Dual-channel rigid borescope Everest VIT, Inc. R10-25-0-90
Perfusion pumps (×2) Cole Parmer GK-77920-30
Temperature probe Cole Parmer R-08491-02
pH meter Fischer 01-913-806
Digital temperature gauge Cole Parmer GK89000-10
Oxygenator filters Sorin 05318
Silicon perfusion tubes (L/S 15) MasterFlex 96410-15
Laser light guides (×6) Oriel Corporation 77536
Liquid light-guide (0.2 in core) Newport Corporation 77556
Laser generator (1 watt) (×1) Shanghai Dream Lsaer Tecchnology SDL-532-1000T
Laser generator (5 watt) (×1) Spectra Physics Lasers MILL 5sJ

References

  1. Kannel, W. B., Wolf, P. A., Benjamin, E. J., Levy, D. Prevalence, incidence, prognosis, and predisposing conditions for atrial fibrillation: population-based estimates. Am J Cardiol. 82, (1998).
  2. Wolf, P. A., Abbott, R. D., Kannel, W. B. Atrial fibrillation as an independent risk factor for stroke: the Framingham Study. Stroke. 22, 983-988 (1991).
  3. Miyasaka, Y. Secular trends in incidence of atrial fibrillation in Olmsted County, Minnesota, 1980 to 2000, and implications on the projections for future prevalence. Circulation. 114, 119-125 (1980).
  4. Ravelli, F., Allessie, M. Effects of atrial dilatation on refractory period and vulnerability to atrial fibrillation in the isolated Langendorff-perfused rabbit heart. Circulation. 96, 1686-1695 (1997).
  5. Gray, R. A., Pertsov, A. M., Jalife, J. Spatial and temporal organization during cardiac fibrillation. Nature. 392, 75-78 (1998).
  6. Gray, R. A. Mechanisms of cardiac fibrillation. Science. 270, 1222-1225 (1995).
  7. Samie, F. H. Rectification of the background potassium current: a determinant of rotor dynamics in ventricular fibrillation. Circ Res. 89, 1216-1223 (2001).
  8. Kalifa, J. Intra-atrial pressure increases rate and organization of waves emanating from the superior pulmonary veins during atrial fibrillation. Circulation. 108, 668-671 (2003).
  9. Mandapati, R., Skanes, A., Chen, J., Berenfeld, O., Jalife, J. Stable microreentrant sources as a mechanism of atrial fibrillation in the isolated sheep heart. Circulation. 101, 194-199 (2000).
  10. Yamazaki, M. Mechanisms of stretch-induced atrial fibrillation in the presence and the absence of adrenocholinergic stimulation: interplay between rotors and focal discharges. Heart Rhythm. 6, 1009-1017 (2009).
  11. Rama, D. F., Jalife, J., Antzelevitch, C. Mechanisms Underlying Atrial Fibrillation. Basic Science for Clinical Electrophysiologist. 3, 141-156 (2011).
  12. Berenfeld, O., Zaitsev, A. V., Mironov, S. F., Pertsov, A. M., Jalife, J. Frequency-dependent breakdown of wave propagation into fibrillatory conduction across the pectinate muscle network in the isolated sheep right atrium. Circ Res. 90, 1173-1180 (2002).
  13. Haissaguerre, M. Spontaneous initiation of atrial fibrillation by ectopic beats originating in the pulmonary veins. N Engl J Med. 339, 659-666 (1998).
  14. Warren, M. Blockade of the inward rectifying potassium current terminates ventricular fibrillation in the guinea pig heart. J Cardiovasc Electrophysiol. 14, 621-631 (2003).
  15. Claerbout, J. F. . Fundamentals of Geophysical Data Processing. , (1976).
  16. Atienza, F. Real-time dominant frequency mapping and ablation of dominant frequency sites in atrial fibrillation with left-to-right frequency gradients predicts long-term maintenance of sinus rhythm. Heart Rhythm. 6, 33-40 (2009).
check_url/fr/3103?article_type=t

Play Video

Citer Cet Article
Filgueiras-Rama, D., Martins, R. P., Ennis, S. R., Mironov, S., Jiang, J., Yamazaki, M., Kalifa, J., Jalife, J., Berenfeld, O. High-Resolution Endocardial and Epicardial Optical Mapping in a Sheep Model of Stretch-Induced Atrial Fibrillation. J. Vis. Exp. (53), e3103, doi:10.3791/3103 (2011).

View Video