Medicine

التحفيز الكهربائية المبرمجة في الفئران

Published: May 26, 2010 doi: 10.3791/1730

¹Department of Molecular Physiology and Biophysics, Baylor College of Medicine (BCM), ²The Margaret M. and Albert B. Alkek Department of Medicine, Baylor College of Medicine (BCM)

Summary

التحفيز الكهربائي المبرمج يوفر القدرة على تحديد خصائص التوصيل للقلب ، وإمكانية للحث على إنهاء وعدم انتظام ضربات القلب سرعة باستخدام بروتوكولات مختلفة. استخدام قسطرة عبر الوريد ، يمكن الحصول على التسجيلات مخطط الكهربية داخل القلب في الفئران المبرمجة التالية بروتوكولات التحفيز الكهربائي لتحديد ركائز محدث اضطراب النظم.

Abstract

ظهرت الفئران المعدلة وراثيا نموذجا الحيوان المفضل لدراسة الآليات الجزيئية الكامنة وراء تشوهات التوصيل ، عدم انتظام ضربات القلب الأذيني البطيني و، والموت القلبي المفاجئ.

Protocol

الجزء 1. تحضير جراحي

في حال إجراء تجارب التحفيز الكهربائي المبرمج والعمليات الجراحية والبقاء على قيد الحياة في ظروف معقمة الفئران يكون ضروريا. ومع ذلك ، النوع الاكثر شيوعا من التجربة هو محطة في الطبيعة ، التي التقنيات الجراحية العادية واضحة تكفي.
الفأر هو تخدير باستخدام 2 ٪ في isoflurane 0.5 لتر / دقيقة 100 ٪ O _2.
يتم استخدام الشعر كليبرز حلق الفراء من العنق إلى مستوى وسط الصدر.
يتم وضع الماوس تخدير في موقف ضعيف ، مع أطرافه مسجلة على أقطاب ECG إدراجها في لوحة التدفئة (اندوس الآلات ، وهيوستن ، تكساس). وتطهيرها منطقة الجراحية مع بوفيدون اليود 10 ٪. نظام أوصى يشمل التحقيق في درجة الحرارة المستقيم متصلة سادة التدفئة التي يسيطر عليها نظام thermoanalyzer ، بحيث يتم الحفاظ على درجة حرارة الجسم عند 37.0 درجة مئوية ± 1.0 درجة مئوية.

الجزء 2. إقناء ؛ إدخال القنية وإدخال القسطرة EP في الأذين الأيمن والبطين

بعد التأكد من قرصة أخمص القدمين إلى أن الفأر هو تخدير كامل ، يتم إجراء شق 1 / 2 بوصة إلى اليمين في خط الوسط مع محطة الذيلية على مستوى الترقوة.
يتم فصل الأنسجة تحت الجلد والغدد اللعابية والأنسجة اللمفاوية عن طريق تشريح فظة لتصور الوريد الوداجي الحق.
يرتبط نهاية القريبة من الوريد مع خياطة 6-0. وسحب هذا الخيط برفق على إبقاء الوريد الوداجي الداخلي على التوالي في حين ادخال القسطرة. وضعت أخرى تحت خياطة الوريد في نهاية الجزء البعيد من تصور. وسيتم ربط هذا الخيط حول القسطرة مرة واحدة يتم وضع قسطرة في القلب بشكل أمثل ، لضمان والحفاظ على الإرقاء قسطرة في الموضع المطلوب (الشكل 1).
وبدأت الآن في الحصول على بيانات حاسوبية لتسجيل تخطيط القلب السطحية و 4 من electrograms يؤدي في وقت واحد داخل القلب (أي IOX - 2 اقتناء البرمجيات ، Emka تكنولوجيز ، فرجينيا ، الولايات المتحدة). لتسجيل مخطط كهربية داخل القلب ، يتم توصيل الأقطاب الكهربائية على القسطرة إلى محفز خارجي في وضع "تسجيل" (أي نموذج STG3008 ، ونظم متعددة ، ريوتلنجن ، ألمانيا).
باستخدام المقص الصغير ، يتم إجراء شق صغير في الاتجاه الطولي للعرق ومتقدمة القسطرة octapolar 1.1F (EPR - 800 ، آلات ميلار ، هيوستن ، تكساس) من خلال الوريد إلى الأذين الأيمن. سوف يسحب بلطف على خياطة القريبة مساعدة فى الحفاظ على الوريد الوداجي الداخلي على التوالي ، وسوف تسمح بمرور أسهل للقسطرة في الأذين الأيمن والبطين. يتم التحقق من الموقف السليم من خلال القسطرة تصور من الطول الموجي للelectrograms 4 داخل القلب على مستوى قمة البطين الأيسر ، قاعدة البطين الأيمن ، العقدة الأذينية البطينية ، والأذين الأيمن ، على التوالي (الشكل 2).
ويرتبط الآن الدرز القاصي قبالة لتأمين موقف القسطرة ومنع النزيف ممكن.

الجزء 3. التحفيز الكهربائي المبرمج

في حالة سرعة الأذيني انتقائية ، ويتم تبديل الزوج الكهربائي الموجود داخل الأذين من وضع "إعادة ترميز" لوضع "التحفيز" ، في حين أن أزواج القطب الآخر البقاء في وضع "تسجيل".
لتحديد ما إذا كان الماوس لديه زيادة التعرض لعدم انتظام ضربات القلب الأذيني ، يتم تنفيذ التحفيز الكهربائي المبرمج من الأذين الأيمن. أولا ، يتم تحديد سرعة عتبة الأذيني عن طريق تطبيق MS - 2 البقول الحالية (على الأقل 50) دورة في مختلف أطوال الأساسية (بي سي إل) لاختبار ثبات القبض على التحفيز. وBCL من القطار نبض الأولي هو أقل قليلا من BCL الجوهرية ، وانخفضت بنسبة 10 مللي ثانية (على سبيل المثال ، 100 مللي مللي 90 ، ، 80 مللي ، ومللي 70). السعة الحالية النموذجية المطلوبة لالتقاط التحفيز 100-200 أمبير.
يقاس الانتعاش العقدة الجيب الوقت (SNRT) بعد تطبيق 15 ق سرعة القطار الأذيني في BCL من 100 مللي ثانية. كما يتم تعريف SNRT الفاصل بين التحفيز الأخير في سرعة القطارات وبداية من أول فوز الجيب عفوية.
يتم تحديد الفترة الأذيني الحرارية الفعالة (AERP) من خلال تطبيق سلسلة من سرعة القطارات الأذيني في BCLs الثابتة (أي 100 مللي ثانية) مع التحفيز أقصر بالإضافة السابق لأوانه S2. يتم خفض تدريجي الفاصل S1 - S2 بواسطة MS - 2 في كل من سرعة القطار إلى 70ms 20ms. يتم تعريف AERP وأطول فترة اقتران S1 - S2 لالأذينين التي فشلت في إنشاء وفاز مع نشر S2 (S1 التحفيز يجري نبض القطار العادي ، وسابق لأوانه S2). بين كل بروتوكول التحفيز ، كانت هناك فترة استرداد ما لا يقل عن 30 ثانية.
الفترة فعالة الحرارية للالأذينية البطينية (AV) يتم تحديد العقدة (AVNERP) من خلال تطبيق سلسلة من سرعة القطارات في الأذيني BCL من 100 مللي ثانية مع حافزا يقترن السابق لأوانه S2. يتم خفض تدريجي الفاصل S1 - S2كل قطار سرعة 2 مللي من 70 مللي ثانية إلى 20 مللي ثانية. يتم تعريف AVNERP وأطول فترة اقتران S1 - S2 الذي يليه في تحفيز السابق لأوانه تسليمها الى الأذين من إمكاناته ولكن ليس عن طريق مجمع QRS. بين كل بروتوكول التحفيز ، كانت هناك فترة استرداد ما لا يقل عن 30 ثانية.
ويمكن اختبار من عدم انتظام ضربات القلب الأذيني Inducibility ، بما في ذلك الرجفان الأذيني (AF) ، وذلك باستخدام بروتوكول سرعة الاندفاع التي وصفها آخرون Verheule ² يتم تطبيق سلسلة من الانفجارات 2 ثانية لتحديد من عدم انتظام ضربات القلب الأذيني inducibility. الأولى 2 الثانية التي تنفجر على طول دورة (CL) 40 مللي ، ولكل المتعاقبة 2 انفجر الثاني له من CL - 2 مللي ثانية أقصر من الاندفاع السابق ، حتى CL النهائي من 20 مللي ثانية. في غياب الركيزة محدث اضطراب النظم ، فإن إيقاع القلب استئناف الجيب فورا بعد بروتوكول سرعة. في حالة الارتجاف الأذيني ، وسوف يكون هناك نمط منتظم وسريع من موجات المشاهدة على مخطط الكهربية الأذيني ، في حين تردد في الاستجابة البطينية أبطأ عادة ، كما رأينا على مخطط كهربية البطين. في حالة الرجفان الأذيني ، سوف تظهر سطح ECG عدم انتظام فترات RR في غياب موجات ف. بالإضافة إلى ذلك ، سوف تكشف عن مخطط الكهربية الأذيني السريع وغير النظامية والأمواج ، في حين أن مخطط كهربية البطين سوف تكشف موجات البطين غير النظامية وأبطأ (الشكل 3). عادة ما يتم تنفيذ البروتوكولات تحريض عدم انتظام ضربات القلب في ثلاث نسخ ، ويعتبر عدم انتظام ضربات القلب يمكن أن يكون حاضرا اذا أثار ذلك في ما لا يقل عن 2 من أصل 3 المحاكمات. ^3،4.

الجزء 4. إزالة القسطرة

بعد الانتهاء من كافة البروتوكولات سرعة ، توقفت الحصول على البيانات. يتم قطع الخيط برفق في نهاية البعيدة للقسطرة خارج ، من أجل الإفراج عن القسطرة.
في حالة وجود دراسات EP المحطة ، وخففت بلطف عقدة للافراج عن القسطرة.
في ختام هذه الدراسة ، سيتم الماوس الموت الرحيم إنسانية في حين ظل التفكك isoflurane به عنق الرحم.

ممثل النتائج

وتسجل السطح داخل القلب ECG وelectrograms في وقت واحد في جميع أنحاء الجسم الحي في الدراسة الكهربية ، واستعرض بالتفصيل بعد الانتهاء من كافة البروتوكولات. المعلمات خط فاصل الكهربية تشمل العلاقات العامة ، الفاصل PQ ومدة QRS ، فترات QT ، QRS ومورفولوجيا. ويمكن قياس هذه المعايير يدويا أو تلقائيا باستخدام البرنامج الحصول على البيانات IOX - 2 أو ECG - AUTO (Emka تكنولوجيز ، فرجينيا ، الولايات المتحدة).

وSNRT ، AERP ، وتوفير المعلومات المتعلقة AVNERP العقدة الجيب وظيفة "جهاز تنظيم ضربات القلب" ، الأذيني ، وخصائص التوصيل AV العقدي ، على التوالي. يمكن العثور على أمثلة على سرعة بفعل نوبات الرجفان الأذيني في الورقة التي Chelu وآخرون. ⁴

الشكل 1. رسم توضيحي للقسطرة داخل القلب الكهربية للدراسات في الفئران. معزولة ألف الحق حبل الوريد الداخلي ومقنى. ويرتبط في نهاية البعيدة من خارج السياق المناسب متى تم تحقيق موقف القسطرة. باء. يتم وضع الماوس في موقف ضعيف لهذا الإجراء. جيم الكرتون تصور الموقف من داخل القلب القسطرة. يتم وضع زوج من الأقطاب الكهربائية على مستوى قمة البطين الأيسر ، قاعدة البطين الأيمن ، العقدة الأذينية البطينية ، والأذين الأيمن ، على التوالي. D. قرب القسطرة octapolar 1.1F. تعديل الرقم من ماثور وآخرون. بإذن من CIRC Arrhtyhm Electrophys ^5.

الشكل 2. ممثل السطحية وداخل القلب ECG Electrograms في الماوس. (أ) السطح ECG في التكوين الثاني يؤدي تظهر منتظمة الإيقاع الجيب مع تردد من 540 نبضة في الدقيقة (BE) التسجيلات القطبين مخطط الكهربية داخل القلب على مستوى الأذين الأيمن (B) ، العقدة الأذينية البطينية (C) ، وقاعدة البطين الأيمن (D) ، وقمة البطين الأيمن (E) ، على التوالي. علما بأن داخل القلب A - B الموجة في لوحة يتوافق مع موجة - P على ECG السطح. الخامس الموجة على مخطط كهربية البطين يتوافق مع موجة QRS على ECG السطح.

الشكل 3. ممثل السطحية وداخل القلب ECG electrograms في الفأرة التي وضعت بعد الرجفان الاذيني سرعة الاندفاع الأذيني.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

خلال قسطرة القلب ، يمكن أن النزيف واسعة النطاق خلال قسطرة زيادة معدل ضربات القلب بسبب نقص حجم الدم. في هذه الحالة ، يمكن لحقن معقمة داخل الصفاق من المياه المالحة (0.3 1.0 مل) تطبيع ضغط التعبئة والحد من التوتر في الدورة الدموية الماوس.

يمكن التعرض لساعات أطول من 2 isoflurane ، أو تركيزات أعلى من isoflurane (> 2 ٪) قمع وظائف القلب والجهاز التنفسي في الماوس. ولذلك ، فمن المستحسن أن يتم الانتهاء من كافة الدراسات في أقل من 2 ساعة. علاوة على ذلك ، فمن الضروري أن يتم الاحتفاظ دائما درجة حرارة الجسم ضمن المعدل الطبيعي 37.0 ± 1.0 درجة مئوية. وارتفاع الحرارة وانخفاض درجة حرارة الجسم على حد سواء يؤثر على ضربات القلب والوجود المحتمل لالركيزة محدث اضطراب النظم.

وينبغي أن تبدأ كل تجربة من خلال تحديد عتبات التقاط الأذيني. وينبغي في حالة سرعة الأذيني ، عتبة الأذيني ، SNRT ، AERP وAVNERP تحدد لتقييم ما إذا كان من خصائص التوصيل من عقدة الجيوب الأنفية ، وعقدة AV والنسيج الأذيني طبيعية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

XHTW هو كيك WM كلودج مؤسسة الشباب في البحوث الطبية ، وأيضا على دعم من قبل المعاهد الوطنية للصحة / NHLBI المنح R01 - HL089598 وR01HL091947 ، والضمور العضلي جمعية المنحة # 69238. كما يدعم هذا العمل في جزء من مؤسسة التحالف من أجل الإشارة Leducq كناس CaMKII في القلب. NL هو المستفيد من 2009-2010 ميشال الزمالة الدولية Mirowski يخطو في القلب والكهربية من جمعية إيقاع القلب وجمعية القلب الأميركية 2009-2012 زمالة بعد الدكتوراة.

References

Nattel, S., Shiroshita-Takeshita, A., Brundel, B. J., Rivard, L. Mechanisms of atrial fibrillation: lessons from animal models. Prog Cardiovasc Dis. 48, 9-9 (2005).
Verheule, S., Sato, T., Everett, T. t, Engle, S. K., Otten, D., Rubart-von der Lohe, M., Nakajima, H. O., Nakajima, H., Field, L. J., Olgin, J. E. Increased vulnerability to atrial fibrillation in transgenic mice with selective atrial fibrosis caused by overexpression of TGF-beta1. Circ Res. 94, 1458-1458 (2004).
Sood, S., Chelu, M. G., Oort, R. J. van, Skapura, D., Santonastasi, M., Dobrev, D., Wehrens, X. H., H, X. Intracellular calcium leak due to FKBP12.6 deficiency in mice facilitates the inducibility of atrial fibrillation. Heart Rhythm. 5, 1047-1047 (2008).
Chelu, M. G., Sarma, S., Sood, S., Wang, S., van Oort, R. J., Skapura, D. G., Li, N., Santonastasi, M., Muller, F. U., Schmitz, W. Calmodulin kinase II-mediated sarcoplasmic reticulum Ca2+ leak promotes atrial fibrillation in mice. J Clin Invest. 119, 1940-1940 (2009).
Mathur, N., Subeena, S., Wang, S., van Oort, R. J., Sarma, S., Li, N., Skapura, D., Bayle, J. H., Valderrabano, M., Wehrens, X. H. Sudden Infant Death Syndrome in Mice With an Inherited Mutation in RyR. Circ Arrhythmia Electrophysiol. , Forthcoming (2009).