هنا، نقدم طريقة موثوقة، طفيفة التوغل، وفعالة من حيث التكلفة لتسجيل وتفسير تخطيط القلب في أسماك الحمار الوحشي الكبار الحية التخدير.
أشكال الموجات الكهربائي من حمار وحشي الكبار وتلك من البشر متشابهة بشكل ملحوظ. هذه التشابهات تخطيط القلب تعزيز قيمة حمار وحشي ليس فقط كنموذج بحثي للفيزيولوجيا الكهربائية القلبية البشرية واعتلال عضلة القلب ولكن أيضا كنموذج بديل في ارتفاع الإنتاجية الفحص الصيدلاني للسمية القلبية المحتملة ل البشر، مثل إطالة QT. على هذا النحو، في التصوير الكهربائي الجسم الحي لحمار وحشي الكبار هو أداة الفينول الكهربائية التي هي ضرورية، إن لم يكن لا غنى عنها، لعبر التيكون أو الطولية في الخصائص الكهرولوجية الحية. ومع ذلك، في كثير من الأحيان، لا يزال الافتقار إلى طريقة تسجيل موثوقة وعملية وفعالة من حيث التكلفة يشكل تحديا رئيسيا يحول دون أن يصبح ذلك في أداة التشخيص في الجسم الحي أيسر من المنال. هنا، نقوم بوصف نهج عملي ومباشر في التصوير الكهربائي للسمك الوحشي للبالغين باستخدام نظام منخفض الصيانة وفعال من حيث التكلفة وشامل ينتج عنه تسجيلات متسقة وموثوق بها. نحن نوضح بروتوكولنا باستخدام سمك حمار وحشي ذكر بالغ صحي من 12-18 شهرا من العمر. كما نقدم استراتيجية تفسير سريعة في الوقت الحقيقي للتحقق من الجودة لضمان دقة البيانات وقوتها في وقت مبكر من عملية تسجيل تخطيط القلب.
يقع قلب حمار وحشي(دانيوريو) anteroventrally إلى تجويف الصدر بين operculum وحزام الصدرية. يتم إغلاق القلب بشكل فضفاض إلى حد ما داخل كيس التامور ذو اللون الفضي. من الناحية التشريحية، يختلف قلب سمك الحمار الوحشي عن قلوب الإنسان والثدييات الأخرى ذات الحجرات الأربع بسبب مقياسه الضئيل (100 ضعف أصغر من قلب الإنسان) وبنيته المكونة من غرفتين والتي تتكون من أتريوم واحد والبطين الواحد فقط. ومع ذلك، فإن الموجي تخطيط القلب الكهربائي (ECG) ومدة الفاصل الزمني QTمن كلا النوعين متشابهة بشكل ملحوظ (الشكل 1). وبناء على ذلك، ظهرت حمار وحشي كنموذج شعبية لدراسةعدم انتظام ضربات القلب البشرية الموروثة 1،2،3 ولفحص المخدرات عالية الإنتاجية من السمية القلبية البشرية المحتملة4،5 ، مثل إطالة QT.
في التقييم الروتيني لأمراض القلب البشرية، أصبح تخطيط القلب على سطح الجسم الأداة التشخيصية غير الغازية الأكثر استخداماً للخط الأول منذ اختراعه من قبل إينثوفن في عام 1903. وعلى النقيض من ذلك، منذ أول تكييف لطريقة تسجيل تخطيط القلب على سطح الجسم لسمك الحمار الوحشي البالغ في عام 20066 والعديد من التعديلات بعد ذلك7، ظلت هذه التقنية إلى حد كبير غير قابلة للوصول إلى العديد من الباحثين في هذا المجال على الرغم من شعبية هذا النموذج الحيواني. بالنسبة للباحثين الآخرين الذين أجروا في استجواب تخطيط القلب في الجسم الحي لسمك الحمار الوحشي الكبار، أدت الاختلافات الواسعة بين المشغلين إلى عدم الاتساق في نتائج تخطيط القلب من دراسات مختلفة. وتشمل الأسباب الشائعة الأجهزة والبرامج المتخصصة المرهقة والمكلفة، وانخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء، والارتباك فيما يتعلق بوضع القطب الكهربائي، وتفاقمت جميعها بسبب الفهم غير الكامل لميزات تخطيط القلب من حمار وحشي للكبار و آليات الأنسجة الكامنة. وبالنظر إلى أن تخطيط القلب في الجسم الحي هو الأداة التشخيصية الوحيدة لسمك الحمار الوحشي الحي النمط الظاهري كهربائياً، فإن هناك حاجة واضحة إلى طريقة موحدة لتحسين الحساسية والخصوصية، وإمكانية التكرار وإمكانية الوصول.
هنا، نقدم نهجا عمليا وموثوقا به، والتحقق من صحة لتسجيل وتفسيرحمار وحشي في تخطيط القلب الحي (الشكل 2). باستخدام الرصاص ثنائي القطب واحد في الطائرة الأمامية، قمنا بالتحقيق في التغيرات في أشكال الموجات ECG وفترات الفاصل الزمني للأسماك الوحشية الكبار AB صحية من النوع البري.
عند التسجيل في تخطيط القلب لسمك الحمار الوحشي للبالغين عن طريق الرصاص واحد كما أظهرنا في هذه الدراسة، وهناك عدد من المحاذير المتعلقة بنوعية وصحة نتائج تسجيل تخطيط القلب. أولا، في اختيار التخدير المناسب وتحديد الحد الأدنى اللازم تركيز التخدير، وعمق، والمدة، وتوازن السمية القلبية مخدر ضد الحاجة الحرجة لقمع التحف الحركة وتحديد مسبق ل البقاء على قيد الحياة مقابل تصميم المحطة الطرفية التجريبية. الاستفادة من قوة التآزر من مزيج من التخدير متعددة من مختلف فئات المخدرات5و14 والشلل1،6 لخفض جرعة من العوامل الفردية5 أو إدارة جرعة صيانة منخفضة بعد جرعة تحريض أعلى هي استراتيجيات نموذجية. ومع ذلك، على الرغم من السمية المحتملة المعروفة القلب والجهاز التنفسي، بما في ذلك الوفاة8، لا يزال tricaine الأكثر استخداما على نطاق واسع ، وأفضل المتاحة ، والتخدير الوحيد الذي وافقت عليه إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) لحمار وحشي التخدير. وقد استخدم التريكوين شعبيا في تسجيل تخطيط القلب لسمك الحمار الوحشي البالغ إما كعامل واحد أو بالاشتراك مع التخدير أو المحفزات الأخرى.
ثانيا، يمكن ضمان دقة وضع الرصاص على الأقل لحمار وحشي طبيعي صحي باستخدام معايير التحقق من صحة لدينا أربعة لECG حمار وحشي الكبار العادية. من بين المعايير الأربعة للتحقق التي نقترحها هنا، فإن المعيارين الأخيرين معا ً يؤكدان التوافق الأساسي بين قطبية موجة R وموجة T في تخطيط القلب العادي5و7و15. هذا التوافق موجة R و T هو التشابه الصدفة، ولكن حرجة، بين حمار وحشي والإنسان16،17 تخطيط القلب العادي الذي يسهم في الأهمية السريرية لنموذج القلب حمار وحشي كبديل للقلب البشري الفيزيولوجيا الكهربائية. ومع ذلك، قد تبطل عدة حالات حميدة أو خبيثة أي من المعايير الأربعة للتحقق من صحتها. على سبيل المثال، يتم فقدان التوافق موجة R و T في نقص تروية عضلة القلب7،15. هذا فقدان R و T موجة التوافق في نقص تروية عضلة القلب هو تشابه آخر ملفت للنظر بين حمار وحشي وECG الإنسان الذي يساهم في الأهمية السريرية لنموذج احتشاء عضلة القلب حمار وحشي.
وأخيرا، نوصي بممارسة موحدة في تحليل تخطيط القلب. مع ظهور التكنولوجيا، يمكن لبرنامج تحليل تخطيط القلب توليد تفسير تخطيط القلب التلقائي. ومع ذلك، نوصي بشدة بأن البشر المدربين يجب دائماً إعادة تفسير والتحقق من جميع ECGs استناداً إلى السيناريو السريري ة المعنية مما يؤدي إلى تسجيل تخطيط القلب. الاعتماد المفرط الروتيني فقط على التفسير التلقائي من قبل برنامج تحليل تخطيط القلب غير مستحسن، لا سيما في وجود المتغيرات تخطيط القلب العادية المشتركة، وأمراض القلب، أو وضع الرصاص دون الأمثل.
تركز هذه الدراسة على طريقة طفيفة التوغل لجلسات تسجيل تخطيط القلب القصيرة. ومع ذلك، إذا نشأت الحاجة إلى جلسات تسجيل تخطيط القلب طويلة المحطة الطرفية ساعات دائمة، والتعديلات ضرورية لتوفير الأوكسجين الكافي، والترطيب، والتخدير عن طريق التسريب المستمر6.
بالإضافة إلى ذلك، قم بتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء بإحدى الطرق الثلاث على الأقل. اختيار مكبر للصوت أكثر قوة هو في كثير من الأحيان مكلفة، إن لم يكن غير عملي، الخيار. فتح الكيس المحيط يُحدِّد موصل الحجم هو نهج معقول،وإن كان غازياً، تم اعتماده 7. وضع الرصاص الاستراتيجي لمحاذاة محور الرصاص في اتجاه مواز لمحور القلب الرئيسي (الشكل4B)سوف تعظيم إشارات الجهد تخطيط القلب ولكن قد تتطلب التجربة والخطأ، وخاصة في غياب استئصال القلب.
في الجسم الحي ECG طريقة الاستجواب لحمار وحشي الكبار التي قدمناها هنا يقدم أربع مزايا رئيسية. أولاً، يتطلب نهجنا طفيف التوغل فقط إدخال القطب الكهربائي، ولكن لا إزالة نطاق السمك أو استئصال القلب في الصدر. لذلك، من خلال تقليل الألم للأسماك، نهجنا يتيح تكرار استجوابات تخطيط القلب في دراسات البقاء على قيد الحياة الطولية. ثانيا، عندما التخدير قمع حركة الأسماك بشكل كاف، ونظام تسجيل تخطيط القلب في الجسم الحي في دراستنا تنتج باستمرار نسبة إشارة مرضية إلى الضوضاء مع إشارات الخام خالية من الضوضاء. ثالثاً، يضمن التحقق من الجودة المكون من أربعة معايير الذي نقترحه هنا دقة البيانات وقوتها في وقت مبكر من عملية الحصول على بيانات تخطيط القلب ويقلل من الاختلافات المعتمدة على المشغل. وأخيرا، على وجه الخصوص، لدينا معيار التحقق من صحة الماضي (موجة T العادية تستقيم) يغلف التوافق من موجةR وموجة T، وهي سمة هامة مثل الإنسان من zebrafish ECG العادي (الشكل 1).
ومع ذلك، لا تزال هناك أربعة قيود رئيسية على منهجية تخطيط القلب الحالية في الجسم الحي لسمك الحمار الوحشي الكبار من قبل مجموعتنا وغيرها.
أولاً، يتطلب عدم التعاون في مجال الموضوع الحاجة إلى التخدير مع الحد من عواقب هتكى السمية القلبية التنفسية. لأنه في استجواب تخطيط القلب في الجسم الحي، في حين أن المرضى البشر لا تحتاج إلى التخدير، حمار وحشي تتطلب دائما التخدير أو الشلل، وكلها تسبب سمية القلب التنفسي متغير.
ثانيا، الحاجة إلى تأمين تخطيط القلب المرفق يؤدي قليلا يزيد من الغازية من إجراء غير الغازية خلاف ذلك. في حين أن وضع الرصاص في تسجيل تخطيط القلب سطح الجسم من البشر هو تماما غير الغازية لأن الأقطاب الكهربائية تلتزم البشرة البشرية، ووضع الرصاص لتسجيل في الجسم الحي ECG من حمار وحشي هو أكثر الغازية لأنه، على الأقل، يجب أن أقطاب الصلب ثقب جلد السمك للإدخال الآمن في عضلات السمك.
وتنبع القيود الأخيرة من القيود التشريحية لصدر وسمك الحمار الوحشي والقلب. ثالثاً، يتطلب الحجم الضئيل لقلب سمك الحمار الوحشي البالغ تخفيضاً حاداً في عدد خيوط تخطيط القلب. في حين أن البشر استيعاب بسهولة اثني عشر يؤدي في تسجيل تخطيط القلب القياسية، حمار وحشي الكبار يمكن أن تستوعب عادة فقط واحد أحادي القطب أو ثنائي القطب الرصاص. وتتمثل التشعب اتّصال واحد من الرصاص في تخطيط القلب في تحسين السعة في الوقت نفسه لموجات P وR وT الثلاثة جميعها. وبالتالي، لا يمكن المبالغة في أهمية وضع الرصاص الأمثل والدقيق في استجواب تخطيط القلب حمار وحشي. في حمار وحشي، موجة T يمثل تحديا كشف فريدة من نوعها لأنها غالبا ما تكون أصغر من هذه الموجات الثلاث. ولذلك، ينبغي أن تتلقى السعة موجة حمار وحشي T أولوية الأمثل على موجات P و R أكبر عادة.
رابعا، تحديد محور القلب الرئيسي حمار وحشي لتحقيق أقصى قدر من السعة موجة R يمكن أن يكون تحديا. والسبب هو أن قلب حمار وحشي لديه المزيد من حرية الحركة داخل كيس هالة فضفاضة بالمقارنة مع القلب البشري داخل شكل المناسب قفاز مثل التامور.
وعموما، فإن هذه القيود تحفز الابتكار الأسلوب في المستقبل. مع ظهور الطباعة ثلاثية الأبعاد والالكترونيات القابلة للتشوه18،هناك أمل في زرع الرصاص مباشرة يوم واحد في مستيقظا، والتنبيه، والسباحة حمار وحشي باستخدام “جورب القلب” من أجهزة الاستشعار القطب اللاسلكي.
The authors have nothing to disclose.
وقد دعم هذا العمل المعاهد الوطنية للصحة R01 HL141452 إلى شبكة البرامج المواضيعية. قدمت أداة أبوظبي للأدوات تمويلاً سخياً لتغطية تكاليف النشر المفتوح، ولكن لم يكن لها أي دور في التصميم التجريبي أو الحصول على البيانات أو تحليل البيانات الخاصة بهذه الدراسة أو أي إمكانية للوصول إلى المخطوطة قبل نشرها.
Culture dishes | Fisher Scientific | FB087571 | 100 mm x 20 mm |
Dumont Forceps | Fine Sciense Tools | 11253-20 | 0.1 x 0.06 mm |
FE136 Animal Bio Amp | AD Instruments | FE231 | |
Iris Forceps | Fine Sciense Tools | 11064-07 | 0.6 x 0.5 mm |
LabChart 8 Pro | AD Instruments | Software with ECG Module | |
Needle electrodes for Animal Bio Amp | AD Instruments | MLA1213 | 29 gauge |
Plastic Disposable Transfer Pipets | Fisher Scientific | 13-669-12 | 6 in., 1.2 mL |
PowerLab 4/35 | AD Instruments | 4//35 | |
Scissors | Fine Sciense Tools | 15000-08 | 2.5 mm, 0.075 mm |
Tricaine (Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate) | Sigma | E10521-10G | MS-222 |