Elektrokardiogram Optagelser i anesthetized mus ved hjælp af Bly II
Summary
Vi præsenterer en EKG-protokol, der er teknisk nem, billig, hurtig og økonomisk overkommelig i små mus, og som kan udføres med øget følsomhed. Vi foreslår denne metode som en screening tilgang til at studere farmakologiske agenser, genetiske modifikationer, og sygdomsmodeller i mus.
Abstract
Elektrokardiogrammet er et værdifuldt værktøj til evaluering af hjerteledningssystemet. Dyreforsøg har været med til at generere nye genetiske og farmakologiske oplysninger om elektrokardiogrammet. Men, at gøre elektrokardiogram målinger i små dyr in vivo, såsom mus, har været udfordrende. Til dette formål brugte vi en elektrokardiogram optagelse metode i anesthetized mus med mange fordele: det er en teknisk enkel procedure, er billig, har kort måletid, og er overkommelig, selv i unge mus. På trods af begrænsningerne ved brug af anæstesi kan sammenligninger mellem kontrol- og forsøgsgrupper udføres med øget følsomhed. Vi behandlede mus med agonister og antagonister i det autonome nervesystem for at bestemme gyldigheden af denne protokol og sammenlignede vores resultater med tidligere rapporter. Vores EKG-protokol registrerede øgede hjertefrekvenser og QTc-intervaller ved behandling med atropin, nedsat hjertefrekvens og QTc-intervaller efter carbacholbehandling og højere hjertefrekvenser og QTc-intervaller med isoprenalin, men noterede ikke nogen ændring i EKG-parametre ved administration af propranolol. Disse resultater understøttes af tidligere rapporter, der bekræfter pålideligheden af denne EKG-protokol. Denne metode kan således anvendes som en screeningsmetode til at foretage EKG-målinger, som ellers ikke ville blive forsøgt på grund af høje omkostninger og tekniske vanskeligheder.
Introduction
Elektrokardiogram (EKG), en test, der måler den elektriske aktivitet af ens hjerteslag, er et værdifuldt værktøj til evaluering af hjerteledningssystemet. De parametre, der måles af et EKG, omfatter puls, PR-interval, QRS-varighed og QT-interval. Kort sagt, PR interval svarer til den tid, der kræves for en elektrisk impuls til at rejse fra atriefæstning sinus node gennem atrioventrikulær node til Purkinje fibre; QRS varighed er den tid for ventrikulær depolarisering at forekomme gennem Purkinje system og ventrikulære myokardi; og QT-interval er varigheden af ventrikulær repolarisering.
EKG-optagelser i mus har hjulpet forskere med at undersøge hjertefunktionen og bestemme de fysiologiske og patofysiologiske mekanismer i hjertefænotyper, såsom arytmi, atrieflimren og hjertesvigt. De fleste kardiovaskulære forskning har involveret undersøgelser i genetisk manipuleret musemodeller. Det er ofte udfordrende at få meningsfulde data om EKG-optagelser fra små mus, der er blevet genetisk manipuleret.
Der er flere metoder til at udføre EKG’er i mus1. Undersøgelser tyder på, at EKG-optagelser i bevidste dyr foretrækkes frem for bedøvede dyr, når det er muligt, da virkningerne af anæstesi på hjertefunktionen er veletableret2. To protokoller, der registrerer EKG i bevidste mus, er af note1. EKG-radiotelemetrisystemet er guldstandarden for kontinuerlig langtidsovervågning af EKG hos bevidste mus1,3. På trods af deres styrke i at blive registreret i en bevidst tilstand, radiotelemetri-koblede EKG målinger har flere begrænsninger, herunder den høje udgift for opsætning og for implantatet, dens krav om en meget erfaren operatør, en stabiliseringsperiode på over 1 uge, dens behov for store mus (> 20 g), og erhvervelse af kun en enkelt bly af EKGregistrering 1. Et andet system, der bruger pote-størrelse ledende elektroder indlejret i en platform giver EKG optagelser i bevidste mus uden anæstesi eller implantater1,4. Dette ikke-invasive system er en alternativ metode i situationer, hvor radiotelemetrisystemer ikke er tilgængelige, da det har mange fordele: intet krav om kirurgisk behandling, intet behov for anæstesi, lave omkostninger pr. mus (kun den oprindelige opsætning er dyr), kort tid til måling og overkommelige priser på nyfødte1,4. Den største ulempe ved dette system er , at det ikke er egnet til kontinuerlig langtidsovervågning1.
Her introducerer vi en anden billig, enkel og hurtig EKG-optagelsesmetode i bedøvede mus og demonstrerer dens gyldighed og følsomhed ved at udføre et EKG efter autorisk blokade/stimulering af hjerteledningssystemet. Vi foreslår denne EKG-metode til screening af virkningerne af farmakologiske agenser, genetiske modifikationer og sygdomsmodeller hos mus.
Protocol
Representative Results
Discussion
Der er flere kritiske trin i protokollen. Det omgivende miljø skal være fri for støj og vibrationer. EKG-elektroderne skal indsættes under huden stabilt og konsekvent, som indsættelsestrinnet kræver indledende forsøg, indtil forskeren er teknisk erfaren. Desuden skal bedøvelsen fremstilles og opbevares korrekt og anvendes ved den korrekte dosis. Endelig bør PQRS-bølgerne placeres korrekt i individuelle EKG-beats i vinduet Vis i gennemsnit.
Vores undersøgelser omfattede test af læge…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde blev støttet af Basic Science Research Programs, der forvaltes af National Research Foundation of Korea (NRF) (2015R1C1A2A01052419 og 2018R1D1A1B07042484).
Materials
| 2,2,2-tribromoethanol | Sigma-Aldrich | T48402-25G | anesthetics, Avertin |
| Animal | Japan SLC, Inc., Shizuoka, Japan | Balb/c mice, male, aged 7-9 weeks | |
| Atropine | Sigma-Aldrich | A0123 | parasympathetic antagonist |
| BioAmp | AD Instruments, Bella Vista, Australia | ML132 | bio amplifier |
| Carbachol | Sigma-Aldrich | C4382 | parasympathetic agonist |
| Electrodes with acupuncture needles | DongBang Acupuncture Inc., Sungnam, Korea | DB106 | 0.20 x 15 mm |
| Isoprenaline | Sigma-Aldrich | I2760 | sympathetic agonist |
| LabChart 8 | AD Instruments, Bella Vista, Australia | data analysis software | |
| Mouse food | LabDiet, St. Louis, MO, USA | 5L79 | Mouse diet |
| PowerLab 2/28 | AD Instruments, Bella Vista, Australia | data acquisition system | |
| Propranolol | Sigma-Aldrich | P0884 | sympathetic antagonist |
| SPSS Statistics program | SPSS | SPSS 25.0 | statistics program |
Referências
- Ho, D., et al. Heart rate and electrocardiography monitoring in mice. Current Protocols in Mouse Biology. 1, 123-139 (2011).
- Vatner, S. F., Takagi, G., Asai, K., Shannon, R. P. Cardiovascular physiology in mice: Conscious measurements and effects of anesthesia. Cardiovascular Physiology in the Genetically Engineered Mouse. , 257-275 (2002).
- Cesarovic, N., Jirkof, P., Rettich, A., Arras, M. Implantation of radiotelemetry transmitters yielding data on ecg, heart rate, core body temperature and activity in free-moving laboratory mice. Journal of visualized experiments : JoVE. (57), (2011).
- Chu, V., et al. Method for non-invasively recording electrocardiograms in conscious mice. BMC Physiology. 1, 6 (2001).
- Kim, M. J., Lim, J. E., Oh, B. Validation of non-invasive method for electrocardiogram recording in mouse using lead ii. Biomedical Science Letters. 21, 135-143 (2015).
- Roth, D. M., Swaney, J. S., Dalton, N. D., Gilpin, E. A., Ross, J. Impact of anesthesia on cardiac function during echocardiography in mice. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 282 (6), 2134-2140 (2002).
- Mitchell, G. F., Jeron, A., Koren, G. Measurement of heart rate and q-t interval in the conscious mouse. The American Journal of Physiology. 274 (3), 747-751 (1998).
- Farraj, A. K., Hazari, M. S., Cascio, W. E. The utility of the small rodent electrocardiogram in toxicology. Toxicological sciences : an official journal of the Society of Toxicology. 121 (1), 11-30 (2011).
- Gehrmann, J., et al. Impaired parasympathetic heart rate control in mice with a reduction of functional g protein betagamma-subunits. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 282 (2), 445-456 (2002).
- Chu, V., et al. Electrocardiographic findings in mdx mice: A cardiac phenotype of duchenne muscular dystrophy. Muscle & Nerve. 26 (4), 513-519 (2002).
- Merentie, M., et al. Mouse ecg findings in aging, with conduction system affecting drugs and in cardiac pathologies: Development and validation of ecg analysis algorithm in mice. Physiological Reports. 3 (12), (2015).
- Calvillo, L., et al. Propranolol prevents life-threatening arrhythmias in lqt3 transgenic mice: Implications for the clinical management of lqt3 patients. Heart Rhythm : the Official Journal of the Heart Rhythm Society. 11 (1), 126-132 (2014).
- Zhang, Y., et al. Acute atrial arrhythmogenicity and altered ca(2+) homeostasis in murine ryr2-p2328s hearts. Cardiovascular Research. 89 (4), 794-804 (2011).
- Kmecova, J., Klimas, J. Heart rate correction of the qt duration in rats. European Journal of Pharmacology. 641 (2-3), 187-192 (2010).
- Kim, H. O., et al. Garem1 regulates the pr interval on electrocardiograms. Journal of Human Genetics. 63 (3), 297-307 (2018).
- Nam, J. M., Lim, J. E., Ha, T. W., Oh, B., Kang, J. O. Cardiac-specific inactivation of prdm16 effects cardiac conduction abnormalities and cardiomyopathy-associated phenotypes. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 318 (4), 764-777 (2020).
- Knollmann, B. C., et al. Isoproterenol exacerbates a long qt phenotype in kcnq1-deficient neonatal mice: Possible roles for human-like kcnq1 isoform 1 and slow delayed rectifier k+ current. The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 310 (1), 311-318 (2004).
