Elektrokardiogramopptak hos bedøvede mus ved hjelp av bly II
Summary
Vi presenterer en EKG-protokoll som er teknisk enkel, billig, rask og rimelig hos små mus, og kan utføres med forbedret følsomhet. Vi foreslår denne metoden som en screening tilnærming for å studere farmakologiske midler, genetiske modifikasjoner, og sykdomsmodeller hos mus.
Abstract
Elektrokardiogrammet er et verdifullt verktøy for evaluering av hjerteledningssystemet. Dyreforskning har bidratt til å generere ny genetisk og farmakologisk informasjon om elektrokardiogrammet. Det har imidlertid vært utfordrende å gjøre elektrokardiogrammålinger hos små dyr in vivo, som mus. For dette formål brukte vi en elektrokardiogramregistreringsmetode hos bedøvede mus med mange fordeler: det er en teknisk enkel prosedyre, er billig, har kort måletid, og er rimelig, selv hos unge mus. Til tross for begrensningene ved bruk av anestesi, kan sammenligninger mellom kontroll og eksperimentelle grupper utføres med forbedret følsomhet. Vi behandlet mus med agonister og antagonister i det autonome nervesystemet for å bestemme gyldigheten av denne protokollen og sammenlignet våre resultater med tidligere rapporter. Vår EKG-protokoll oppdaget økte hjertefrekvenser og QTc-intervaller på behandling med atropin, reduserte hjertefrekvenser og QTc-intervaller etter carbacholbehandling, og høyere hjertefrekvenser og QTc-intervaller med isoprenalin, men noterte ingen endring i EKG-parametere ved administrering av propranolol. Disse resultatene støttes av tidligere rapporter, som bekrefter påliteligheten til denne EKG-protokollen. Dermed kan denne metoden brukes som en screening tilnærming til å gjøre EKG målinger som ellers ikke ville bli forsøkt på grunn av høye kostnader og tekniske problemer.
Introduction
Elektrokardiogrammet (EKG), en test som måler den elektriske aktiviteten til ens hjerteslag, er et verdifullt verktøy for evaluering av hjerteledningssystemet. Parameterne som måles av et EKG inkluderer hjertefrekvens, PR-intervall, QRS-varighet og QT-intervall. Kort sagt, PR-intervallet tilsvarer den tiden som kreves for en elektrisk impuls til å reise fra atriende sinusnode gjennom atrioventrikulær node til Purkinje-fibrene; QRS varighet er tiden for ventrikulær depolarisering å skje gjennom Purkinje-systemet og ventrikulær myokardi; og QT-intervall er varigheten av ventrikulær repolarisering.
EKG-opptak hos mus har hjulpet forskere med å undersøke hjertefunksjonen og bestemme de fysiologiske og patofysiologiske mekanismene for hjertefenotyper, som arytmi, atrieflimmer og hjertesvikt. De fleste kardiovaskulære forskning har involvert studier i genmodifiserte musemodeller. Det er ofte utfordrende å få meningsfulle data om EKG-opptak fra små mus som har blitt genetisk manipulert.
Det finnes flere metoder for å utføre EKG i mus1. Studier tyder på at EKG-opptak hos bevisste dyr foretrekkes fremfor bedøvede dyr når det er mulig, siden effekten av anestesi på hjertefunksjon har blitt godt etablert2. To protokoller som registrerer EKG hos bevisste mus er av note1. EKG-radiotelemetrisystemet er gullstandarden for kontinuerlig langsiktig overvåking av EKG hos bevisste mus1,,3. Til tross for deres styrke i å bli registrert i en bevisst tilstand, har radiotelemetri-koblet EKG-målinger flere begrensninger, inkludert de høye kostnadene for oppsett og for implantatet, kravet til en svært erfaren operatør, en stabiliseringsperiode på over 1 uke, behovet for store mus (> 20 g), og oppkjøp av bare en enkelt bly av EKG-opptak1. Et annet system som bruker pote-størrelse ledende elektroder innebygd i en plattform tillater EKG-opptak i bevisste mus uten anestesi ellerimplantater 1,4. Dette ikke-invasive systemet er en alternativ metode i situasjoner der radiotelemetrisystemer er utilgjengelige siden det har mange fordeler: ingen krav om kirurgisk behandling, ikke behov for anestesi, lave kostnader per mus (bare det første oppsettet er dyrt), kort tid for måling og rimelighet av nyfødte1,4. Den største ulempen med dette systemet er at det ikke er egnet for kontinuerlig langsiktig overvåking1.
Her introduserer vi en annen billig, enkel og rask EKG-opptaksmetode hos bedøvede mus og demonstrerer gyldigheten og følsomheten ved å utføre et EKG etter autonom blokade/stimulering av hjerteledningssystemet. Vi foreslår denne EKG-metoden for screening effekten av farmakologiske midler, genetiske modifikasjoner og sykdomsmodeller hos mus.
Protocol
Representative Results
Discussion
Det er flere kritiske trinn i protokollen. Omgivelsene bør være fri for støy og vibrasjon. EKG-elektrodene må settes inn under huden stabilt og konsekvent hvorav innsettingstrinnet krever foreløpige eksperimenter til forskeren er teknisk erfaren. Videre bør bedøvelsen tilberedes og lagres riktig og brukes ved riktig dose. Til slutt bør PQRS-bølgene plasseres riktig i individuelle EKG-slag i Averaging View-vinduet.
Våre studier inkluderte testing av narkotika. Men hvis farmakologiske …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet av Basic Science Research Programs som administreres av 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).
