Programmerad elektrisk stimulering hos möss

Summary

Programmerad elektrisk stimulering ger möjlighet att bestämma ledningsförmåga egenskaper av hjärtat, och möjligheten att inducera och avsluta hjärtarytmier med hjälp av olika pacing protokoll. Med hjälp av en transvenös kateter kan intrakardiell electrogram inspelningar erhållas hos möss efter programmerad elektrisk stimulering protokoll för att identifiera arytmogena substrat.

Abstract

Genetiskt modifierade möss har visat sig vara en bättre djurmodell för att studera de molekylära mekanismerna bakom överledningsrubbningar, förmaks-och ventrikulära arytmier och plötslig hjärtdöd.

Protocol

Del 1. Kirurgiska förberedelse

1. Vid programmerad elektrisk stimulering försöken utförs så överlevnad operationer i möss sterila förhållanden kommer att bli nödvändiga. Men den vanligaste typen av experiment terminal i naturen, där vanliga klara kirurgiska tekniker räcka.
2. Musen är sövda med 2% isofluran i 0,5 l / min 100% O _2.
3. Hårklippningsmaskiner används för att raka pälsen från halsen till mitten av bröstet nivå.
4. Den sövda musen placeras i ryggläge, med sina ben tejpade på EKG-elektroder som ingår i ett värmesystem styrelse (Indus Instrument, Houston, TX). Och det kirurgiska området desinficeras med 10% povidonjodid. En rekommenderad systemet ingår en rektaltemperatur sond är ansluten till en värmedyna som styrs av en thermoanalyzer system, så att kroppen håller en jämn temperatur 37,0 ° C ± 1,0 ° C.

Del 2. Kanylering och insättning av EP kateter i höger förmak och kammare

1. Efter att ha bekräftat med en tå-nyp att musen är helt sövda, är en 1 / 2 tum snitt till höger om mittlinjen med caudal ändstationen i nivå med nyckelbenet.
2. Subkutan vävnad, spottkörtlar och lymfvävnad skiljs åt med hjälp av dissektion att visualisera höger halspulsåder.
3. Den proximala änden av venen är bundna med en 6-0 sutur. Dra försiktigt på denna sutur kommer att hålla inre halsvenen raka medan du för in katetern. En annan sutur placeras under ven på den distala änden av visualiseras segmentet. Detta sutur kommer att knytas runt katetern när katetern placeras optimalt i hjärtat, att se till hemostas och bibehålla katetern i önskat läge (figur 1).
4. Den datorbaserade datainsamling är nu börjat spela in med EKG och 4 leder i intrakardiell electrograms samtidigt (dvs. IOX-2 förvärv programvara, Emka Technologies, VA, USA). För intrakardiell electrogram inspelning är elektroder på katetern ansluten till en extern stimulator i "inspelning"-läget (dvs, modell STG3008, Systems Multichannel, Reutlingen, Tyskland).
5. Med en mikro-sax, är ett litet snitt görs i längdriktning ven, och 1.1F octapolar kateter (EPR-800, Millar Instruments, Houston, TX) är avancerade genom venen i höger förmak. Försiktigt dra i proximala suturen kommer att hålla den inre halsvenen rak och kommer att tillåta lättare passage av katetern i höger förmak och kammare. Korrekt kateter position verifieras genom visualisering av vågformer av de 4 intrakardiell electrograms i nivå med spetsen av höger kammare, basen av höger kammare, det atrioventrikulärt nod, och höger förmak respektive (figur 2).
6. Den distala sutur är nu bunden av för att säkra katetern position och förhindra eventuell blödning.

Del 3. Programmerad elektrisk stimulering

1. Vid selektiv förmak pacing Elektroden är paret inuti atrium bytt från "omkodning" läget "stimulans"-läge, medan den andra elektroden par kvar i "Inspelning"-läget.
2. För att avgöra om en mus har en ökad sårbarhet för förmaksarytmier, är programmerad elektrisk stimulering av höger förmak utförs. För det första är förmak pacing tröskelvärdet fastställas genom tillämpning av 2-ms strömpulser (minst 50) vid olika grundläggande cykeln längder (BCL) för att testa konsekvens av stimulans fånga. BCL av den ursprungliga pulsen tåget är något lägre än inneboende BCL, och minskade med 10 ms (till exempel 100 ms, 90 ms, 80 ms och 70 ms). Den typiska strömamplituden krävs för stimulans capture är 100-200 μA.
3. Sinusknutan återhämtningstid (SNRT) mäts då med en 15-s förmak pacing tåg vid en BCL på 100 ms. SNRT definieras som intervallet mellan den sista stimulans i pacing tåget och uppkomsten av första spontana sinus slå.
4. Den förmak effektiva refraktärperioden (AERP) bestäms genom tillämpning serie förmak pacing tåg vid en fast BCL (dvs 100 ms) med ett kopplat kortare S2 tidig stimulans. S1-S2 intervallet successivt minskas med 2-ms i varje pacing tåget från 70ms till 20ms. Den AERP definieras som den längsta S1-S2 koppling intervall för Atria som misslyckades för att generera en förökat slå med S2 (S1 är den vanliga tåg puls, och S2 för tidigt stimulus). Mellan varje stimulering protokollet var det en återhämtningsperiod på minst 30 sekunder.
5. Den effektiva refraktära period atrioventrikulärt (AV) är nod (AVNERP) bestämmas genom tillämpning av serie förmak pacing tåg BCL på 100 ms med ett kopplat S2 tidig stimulans. S1-S2 intervallet är avtagandemed 2 ms varje pacing tåg från 70 ms till 20 ms. Den AVNERP definieras som den längsta S1-S2 koppling intervall där tidigt stimulans levereras till atrium följs av en Hans potential men inte av ett QRS-komplex. Mellan varje stimulering protokollet var det en återhämtningsperiod på minst 30 sekunder.
6. Inducibility av förmaksarytmier, inklusive förmaksflimmer (AF), kan testas med hjälp av det protokoll som brast pacing beskrivs av Verheule et al. ² En serie 2 sekund skurar tillämpas för att avgöra inducibility av förmaksarytmier. De första 2 sekund och har en cykel längd (CL) på 40 ms, och varje efterföljande 2 sekund och har en CL av 2-ms kortare än den förra brast, tills den slutliga CL på 20 ms. I avsaknad av en arytmogena substrat, kommer hjärtat återuppta sinusrytm omedelbart efter pacing protokollet. Vid förmaksfladder kommer det att finnas ett regelbundet mönster av snabba A vågor sett på förmak electrogram, medan frekvensen av kammarfrekvens är vanligtvis långsammare, som kan ses på den ventrikulära electrogram. Vid förmaksflimmer kommer med EKG visar oregelbunden RR intervall i avsaknad av P-vågor. Dessutom kommer förmaksflimmer electrogram avslöjar snabb och oregelbunden En vågor, medan ventrikulära electrogram kommer att avslöja oregelbundna och långsammare ventrikulär vågor (Figur 3). Arytmi induktion protokoll är vanligen utförs i tre exemplar och en arytmi anses vara närvarande om det kan framkallas hos minst 2 av 3 studier. ^3,4.

Del 4. Borttagning av kateter

1. Efter alla pacing protokoll är klar är datainsamling stoppas. Den sutur vid distala änden av katetern försiktigt avskuren, för att frigöra katetern.
2. Vid terminal EP studier är knuten försiktigt lossas för att släppa katetern.
3. Vid avslutningen av studien, kommer musen vara humant avlivas medan under isofluran med halsdislokation.

Representativa resultat

Yt-EKG och intrakardiell electrograms registreras samtidigt i hela in vivo elektrofysiologi studie, och granskas i detalj efter slutförandet av alla protokoll. Baslinjen elektrofysiologiska parametrar inkluderar PR-intervall, PQ intervall, QRS, QT intervall och QRS-morfologi. Dessa parametrar kan mätas manuellt eller automatiskt med hjälp av datainsamling programvara IOX-2 eller EKG-AUTO (Emka Technologies, VA, USA).

Den SNRT, AERP och AVNERP tillhandahålla information om sinusknutan "pacemaker" funktion, förmak och AV-nodal egenskaper ledning, respektive. Exempel på pacing-inducerad episoder av förmaksflimmer kan hittas i ett papper med Chelu et al. ⁴

Figur 1. Illustration av intrakardiell kateterisering för elektrofysiologiska studier på möss. Är A. Rätt inre halsvenen isolerad och kanylerade. Den distala änden av ven är bunden av en gång rätt kateter ståndpunkten uppnås. B. Musen placeras i ryggläge för detta förfarande. C. film som skildrar intrakardiell ställning kateter. Par i elektroder är placerade i nivå med spetsen av höger kammare, basen av höger kammare, det atrioventrikulärt nod, och höger förmak, respektive. D. Närbild av 1.1F octapolar kateter. Figur modifierad från Mathur et al. med tillstånd av Circ Arrhtyhm Electrophys ^5.

Figur 2. Representativ yta EKG och intrakardiell Electrograms i en mus. (A) Surface EKG i bly II konfiguration visar regelbunden sinusrytm med en frekvens på 540 slag per minut. (BE) Bipolär intrakardiell electrogram inspelningar i nivå med höger förmak (B), atrioventrikulärt nod (C), och basen av höger kammare (D) och spetsen av höger kammare (E), respektive. Observera att intrakardiell A-våg i panel B motsvarar P-vågen på ytan EKG. V-vågen på ventrikulära electrogram motsvarar QRS vågor på ytan EKG.

Figur 3. Representativ yta EKG och intrakardiell electrograms i en mus som utvecklat förmaksflimmer efter förmak brast pacing.

Discussion

Under hjärtkateterisering kunde omfattande blödning under kateterisering öka hjärtfrekvensen på grund av hypovolemi. I detta fall kan en intraperitoneal injektion av steril koksaltlösning (0,3 1,0 ml) normalisera fyllnadstryck och minska hemodynamiska stress i musen.

Exponering för isofluran längre än 2 timmar, eller högre koncentrationer av isofluran (> 2%) kunde undertrycka hjärt-och respiratoriska funktioner i musen. Därför rekommenderas det att alla studier vara klar på mindre än 2 timmar. Dessutom är det viktigt att kroppstemperaturen alltid hålls inom det normala intervallet 37,0 ± 1,0 ° C. Både hypotermi och hypertermi kommer att påverka hjärtrytmen och den potentiella förekomsten av en arytmogena substrat.

Varje experiment bör börja med att bestämma förmaksflimmer fånga trösklar. Vid förmaksflimmer pacing, förmaks tröskel SNRT, AERP och AVNERP bör fastställas att bedöma om överledning egenskaper sinusknutan, AV-nod, och förmaksflimmer vävnad är normala.