Transesofageale atriale burst pacing voor atriale fibrillatie inductie bij ratten
Summary
Het huidige werk beschrijft een experimenteel protocol van transesofageale atriale burst pacing voor efficiënte inductie van atriale fibrillatie (AF) bij ratten. Het protocol kan worden gebruikt bij ratten met gezonde of geremodelleerde harten, waardoor de studie van AF-pathofysiologie, identificatie van nieuwe therapeutische doelen en evaluatie van nieuwe therapeutische strategieën mogelijk is.
Abstract
Dierstudies hebben belangrijke inzichten gebracht in ons begrip met betrekking tot atriale fibrillatie (AF) pathofysiologie en therapeutisch management. Reentry, een van de belangrijkste mechanismen die betrokken zijn bij af pathogenese, vereist een bepaalde massa myocardiaal weefsel om op te treden. Vanwege de kleine omvang van de boezems worden knaagdieren al lang beschouwd als ‘resistent’ tegen AF. Hoewel is aangetoond dat spontane AF optreedt bij ratten, is langdurige follow-up (tot 50 weken) vereist om de aritmie in die modellen te laten optreden. Het huidige werk beschrijft een experimenteel protocol van transesofageale atriale burst pacing voor snelle en efficiënte inductie van AF bij ratten. Het protocol kan met succes worden gebruikt bij ratten met gezonde of geremodelleerde harten, in de aanwezigheid van een breed scala aan risicofactoren, waardoor de studie van AF-pathofysiologie, identificatie van nieuwe therapeutische doelen en evaluatie van nieuwe profylactische en / of therapeutische strategieën mogelijk is.
Introduction
Atriumfibrilleren (AF) is de meest voorkomende aanhoudende hartritmestoornis die in de klinische praktijk wordt aangetroffen en de incidentie en prevalentie ervan blijven wereldwijd dramatisch toenemen1. Deze aritmie treft volgens recente studies tot 4% van de wereldbevolking2. Aangezien paroxysmale AF echter asymptomatisch kan zijn en daarom aan detectie kan ontsnappen, is de werkelijke prevalentie van AF waarschijnlijk veel hoger dan die in de literatuur wordt gepresenteerd.
De pathofysiologie van AF is intensief bestudeerd. Niettemin blijven de onderliggende mechanismen van deze complexe aritmie onvolledig opgehelderd en dit weerspiegelt zich in de beperkte therapeutische opties, met twijfelachtige werkzaamheid. Dierstudies hebben belangrijke inzichten gebracht in ons begrip met betrekking tot AF-pathofysiologie en therapeutisch management. Reentry, een van de belangrijkste mechanismen die betrokken zijn bij AF pathogenese3, vereist een bepaalde massa myocardiaal weefsel om op te treden. Grote dieren hebben dus over het algemeen de voorkeur gekregen in AF-studies, terwijl knaagdieren vanwege de kleine omvang van hun boezems al lang als ‘resistent’ tegen AF worden beschouwd. Het gebruik van grote dieren wordt echter vooral belemmerd door problemen bij het hanteren. Ondertussen, hoewel spontane AF is aangetoond bij ratten4, is langdurige follow-up (tot 50 weken) vereist om de aritmie in die modellen te laten optreden5. Er zijn ook modellen ontwikkeld die zorgen voor een snelle AF-aanwezigheid bij kleine knaagdieren. Meestal gebruiken die modellen acute elektrische stimulatie, vaak in aanwezigheid van andere gunstige omstandigheden, zoals gelijktijdige parasympathische stimulatie of verstikking, om kunstmatig AF 6,7 te induceren. Hoewel efficiënt, laten dergelijke modellen de evaluatie van kritieke AF-gerelateerde kenmerken niet toe, zoals de progressieve elektrische, structurele, autonome of moleculaire remodellering van de boezems, noch de effecten van conventionele of niet-conventionele anti-aritmische geneesmiddelen op het atriumsubstraat of op het risico op ventriculaire pro-aritmie 8,9.
Het huidige werk beschrijft een experimenteel protocol van lange termijn transesofageale atriale burst pacing voor snelle en efficiënte inductie van AF bij ratten. Het protocol is geschikt voor zowel acute als langetermijnstudies en kan met succes worden gebruikt bij ratten met gezonde of geremodelleerde harten, in de aanwezigheid van een breed scala aan risicofactoren, waardoor de studie van AF-pathofysiologie, identificatie van nieuwe therapeutische doelen en evaluatie van nieuwe profylactische en / of therapeutische strategieën mogelijk is.
Protocol
Representative Results
Discussion
Het huidige artikel beschrijft een experimenteel protocol van lange termijn transesofageale atriale burst pacing voor snelle en efficiënte inductie van AF bij ratten, geschikt voor zowel acute als langdurige AF-studies. Het hierin beschreven 10-daagse stimulatieprotocol is met succes gebruikt om een ‘secundair spontaan AF-model’ te ontwikkelen (d.w.z. een model waarin, na een periode van AF-inductie door elektrische stimulatie, AF zich spontaan ontwikkelt)10. De duur van het protocol kan echter v…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door een subsidie van het Roemeense ministerie van Onderwijs en Onderzoek, CNCS – UEFISCDI, projectnummer PN-III-P1-1.1-TE-2019-0370, binnen PNCDI III.
Materials
| Antisedan (Atipamezole Hydrochloride) 5mg / mL, solution for injection | Orion Corporation | 06043/4004 | for Rats use 1 mg / kg |
| Dormitor (Medetomidine Hydrochloride) 1 mg / mL, solution for injection | Orion Corporation | 06043/4003 | for Rats use 0.5 mg / kg |
| E-Z Anesthesia Single Animal System | E-Z Systems Inc | EZ-SA800 | Allows the manipulation of one animal at a time |
| Isoflurane 99.9%, 100 mL | Rompharm Company | N01AB06 | |
| Ketamine 10%, 25 mL | for Rats use 75 mg / kg | ||
| Microcontroller-based cardiac pacemaker for small animals | Developed in our laboratory (See Reference number 10 in the manuscript) | ||
| Surface ECG recording system | Developed in our laboratory (See Reference number 10 in the manuscript) |
References
- Kornej, J., Börschel, C. S., Benjamin, E. J., Schnabel, R. B. Epidemiology of atrial fibrillation in the 21st century: Novel methods and new insights. Circulation Research. 127 (1), 4-20 (2020).
- Hindricks, G., et al. 2020 ESC Guidelines for the diagnosis and management of atrial fibrillation developed in collaboration with the European Association for Cardio-Thoracic Surgery (EACTS): The Task Force for the diagnosis and management of atrial fibrillation of the European Society of Cardiology (ESC). European Heart Journal. 42 (5), 373 (2021).
- Veenhuyzen, G. D., Simpson, C. S., Abdollah, H. Atrial fibrillation. Canadian Medical Association Journal. 171 (7), 755-760 (2004).
- Lau, D. H., et al. Atrial arrhythmia in ageing spontaneously hypertensive rats: unraveling the substrate in hypertension and ageing. PloS One. 8 (8), 72416 (2013).
- Scridon, A., et al. Unprovoked atrial tachyarrhythmias in aging spontaneously hypertensive rats: The role of the autonomic nervous system. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 303 (3), 386-392 (2012).
- Haugan, K., Lam, H. R., Knudsen, C. B., Petersen, J. S. Atrial fibrillation in rats induced by rapid transesophageal atrial pacing during brief episodes of asphyxia: a new in vivo model. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 44 (1), 125-135 (2004).
- Sugiyama, A., Takahara, A., Honsho, S., Nakamura, Y., Hashimoto, K. A simple in vivo atrial fibrillation model of rat induced by transesophageal atrial burst pacing. Journal of Pharmacological Sciences. 98 (3), 315-318 (2005).
- Scridon, A. Dissociation between animal and clinical studies. where do we go wrong. Romanian Journal of Cardiology. 31 (3), 497-500 (2021).
- Mulla, W., et al. Rapid atrial pacing promotes atrial fibrillation substrate in unanesthetized instrumented rats. Frontiers in Physiology. 10, 1218 (2019).
- Scridon, A., et al. Spontaneous atrial fibrillation after long-term transesophageal atrial burst pacing in rats. Technical and procedural approach to a new in vivo atrial fibrillation model. Romanian Journal of Laboratory Medicine. 26 (1), 105-112 (2018).
- Halatiu, V. B., et al. Chronic exposure to high doses of bisphenol A exhibits significant atrial proarrhythmic effects in healthy adult rats. Romanian Journal of Cardiology. 31 (3), 587-595 (2021).
- Zaciragić, A., Nakas-ićindić, E., Hadzović, A., Avdagić, N. Average values of electrocardiograph parameters in healthy, adult Wistar rats. Medical Archives. 58 (5), 268-270 (2004).
- Cheshire, W. P. Thermoregulatory disorders and illness related to heat and cold stress. Autonomic Neuroscience: Basic and Clinical. 196, 91-104 (2016).
- Șerban, R. C., Scridon, A. Data linking diabetes mellitus and atrial fibrillation-how strong is the evidence? From epidemiology and pathophysiology to therapeutic implications. Canadian Journal of Cardiology. 34 (11), 1492-1502 (2018).
- Nishida, K., Michael, G., Dobrev, D., Nattel, S. Animal models for atrial fibrillation: clinical insights and scientific opportunities. Europace. 12 (2), 160-172 (2010).
- Qiu, H., et al. DL-3-n-Butylphthalide reduces atrial fibrillation susceptibility by inhibiting atrial structural remodeling in rats with heart failure. Naunyn-Schmiedeberg’s Archives of Pharmacology. 391 (3), 323-334 (2018).
