Medicine

마우스에 프로그램된 전기 자극을

Published: May 26, 2010 doi: 10.3791/1730

¹Department of Molecular Physiology and Biophysics, Baylor College of Medicine (BCM), ²The Margaret M. and Albert B. Alkek Department of Medicine, Baylor College of Medicine (BCM)

Summary

프로그램된 전기 자극은 심장의 전도 특성을 결정하는 능력, 다양한 서성 거려 프로토콜을 사용하여 심장 arrhythmias를 유도하고 종료할 수있는 가능성을 제공합니다. transvenous 카테터를 사용하여 intracardiac의 electrogram 레코딩은 arrhythmogenic 기판을 확인하기 위해 프로그램된 전기 자극 프로토콜을 다음과 생쥐에서 구할 수 있습니다.

Abstract

유전자 - 수정된 마우스는 전도 이상, 심방과 심실 arrhythmias, 그리고 갑작스런 심장 죽음을 기본 분자 메커니즘을 연구하는 것이 바람직 동물 모델로 등장했습니다.

Protocol

1 부. 수술 준비

프로그램된 전기 자극 실험은 마우스의 생존 수술로 수행하는 경우에는 멸균 조건이 필요합니다. 그러나, 실험의 가장 일반적인 유형이있는 일반 명확 수술 기법을 충분, 자연 터미널입니다.
마우스는 0.5 L / 분 백퍼센트 O ₂ 2 % isoflurane anesthetized 사용됩니다.
헤어 가위는 neckline 중순 가슴 수준으로 모피를 면도하는 데 사용됩니다.
는 팔다리가 가열 보드 (인더스 인 스트 루먼트, 휴스턴, TX)에 통합 ECG 전극에 녹화와 anesthetized 마우스가 위로 향한 위치에 배치됩니다. 그리고 수술 분야는 10 % Povidone의 요오드로 소독합니다. 권장 시스템은 체온이 37.0에서 관리하고 있습니다 그러한 ° C ± 1.0 ° C. thermoanalyzer 시스템에 의해 제어 난방 패드에 연결된 직장 온도 프로브를 포함

2 부. 오른쪽 심방과 심실로 Cannulation 및 EP 카테터 삽입

마우스가 완전히 anesthetized입니다 발가락 - 핀치에 의해 확인 후, 2분의 1 인치 절개는 쇄골의 수준에 꼬리 종착역으로 정중선의 오른쪽에 이루어집니다.
피하 조직, 침샘, 그리고 림프 조직은 오른쪽 경정맥 정맥을 시각화하기 위해 무딘 절개에 의해 구분됩니다.
정맥의 근위 부분이 6-0 봉합사로 연결되어 있습니다. 카테터를 삽입하는 동안이 봉합사를 부드럽게 당기하면 내부 경정맥 정맥 똑바로 유지합니다. 또 다른 봉합사는 시각 세그먼트의 말초 혈관 끝에 아래에 배치됩니다. 카테터가 심장 내에 최적 배치되면이 치료는 hemostasis를 확인하고 원하는 위치 (그림 1)에서 카테터를 유지하기 위해, 카테터 주위에 묶어 것입니다.
컴퓨터 기반 데이터 수집은 이제 표면 ECG 동시에 intracardiac electrograms (즉, IOX - 2 수집 소프트웨어, Emka 기술, VA, 미국) 4 리드를 기록하기 시작합니다. intracardiac의 electrogram 녹음은 카테터에 전극은 "녹음"모드 (즉, 모델 STG3008, 멀티채널 시스템, 로이틀링겐, 독일)에 외부 자극기에 연결됩니다.
마이크로 가위를 사용하여 작은 절개는 정맥의 세로 방향으로 만들어진이며, 1.1F octapolar 카테터는 (EPR - 800, 밀라 인 스트 루먼트, 휴스턴, TX) 오른쪽 심방으로 정맥을 통해 고급입니다. 부드럽게 근위 봉합사를 당겨 것은 바로 내부 경정맥 혈관을 유지 도움이되며 오른쪽 아트리움과 뇌실에 카테터의 쉽게 통과를 허용합니다. 적절한 카테 테르의 위치는 각각 우심실, 우심실, 방실 노드, 오른쪽 아트리움의 기본, (그림 2)의 꼭대기의 수준에서 4 intracardiac electrograms의 파형의 시각화에 의해 확인됩니다.
말초 봉합사는 현재 카테 테르의 위치를 확보하고 가능한 출혈을 방지하기 위해 떨어져 묶여있다.

부 3. 프로그램된 전기 자극을

다른 전극 쌍은 "녹음"모드를 유지하면서 선택 심방 서성 거려의 경우, 아트리움 내부에있는 전극 쌍을는 "recoding"모드에서 "자극"모드로 전환됩니다.
마우스 심방 arrhythmias을 증가 취약점을 가지고 있는지 확인하려면, 오른쪽 아트리움의 프로그램된 전기 자극이 수행됩니다. 첫째, 심방 서성 거려 임계값은 자극 캡처의 일관성 테스트하기 위해 다른 기본 사이클 길이 (BCL) 2 - MS 전류 펄스를 (적어도 50) 적용에 의해 결정됩니다. 초기 펄스 트레인의 BCL은 내장 BCL보다 약간 낮은, 10 MS (예를 들어, 100 MS 90 MS 80 MS, 70 MS)에 의해 감소됩니다. 자극 캡처에 필요한 전형적인 전류 진폭 100-200 μA이다.
부비동 노드 복구 시간 (SNRT은) 100 MS의 BCL에서 15 S 심방 서성 거려 열차를 적용한 후에 측정됩니다. SNRT은 서성 거려 열차의 마지막 자극하고 처음 자연 부비동의 비트의 발병 사이의 간격을 말합니다.
심방 효과 불응기 (AERP)이 결합된 짧은 S2 조기 자극과 고정 BCLs (즉, 100 MS)에서 심방 서성 거려 열차의 시리즈를 적용하여 결정됩니다. S1 - S2 간격은 70ms에서 20ms 점차적으로 각 서성 거려 철도 2 - MS에 의해 줄어 듭니다. AERP은 S2 (일반 열차 펄스되고 S1, S2 및 조기 자극)와 전파 비트를 생성하는 데 실패 심방에 대한 긴 S1 - S2 커플링 간격으로 정의됩니다. 각 자극 프로토콜 사이에 적어도 30 초 복구 기간이있었습니다.
방실의 유효 기간은 내화물 (AV) 노드 (AVNERP)이 결합 S2 조산 자극 100 MS의 BCL에서 심방 서성 거려 열차의 시리즈를 적용하여 결정됩니다. S1 - S2 간격이 점차적으로 감소MS 70 MS 20 2 MS 각 서성 거려 기차로. AVNERP은 심방에 전달 조기 자극이 아니라 QRS 복합하여 그의 잠재 뒤에있는에서 가장 긴 S1 - S2 커플링 간격으로 정의됩니다. 각 자극 프로토콜 사이에 적어도 30 초 복구 기간이있었습니다.
심방 세동 (AF)를 포함 심방 arrhythmias,의 Inducibility는 Verheule 외 의해 설명되어있는 버스트 서성 거려 프로토콜을 사용하여 테스트할 수 있습니다. ² 이초 파열의 시리즈 심방 arrhythmias의 inducibility를 결정에 적용됩니다. 처음 2 초 분사 40 MS의 사이클 길이 (CL)을 가지고 있으며, 각각의 연속 이초 파열은 20 MS의 최종 CL까지 이전 버스트보다 짧은 2 - MS의 CL 있습니다. arrhythmogenic 기판의 부재에 마음이 서성 거려 프로토콜 바로 다음 부비동 리듬을 재개합니다. 심실 electrogram에서 볼 수로 심실 반응의 빈도는 일반적으로 느린 반면 심방 떨림의 경우, 심방 electrogram에서 본 빠른 파도의 일반적인 패턴있을 것입니다. 심방 세동의 경우에는 표면 ECG는 P 파의 부재에서 불규칙 RR 간격을 표시합니다. 심실 electrogram가 불규칙하고 느린 심실 웨이브 (그림 3)을 발표할 예정 반면 또한, 심방 electrogram은 빠르고 불규칙 파도를 공개합니다. 부정맥의 유도 프로토콜은 일반적으로 세중의에서 수행하고 있으며, 그것이 세 시험 중 최소한 2 아웃에서 evoked 수있는 경우 부정맥이 존재 간주됩니다. ^3,4.

부 4. 카테터 제거

모든 서성 거려 프로토콜이 완료되면, 데이터 수집이 중지됩니다. 카테 테르의 말초 끝에 봉합은 부드럽게 카테터를 공개하기 위해, 잘라입니다.
터미널 EP 연구의 경우에는 매듭이 부드럽게 카테터를 공개 느슨하게합니다.
isoflurane 아래의 경추 탈구를 사용하면서 연구의 결론에서는, 마우스는 편안하게 euthanized 것입니다.

대표 결과

표면 ECG 및 intracardiac의 electrograms는 생체내 전기 생리학 연구에 걸쳐 동시에 기록하고 있으며, 모든 프로토콜의 완성 다음 자세하게 검토하고 있습니다. 기준 electrophysiological 매개 변수는 PR 간격, PQ 간격, QRS 기간, QT 간격과 QRS의 형태를 포함합니다. 이러한 매개 변수가 수동으로 측정하거나, 자동으로 데이터 수집 소프트웨어 IOX - 2 또는 ECG - 자동 (Emka 기술, VA, 미국)를 사용하실 수 있습니다.

SNRT, AERP 및 AVNERP은 부비동 노드 "맥박 조정기"기능, 심방 및 AV 결절 전도 특성, 각각에 대한 정보를 제공합니다. 심방 세동의 서성 거려 유발 에피소드의 예는 Chelu 외 의해 종이에서 찾을 수 있습니다 ^4.

그림 1. 마우스에서 전기 생리학 연구에 대한 intracardiac catheterization의 그림이. A. 마우스 내부 경정맥 혈관을 분리 cannulated입니다. 적절한 카테 테르의 위치가 달성되면 정맥의 말초 끝 해제 묶여 있습니다. B는. 마우스는이 절차에 대한 나태한 위치에 배치됩니다. C. 카툰은 카테터의 intracardiac 위치를 묘사. 전극의 쌍을 각각 우심실, 우심실의 기본, 방실 노드, 오른쪽 아트리움의 꼭대기의 수준에 위치하고 있습니다. D는. 1.1F octapolar 카테터의 접속을 닫습니다. Mathur 외에서 수정된 그림. 서크 Arrhtyhm Electrophys ⁵ 허가.

그림 2. 마우스로 대표 표면 ECG와 Intracardiac가 Electrograms. (A) 540 오른쪽 아트리움의 수준에서 분. (BE) 바이폴라 intracardiac의 electrogram 레코딩 당 박동 (B), 방실 노드 (C), 그리고의 기지의 주파수와 일반 부비동 리듬을 보여주는 리드 II 구성에서 표면 ECG 오른쪽 뇌실 (D), 그리고 우심실 (E)의 꼭대기, 각각. 패널 B에서 intracardiac A - 파도 표면 ECG에 P - 파에 해당합니다. 심실 electrogram에 V - 파도 표면 ECG에 QRS 파에 해당합니다.

그림 3. 심방 버스트 서성 거려 후 심방 세동을 개발 마우스를 대표하는 표면 ECG와 intracardiac가 electrograms.

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Discussion

심장 catheterization 동안 catheterization 동안 광범위한 출혈이 hypovolemia에 의한 심장 박동을 증가 수 있습니다. 이 경우, 멸균 생리의 intraperitoneal 주사 (0.3 1.0 ML)는 충전 압력을 정상화 수 있으며, 마우스의 hemodynamic 스트레스를 줄일 수 있습니다.

isoflurane 초과 2 시간, 또는 isoflurane 높은 농도 (> 2 %)에 노출 마우스의 심장과 호흡 기능을 억제 수 있습니다. 따라서, 그것은 모든 연구가 채 2 시간 완료하는 것이 좋습니다. 또한, 그것은 체온이 항상 정상 범위 37.0 ± 1.0 ° C. 내에서 유지되는 중요 저체온증과 고열 모두 심장 리듬과 arrhythmogenic 기판의 가능성 존재에 영향을 미칠 것입니다.

각 실험은 심방 캡처 임계값을 결정함으로써 시작한다. 심방 서성 거려, 심방 임계값, SNRT, AERP 및 AVNERP의 경우에는 부비동 노드, AV 노드, 그리고 심방 조직의 전도 특성이 정상 여부를 평가하기 위해 결정되어야합니다.

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Acknowledgments

XHTW 의료 연구에 WM 켁 재단 고유 영 학자이며, 또한 NIH / NHLBI 보조금 R01 - HL089598과 R01HL091947, 그리고 근육질 영양 장애 협회 부여 # 69238에 의해 지원됩니다. 이 작품도 마음에 CaMKII Signalling에 대한 Fondation Leducq 동맹에 의해 부분적으로 지원됩니다. NL은 심장 리듬 사회와 미국 심장 협회 2009-2012 Postdoc 원정대에서 사망 서성 거려와 전기 생리학의 2009-2010 미셸 Mirowski 국제 원정대의받는 사람입니다.

References

Nattel, S., Shiroshita-Takeshita, A., Brundel, B. J., Rivard, L. Mechanisms of atrial fibrillation: lessons from animal models. Prog Cardiovasc Dis. 48, 9-9 (2005).
Verheule, S., Sato, T., Everett, T. t, Engle, S. K., Otten, D., Rubart-von der Lohe, M., Nakajima, H. O., Nakajima, H., Field, L. J., Olgin, J. E. Increased vulnerability to atrial fibrillation in transgenic mice with selective atrial fibrosis caused by overexpression of TGF-beta1. Circ Res. 94, 1458-1458 (2004).
Sood, S., Chelu, M. G., Oort, R. J. van, Skapura, D., Santonastasi, M., Dobrev, D., Wehrens, X. H., H, X. Intracellular calcium leak due to FKBP12.6 deficiency in mice facilitates the inducibility of atrial fibrillation. Heart Rhythm. 5, 1047-1047 (2008).
Chelu, M. G., Sarma, S., Sood, S., Wang, S., van Oort, R. J., Skapura, D. G., Li, N., Santonastasi, M., Muller, F. U., Schmitz, W. Calmodulin kinase II-mediated sarcoplasmic reticulum Ca2+ leak promotes atrial fibrillation in mice. J Clin Invest. 119, 1940-1940 (2009).
Mathur, N., Subeena, S., Wang, S., van Oort, R. J., Sarma, S., Li, N., Skapura, D., Bayle, J. H., Valderrabano, M., Wehrens, X. H. Sudden Infant Death Syndrome in Mice With an Inherited Mutation in RyR. Circ Arrhythmia Electrophysiol. , Forthcoming (2009).