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方法文章

用于拉伸诱导心房颤动研究的绵羊模型中的高分辨率心内膜与心外膜光学标测

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DOI:

10.3791/3103

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2011年7月29日

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本文内容

摘要

本报告详细描述了在拉伸诱导心房颤动期间,对离体羊心左心房进行Langendorff灌注状态下同步心内膜和心外膜电兴奋光学标测的方法学与结果。

摘要

心房颤动(AF)是一种复杂的心律失常,具有较高的发病率和死亡率。1,2 它是临床实践中最常见的持续性心律紊乱,预计在未来几年其患病率将进一步上升。3 长期以来已认识到心房内压力升高和扩张可导致AF的发生,1,4 这突显了使用动物模型和牵张刺激研究AF动态的重要性。理解AF的机制需要以高空间和时间分辨率对心脏电活动波进行可视化观察。虽然传统用于人类电生理研究的常规电标测技术可实现高时间分辨率,但因同时使用的房内电极数量有限,空间分辨率受到限制,无法对心律失常期间的电波进行详细追踪。20世纪90年代初引入的光学标测技术,实现了在动物模型中对颤动活动的大视野、亚毫米级空间分辨率的表征,5,6 并由此识别出快速旋转的电活动波(即“旋波”,rotors),这些旋波是心室或心房内颤动活动的起源。7-9 通过对光学标测数据进行时域和频域联合分析,可以揭示AF期间存在离散的高频周期性活动位点,以及左右心房之间的频率梯度。其中旋波频率最高的区域以最高频率激活,并驱动整体心律失常。10,11 这些旋波发出的电波在传播过程中与功能性或解剖性障碍物相互作用,从而产生颤动性传导现象。12 对左心房后壁(PLA)内膜面进行标测,有助于追踪AF波动力学中旋波频率最高的关键区域。尤为重要的是,PLA正是临床上通过腔内导管消融治疗终止AF最有效的部位,13 这进一步强调了从左心房内部研究AF动力学的相关性。本文介绍一种急性牵张诱导AF的绵羊模型,该模型在某些特征上类似于人类阵发性AF。该方法结合左心房的外膜标测,并利用连接于CCD相机的双通道刚性硬质内窥镜对PLA进行内膜光学标测,从而以最直接的方式观察对AF维持最为关键区域的电活动激活模式。

方案

1. 心脏摘除与兰格多夫灌注

体重35-40 kg的绵羊使用4-6 mg/kg的丙泊酚和60-100 mg/kg的戊巴比妥钠进行麻醉。通过开胸术取出心脏,并连接至Langendorff灌注系统,以240-270 ml/min的恒定流速灌注含氧Tyrode's溶液(95% O2, 5% CO2),pH值为7.4,温度为35.5-37.5 °CTyrode 溶液成分(单位:mM)为:NaCl 130,KCl 4.0,MgCl₂ 1,CaCl₂ 1.8,NaHCO₃ 24,NaH₂PO₄ 1.2,葡萄糖 5.6,白蛋白 0.04 g/L。Blebbistatin 10 μM (美国宾夕法尼亚州普利茅斯会议Enzo Life Science International, INC.)用于降低收缩力。

2. 离体灌注绵羊心脏中牵张诱导的心房颤动

采用离体冠状动脉灌注心脏模型,通过房间隔穿刺使两个心房内的腔内压力相等。除下腔静脉外,其余所有静脉开口均予以封闭;下腔静脉则插入导管,并连接至数字传感器(Biopac Systems 转换器-TSD104A;Biopac Systems, Inc.,Goleta,CA,美国)以及一根流出导管,流出导管末端的高度位于心房上方,用于调控心房内压力。随后将压力升高至 12 cm H2O,相对于 6 cm H2

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讨论

在离体绵羊心脏中,急性牵张诱发的心房颤动(AF)具有一些与人类阵发性心房颤动相似的特性。绵羊心脏心房内压力的急性升高可使心房颤动长时间维持,类似于在心房扩张患者中观察到的较高心房颤动风险1。绵羊心房中存在从左到右的优势频率(DF)梯度,这一点也与人类电生理研究中记录的结果相似16。因此,理解该急性模型中维持心房颤动的机制,可能有助于改进目前用于人类阵发性心房颤动的治疗策略。当前方法的一些局限性包括:首先,在离体心脏中难以重现自主神经系统对颤动的影响,这限制了将结果外推至in vivo(体内)情况;其次,该模型聚焦于急性牵张诱发的心房颤动,因此其结论不应推广至已发生结构重构的心脏,在后者中,纤维化以及电学特性的改变可能会影响左肺动脉(PLA)和左心耳(LAA)的激活模式。最后需要指出的是,由于光学成像技术的限制,以及电压敏感性染料和运动解耦合化合物的毒性,目前在活体受试者中尚无法实现光学标测技术。

尽管如此,采用光学标测技术,特别是本方案中展示的左心房心内膜标测,通过识别最高数量的转子并定位至频率最快的区域,加深了我们对心.......

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披露

未声明任何利益冲突。

致谢

部分由美国国立心肺血液研究所(NHLBI)基金 P01-HL039707 和 P01-HL087226 以及 Leducq 基金会(J.J. 和 O.B.)、西班牙心脏病学会奖学金、Fundación Pedro Barrié de la Maza 和 Fundación Alfonso Martín Escudero(D.F.R.)、法国心脏病学会(Fédération Française de Cardiologie)(R.P.M.)、心律学会奖学金、日本心脏基金会/日本心电学会(The Fellowship of Japan Heart Foundation/The Japanese Society of Electrocardiology)(M.Y.)资助。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
肝素Sigma-AldrichH3393
丙泊酚Abbott Laboratories5206-04-03
戊巴比妥Lundbeck IncNDC 67386-501-55
18 号导引器Terumo Medical Corp.SS*FF1832
带气囊气管插管(9 mm)DRE Veterinary#9440
光纤喉镜套件DRE Veterinary#991
光纤镜片DRE Veterinary#984
手术剪刀DRE Veterinary#9702#1944
手术刀柄 #3 实心 4"Roboz Surgical Instruments Co.RS-9843
无菌手术刀片Roboz Surgical Instruments Co.RS-9801-10
通气袋Westmed562013
西姆斯剪刀 弯头 锐/钝Roboz Surgical Instruments Co.RS-7035
组织镊(×2)DRE Veterinary#1895
KANTROWITZ 胸部镊,11"Biomedical Research Instruments34-1980
Finochietto 大型胸廓牵开器Kapp Surgical Instrument Inc.KS-7301
开胸剪Rostfrei Solingen
塑料托盘Nalge Nunc internationalFischer
Bonn 剪刀(×2)Roboz Surgical Instruments Co.RS-5840SC
外科缝合丝线Fisher Scientific50-900-04214
显微解剖镊Roboz Surgical Instruments Co.RS-5130
四极电极导管(Torq)(×4)Medtronic Inc.05580SP
数字传感器,Biopac Systems 换能器Biopac Systems, Inc.RX104A
Biopac Systems 放大器Biopac Systems, Inc.DA-100C
Di-4-ANEPPSSigma-AldrichD8604-5mg
BlebbistatinEnzo Life SciencesBML-E1315-0025
LittleJ– CCD 视频摄像机(×2)SciMeasure Analytical Systems, Inc.
双通道刚性内窥镜Everest VIT, Inc.R10-25-0-90
灌注泵(×2)Cole-ParmerGK-77920-30
温度探针Cole-ParmerR-08491-02
pH 计Fisher Scientific01-913-806
数字温度计Cole-ParmerGK89000-10
氧合器滤芯Sorin05318
硅胶灌注管(L/S 15)Masterflex (Cole Palmer)96410-15
激光导光束(×6)Oriel Corp.77536
液体导光管(芯径 0.2 英寸)Newport Corp.77556
激光发生器(1 瓦)(×1)Shanghai Dream Lsaer TecchnologySDL-532-1000T
激光发生器(5 瓦)(×1)Newport Corp.MILL 5sJ

参考文献

  1. Kannel, W. B., Wolf, P. A., Benjamin, E. J., Levy, D. Prevalence, incidence, prognosis, and predisposing conditions for atrial fibrillation: population-based estimates. Am J Cardiol. 82, (1998).
  2. Wolf, P. A., Abbott, R. D., Kannel, W. B.

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