利用体表贴片式心电图确认小鼠心肌缺血与再灌注损伤

摘要

在小鼠心肌缺血/再灌注手术中，通常通过肉眼观察心肌苍白来确认结扎线位置是否正确。本文以雄性C57Bl/6小鼠为例，展示一种通过心电图确认缺血和再灌注的方法，以补充对心肌苍白的观察。

摘要

由于心肌重塑和心力衰竭是全球死亡的首要原因，目前已建立了多种动物模型用于相关研究。在人体中，冠状动脉内会形成病理性闭塞，而对该闭塞动脉进行再灌注被认为是维持风险心肌存活的关键措施。尽管再灌注对心肌恢复至关重要，但缺血心肌的再灌注过程本身也会造成组织损伤。缺血/再灌注损伤的生理反应和愈合过程与慢性闭塞损伤有所不同。心肌缺血/再灌注损伤正逐渐被认可为心肌梗死研究中具有临床相关性的模型。因此，建立相应的缺血/再灌注动物模型对于深入理解心肌损伤机制至关重要。通常情况下，小鼠左前降支（LAD）冠状动脉结扎后发生缺血，可通过结扎部位下方心肌出现肉眼可见的苍白来确认。然而，这种方法仅能主观判断结扎位置是否正确或一致，因为多个主要动脉的阻断均可能引起不同区域心肌的苍白。若能结合心电图变化记录，以评估结扎位置的准确性以及缺血和再灌注情况，作为对心肌苍白观察的补充手段，将有助于在小鼠模型中获得更一致的梗死面积，从而减少实验所需小鼠数量。此外，术后还可非侵入性地以时间依赖方式持续记录心电图变化。本文将演示一种通过心电图实时确认心肌缺血与再灌注的方法。

引言

心脏病仍然是全球死亡的首要原因^1,2。左心室（LV）不仅是心肌最发达的腔室，负责将血液从心脏泵送至全身³，也是心肌梗死后常见的心脏损伤部位⁴。左心室组织坏死常导致收缩性心力衰竭。动物心脏病模型对于推动生物医学心血管研究至关重要。C57Bl/6品系小鼠因其繁殖周期短、成本低且易于进行基因改造，已成为常用的动物模型。大多数用于研究心脏病的小鼠手术模型均涉及结扎左冠状动脉的前降支（LAD）。LAD有时被称为左钝缘支^5,6。LAD为左心室前壁及前外侧壁供血。LAD结扎研究旨在诱导前壁梗死，有时可扩展至下壁和侧壁区域⁷。

常用于心肌梗死研究的两种模型包括慢性闭塞型心肌梗死和心肌缺血/再灌注损伤。慢性闭塞模型通过外科手术结扎左前降支（LAD）并永久阻断其血流而建立。缺血/再灌注损伤模型的建立方法基本相同，唯一的区别在于缺血时间为短暂性，通常为30至60分钟。为实现短暂性缺血，需将闭合缝线围绕左前降支和一根并行放置于心脏心外膜表面的细小PE-10导管进行结扎，随后进入再灌注阶段，此时移除导管和结扎线，使血液重新流经动脉并灌注心肌组织。由于再灌注损伤的病理特征与人类心肌梗死的临床治疗过程相似，该手术模型被认为具有临床相关性，后者通常包括及时进行冠状动脉成形术和支架植入，或冠状动脉旁路移植术。通常情况下，在小鼠心脏手术过程中，左心室缺血可通过心肌壁出现明显的苍白外观来确认。然而，若将手....

方案

对动物进行的所有外科手术均应遵循《实验动物护理与使用指南》¹³ 或其他适当的伦理准则。在开展实验前，相关方案须获得相应机构动物福利委员会的批准。

1. 心电图检查的准备工作

注意：实验开始前，请穿戴个人防护装备，包括手套、护目镜以及洁净的实验服或一次性防护服。

1. 使用不含酒精和漂白剂的去污溶液清洁心电图垫。用精细擦拭巾轻轻吸去多余的溶液，确保电极垫不被损坏。
2. 如果心电图垫具有加热功能，请开启使用。麻醉状态下的小鼠容易迅速丧失体温。将垫子加热至40–42 °C，以在整个手术过程中维持小鼠正常体温37 °C¹⁴。使用直肠温度计监测体温，并根据需要调节垫子温度，使体温维持在约37 °C。
3. 由于大多数开胸手术是在小鼠仰卧位（supine）下进行的，请确保将切换开关置于"supine"设置。许多心电图垫具有在俯卧（prone）和仰卧（supine）位置之间切换的功能。若未选择正确的体位，可能导致心电图事件的误读。
4. 使用5%吸入式异氟烷和1 L/min氧气对小鼠进行麻醉。待小鼠进入麻醉状态后，将其转移至配备麻醉鼻罩的心电图垫上，并将异氟烷浓度降至2%，氧气流速保持1 L/min。通过用镊子夹捏小鼠足部并确认其无反应，以验证麻醉效果。
5. 在小鼠眼睛上涂抹一层薄薄的眼部润滑软膏，....

结果

正常小鼠心电图如图2所示，其中以字母标记电生理事件P、Q、R、S、J和T。P波代表心房初始去极化；QRS波群代表心室去极化波；J点代表早期复极，T波代表异质性复极，也称为复极恢复过程¹¹。需要注意的是，许多实验室不使用J波这一术语，而是将SJT段称为ST段^10,15-17。本文结果与分析具有代表性，基于40只小鼠的实验观察。大多数小鼠在手术过程中表现出相似的心电波形变化。对于未表现出相似波形的小鼠，标记为需进一步分析，并视为非梗死动物。类似的心电波形结果亦由Jong et al.¹⁵ 报道。

由于LAD闭塞导致区域性缺血的小鼠心脏通常表现为R波振幅增加，以及JT段的超急性高尖，随后最终出现ST段抬高。图3显示了急性心肌缺血的首个征象：T波的超急性高尖。从该图中可见，T波的振幅较基线状态有所增加。然而，此时尚不属.......

讨论

利用心电图变化作为辅助手段来确认心肌缺血和再灌注，可确保结扎线放置的准确性。结扎线位置的准确对于降低动物间的数据变异性至关重要。小鼠心脏的左前降支动脉（LAD）难以直接观察，因此，在视觉苍白的基础上结合心电图变化，有助于确保结扎位置正确，并产生预期的组织损伤。

由于心电图电极贴片可提供心脏的无创视图，因此在研究过程中可多次获取心电图。这有助于更好地理解手术期间及术后发生的心脏变化。术前获取基线心电图以供术后比较至关重要。晚期阶段的心肌坏死甚至心室动脉瘤，均可通过心电生理信号的偏转及心电图形态的改变而被观察到。这些变化可能为心力衰竭的进展提供重要线索。

使用超声心动图仪器测量心电图的优点包括可在缺血/再灌注手术之前或之后同步评估心脏的结构和功能参数。该系统在记录心电图方面的局限性在于购买超声心动图设备的成本较高。然而，如果实验需要在多天内持续监测心电图，则可选择多种心电图记录装置，包括配备相应软件的远程遥测心电图单元，这些单元可编程以在不同时间间隔记录和分析心电波形。但许多心电图遥测装置需要植入手术或特殊饲养环境。此外，还存在多.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
Vevo 1100	富士胶片 Visual Sonics		超声心动图仪
小鼠操作板	富士胶片 Visual Sonics		加热式心电图板
Signa-Gel			高导电性多-
电极凝胶	Parker	15-25	目的 电解质
特普贴医用胶带	3M	1527-0
PI-Spray II	药物创新	NDC 36-2013-25	ECG 板清洁剂
C57Bl6 小鼠	杰克逊实验室	000664	雄性，8–12 周龄
异氟烷麻醉系统-异氟烷	Henry Schein	NDC 1169-0500-1
Excel	微软
Systane 夜间润滑眼膏	Alcon	65050935
7-0 Perma-Hand Silk 缝合线	Ethicon	640.O32
5-0 Perma-Hand Silk 缝合线	Ethicon	K809.O32
手术剪刀	ROBOZ	RS-5881
镊子	Fine Science Tools	11052-10
纱布	Bio Nuclear Diagnostics Inc	DIS-022B
持针器	精细科学工具	12565-14
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