2010年5月26日
程序性电刺激可用于评估心脏的传导特性,并通过不同的起搏方案诱导和终止心律失常。利用经静脉导管,在小鼠中实施程序性电刺激方案后,可获取心内电图记录,以识别致心律失常的基质。
将麻醉后的小鼠仰卧位固定于加热板上。分离右侧颈静脉,结扎静脉近端。将1.1 French OC Apolar导管插入静脉,随后推进导管至右心房和右心室。
最后,结扎静脉的远端以固定导管位置并防止出血。大家好,我是来自贝勒医学院分子生理学与生物物理学系Zver博士实验室的Naali。今天我们将向您展示在小鼠中设置电刺激程序的操作流程。
我们在实验室中采用此方法研究小鼠的可诱导性心律失常。现在开始操作。在进行插管和导管插入手术之前,使用毛发剪将麻醉小鼠从颈部至胸部中段区域的毛发剪除。
用10%聚维酮碘消毒手术区域。将小鼠置于仰卧位,并将其四肢固定在集成的心电图电极上。在加热板系统中,建议使用包含直肠温度探针的装置,该探针连接至由热分析系统控制的加热垫,以维持小鼠体温在37±1°C。
通过夹捏测试确认小鼠已完全麻醉后,在正中线右侧、锁骨水平处做一长约半英寸的切口。通过钝性分离皮下组织、唾液腺和淋巴组织。为暴露右侧颈静脉,用6-0缝线结扎静脉近端。
在可视血管节段的远端下方放置另一根缝线。现在启动基于计算机的数据采集系统,以记录体表心电图。将导管连接至外部刺激器,并置于记录模式。
接下来,用显微剪刀在静脉的纵向上做一小切口,同时轻轻牵拉近端缝线。为帮助保持静脉平直,将1.1 French Octo拉出导管经静脉送入右心房和右心室。通过观察右心室心尖部、右心室基底部、房室结以及右心房水平的四种心内电图波形,确认导管位置正确,最后结扎远端缝线以固定导管位置,并防止心房起搏时可能发生的出血。
位于心房内的电极对从记录模式切换至刺激模式,而其他电极对保持在记录模式。为了确定小鼠是否具有更高的心房心律失常易感性,需进行右心房程序性电刺激。首先,通过在不同基础起搏周长(BCL)下施加至少52毫秒的电流脉冲,以检测刺激捕获的一致性,从而确定心房起搏阈值。
初始脉冲序列的基本周期长度(BCL)略低于固有BCL,并缩短10毫秒。刺激捕获所需的典型电流幅度为100至200微安。在以100毫秒的基本周期(BC)进行15秒的心房起搏后,测量窦房结恢复时间(SNRT),该时间定义为起搏序列中最后一个刺激与其后首次自发性窦性心搏开始之间的间期。
为了测定心房有效不应期(A ERP),在固定的BCLS下进行一系列心房起搏,每次起搏包含一个或数个较短的期前刺激S2。S1至S2间期在每次起搏序列中逐步缩短2毫秒,范围从70毫秒递减至20毫秒,每次刺激方案之间至少留有30秒的恢复期。A ERP定义为S1至S2最长的耦合间期,此时心房对S2刺激未能产生可传导的搏动。
类似的心房起搏刺激序列和期前刺激方法可用于测定房室结的有效不应期(AV NERP)。AV NERP 定义为:在心房给予期前刺激后,仍能跟随希氏束电位但不再跟随QRS波群的最长S1-S2耦联间期。可采用短阵快速起搏方案检测心房心律失常(包括心房颤动)的可诱发性,该方案通过施加一系列持续2秒的短阵刺激实现。
前两次持续两秒的脉冲刺激的周期长度(CL)为40毫秒,随后每次持续两秒的脉冲刺激的CL比前一次缩短2毫秒,直至最终CL达到20毫秒。所有起搏方案完成后,停止数据采集。在终末期电生理研究的情况下,可轻轻松开结以取出导管。
此处展示小鼠的一些代表性体表心电图和心内电图。该体表心电图显示规律的窦性心律,频率约为每分钟540次。接下来的四个电图显示右心房水平的双极心内电图记录。
房室结、右心室底部以及右心室心尖。在右心房水平记录的心内电图中的a波,对应体表心电图上的P波。心室电图中的V波对应体表心电图上的QRS波。
接下来,我们展示一例在体表CCG上经心房爆发性起搏后发生心房颤动的小鼠的代表性体表CCG及心内电图。在体表CCG中,RR间期不规则,且无明显P波。而心房电图则显示出快速且不规则的心房信号,符合心房颤动的特征。
心室内电图的频率较慢,与体表导联的RR间期相似。我们刚刚向您展示了如何在小鼠中进行程序性电刺激。在执行此操作时,重要的是要注意避免大量出血,并将体温维持在36至37摄氏度的正常范围内。此外,应尽量减少对异氟烷的暴露,因为长时间(超过两小时)暴露于较高浓度的异氟烷可能会抑制小鼠的心脏和呼吸功能。
因此,我们建议所有操作均应在两小时内开始。就到这里。感谢观看,祝您的实验顺利。
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本文介绍了一种在小鼠中进行程序性电刺激的实验方法,可用于评估心脏传导特性并诱导心律失常。通过使用经静脉导管,可记录心内电图,以识别致心律失常的基质。
在基因修饰小鼠中进行程序性电刺激,能够在临床前阶段精确探究心脏传导和心律失常的机制。该方法可提供关于电生理特性的高分辨率、定量数据,有助于心脏药物研发项目中的机制性风险评估和靶点验证。将其整合到早期发现工作流程中,可提高对心律失常风险及治疗假设检验的预测可信度。
小鼠程序性电刺激连接了早期发现与临床前验证,为心脏项目提供先导化合物筛选和安全性评估依据。