Name: Echtzeit-Elektrokardiogramm-Überwachung während des Laufbandtrainings bei Mäusen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-05-05T15:00:00.000+00:00
Duration: 4 min 45 s
Description: Erfahren Sie die Echtzeit-EKG-Überwachung während des Laufbandtrainings bei Mäusen. Diese Methode ermöglicht neue Einblicke in die Auswirkungen von Bewegung auf Herzrhythmusstörungen bei vererbten Arrhythmie-Syndromen.

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Diese Arbeit wurde gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG; Clinician Scientist Program in Vascular Medicine (PRIME), MA 2186/14-1 an P. Tomsits), das Deutsche Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK; 81X2600255 an S. Clauss), die Corona-Stiftung (S199/10079/2019 an S. Clauss) und das ERA-NET zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen (ERA-CVD; 01KL1910 an S. Clauss). Die Geldgeber spielten keine Rolle bei der Vorbereitung des Manuskripts.

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Aktuelle Leitlinien empfehlen regelmäßige körperliche Aktivität, da sie nachweislich ein wichtiger Modifikator kardiovaskulärer Risikofaktoren ist30. Es gibt auch immer mehr Belege dafür, dass moderate körperliche Aktivität sowohl in der Primär- als auch in der Sekundärprävention vor Vorhofflimmern (VHF) schützen kann31,32,33. Im Gegenteil, Ausdauersportler wie Marathonläufer haben ein höheres Risiko, an ...

Regelmäßige körperliche Aktivität ist wichtig für ein gesundes Leben. Bestimmte Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen jedoch zu Situationen, in denen diese Übereinstimmung des gesunden Menschenverstandes zumindest fragwürdig ist. Bei Patienten mit Myokarditis zeigen die aktuellen Daten sogar unerwünschte Auswirkungen von körperlicher Betätigung, so dass es bei diesen Patienten empfohlen wird, alle körperlichen Betätigungen für einen bestimmten Zeitraum zu unterbrechen 1,2,3. Bei anderen kardiovaskulären Erkrankungen (CVD) wie z. B. erblichen Arrhythmie-Syndromen gibt es vergleichsweise weniger Evidenz über das angemessene Maß an körperlicher Betätigung 4,5,6,7, was die klinische Beratung in diesen Fällen, vor allem für junge und körperlich aktive Patienten, sehr schwierig macht.
Unerwünschtes Remodeling, das zu verminderter Kontraktilität und Herzinsuffizienz führt, und proarrhythmogenes Remodeling, das zu Herzrhythmusstörungen und plötzlichem Herztod führt, wurden als Kennzeichen für belastungsbedingte schädliche Auswirkungen auf das Herz vorgeschlagen8. Eine Vielzahl von Studien weist auf positive Auswirkungen moderater körperlicher Betätigung auf ein breites Spektrum verschiedener Krankheiten hin 9,10. Umfangreiches Training kann sich jedoch nachteilig auf das Herz auswirken und insbesondere bei ansonsten gesunden Sportlern zu Herzrhythmusstörungen führen11. Obwohl strukturelle Umbauprozesse, die zu einer vulnerablen proarrhythmischen Substratproduktion führen, dieser paradoxen Situation zugrunde liegen können, wie bei Marathonläufern gezeigt wurde12, sind die spezifischen Mechanismen des trainingsbedingten nachteiligen Umbaus sowohl bei gesunden Menschen als auch bei Patienten mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen weitgehend unbekannt.
Bei Tieren, insbesondere bei Mäusen, wurden mehrere geeignete Modelle entwickelt, um ein breites Spektrum von Herz-Kreislauf-Erkrankungen nachzuahmen13,14. Außerdem wurden bei Mäusen verschiedene Übungsmodelle und Trainingsprotokolle etabliert 15,16,17, darunter motorisiertes Laufbandtraining, freiwilliges Radlaufen (VWR) und Schwimmen17,18. Die Beurteilung der kardialen Elektrophysiologie durch EKG-Monitoring hängt klassischerweise von einer direkten leitenden Verbindung zwischen dem Tier und einer Art Detektionsgerät ab. So müssen Tiere entweder betäubt werden, z. B. um EKG-Aufzeichnungen unter Verwendung scharfer Elektroden19 zu erhalten, oder Tiere müssen durch einen Rückhalteapparat 20 ruhiggestellt werden, oder die Datenqualität wird aufgrund von Bewegungsartefakten verringert, z. B. bei Verwendung von Pfotenelektroden21 oder leitfähigen Plattformen22, die nur eine grundlegende Analyse ermöglichen. Daher ist keiner der oben genannten Ansätze mit Trainingsprotokollen kompatibel und verhindert folglich Studien zu trainingsbezogenen Mechanismen, die zu einem nachteiligen Remodeling bei Mäusen führen. Implantierbare Telemetriegeräte können diese Hürden überwinden und sind heutzutage das leistungsstärkste Werkzeug und der Goldstandard, um die Elektrophysiologie von Mäusen in vivo bei bewussten und sich bewegenden Tieren zu bewerten23,24. Aktuelle Telemetrie-Hardwarelösungen wurden entwickelt, um Mäuse in ihren Käfigen zu überwachen25,26, und erfordern in der Regel, dass ein Empfänger zur Datenerfassung unter dem Käfig platziert wird, was die Echtzeitüberwachung außerhalb dieser Umstände zu einer Herausforderung macht. In dieser Arbeit stellen wir einen Ansatz vor, um die Auswirkungen von Bewegung auf die kardiale Elektrophysiologie und Arrhythmogenese durch Echtzeit-EKG-Aufzeichnung während des Laufbandtrainings bei Mäusen mit implantierten Telemetriegeräten zu untersuchen. Alle erhaltenen Parameter wurden analysiert, wie zuvor von Tomsits et al.23 beschrieben.

<table><tbody><tr><td>14-Gauge-Nadel</td><td>Sterican</td><td>584125</td><td></td></tr><tr><td>Jede Maus</td><td>z.B. Jackson Laboratories</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bepanthen</td><td>Bayer</td><td>1578675</td><td></td></tr><tr><td>Carprofen 0,005 mg/&micro; L</td><td>Zoetis</td><td>53716-49-7</td><td></td></tr><tr><td>Data Exchange Matrix 2.0 (MX2)</td><td>Data Science International</td><td></td><td>Verwaltet die Kommunikation zwischen PhysioTel und PhysioTel HD-Telemetrieimplantaten und dem Erfassungscomputer.</td></tr><tr><td>Enrofloxacin 25 mg/ml</td><td>Baytril</td><td>400614.00.00</td><td></td></tr><tr><td>Fentanyl 0,5 mg/10 mL</td><td>Braun Melsungen</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Feine Pinzette</td><td>Fine Science Tools</td><td>11295-51</td><td></td></tr><tr><td>Fünfspuriges Laufband für Maus</td><td>Panlab - Harvard Gerät</td><td>76-0896</td><td>Enthält Laufbandeinheit, Touchscreen-Steuereinheit, einen Schwamm und Kabel</td></tr><tr><td>Irisschere</td><td>Fine Science Tools</td><td>14084-08</td><td></td></tr><tr><td>Isofluran 1 mL/mL</td><td>Cp-Pharma</td><td>31303</td><td></td></tr><tr><td>Isofluran-Verdampfersystem</td><td>Hugo Sachs Elektronik</td><td>34-0458, 34-1030, 73-4911, 34-0415, 73-4910</td><td>Enthält eine Induktionskammer, eine Gasevakuierungseinheit und Aktivkohlefilter</td></tr><tr><td>LabChart Pro 8.1.16</td><td>ADInstruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Magnet</td><td>Data Science International</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Modifizierte Bain-Schaltung</td><td>Hugo Sachs Elektronik</td><td>73-4860</td><td>Enthält eine Anästhesiemaske für Mäuse</td></tr><tr><td>Modulare Steckverbinder</td><td>Data Science International</td><td></td><td>Verbindungskabel zwischen Empfänger, Signal Interface und Matrix 2.0 (MX2)</td></tr><tr><td>Novafil s 5-0</td><td>Medtrocin/Covidien</td><td>88864555-23</td><td></td></tr><tr><td>Octal BioAmp</td><td>ADInstruments</td><td>FE238-0239</td><td>Verstärker für Aufzeichnung Oberflächen-EKG</td></tr><tr><td>Octenisept</td><td>Sch&uuml; lke</td><td>121418</td><td></td></tr><tr><td>Oxygen 5 L</td><td>Linde</td><td>2020175</td><td>Enthält einen Druckregler</td></tr><tr><td>PhysioTel ETA-F10 Sender</td><td>Data Science International</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PhysioTel Empfänger RPC-1</td><td>Data Science International</td><td></td><td>Signalempfänger</td></tr><tr><td>Ponemah 6.42</td><td>Data Science International</td><td></td><td>EKG-Analysesoftware</td></tr><tr><td>Powerlab</td><td>ADInstruments</td><td>3516-1277</td><td>Suface EKG-Erfassungs-Hardwaregerät. Enthält EKG-Elektrodenableitungen</td></tr><tr><td>Prism 8.0.1</td><td>Graph Pad Radio Device</td><td></td><td></td></tr><tr><td>(Sony AF/AM)</td><td>Sony</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Signal Interface</td><td>Data Science International</td><td></td><td>Erfasst und synchronisiert digitale Signale mit Telemetriedaten in Ponemah v6.x.</td></tr><tr><td>Federschere</td><td>Fine Science Tools</td><td>91500-09</td><td></td></tr><tr><td>Chirurgische Plattform</td><td>Kent Scientific</td><td>SURGI-M</td><td></td></tr><tr><td>Tergazyme 1%</td><td>Alconox</td><td>13051.0</td><td>Gewerbliche Reinigungslösung</td></tr><tr><td>Pinzette</td><td>Kent</td><td>Scientific INS600098-2</td><td></td></tr></tbody></table>

echtzeit-elektrokardiogramm-Überwachung während des laufbandtrainings bei mäusen

Real-Time Electrocardiogram Monitoring During Treadmill Training in Mice

Regelmäßige körperliche Bewegung trägt wesentlich zur kardiovaskulären Gesundheit bei und beeinflusst verschiedene metabolische sowie elektrophysiologische Prozesse. Bei bestimmten Herzerkrankungen wie erblichen Arrhythmie-Syndromen, z. B. der arrhythmogenen Kardiomyopathie (ACM) oder der Myokarditis, kann sich körperliche Betätigung jedoch negativ auf das Herz auswirken und zu einer proarrhythmogenen Substratproduktion führen. Derzeit sind die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen des trainingsbedingten proarrhythmogenen Umbaus weitgehend unbekannt, so dass unklar bleibt, welche Häufigkeit, Dauer und Intensität des Trainings im Zusammenhang mit Krankheit(en) als sicher angesehen werden kann.
Die vorgeschlagene Methode ermöglicht es, proarrhythmische/antiarrhythmische Effekte von körperlicher Betätigung zu untersuchen, indem Laufbandtraining mit Echtzeitüberwachung des EKGs kombiniert wird. Implantierbare Telemetriegeräte werden verwendet, um das EKG von sich frei bewegenden Mäusen über einen Zeitraum von bis zu 3 Monaten sowohl in Ruhe als auch während des Laufbandtrainings kontinuierlich aufzuzeichnen. Die Datenerfassungssoftware mit ihren Analysemodulen dient zur Analyse grundlegender EKG-Parameter wie Herzfrequenz, P-Wellen-Dauer, PR-Intervall, QRS-Intervall oder QT-Dauer in Ruhe, während und nach dem Training. Des Weiteren werden die Parameter der Herzratenvariabilität (HRV) und das Auftreten von Herzrhythmusstörungen ausgewertet. Kurz gesagt, beschreibt dieses Manuskript einen schrittweisen Ansatz zur experimentellen Untersuchung von trainingsinduzierten Effekten auf die kardiale Elektrophysiologie, einschließlich eines möglichen proarrhythmogenen Umbaus in Mausmodellen.

Abhängig von den individuellen Forschungszielen wird die anschließende Analyse der gewonnenen Telemetriedaten sehr unterschiedlich ausfallen. Hier demonstrieren wir die Machbarkeit der Methode, indem wir qualitativ hochwertige Daten erhalten, die während der Trainingsperioden aufgezeichnet wurden, und liefern beispielhafte Ergebnisse von EKGs und Herzfrequenzvariabilitätsanalysen vor, während und nach dem Training. Die Daten werden als Mittelwert ± Standardfehler des Mittelwerts (REM) dargestellt, alle statistischen Ausw...

Das Elektrokardiogramm (EKG) ist die Schlüsselvariable zum Verständnis der kardialen Elektrophysiologie. Körperliche Bewegung hat positive Auswirkungen, kann aber auch im Zusammenhang mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen schädlich sein. Dieses Manuskript stellt eine Methode zur Aufzeichnung von Echtzeit-EKGs während des Trainings vor, die dazu dienen kann, ihre Auswirkungen auf die kardiale Elektrophysiologie bei Mäusen zu untersuchen.

Echtzeit-Elektrokardiogramm-Überwachung während des Laufbandtrainings bei Mäusen

Regular physical exercise is a major contributor to cardiovascular health, influencing various metabolic as well as electrophysiological processes. ...

Die Echtzeitbewertung der elektrophysiologischen Eigenschaften des Meeres während des Trainings war bisher eine Herausforderung. Dieses Protokoll bietet einen Ansatz, um dies zu überwinden, indem es eine EKG-Überwachung in Echtzeit vor, während und nach dem Laufbandtraining ermöglicht. Die Kombination von Laufbandtraining und Echtzeit-EKG-Überwachung ermöglicht es, neue Einblicke in den Zusammenhang zwischen Bewegung und Herzrhythmusstörungen zu gewinnen, insbesondere bei erblichen Arrhythmiesyndromen mit transgenen Mausmodellen.Die Methode an sich ist einfach, erfordert jedoch sorgfältige Aufmerksamkeit bei der Implantation des Senders und der Positionierung des elektrischen Kabels, um ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis zu gewährleisten. Aparna Chivukula und Kavi Raj Chataut, zwei Doktoranden in meinem Labor, werden das Verfahren demonstrieren. Aktivieren Sie den Sender, indem Sie den mitgelieferten Magneten in unmittelbarer Nähe platzieren.Testen Sie nach der Aktivierung das Signal des Senders mit einem Funkgerät bei einer Frequenz von 530 Hertz AM, ein scharfer und klarer Piepton zeigt an, dass der Sender aktiviert ist, während ein inaktivierter Sender kein Signal gibt. Schalten Sie das Laufband ein. Stellen Sie die Steigung, Geschwindigkeit und Stoßintensität des Laufbandes gemäß dem Trainingsprotokoll ein.Drücken Sie im Steuergerät auf Einstellungen und wählen Sie Rastertest. Es öffnet sich ein Bildschirm zur Auswahl der Rastergröße. Wählen Sie Mäuse aus.Drücken Sie auf Start, um den Schocktest zu starten. Um den Test zu starten, bestätigen Sie die Warnung, indem Sie den Bildschirm berühren. Legen Sie den leitfähigen Teil des mit dem Laufband gelieferten Schwammzubehörs auf das Gitter des Laufbands.Platzieren Sie es, bis das Wort "pass" auf dem Bildschirm erscheint. Testen Sie alle Raster auf diese Weise. Der Test wird automatisch beendet, nachdem alle Fahrspuren ihn erfolgreich passiert haben, kann aber jederzeit vom Benutzer durch Drücken der Stopp-Taste gestoppt werden.Um mit dem Reinigungstest fortzufahren, drücken Sie Start und warten Sie, bis der Test ausgeführt wird. Bringen Sie das Tier in den Auslaufraum. Setzen Sie den Signalempfänger auf die durchsichtige Box und verbinden Sie den Signalempfänger über das Verbindungskabel mit dem Datenerfassungssystem, das aus einer Datenaustauschmatrix und einer Signalschnittstelle besteht, die wiederum mit einem Computer verbunden ist, auf dem die Erfassungssoftware läuft, um das EKG-Signal während des Experiments anzuzeigen.Drücken Sie Start, um in den Ausführungsmodus zu wechseln. Wenn Sie fertig sind, nehmen Sie den Signalempfänger aus der transparenten Box und legen Sie ihn wie abgebildet wieder unter den Käfig. Schalten Sie das Laufband aus, um unerwünschte Stöße zu vermeiden.Es wurden Elektrokardiogrammdaten mit klaren P-, Q-, R-, S- und T-Wellen bei Tieren während des Trainings erhalten. Die Herzfrequenz steigt auf etwa 800 Schläge pro Minute, wenn das Tier trainiert, und erholt sich nach dem Training allmählich in Richtung Ausgangswert. PR-Intervall, QRS-Dauer und QTc-Intervalle verkürzen sich unter Belastung, und sobald die Spannung vorbei ist, kehren Sie zum Ausgangswert zurück.Die Erkennung von Tachykardie- und Bradykardie-Episoden zeigt den Sinusrhythmus zu Beginn und die Sinustachykardie während des Trainings. Die Herzfrequenz steigt während des Trainings an und kehrt nach dem Training allmählich zum Ausgangswert zurück. Dieser Trend kann auch durch das mittlere RR-Intervall visualisiert werden.Eine vergleichbare Standardabweichung der RR-Intervalle wurde zu Beginn und während des Trainings durch automatisierte RR-Annotation erhalten, was die Datenqualität demonstriert. Einer der kritischsten Schritte ist die Positionierung des Signalempfängers auf der transparenten Box, um ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis zu gewährleisten.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Medicine

Medizin

Programmierte elektrische Stimulation bietet die Möglichkeit, Leitungseigenschaften des Herzens zu bestimmen, und die Möglichkeit zu induzieren und zu beenden Herzrhythmusstörungen mit verschiedenen Stimulation Protokolle. Mit einem transvenösen Katheter kann intrakardialen Elektrogramm Aufnahmen in Mäusen nach programmierten Elektrostimulation Protokolle arrhythmogene Substrate zu identifizieren eingeholt werden.

Programmierte elektrische Stimulation in Mäuse

Transthorakale Echokardiographie bietet eine nichtinvasive Methode zur Beurteilung der Herzfunktion bei Mäusen. Eine Kombination aus Ultraschall und Doppler bildgebenden Verfahren kann verwendet werden, um dreidimensionale Messungen der Herz-und intrakardialen Blutflusses, die zusammen eine Beurteilung der kardialen systolischen und diastolischen Leistung zu erzielen.

Transthorakale Echokardiographie in Mäuse

Telemetric EKG wurde als ein wesentliches Instrument bei der Beurteilung von Tiermodellen für Herzrhythmusstörungen und den plötzlichen Herztod entwickelt. Hier präsentieren wir eine schrittweise Anleitung zur telemetrischen EKG-Aufzeichnungen für den Einsatz in langfristige ambulante EKG-Überwachung in Mäusen.

Ambulante EKG-Aufzeichnung in Mäuse

Eine chirurgische Technik zur Implantation von kommerziell erhältlichen Telemetriesender zur kontinuierlichen Messung des biopotential verwendet (one-Kanal-EKG), Herzfrequenz, Körpertemperatur und Bewegungsaktivität in sich frei bewegenden Mäusen gezeigt. Empfehlungen und Protokolle für die post-operative Betreuung und Schmerzlinderung, Verbesserung der Einziehung, Wohlbefinden und Überlebensrate werden ebenfalls vorgestellt.

Die Implantation von Radiotelemetrie Sender Nachgeben Daten über EKG, Herzfrequenz, Körpertemperatur und Aktivität in frei bewegliche Labormäusen

Wir beschreiben das Protokoll eine kardiale Stresstest Dobutamin induziert und überwacht durch Herzkatheter bei normalen Mäusen durchzuführen. Auch zeigen wir ihre Anwendung auf subklinische Herzerkrankungen in fettreichen Diät-induzierten adipösen Mäusen zu entlarven.

Cardiac Stress Test durch Dobutamin induziert und Überwacht durch Herzkatheter in Mäuse

Während der murinen myokardialen Ischämie/Reperfusionsoperation wird die korrekte Platzierung der okkludierenden Ligatur typischerweise durch sichtbare Beobachtung der Myokardblässe bestätigt. Hierin wird ein Verfahren zur elektrokardiographischen Bestätigung von Ischämie und Reperfusion zur Ergänzung der beobachteten Myokardblässe an männlichen C57Bl/6-Mäusen demonstriert.

Die Bestätigung der myokardialen Ischämie und Reperfusion Injury in Mäusen Oberflächen Pad Elektrokardiographie

Hier präsentieren wir ein Protokoll zur Erfassung von Gehirn und Herz Bio-Signale bei Mäusen mit gleichzeitiger Video Elektroenzephalographie (EEG) und Elektrokardiographie (EKG). Wir beschreiben auch Methoden, um die daraus resultierende EEG-EKG-Aufnahmen für Anfälle, spektrale EEG, Herzfunktion und Herzfrequenz-Variabilität zu analysieren.

Gleichzeitige Video-EEG-EKG Monitoring Neurocardiac Dysfunktion in Mausmodellen der Epilepsie zu identifizieren

Wir präsentieren ein EKG-Protokoll, das technisch einfach, kostengünstig, schnell und erschwinglich bei kleinen Mäusen ist und mit erhöhter Empfindlichkeit durchgeführt werden kann. Wir schlagen diese Methode als Screening-Ansatz für die Untersuchung von pharmakologischen Wirkstoffen, genetischen Modifikationen und Krankheitsmodellen bei Mäusen vor.

Elektrokardiogrammaufnahmen bei anästhesierten Mäusen mit Blei II

Hier präsentieren wir ein Schritt-für-Schritt-Protokoll für einen halbautomatischen Ansatz zur Analyse von Daten der murinen Langzeitelektrokardiographie (EKG) für grundlegende EKG-Parameter und häufige Arrhythmien. Die Daten werden von implantierbaren Telemetriesendern in lebenden und wachen Mäusen gewonnen und mit Ponemah und seinen Analysemodulen analysiert.

Analyse von Langzeit-Elektrokardiographie-Aufnahmen zum Nachweis von Arrhythmien bei Mäusen

Wir präsentieren einen neuartigen Ansatz zur Nanopartikel-Lokalisierung in das Gefäßsystem des menschlichen xenotransplantiert Tumoren mittels dynamischer Echtzeit-Intravitalmikroskopie Bildgebung in einem Vogelembryo Modell zu quantifizieren.

Evaluation von Nanopartikel-Aufnahme in Tumoren in Echtzeit über Intravital Imaging

Erfahren Sie die Echtzeit-EKG-Überwachung während des Laufbandtrainings bei Mäusen. Diese Methode ermöglicht neue Einblicke in die Auswirkungen von Bewegung auf Herzrhythmusstörungen bei vererbten Arrhythmie-Syndromen.

Echtzeit-Elektrokardiogramm-Überwachung während des Laufbandtrainings bei Mäusen

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