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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
マウスの心筋虚血/再灌流手術中、閉塞結紮の正しい配置は、通常、心筋蒼白の目に見える観察によって確認されます。本明細書では、観察された心筋蒼白を補うために、虚血および再灌流を心電図で確認する方法が、雄のC57Bl/6マウスにおいて実証される。
多くの動物モデルが、世界中の死亡原因のナンバーワンとしての地位のために、心筋リモデリングと心不全の研究のために確立されています。ヒトでは、冠状動脈に病理学的閉塞が形成され、その閉塞した動脈の再灌流は、リスクのある心筋の生存能力を維持するために不可欠であると考えられています。心筋の回復には不可欠ですが、虚血性心筋の再灌流はそれ自体で組織損傷を引き起こします。虚血/再灌流障害の生理学的反応と治癒は、慢性閉塞損傷とは異なります。心筋虚血/再灌流障害は、心筋梗塞研究の臨床的に重要なモデルとして認識されつつあります。このため、虚血/再灌流の並行動物モデルは、心筋損傷に関する知識ベースを前進させる上で不可欠です。典型的には、左前下行(LAD)冠状動脈閉塞後のマウス心臓の虚血は、閉塞(結紮)の下の心筋の目に見える蒼白によって確認されます。ただし、これは、異なる心筋領域に蒼白を引き起こす可能性のある複数の主要な動脈があるため、正しいまたは一貫した結紮糸の配置を確認する主観的な方法を提供するだけです。正しい結紮位置とその結果生じる虚血、および再灌流を評価するために心電図の変化を記録する方法は、観察された心筋蒼白を補うために、マウスモデルで一貫した梗塞サイズをもたらすのに役立ちます。これにより、使用するマウスの数を減らすことができます。さらに、心電図の変化は、手術後も時間依存的に非侵襲的に記録し続けることができます。この記事では、心筋虚血と再灌流をリアルタイムで心電図で確認する方法を紹介します。
心臓病は、世界中の死1,2の主要な原因のまま。だけでなく、それは一般的な心臓の損傷部位心筋梗塞後4体全体3に、心臓から血液をポンピングする責任左心室(LV)ほとんどの筋肉室、です。左心室組織死は、多くの場合、収縮期心不全になります。心臓病の動物モデルは、生物医学、心血管研究の発展のために不可欠です。マウスのC57BL / 6系統は、その迅速な繁殖時間、低コストのために、動物モデルのための普及した選択されていると遺伝的変化に容易にしています。心臓病の研究のためのほとんどのマウスの外科的モデルは左冠動脈のLAD枝の閉塞を伴います。 LADは左鈍角限界5,6と呼ばれることもあります。 LADは、左心室の前部と前外側の壁に血液を供給する。 LAD閉塞の研究は、時々、前部梗塞を誘発int型を拡張することを目的としています劣ると側壁領域7 O。
心筋梗塞の研究のために頻繁に使用される2つのモデルは、慢性閉塞心筋梗塞や心筋虚血/再灌流傷害を含みます。慢性閉塞は、外科的にLADを通る血流をブロックの周りに、永久に縫合することによって作成されます。虚血/再灌流障害にのみ過渡、通常は30〜60分間、虚血期間と同じように多くを作成されます。一過性虚血を達成するために、再灌流期間が続く心臓の心外膜表面上のLADに対して平行に配置されているLAD周囲に閉塞縫合関係と小さなPE-10管は、管と閉塞縫合糸を除去し、血液がある場合再び動脈を通って心筋内に流入させます。虚血/再灌流手術が原因PROMを含む、ヒト梗塞の治療を並列再灌流傷害の性質に臨床的に関連するとみなされていますptの冠動脈血管形成術およびステント留置動脈の、または冠動脈バイパス。一般的に、これらの手術中に、マウス心臓におけるLVの虚血は、心筋壁の可視蒼白によって確認されました。しかし、単純に常時監視条件下心電図(ECG)パッド上に手術を行うことによって、目に見える変化は、それによってマウス心筋の虚血および再灌流を確認し、ECG波形を観察することができます。
マウスの心臓は、その4つのチャンバー構造を含む多くの点で人間の心に似ていますが、心にも違いがあります。成人のそれに対し、分(BPM)あたり700拍れる〜60-100 BPMの8,9 - 1つの明らかな違いは、成体マウスの平均安静時の心拍数は600です。さらに、マウス再分極波のように、JおよびTは、多くの場合、脱分極のQRS群10を識別する明確なSTセグメントを困難と合併します。 electrocardiographicallのプロセスを複雑にするには心筋虚血を確認yが、それは臨床的にSTのE levation mのiが nfarction yocardialまたはSTEMIと呼ばれるヒトにおける虚血および心筋梗塞傷害の診断のためのマーカーとして使用されるT波およびSTセグメントの上昇です。ヒトおよびマウスの波形間の主な違いの一つは、S波がすぐに陰性T波に直接転送J-波で続いているです。マウスにおける急性心筋虚血中にS波の振幅が減少し、直接異常J波と逆T波11が続きます。 T波は、マウス11で再分極のかなりの部分を占めるようには見えません。人間の違い対命名法およびマウスにもかかわらず、マウスの心筋虚血および再灌流のECG確認はまだ実現可能と比較的簡単です。波形の解釈を簡単にするために、SJT間のセグメントは、ST-segmeと呼ばれntは、本明細書。
2013年に公開されたSTEMIガイドライン未満90分12 .Thisの患者ドア・ツー・バルーンの時間をお勧め動脈が再び開かれるまで、患者の冠状動脈閉塞の識別からその時間枠を意味未満90分でなければなりません。鼓動する心臓が常に働いているので、高い酸化代謝および酸素消費3の高いレベルを有しています。これを提供するために、毛細血管のネットワークは、各筋細胞3に提供されています。それは酸素と栄養の供給を排気するために数拍の心を取るだけ。 90分ウィンドウでは、ヒトにおける虚血性心臓領域は、酸素を豊富に含む血液の価値は5400と9000心拍の間に受信することからブロックされています。その同じ90分ウィンドウで、マウスが54,000 63,000に心拍を持っているでしょう。マウス虚血/再灌流傷害の実験時間点は30〜60分の間、典型的です。
開発の重要性マウスモデルにおいて心筋虚血および再灌流を確認する補足的な方法をると、心筋虚血/再灌流研究におけるデータの一貫性と再現性に重大な意味を持っています。視覚的に組織の色の変化のために心を観察する現在の慣行は、スタンドアロン診断として適切ではありません。さらに、チューブおよび縫合糸を除去した後の再灌流は保証されません。動脈がもはやオフに接続されていますが、動脈は、手順の間に被害を受けなかったかもしれないし、再灌流が不可能になる場合があります。むしろ心筋蒼白と発赤(赤色)の観測に頼るよりも、再灌流を確認するために心電図の変化の記録を持っていることが有益であろう。虚血/再灌流傷害のマーカーが表示されませんハーツは、その後すぐにフラグを立てることができ、続行する方法についての決定は、研究者によって作製することができます。
最後に、心電図の記録を確立することは目を通してベースラインからの変化します虚血性および再灌流期間eは研究者は、最初の手術後の心臓の監視を継続することができます。研究者らは現在、すぐに手術が完了すると、心臓の視力を失います。 ECGは、手術後の日に心筋の時間に起こる変化への洞察を得るための簡単な方法です。手術後の時点で記録されたECGは、継続を示すか、組織死を悪化後期開発Q波を開示する可能性があります。しかし、効果的に新規または悪化心電図マーカーをゲージには、ベースラインECGは、比較のために利用可能でなければなりません。
12週齢の雄のC57BL / 6マウス - このプロトコルは、準備取得、および8を使用して、マウスの心臓の虚血および再灌流を確認するために、ECGを解釈する方法について説明します。
動物で実行されたすべての外科的処置は、管理と使用実験動物の13または他の適切な倫理ガイドラインのためのガイドに従って行われるべきです。プロトコルは、先に進む前に、適切な機関で動物福祉委員会によって承認されなければなりません。
1. ECGの準備
注:開始する前に、手袋、眼鏡、きれいな白衣や使い捨てガウンを含む個人用保護具を着用。
2. ECGを取得
3.外科的手順と記録ECG
ECGを使用した再灌流の4確認
正常マウスのECGは、電気イベントP、Q、R、S、JおよびT. Pためのアルファベットマーカーと、図2に表示され、初期の心房脱分極です。 QRSは心室を超える脱分極の波です。 Jは、早期再分極であり、Tは、リカバリ11として知られている異種の再分極を表します。多くのラボはJ波の命名法を使用し、代わりにSTセグメント10,15-17としてSJT-セグメントを参照していないことに留意すべきです。ここでは、結果および分析は、代表と40匹のマウスの実験室での観察のオフに基づいています。ほとんどのマウスは、手術の過程で同様の波形の進行を示しました。同様の波形を示さなかったマウスを、さらなる分析のためにフラグが設定され、非梗塞動物と考えられました。類似波形の結果はまた、ジョンら 15により報告されています。
マウスの心のsuLAD閉塞に局所虚血からfferingすることは、典型的にR波だけでなく、STセグメントの最終的な標高が続くJT-セグメントの超急性ピーキングの振幅の増大を示し、 図3は 、急性心筋虚血の最初の兆候を示しています。 T波の超急性ピーキング。この図から分かるように、T波は、ベースライン条件からの振幅が増加しています。ただし、これは基線波形の場合と同様にS波がまだ深く負に突出しているため、ST上昇はまだありません。
ベースラインECG構成は、負の突出S波( 図2)が表示されます。時間が進むにつれて、ECGの変化が認められます。 STセグメントは、S波とT波の開始端部との間の区間として定義されます。このSTセグメントは、ヒトにおいて明らかです。高い心拍数に、このセグメントは、マウスにマージされ、追加、早期再分極「J-波」9月S-及びT波をarates。したがって、等電位線にS波以上の上昇は、ST上昇のマウスバージョンとして考慮されるべきです。 図4に早期梗塞虚血の進行はST上昇によって見ることができます。ここで、S波は、等電位線の上に、高められた振幅で表示しています。 J波はまた、基準波形( 図2)と比較した場合は特に、上昇します。したがって、STセグメントは、傷害/梗塞10の指標である上昇しています。
図5は 、ベースラインからのすべての方法の再灌流を介して1マウスの進行に従っています。第1の波形を記録し、ベースラインであった正常な洞調律を表示します。結紮糸を縛り、動脈が閉塞さになった後に第2の波形は、ECG 1分が表示されます。このライン上の赤い円が超急性T波のピークを示しています。場合と比較のwi番目の「ベースラインは、「T波が上昇していることは明らかです。第三の波形は、5分の時点で完全なST上昇を示しています。 「1分間の虚血」のイメージでは、S波はまだ等電位線を通過し、マイナスに突出しました。しかし、5分で複合体のS部分は、J-およびT波に進む前に限り負のそれが必要として到達しません。 S-とT波との間のセグメントが等電位線から上昇しているので、これはST上昇として記載されています。局所虚血の別の電気生理学的マーカーは、QRS群の開始から延び、T波の終わりまで続きQT間隔16を拡大しています。虚血の20分では、QT間隔が拡大しているとSTセグメントは依然として上昇しています。虚血の45分後、QT間隔遺跡が広がり、STセグメントは、上昇したままです。
持っている心筋の再灌流30分以下のため、虚血性されて、マウスでベースラインの条件に戻っECGをもたらすはずです。プレダとBurlacuは、マウスの心電図の変化、虚血時間、および梗塞の重症度17との間の相関関係を確立しました。これは、1時間の虚血期間は永続的なECG変化を生じなかったのに対し、30分の虚血期間は永続的なECG変化を引き起こさなかったことが観察されました。さらに、虚血の24時間後の閉塞動脈の再灌流にはサルベージ効果17を有していませんでした。通常、Q波はちょうど脱分極のQRS群の前にわずかに下向きの投影として識別することができます。かなりの筋肉の死は10に設定し始めると重要な、または病的なQ波は、心筋虚血の発症後すぐに開発することができます。有意なQ波は、広いQ波、その結果、対応するR波の高さの少なくとも1/3として、またはそれらの伸長時間により定義されます。死んだ心筋偏向エレクトリカの地域からの重要なQ波の結果離れて電極7からリットル電流。再灌流の5分後、深く、重要なQ波の証拠が( 図5)現れ始めます。さらに、T波が等電位線( 図5)に戻ります。再灌流の30分後、負のQ波が残り、おそらく永久的な損傷を示しています。この時点で、Q波は、広くて深いあり、死にかけ心臓組織を損傷領域( 図5)の周りに電流を偏向していることを示します。
連続虚血後、傷害および梗塞への進行は、強化された負のT波の突起( 図5、30分間の再灌流、第二の赤い円)につながります。真の梗塞にこの強化されたT波の投影は、通常7永久的なものになります。 30分間の再灌流波形の第二の赤い丸は逆T波( 図5)のように見えるかを示しています。 5 Aの場合ND 30分のT波は、T波がより負に突出していることは明らかであると比較されます。重要なQ波と相まってこれは、この心臓に永久的な組織損傷のための証拠を提供します。吸入イソフルラン麻酔は、心拍数を減少させ、したがって、QTインターバルを増加させることに留意すべきです。しかし、回復のT波の振幅が18影響を受けないままです。
上記の変化を定量的に電圧の観点から分析することができる。.csvファイルとして生理的データをエクスポートすることは非常に大量のデータを提供します6に示す図 。フラクション-のミリ秒の速度でECG値(振幅)を提供することに加えて、所望であれば、他の呼吸データ、温度プローブ、血圧カフ等を含めるためのオプションがあってもよいです。 図7に示すように、これらの定量的データをグラフ化することができます。P波にP波から一連の波形をグラフ化ECGを視覚化するのに役立ちます設定の傾向。任意の少ない時間が十分に波形が生じないことがありますので、500ミリ秒の期間は、視覚化するには良い時間枠であり、任意の追加の時間は、グラフが標準的なコンピュータモニタ上で見たときに、雑然とした電気生理学的イベントは逃したかを認識することは困難することができる表示されるようになります。

図1:ECGパッド上でマウスの正しい配置はこのマウスは、仰臥位に位置しています。マウスの足の各1は、ECG表面パッド上の対応する電極にテープで固定されている。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図2: 通常のマウスのベースラインECG波形。通常のマウスのベースラインECGは、心臓内の電気的事象を記述するために使用される文字P、Q、R、S、JおよびTで標識されている。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図3:T波の昇格も超急性T波またはピーキングとして知られています。 T波が増幅され、ベースラインT波(図2)よりも高い。され、この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図4:ST 上昇このフィギュアdispl。STセグメントとして観察することができるAYS ST上昇は、等電点よりも高くなっている。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図5: 虚血/再灌流手術の過程で典型的な心電図変化この図は、心筋虚血/再灌流手術の期間にわたって1マウスに従います。第1の波形を記録し、ベースライン(ベースライン)であった正常洞調律が表示されます。結紮糸を縛り、動脈が閉塞さになった後に第2の波形(1分間の虚血)は、波形1分が表示されます。このライン上の赤い円が超急性T波のピークを示しています。第三の波形(5分虚血)上の赤い円は、完全なST上昇が表示されます。酔っ上の赤い丸 r番目の波形(20分虚血)が広がったQT間隔とS波は依然として上昇しているが表示されます。第五の波形(45分虚血)ディスプレイ上の赤い円は、QT-セグメントを拡幅し、STセグメント上昇しました。第六波形(1分間の再灌流)が第七波形(5分間の再灌流)に赤い丸が深く、重要なQ波のフォームが表示されischemia.The 45分対有意な変化を表示しません。第八波形(30分の再灌流)の最初の赤い円は、第二の赤い丸が可能なT波の増強を表示しながら、大幅なQ波が表示されます。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図6:それはスプレッドシートへの.csvファイルとしてエクスポートされる生理学的データは、この図は、生理学的データを示しています。REF = "https://www.jove.com/files/ftp_upload/54814/54814fig6large.jpg"ターゲット= "_空白">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図7:mVの値グラフ化は、この図に表示されるグラフは、生理学的データファイル(図6)を使用して、3回連続で完全な波形からmVの値を示しています。グラフは、生理学的データファイルからのポイントを使用して簡単な線グラフである。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
著者らは開示するものは何もない。
マウスの心筋虚血/再灌流手術中、閉塞結紮の正しい配置は、通常、心筋蒼白の目に見える観察によって確認されます。本明細書では、観察された心筋蒼白を補うために、虚血および再灌流を心電図で確認する方法が、雄のC57Bl/6マウスにおいて実証される。
この作業は、国立衛生研究所(R15HL129140)の退役軍人省研究開発局の生物医学研究所研究開発サービスからのメリットレビュー賞(BX002332およびBX000640)と、インスティテューショナルリサーチアンドインプルーブメントアカウントからの資金によって支援されました。このプロジェクトは、国立衛生研究所の助成金C06RR0306551によって部分的にサポートされています。
| Vevo 1100 | Fujifilm Visual Sonics | 心エコー検査機 | |
| マウスハンドリングプレート | Fujifilm Visual Sonics | 加熱心電図プレート | |
| Signa-Gel | 高導電性多 | ||
| 電極ゲル | パー | カー15-25 | 目的電解質 |
| トランスポア医療テープ | 3M | 1527-0 | |
| PI-スプレーII | 医薬品イノベーション | NDC 36-2013-25 | 心電図プレート用洗浄剤 |
| C57Bl6マウス | ジャクソン研究所 | 000664 | 男性、8〜12週間 |
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