本プロトコルは、ラットの無菌心膜炎心臓における電圧とカルシウム過渡期の二重光学マッピングを記述し、術後心房細動の基礎となる炎症誘発性心房再構築を評価することを目的としています。
方法論記事
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本プロトコルは、ラットの無菌心膜炎心臓における電圧とカルシウム過渡期の二重光学マッピングを記述し、術後心房細動の基礎となる炎症誘発性心房再構築を評価することを目的としています。
術後心房細動(POAF)は心臓手術後に多く発生し、心房炎症やリモデリングと関連しています。無菌心膜炎(SP)モデルはこの状態をラットでも再現しており、炎症誘発性心房電気生理学の研究に貴重なプラットフォームを提供します。このプロトコルは、SP誘導後のランゲンドルフ灌流ラット心臓の準備と、同時二重光学マッピングを用いて膜貫通電圧およびカルシウム過渡現象を記録する方法を説明しています。心臓は電圧感応染料RH237とカルシウム指示薬Rhod-2 AMで染色され、運動アーティファクトを最小限に抑えるためにブレビスタチンで収縮性を抑制します。高速イメージングにより、制御されたペース配分プロトコル中に心房活動電位とカルシウム動態の時空間的マッピングが可能になります。定量的パラメータには活動電位持続時間、伝導速度、カルシウム過渡期持続時間、ピークまでの時間、交互大きさが含まれます。この手法は、炎症ストレス下での心房伝導の異質性、電気-カルシウム結合、不整脈脆弱性を正確に評価することを可能にします。この可視化されたアプローチは、POAFメカニズムの研究や心房再構築を標的とした薬理学的または遺伝的介入の検証に再現可能かつ多様なプラットフォームを提供します。
術後心房細動(POAF)は、心胸腔手術後によく見られる合併症であり、通常、術後2〜4日以内にピークを迎える一時的な心房細動(AF)が特徴です。POAFは自己制限されることが多いですが、脳卒中のリスク増加、入院期間の延長、医療費の上昇と関連しています。心房筋の炎症ストレスは、その病因の主要な要因と考えられています。
無菌心膜炎(SP)モデルは、POAFの研究に用いられた確立された小動物モデルです。このモデルでは、心外タルクの塗布により、術後の変化を模倣した局所的な心膜炎症が誘発されます。このモデルを用いた以前の研究では、構造の再構築、ギャップ接合部発現の変化、カルシウム処理異常が不整脈形成の素因を示している5,6,7。しかし、従来の電気生理学的手法では時空間情報が限られており、完全な心房表面全体で伝導異質性や電気-カルシウム結合の動態を捉えるのは困難です。
光学マッピングにより、心房表面を横断する膜貫通電圧およびカルシウム過渡現象(CaT)を同時に高解像度で画像化でき、心房伝導、再分極、カルシウムシグナル伝達の正確な可視化が可能となります。本プロトコルでは、ランゲンドルフ灌流SPラットの心臓における二重光学マッピングを記述します。このアプローチにより、制御されたペース配分プロトコルの下で伝導速度、活動電位持続時間(APD)、CaT特性、交互波の定量化が可能になります。炎症を起こした心房準備に電気的およびカルシウム処理の評価を統合することで、この手法はPOAFのメカニズム的基盤の研究や標的治療介入の検証に強力なツールを提供します。
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すべての動物処置は、施設動物ケア・使用委員会(IACUC)によって承認され、承認ID [2024]IACUC Number 4241のもと、機関および国家のガイドラインに従って実施されました。研究全体を通じて、動物福祉ガイドラインの厳格な遵守が維持され、明確に定義された人道的評価項目が示されました。持続的な倦怠感、突然の20%を超える体重減少、呼吸困難、通常の飲食困難、または重度の術後合併症を示すラットは、苦痛を最小限に抑えるためにイソフルランの過剰摂取(5%、酸素流量1L/分)で即座に安楽死処分されました。
1. 溶液および試薬の調製
2. 装備
3. ラットにおける無菌性心膜炎(SP)の誘発
4. 心臓の隔離とランゲンドルフ灌流
5. 動き抑制と排気
6. 染料の装着
7. イメージングジオメトリと信号分離
8. 取得およびペース配分のプロトコル
9. データ処理と定量化
10. 重要パラメータと受容基準
11. 統計分析
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AF誘導性
異所性活動と再突入は、POAFの開始と継続に寄与する重要なメカニズムです。再突入波長(λ)はERPと伝導速度(CV)の積によって決まり、すなわちλ = ERP×CVです。偽手術心臓では、S1S2ペーシングが不整脈なしの安定した心房反応を引き起こしました(図2A)。対照的に、SP治療を受けた心臓はしばしば異常反応を示し、心房外出(図2B)や心房細動に変化した再入室(図2C)が見られました。定量解析により、S2間隔が徐々に短縮されることで、Sham対照群と比較してSP心臓で心房性外出または細動の発生率が有意に増加することが示されました(図2D)。心房有効不応期(ERP)は両群間で変化がなかった(図2E)。
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このプロトコルは、炎症駆動モデルであるPOAFのSPに従った、分離ラット心臓におけるAPとCaTの二重光学マッピングを記述しています。プログラム可能なペーシングのもとで、VmおよびCa2+ 信号を無傷心房表面全体で同時に高解像度記録することで、APD、ピークまでの時間、伝導速度、再分極の空間的異質性、CaD、CaT振幅、CaTピークまでの時間、地域的なCaの取り扱い変動を評価できます。また、周波数依存型オルタナ(APD-ALT、Ca-ALT、DIS-ALT)の検出・定量、さらにRyR回復率および難耐率の解析も可能にします。さらに、このアプローチは不整脈性トリガー(異所性活動および再入)、SPモデルによって誘発される機能的ローターベースの再突入、そしてそれらが顕著な交互作用を示す領域との共局在を特定し、炎症誘発性の心房電気的再構築と不整脈形成のメカニズム的洞察を提供します。特に、心膜でのタルク曝露は、炎症による電気的再構築を示す初期の電気生理学的変化と関連していました。それにもかかわらず、AFは電気的、構造的、機能的要素を含む多因子性障害です。したが...
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著者には開示すべき利益相反はありません。
この研究は中国国立自然科学基金(No. 82470328, 82170326to Y.D.)の支援を受けました。いいえ。J.L.82300350に言えません)。中国鄭州河南医科院電気生理学研究所の郝国良博士と王公信博士の皆様に、光学マッピングにおける卓越した支援に感謝申し上げます。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| ブレビスタチン | アブカム | AB120425 | |
| CaCl2 | シグマ・オルドリッチ | 10043-52-4 | |
| CMOSカメラ | マッピングラボ | OMS-PCIE-2002 | |
| 心電図システム | 成都技術者 | BL-420F | |
| FE32 -メーター | メトラー・トレド | 30254108 | |
| フィルター/二色性ミラー | マッピングラボ | RH237 >700 nm; CaT 590 nm | |
| グルコース | シグマ・オルドリッチ | 921-60-8 | |
| イムゲ浴 | マッピングラボ | 該当なし | |
| KCl | シグマ・オルドリッチ | 7447-40-7 | |
| ランゲンドルフ灌流系 | Radnoti / Custom | 該当なし | |
| LED電源(530nm以上、25nm) | マッピングラボ | 該当なし | |
| MgCl2 | シグマ・オルドリッチ | 7786-30-3 | |
| NaCl | シグマ・オルドリッチ | 7647-14-5 | |
| NaH2PO4 | シグマ・オルドリッチ | 10049-21-5 | |
| NaHCO3 | シグマ・オルドリッチ | 144-55-8 | |
| OMapRecord4.0ソフトウェア | マッピングラボ | 該当なし | |
| OMapScope4.0ソフトウェア | マッピングラボ | 該当なし | |
| 蠕動ポンプ | コール・パーマー | Masterflex®L/S® | |
| プルロニックF-127 | インビトロジェン | P3000MP | |
| RH237(電圧染料) | サーモフィッシャー / インビトロジェン | S1109 | |
| Rhod-2 AM(カリフォルニア指標) | サーモフィッシャー / インビトロジェン | R1245MP | |
| 小動物用人工呼吸器 | ユヤンビオ | V-100 | |
| ペントバルビタールナトリウム | シグマ・オルドリッチ | P3761 | |
| スプラグ・ドーリーネズミ(200–220g、男性) | 地元の認定ベンダー | 該当なし | |
| 滅菌タルク粉 | シグマ・オルドリッチ | T1586 | |
| 刺激装置 | マッピングラボ | LEDC-2002 | |
| 水浴(温度制御) | 寧波新志 | SC-15 |
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