Name: マウスのトレッドミルトレーニング中のリアルタイム心電図モニタリング (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-05-05T15:00:00.000+00:00
Duration: 4 min 45 s
Description: 学ぼう、マウスのトレッドミルトレーニング中のリアルタイム心電図モニタリング手法。トランスジェニックマウスモデルを用いて運動と不整脈の関係を解明し、遺伝性不整脈症候群の研究に新たな知見を提供します。

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この研究は、ドイツ研究財団(DFG;血管医学の臨床医科学者プログラム(PRIME)、MA 2186 / 14-1からP.トムシッツ)、ドイツ心臓血管研究センター(DZHK; 81X2600255からS.クラウス)、コロナ財団(S199 / 10079/2019からS.クラウス)、および心血管疾患に関するERA-NET(ERA-CVD; 01KL1910からS.クラウス)。資金提供者は原稿の準備に何の役割も果たしていませんでした。

著者は開示するものは何もありません。

現在のガイドラインでは、心血管危険因子の重要な修飾因子であることが実証されているため、定期的な身体活動を推奨しています30。中程度の身体活動が一次予防と二次予防の両方で心房細動(AF)を予防する可能性があるという証拠も増えています31,32,33。それどころか、マラソンランナーなどの持久力アスリートはAFを発症するリスクが高く、持久力トレーニングにも悪影響を与える可能性があることを示しています34,35。不整脈のリスクとトレーニング強度の間のこのようなU字型の関係は、他の点では健康なアスリート9,36,37,38および基礎となる心臓病の患者のAFについて明確に示されていますが、トレーニング強度と不整脈形成に関してはほとんど知られていません<s...

定期的な身体活動は健康的な生活にとって重要です。ただし、特定の心血管疾患は、この常識的な合意が少なくとも疑わしい状況につながります。心筋炎の患者では、現在のデータは運動の悪影響さえ示しているため、これらの患者では一定期間すべての運動を一時停止することが推奨されます1,2,3。遺伝性不整脈症候群などの他の心血管疾患(CVD)では、適切な運動レベルに関するエビデンスが比較的少なく4,5,6,7、これらの症例の臨床カウンセリングは、主に若くて身体的に活動的な患者に対して非常に困難になっています。
収縮性の低下と心不全につながる有害なリモデリングと、不整脈と心臓突然死につながる不整脈誘発性リモデリングが、心臓への運動関連の有害な影響の特徴として示唆されています8。多くの研究は、さまざまな疾患の広い範囲にわたって中程度の運動の有益な効果を示しています9,10。しかし、広範なトレーニングは心臓に有害な影響を及ぼし、特に健康なアスリートの不整脈につながる可能性があります11。マラソンランナー12で実証されているように、脆弱な不整脈基質産生につながる構造リモデリングプロセスがこのパラドックス状況の根底にある可能性がありますが、健康な人と心血管疾患の患者の両方における運動関連の有害なリモデリングの特定のメカニズムはほとんど不明のままです。
動物、特にマウスにおいて、広範囲の心血管疾患を模倣するためにいくつかの適切なモデルが開発されている13、14。また、マウス15、16、17では、電動トレッドミルトレーニング、自主ホイールランニング(VWR)、水泳17、18など、さまざまな運動モデルとトレーニングプロトコルが確立されています。ECGモニタリングによる心臓電気生理学の評価は、古典的には、動物とある種の検出装置との間の直接的な伝導接続に依存する。したがって、例えば、鋭利な電極19を使用してECG記録を得るために動物を麻酔する必要があるか、または動物を拘束具20によって固定化する必要があるか、または、例えば、足電極21または導電性プラットフォーム22を使用する場合、基本的な分析のみを可能にする場合、モーションアーチファクトのためにデータ品質が低下する。したがって、上記のアプローチのいずれもトレーニングプロトコルと互換性がなく、その結果、マウスの有害なリモデリングにつながる運動関連のメカニズムに関する研究を妨げます。埋め込み型テレメトリデバイスはこれらのハードルを克服することができ、今日では、意識のある動物や動いている動物でin vivoでマウスの電気生理学を評価するための最も強力なツールであり、ゴールドスタンダードです23,24。現在の遠隔測定ハードウェアソリューションは、ケージ内のマウスを監視するために開発されており25、26、一般に、データ収集のためにレシーバーをケージの下に配置する必要があり、したがって、これらの状況外でのリアルタイムモニタリングを困難にする。ここでは、埋め込み型テレメトリデバイスを使用したマウスのトレッドミルトレーニング中のリアルタイムECG記録により、心臓電気生理学と不整脈形成に対する運動の影響を調べるアプローチを提供します。得られた全てのパラメータは、Tomsitsらによって前述されたように分析された23。

<table><tbody><tr><td>14ゲージ針</td><td>ステリカン</td><td>584125</td><td></td></tr><tr><td>任意のマウス</td><td>例:ジャクソン研究所</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ベパンテン</td><td>バイエル</td><td>1578675</td><td></td></tr><tr><td>カルプロフェン 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>PhysioTelおよびPhysioTel HDテレメトリインプラントと取得コンピュータ間の通信を管理します。</td></tr><tr><td>エンロフロキサシン 25 mg/ml</td><td>バイトリル</td><td>400614.00.00</td><td></td></tr><tr><td>フェンタニル 0.5 mg/10 mL</td><td>ブラウン メルスンゲン</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ファイン フォーセプス</td><td>ファイン サイエンス ツール</td><td>11295-51</td><td></td></tr><tr><td>マウス用 5 レーン トレッドミル</td><td>Panlab - ハーバード デバイス</td><td>76-0896</td><td>トレッドミル ユニット、タッチスクリーン コントロール ユニット、スポンジ、ケーブルを含む</td></tr><tr><td>アイリスはさみ</td><td>ファイン サイエンス ツール</td><td>14084-08</td><td></td></tr><tr><td>イソフルラン 1 mL/mL</td><td>CP-Pharma</td><td>31303</td><td></td></tr><tr><td>イソフルラン気化器システム</td><td>Hugo Sachs Elektronik</td><td>34-0458, 34-1030, 73-4911, 34-0415, 73-4910</td><td>誘導室、ガス排気ユニット、チャコールフィルターを含む</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>変更されたベイン回路</td><td>ヒューゴ・ザックス・エレクトロニック</td><td>73-4860</td><td>マウス用の麻酔マスクが含まれています</td></tr><tr><td>モジュラーコネクタ</td><td>データサイエンスインターナショナル</td><td></td><td>Reciever、Signal Interface、Matrix 2.0 (MX2)間のケーブル接続</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>アンプSurface ECG</td></tr><tr><td>Octenisept</td><td>Sch&uumlの記録;lke</td><td>121418</td><td></td></tr><tr><td>酸素 5 L</td><td>リンデ</td><td>2020175</td><td>圧力調整器を含む</td></tr><tr><td>PhysioTel ETA-F10 送信機</td><td>データサイエンス 国際</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PhysioTel 受信機 RPC-1</td><td>データ科学 国際</td><td></td><td>信号受信機</td></tr><tr><td>Ponemah 6.42</td><td>データサイエンス 国際</td><td></td><td>心電図解析ソフトウェア</td></tr><tr><td>パワーラボ</td><td>ADInstruments</td><td>3516-1277</td><td>Suface ECGアクイジション・ハードウェア・デバイス。ECG電極リードを含む</td></tr><tr><td>Prism 8.0.1</td><td>Graph Pad</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Radio Device (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>Ponemah v6.xのデジタル信号を取得し、テレメトリデータと同期します。</td></tr><tr><td>春はさみ</td><td>ファインサイエンスツール</td><td>91500-09</td><td></td></tr>外科<tr><td>プラットフォームケン</td><td>トサイエンティフィック</td><td>SURGI-M</td><td></td></tr><tr><td>テルガザイム1%</td><td>アルコノックス</td><td>13051.0</td><td>市販の洗浄液</td></tr><tr><td>ピンセット</td><td>ケントサイエンティフィック</td><td>INS600098-2</td><td></td></tr></tbody></table>

マウスのトレッドミルトレーニング中のリアルタイム心電図モニタリング

Real-Time Electrocardiogram Monitoring During Treadmill Training in Mice

定期的な運動は心臓血管の健康に大きく貢献し、さまざまな代謝および電気生理学的プロセスに影響を与えます。ただし、遺伝性不整脈症候群などの特定の心臓病、たとえば不整脈性心筋症(ACM)や心筋炎では、身体運動が心臓に悪影響を及ぼし、不整脈誘発性の基質産生を引き起こす可能性があります。.現在、運動に関連する不整脈誘発性リモデリングの根底にある分子メカニズムはほとんど不明であるため、運動の頻度、期間、および強度が疾患の状況で安全であると考えられるかどうかは不明です。
提案手法は,トレッドミルトレーニングと心電図のリアルタイムモニタリングを組み合わせることにより,身体運動の不整脈促進性/抗不整脈性効果を研究することを可能にする.埋め込み型テレメトリデバイスは、安静時とトレッドミルトレーニング中の両方で最大3か月間、自由に動くマウスのECGを継続的に記録するために使用されます。分析モジュールを備えたデータ収集ソフトウェアは、トレーニング中およびトレーニング後の心拍数、P波持続時間、PR間隔、QRS間隔、安静時のQT時間などの基本的なECGパラメータを分析するために使用されます。さらに、心拍変動(HRV)パラメータと不整脈の発生が評価されます。簡単に言えば、この原稿は、マウスモデルにおける潜在的な不整脈誘発性リモデリングを含む、心臓電気生理学に対する運動誘発効果を実験的に調査するための段階的なアプローチを説明しています。

個々の研究目的に応じて、得られたテレメトリデータのその後の分析は大きく異なります。ここでは、トレーニング期間中に記録された高品質のデータを取得することにより、この方法の実現可能性を実証し、トレーニング前、トレーニング中、トレーニング後のECGおよび心拍変動分析の例示的な結果を提供します。データは平均±平均標準誤差(SEM)として提示され、すべての統計分析は適切な統計ソフトウェアを用いて実施された( 材料表参照)。統計的有意性は、学生の t 検定によって評価されました。QT間隔は、Rousselらによって以前に議論されたように、式QTc = QT /(√(RR / 100))29を使用して修正されます。
トレーニング中のテレメトリECG記録の成功 このプロトコルを使用すると、 図3に示すように、トレーニング中に動物の明確なP、Q、R、S、T波でECGデータを取得できます。
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心電図(ECG)は、心臓電気生理学を理解するための重要な変数です。運動には有益な効果がありますが、心血管疾患の状況では有害である可能性もあります。この原稿は、運動中のリアルタイムECGを記録する方法を提供し、マウスの心臓電気生理学への影響を調査するのに役立ちます。

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

訓練中の海洋電気生理学的特性のリアルタイム評価は、これまで困難でした。このプロトコルは、トレッドミルトレーニングの前、最中、後にリアルタイムのECGモニタリングを可能にすることにより、これを克服するアプローチを提供します。トレッドミルトレーニングとリアルタイムのECGモニタリングを組み合わせることで、特にトランスジェニックマウスモデルを使用した遺伝性不整脈症候群において、運動と不整脈の関係に関する新しい洞察を得ることができます。この方法自体は簡単ですが、良好な信号対雑音比を確保するために、トランスミッタの埋め込み時と電気リード線の位置決め中に細心の注意を払う必要があります。私の研究室の2人の博士課程の学生であるAparna ChivukulaとKavi Raj Chatautが手順を実演します。付属の磁石を近づけて送信機をアクティブにします。アクティブ化後、530ヘルツAM周波数で無線デバイスを使用して送信機からの信号をテストします。鋭くて明確なビープ音は送信機がアクティブになっていることを示しますが、非アクティブ化された送信機は信号を出しません。トレッドミルのスイッチを入れます。トレーニングプロトコルに従って、トレッドミルの傾斜、速度、衝撃強度を設定します。コントロールユニットの[設定]を押して、[グリッドテスト]を選択します。これにより、グリッドサイズ選択画面が開きます。[マウス] を選択します。スタートを押して衝撃試験を開始します。テストを開始するには、画面をタッチして警告を確認します。トレッドミルに付属のスポンジアクセサリの導電性部分をトレッドミルのグリッドに配置します。単語が渡すまで配置します」画面に表示されます。このようなすべてのグリッドをテストします。テストは、すべてのレーンが正常に通過すると自動的に終了しますが、ユーザーは停止ボタンを押すことでいつでも停止できます。クリーニング テストを続行するには、[開始] を押して、テストが実行されるのを待ちます。動物をランニングコンパートメントに移します。信号受信機を透明な箱の上に置き、接続ケーブルを介してデータ交換マトリックスと信号インターフェースで構成されるデータ収集システムに接続し、データ収集ソフトウェアが稼働しているコンピューターに接続して、実験中にECG信号を表示します。スタートを押して実行モードに入ります。完了したら、信号受信機を透明な箱から取り外し、図のようにケージの下に戻します。不要な衝撃を避けるために、トレッドミルの電源を切ります。訓練中の動物の明瞭なP、Q、R、S、T波を伴う心電図データが得られた。心拍数は、動物が運動しているときに毎分約800拍に増加し、トレーニング後にベースラインに向かって徐々に回復します。PR間隔、QRS期間、およびQTc間隔は、ストレス下で短くなり、ストレスが終了したらベースラインに戻ります。頻脈および徐脈エピソードの検出は、ベースライン時の洞調律およびトレーニング中の洞性頻脈を示す。心拍数はトレーニング中に増加し、トレーニング後に徐々にベースラインに戻ります。この傾向は、中央値のRR間隔によっても視覚化することができる。RR間隔の同等の標準偏差は、ベースライン時および自動RRアノテーションによるトレーニング中に取得され、データ品質が実証されました。最も重要なステップの1つは、良好な信号対雑音比を確保するために、透明なボックスに信号受信機を配置することです。

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Medicine

医学

プログラム電気刺激は、心臓の伝導特性を決定する能力、および様々なペーシングプロトコルを使用して不整脈を誘発し、終了する可能性を提供します。経静脈カテーテルを使用して、心内電位図記録は、不整脈基質を同定するためにプログラムされた電気刺激のプロトコールに従って、マウスで入手できます。...

マウスにおけるプログラム電気刺激

経胸壁心エコー検査は、マウスの心機能の評価のための非侵襲的方法を提供しています。超音波検査とドップラーイメージングモダリティの組み合わせは、一緒に心臓の収縮期および拡張期のパフォーマンスの評価を提供する、心臓と心臓内の血流の寸法測定を、得るために使用することができます。...

マウスにおける経胸壁心エコー

遠隔測定心電図は心​​臓の不整脈や心臓突然死のために動物モデルを評価する上で不可欠なツールとして浮上している。ここで、我々は、マウスの長期的、ホルター心電図モニタリングのアプリケーションのための測定ECG記録への段階的なガイドを提示する。...

マウスにおけるホルター心電図の記録

生体電位の連続測定に使用する市販のテレメトリ送信機の移植のための手術手技（ワンリードECG）、自由に動くマウスの心拍数、体温および運動量が表示されます。お薦めやプロトコル術後ケアと痛みを軽減するため、されても、回復を改善し、生存率も表示されます。...

自由に動く実験用マウスの心電図上のデータ、心拍数、体温および活動の要因となるRadiotelemetryトランスミッターの注入

我々はドブタミンにより誘導され、正常マウスにおける心臓カテーテル検査によって監視心臓ストレステストを実行するためのプロトコルを記述します。また、我々は、高脂肪食誘発肥満マウスでは無症候性心疾患のマスクを解除するために、そのアプリケーションを示しています。...

心臓ストレステストドブタミンによって誘導され、マウスにおける心臓カテーテル検査によって監視される

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。...

表面パッド心電図を使用したマウスにおける心筋虚血および再灌流障害の確認

ここでは、脳を記録し、心臓の同時ビデオを用いたマウスで計測される生体信号プロトコルを提案脳波 (EEG) や心電図 (ECG)。また発作、パワー スペクトル、心機能および心拍変動の結果として得られる脳波心電図の分析手法について述べる.

てんかんのマウス ・ モデルにおける Neurocardiac 機能障害を識別するために監視同時ビデオ脳波心電図

我々は、技術的に容易で、安価で、速く、かつ、手ごろな価格の小型マウスで、高感度で実行できるECGプロトコルを提示する。この方法は、マウスの薬理学的薬剤、遺伝子改変、疾患モデルを研究するためのスクリーニングアプローチとして提案する。...

リードIIを用いた麻酔マウスの心電図記録

ここでは、基本的なECGパラメーターと一般的な不整脈についてマウスの長期心電図(ECG)データを分析するための半自動アプローチのステップバイステップのプロトコルを紹介します。データは、生きているマウスと覚醒しているマウスの埋め込み型テレメトリ送信機によって取得され、Ponemahとその分析モジュールを使用して分析されます。...

マウスの不整脈を検出するための長期心電図記録の分析

我々は、鳥類の胚のモデルでは動的な、リアルタイム生体イメージングを用いたヒト異種移植腫瘍の血管系でのナノ粒子の局在を定量化する新しいアプローチを提示する。...

生体内イメージングを使ってリアルタイムで腫瘍におけるナノ粒子の取り込みの評価

学ぼう、マウスのトレッドミルトレーニング中のリアルタイム心電図モニタリング手法。トランスジェニックマウスモデルを用いて運動と不整脈の関係を解明し、遺伝性不整脈症候群の研究に新たな知見を提供します。

マウスのトレッドミルトレーニング中のリアルタイム心電図モニタリング

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