2011년 4월 5일
심전도 (ECG)에 의해 심장의 전기 활동을 측정하고, 쥐의 상태 epilepticus (SE) 다음과 같은 심장병 위험 요인과 arrhythmias을 느끼기 쉬운 상태의 분석에 대한 기술이 설명되어 있습니다.
이 절차의 전반적인 목표는 발작 이후 실험 동물의 심장 전기 기능 및 심실성 부정맥에 대한 민감도를 평가하는 것입니다. 이를 위해 먼저 발작 활동을 겪은 동물의 경정맥에 주입 카테터를 삽입합니다. 다음으로, 심전도(ECG)를 기록하기 위해 흉부 근육에 전극을 이식합니다.
이후 대조 조건과 심부정맥을 유도하는 약물을 경정맥 투여하는 동안 ECG를 기록합니다. 마지막으로, ECG 기록을 평가합니다. 결과적으로 발작이 심장의 전기적 기능을 변화시키고, 치명적인 심실 부정맥의 위험을 증가시킨다는 결과를 얻을 수 있습니다.
ECG 기록 분석을 통해, 발작으로 인해 유발된 ECG의 변화는 급성 심장사의 위험을 나타내는 예후 지표로 활용될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 인간에게 비침습적인 이러한 절차를 통해 심장의 전기적 활동 기록을 생성함으로써 치명적인 부정맥의 위험을 예측할 수 있다는 점입니다. 또한, 동물 모델에서는 심장 활동의 변화를 부정맥 감수성과 직접적으로 연관 지을 수 있습니다.
이 방법은 발작 장애 분야의 핵심적인 질문을 다루는 데 사용될 수 있습니다. 즉, 뇌전증 지속상태 및 뇌전증 이후 발생하는 심장의 전기적 활동 변화와 급성 심장사의 관계입니다. 이러한 기술은 발작으로 인한 심기능 장애 위험이 있는 것으로 식별된 개인의 발작 장애 치료에 응용될 수 있습니다.
이 비침습적 절차를 사용하여 급성 심장사 위험을 줄이기 위한 심장 보호 요법을 적용할 수 있습니다. 이 방법은 발작 장애와 관련된 심장 기능 장애에 대한 통찰을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 치명적인 심실성 부정맥으로 특징지어지며 동물 모델로 구현 가능한 모든 병리적 상태에도 적용될 수 있습니다. 일반적으로 설치류 또는 기타 소동물의 기초 및 수술 기법에 익숙한 연구자라면 이 방법을 수행하는 데 어려움이 없을 것입니다.
우리는 먼저 이 방법을 사용할 아이디어를 얻었으며, 심장 기능을 평가할 수 있으면서 인체 진단에도 적용 가능한 빠르고 저렴하며 수행하기 쉬운 절차를 찾고 있었습니다. 데이터 수집을 위해 쥐에 ECG 전극을 삽입하고 aconitine과 같은 부정맥 유발제를 IV 투여하여 부정맥을 유도하기 전, 100 mm 길이의 PE 50 폴리에틸렌 튜브 한 끝을 비스듬히 깎은 다음 그 베벨 부분을 뭉툭하게 만들어 경정맥 카테터를 제작하십시오. 그런 다음 카테터를 헤파린 식염수로 채웁니다. 다음으로, 100 mm 길이의 절연 은선 두 개로 ECG 기록 전극을 제작하십시오.
두 전선의 한쪽 끝을 벗겨내고 마이크로 커넥터에 납땜합니다. 그런 다음 절연체를 꼬아 접지로 사용할 세 번째 전선을 만듭니다. 납땜 후 전선은 에폭시로 밀봉합니다. 경정맥 카테터를 삽입하기 위해 전선의 원위단에서 5 mm의 절연체를 벗겨내고 제거합니다.
먼저 우레탄을 복강 내 주사하여 동물을 마취합니다. 이 용량은 수술 과정 전반 동안 동물을 적절한 마취 단계로 유지하기에 충분합니다. 본 수술은 비생존 수술입니다.
발가락 꼬집기(toe pinch)를 통해 동물이 적절한 마취 수준에 있는지 확인하십시오. 그런 다음 쇄골부터 턱까지 목의 오른쪽 부분과 가슴 부위를 면도하십시오. 다음으로, 면도한 목 부위를 아이오딘 알코올로 소독하고 경동맥 위의 피부를 따라 세로로 절개한 후, 끝이 가느다란 곡선형 박리 포셉을 사용하여 절개 부위를 벌리십시오.
피부를 하부 근육에서 조심스럽게 분리한 다음, 경정맥을 덮고 있는 근육들을 분리하십시오. 마지막으로, 유사한 기술을 사용하여 하부 조직으로부터 경정맥을 자유롭게 분리하십시오. 2번 외과용 실 두 조각을 경정맥 아래에 배치하고, 봉합사를 두측(rostral)과 미측(caudal)에 각각 위치시키십시오.
절개 부위의 대부분에서는 정맥을 통한 흐름을 차단하기 위해 주둥이 쪽 결찰사를 묶습니다. 결찰사를 당겨 혈관을 하부 조직에서 들어 올린 다음, 미세 가위나 23 gauge 바늘을 사용하여 작게 절개합니다.
그 다음, 이전에 제작한 헤파린 충전 PE 50 폴리에틸렌 카테터의 뭉툭한 베벨 끝부분을 삽입하고, 팁을 우심방 수준까지 약 8 mm 전진시킵니다. 혈관과 카테터 모두를 알 리가투어(al ligature)로 묶어 카테터를 고정합니다. 마지막으로, 상처 부위를 wound clip 또는 봉합사로 폐쇄합니다.
카테터 삽입이 완료되면 동물을 등으로 눕히고 가슴의 제모된 부위를 소독합니다. 전극 배치를 위해 가슴의 우상단과 좌하단 구역에 각각 10 millimeter 길이의 세로 절개를 가하고, 비교적 가는 외과용 실크 봉합사를 사용하여 상부 피부를 분리해 흉근을 노출시킵니다. 노출된 각 부위의 흉근에 은선 전극의 5 millimeter 팁 중 하나를 삽입합니다.
상처 클립으로 절개 부위를 봉합하고 마이크로 커넥터를 기록 장치에 연결합니다. 동물은 접지된 금속 판 위에 올려두고 수건으로 느슨하게 감싼 상태에서 20~30분간 평형 유지 기간을 거친 후, PowerLab 데이터 수집 시스템과 Macintosh 컴퓨터 또는 이와 유사한 하드웨어 및 소프트웨어를 사용하여 ECG 기록을 수행합니다. 체온을 유지하면서 20분 동안 ECG를 기록하며, 경정맥 카테터를 프로그래밍 가능한 주입 펌프에 설치된 원격 시린지에 연결합니다.
kg당 분당 5 µg의 일정 용량을 투여하기 위해 aconitine 주입을 시작하십시오. 7분 동안 주입하며, 심실세동 발생 후 또는 주입 기간이 종료된 시점에 컴퓨터 기록상에 주입 시작 지점을 표시하십시오. 승인된 절차에 따라 동물을 안락사시키십시오. QT 간격은 심실 전기 활동의 총 지속 시간을 나타냅니다.
이 그림은 모델 ECG 기록과 QT 간격의 지속 시간을 보여줍니다. 심박수 차이에 따른 QT 간격을 보정하기 위해, 20분간의 대조군 기록 기간 중 얻은 5분 간격의 모든 기록된 심박수에 대해 Q파의 시작부터 T파의 종료까지의 평균 시간을 계산하십시오. RR이 심박수 간의 평균 간격인 여기 표시된 Bass 공식(bass's formula)을 사용하십시오.
RR 간격은 분석 기간 동안 얻은 연속적인 Q파 사이의 시간으로 계산합니다. QT 분산은 각 동물에 대해 기록된 최대 QT 값에서 최소 QT 값을 빼서 계산합니다. 심박 변이도를 분석하려면, 분석 기간 동안 얻은 RR 간격의 변이도를 분석하여 심박수의 시간적 및/또는 스펙트럼 변이도를 모두 계산하는 lab chart seven과 같은 소프트웨어 프로그램을 사용하십시오.
심실성 부정맥에 대한 감수성을 분석하기 위해, 아코니틴 주입 시작부터 첫 조기 심실 수축, 심실 빈맥 및 심실 세동이 나타날 때까지의 잠복기를 계산하십시오. 이 그림은 주파수 영역에서의 HRV 측정치 하나를 보여줍니다. 대조군 쥐와 테스트 1주일 전 SE를 겪은 동물의 RR 간격 표준 편차의 제곱평균제곱근(R-M-S-S-D)입니다.
심장 기능의 부교감 신경 조절 변화를 나타내는 이 HRV 측정값은 se 이후 동물에서 유의하게 감소합니다. 이 그림은 교정 QT 간격과 QT 분산이 모두 유의하게 증가했음을 보여줍니다. se 이후 2주가 지난 시점에서 이러한 데이터들을 종합해 볼 때, se가 심실 부정맥의 위험을 증가시킨다는 것을 예측할 수 있습니다.
이러한 예측은 본 연구에서 관찰된 실험적 부정맥을 유발하는 데 필요한 aconitine 주입 시간이 SE 이후의 동물에서 유의하게 짧았다는 결과에 의해 확인됩니다. 일반적으로 이 절차는 적절하게 수행될 경우 약 1시간 30분 정도 소요됩니다. 이 절차를 시도할 때, 경정맥 카테터가 막히지 않도록 유지해야 하며 ECG 전극은 가능한 한 노이즈가 없는 신호를 생성할 수 있도록 구성 및 이식되어야 함을 기억하는 것이 중요합니다. 이 영상을 시청한 후, 여러분은 심장의 전기적 활동을 평가하고 이를 치명적인 심실 부정맥에 대한 감수성과 연관 짓는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.
급성 심장사와 관련된 병리적 상태의 설치류 모델에서.
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이 논문은 발작 후 쥐의 심전도(ECG)를 이용하여 심장의 전기적 활동을 측정하는 기술에 대해 설명합니다. 특히 간질 상태(status epilepticus, SE) 이후의 심혈관 위험 요인과 부정맥에 대한 민감도를 분석하는 데 중점을 둡니다.
이 방법은 바이오 제약 R&D 팀이 발작 장애 전임상 모델에서 심장 위험 및 부정맥 민감도를 평가할 수 있게 하여, 심장 보호 치료제의 타겟 검증과 기전적 리스크 완화를 지원합니다. QT 간격, QT 분산, 심박 변이도와 같은 ECG 유래 지표를 정량화함으로써, 이 접근법은 심실 부정맥 유발 가능성을 평가하는 데 있어 예측적 신뢰도를 제공합니다. 이는 발견 생물학과 중개 안전성 평가를 연결하여, 초기 약물 개발 파이프라인의 진행 여부(go/no-go) 결정에 유용한 정보를 제공합니다.
본 방법은 표적 가설 검증부터 리드 화합물 발굴, 그리고 전임상 안전성 평가에 이르는 발견 연속 과정에 적합하며, 특히 심장 독성 가능성이 있는 CNS 활성 화합물에 유용합니다.