Hier beschrijven we een setup voor gelijktijdige opname elektrocardiogram en intra-arteriële bloeddruk (BP) in experimentele ratten, die kunnen worden gedaan met standaard uitrusting in dierlijke voorzieningen en kunnen worden toegepast op de fysiologische of farmacologische studies om te onderzoeken van pathogene of therapeutische mechanismen in cardiovasculaire geneeskunde.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Gelijktijdige electrocardiografie opname en invasieve bloed druk meting bij ratten
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Voor studies met betrekking tot de cardiovasculaire Fysiologie of pathofysiologie, zijn bloeddruk (BP) en elektrocardiogram observationele basisparameters. Onderzoek gericht op hart-en vaatziekten modellen, cardiovasculaire therapeutisch doelwit of farmaceutische agenten vereist beoordeling van systemische arteriële druk en hart ritme veranderingen. In situaties waar radio telemetrie systemen niet beschikbaar of betaalbaar zijn, is de techniek van de femorale slagader cannulation een alternatieve manier om intra-arteriële druk golfvorm opnames en systemische BP metingen te verkrijgen. Deze techniek is zuinig en met standaard uitrusting in dierlijke voorzieningen kan worden uitgevoerd. Invasieve arteriële druk opname is echter cannulation van de kleine slagaders, die een uitdagende chirurgische vaardigheid worden kan vereist. Hier presenteren we stapsgewijze protocollen voor de femorale slagader cannulation procedures. Belangrijke procedures omvatten de kalibratie van de data-acquisitiesysteem weefsel dissectie en de femorale slagader cannulation en de setup van het systeem van de arteriële cannulation voor opname van de druk. Oppervlakte electrocardiografie opname procedures zijn ook opgenomen. Ook geven we voorbeelden van BP opnames van normotensive en hypertensieve ratten. Dit protocol staat betrouwbare directe opnames van systemische BP met gelijktijdige elektrocardiogram.
Inleiding
Bloeddruk (BP) en elektrocardiogram (ECG) zijn fundamentele parameters voor cardiovasculaire fysiologie en geneeskunde. Experimentele dierlijke modellen zijn grote schaal toegepast in biomedisch onderzoek voor verschillende cardiovasculaire aandoeningen zoals hypertensieve hartfalen1 en procedures voor ECG opnemen en BP meting kan worden uitgevoerd in experimentele ratten.
Er zijn drie methoden voor het meten van de BP bij ratten: intra-arteriële cannulation (invasieve)2, staart manchet plethysmography (noninvasive)3en radio telemetrie (invasieve). De betrouwbaarheid van BP meting door staart manchet plethysmography kan worden beïnvloed door dier behandeling tijdens de opname. Bijvoorbeeld, onderschat de staart manchet de kern BP veranderingen die tegelijkertijd tijdens de terughoudendheid en meting fasen4 optreden. Radio telemetrie wordt beschouwd als de beste techniek van de "gouden standaard" voor het toezicht BP en hartslag in wakker en vrij verplaatsen dieren5. Echter, aangezien radio telemetrie hardware en software duur zijn, intra-arteriële cannulation wordt ook op grote schaal gebruikt als een voordelig alternatief.
Intra-arteriële cannulation aanzienlijke microchirurgische vaardigheid vereist maar de echte golfvormen van arteriële druk levert. BP kan worden opgenomen door middel van een zoutoplossing gevulde katheter in het radiaal, femur, of de brachialis slagader geplaatst. Deze methode van directe invasieve meting van de BP vereist vooraf chirurgische dierlijke voorbereiding, verdoving immobilisatie van proefdieren, chirurgische vaardigheid in weefsel dissectie en arteriële cannulation en juiste kalibratie alvorens de meting te verkrijgen .
Knaagdier oppervlakte ECG is vergelijkbaar met menselijke ECG. Een rat ECG heeft sequenties van P-golven, QRS-complexen, T golven en QT-intervallen6. De P-golf, PR interval QRS-complex en T golven weerspiegelen atriale depolarisatie, geleiding van de impuls van de atriale de AV knooppunt, ventriculaire depolarisatie en repolarisatie, respectievelijk. Het QT-interval wordt gedefinieerd als de periode na de opening van de Q-Golf tot het eindpunt van de T-golf waar het keert terug naar de iso-elektrische basislijn1.
Het ECG geeft de cardiale systole en de diastole fasen; Dus, het gelijktijdig opnemen van het oppervlak ECG correleert met de invasieve meting van BP. Met behulp van een combinatie van methoden, is het mogelijk om te verhelderen pathofysiologische veranderingen in een model van de ziekte of de farmacologische werking van een medicijn of therapie in cardiovasculaire geneeskunde.
Een spontane hypertensieve rat (SHR) stam had verkregen door inteelt van Wistar ratten met hoge BP in Japan. De BP stijgt van 5 naar 10 weken oud en stationaire van 30 tot 35 weken van leeftijd7wordt. Kyoto-Wistar ratten (WKY) hebben systolische BP over 130 mmHg7 en worden vaak gebruikt als normo-tensive controle. We gebruikten SHR en WKY om aan te tonen van het resultaat van intraarterial cannulation BP en ECG-opname.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Alle dierproeven beschreven werden goedgekeurd door de institutionele Animal Care en gebruik Comité van Kaohsiung medische universiteit.
1. animal Care
- Om te voorkomen dat moeilijk cannulation vanwege de grootte van de kleine arteriële, ratten met lichaamsgewicht meer dan 200 g te gebruiken.
- Chow's nachts uit de kooi en snelle ratten verwijderen.
- Bieden water ad libidum tenzij er een speciale proefopzet.
2. experimentele voorbereiding
- Verkrijgen van de volgende materialen: pincet met tanden (figuur 1A), chirurgische schaar (figuur 1B), pincet met fijne tips (Figuur 1 c, 1 D), pincet met hoekige uiteinden (figuur 1E), bulldog vasculaire klem (figuur 1F ), zijden string ongeveer 20 cm in de lengte (figuur 1G), micro schaar (Figuur 1 H), intra-arteriële canule, een steriele polyethyleen (PE) buis met een inwendige diameter van 0,5 mm en een buitendiameter van 0,9 mm, 25 – 30 cm in lengte, aangesloten naar een 26 G x 1/2 '' naald (figuur 1I), twee drieweg kranen (figuur 1J) voor het aansluiten van de intra-arteriële canule en de druk transducer (Figuur 1 K), en 1 mL spuiten gevuld met EDTA saline (100 IU/mL).
-
Dierlijke voorbereiding
- Anesthetize de rat door inhalatie van Isofluraan (het plaatsen van de ratten in een 25 x 25 cm x 14 cm inductie kamer verzadigd met 4% Isofluraan, gevolgd door de neuskegel gebruik met 3% Isofluraan).
Opmerking: Als het dier is niet voldoende verdoofd, zet het debiet van Isofluraan. - Test de reflex van pijn door het knijpen van de tenen.
- Plaats de rat in een liggende positie op een voorgesneden piepschuim board (of dik karton). Het herstellen van de vier poten met elastiekjes om te immobiliseren van het lichaam (figuur 2A).
Opmerking: Om te voorkomen dat potentiële lawaai tijdens de ECG-opname, mag het oppervlak van de plaatsing niet elektrisch geleidend.
- Anesthetize de rat door inhalatie van Isofluraan (het plaatsen van de ratten in een 25 x 25 cm x 14 cm inductie kamer verzadigd met 4% Isofluraan, gevolgd door de neuskegel gebruik met 3% Isofluraan).
- Instrumenten voor BP en ECG-opname voor te bereiden. Het opnemen van een analoge input eenheid signalen, een drukopnemer met een compatibel hub, drie bipolaire naald-tipped elektrocardiogram leads en een computer met de geschikte software aanschaffen.
3. Druk Transducer kalibratie
- Vóór de inleiding van BP opname, kalibreren met een standaard kwik bloeddrukmeter (Figuur 1 L).
- De druk-manchet verwijderen uit de bloeddrukmeter en sluit de afsluiter van de drie-weg op de inflatie buis aan de drukopnemer (Figuur 1 K) van het data-acquisitiesysteem.
- Schroef het ventiel lucht-release met de klok mee. Ogen op de meter houden en houden de inflatie lamp pompen. Als de indicator 100 mmHg toont, schakelen de afsluiter drieweg verbinden met de drukopnemer. Gebruik 100 mmHg druk voor de kalibratie. De omrekeningsfactor voor de berekening van de BP zal automatisch worden bepaald.
- Laat de druk door de schroeven van de lucht-uitademventiel linksom totdat de druk van de bloeddrukmeter terug naar nul is.
- Herhaal stap 3.2 met druk van 200 mmHg.
- Loskoppelen van de drukopnemer van het kwik bloeddrukmeter.
- De drukopnemer verbinden met de drieweg afsluiter van de PE-katheter (figuur 1I).
4. mini chirurgie voor Cannulation van de femorale slagader
-
Oppervlakte landmark identificatie en excisie van de huid (Figuur 2)
- Identificeren van de locatie van lies vouw (inspringing op de kruising tussen buik en dijbeen) (onderbroken lijn in figuur 2A).
- Knijp de volle laag van de huid in het midden van de lies kreukt. De vacht kan worden geschoren of verwijderd uit de site van de incisie met behulp van elektrische tondeuse of een ontharende room vóór insnijding.
- Til de huid en afgesneden met de chirurgische schaar op een oriëntatie ongeveer parallel aan de ipsilaterale dij (figuur 2B). De femur zenuw en schepen zijn onder de blootgestelde Onderhuids weefsel (figuur 2C).
-
Dissectie van het weefsel bloot van de femorale slagader
- Het weefsel met pincet met fijne tips, laag voor laag te ontleden. Stop de dissectie op het niveau van de femorale vaartuigen. Zorg ervoor dat de dissectie is niet verwonden de vaartuigen onder.
- Zorgvuldig gebruik pincet (Figuur 1 c of 1 D) naar het leeghalen van het zachte weefsel langs de femorale zenuw en vaartuigen te verkrijgen van goede observatie. De zenuw is fiber-achtige in textuur. De ader is donkerpaars en de slagader is Pulsatiele (figuur 3A).
- Gebruik pincet met hoekige uiteinden (figuur 1E) uit te breiden van de blootgestelde lengte van de femorale slagader en ader (figuur 3B).
-
Cannulation van de femorale slagader (Figuur 3)
- Gebruik pincet om te scheiden van de femorale ader van de slagader en een bulldog-klem op de femorale slagader zo cranially mogelijk (Figuur 3 c) toe te passen.
- Maak een losse band van de twee zijden snaren, net onder de bulldog klem en de andere op de caudal terminal van de blootgestelde femorale slagader (figuur 3D).
- Een klein gaatje te maken over de ventrale zijde van de femorale slagader (figuur 3E) met behulp van de micro-schaar (Figuur 1 H).
- Breng de tip van de katheter PE door het kleine gat en verder cranially de katheter.
Opmerking: Torsie zijn niet van toepassing en bevordert tegelijk de PE-katheter. De torsie-kracht kan draai de femorale slagader en resulteren in luminal stenose. - Verwijder de bulldog klem nadat de katheter PE veilig is gevorderd in de femorale slagader lumen.
Opmerking: Houd de ogen op de PE-katheter tijdens het verwijderen van de klem van de bulldog van de femorale slagader. De waarneming van een afgeboekt van bloed in de PE-katheter gekoppeld aan waarneming voor pulse bevestigt zijn plaatsing in de arteriële lumen. - Draai de bovenste zijde tekenreeks om de positie van de PE-katheter.
Opmerking: Elke toevallige pull of dislocatie van de katheter PE kan leiden tot grote bloeden. - Draai de lagere zijde tekenreeks voorkomen bloeden uit de caudal kant van de femorale slagader.
-
Bevestiging van het succes van de femorale slagader cannulation
- Gebruik een 1 mL spuit te injecteren van 0,1-0,2 mL EDTA zoutoplossing in de femorale slagader. De weerstand op injectie zou triviaal moet zijn. Als enige voor de hand liggende weerstand na injectie is opgemerkt, controleert u de hele cannulation weer.
Opmerking: Zorg ervoor dat de drieweg kranen zijn op de juiste manier geschakeld alvorens een negatieve druk of zoute injectie in de femorale slagader canule. Op dit punt van tijd, zal een injectie in de drukopnemer een re-kalibratie nodig. - Controleer of er lekt rond de cannulation site. Als dat niet het geval is, bestrijken de chirurgische site met een vochtige katoenen bal.
- Gebruik een 1 mL spuit te injecteren van 0,1-0,2 mL EDTA zoutoplossing in de femorale slagader. De weerstand op injectie zou triviaal moet zijn. Als enige voor de hand liggende weerstand na injectie is opgemerkt, controleert u de hele cannulation weer.
5. het opnemen van de bloeddruk
- Na een vlotte flush voor de PE-katheter, sluit u de PE katheter drieweg afsluiter aan degene op de drukopnemer (Figuur 4).
- Zorg ervoor dat er geen luchtbellen in het cannulation-systeem. Controleer ook de kruispunten van de verbinding van de afsluiter van de drie-weg.
- Start de data-acquisitiesysteem met sampling-frequentie van 1000 Hz naar record de drukgolven BP. Arterial zal worden aangetoond (Figuur 6).
- Sta de hele installatie te stabiliseren voor ten minste 3-5 min. In gevallen met wankele signalen, kan stabilisatie tijd worden uitgebreid tot 15 min.
- Kijk op de site cannulation regelmatig om ervoor te zorgen is er geen bloeden.
Opmerking: Bij het ophalen van gegevens uit een drukopnemer, het is belangrijk om de transducer op het niveau van het hart van het dier.
6. oppervlakte ECG
- Check de drie leidt van de bipolaire ECG om ervoor te zorgen dat de positieve, negatieve, en de referentie platina-elektroden zijn intact.
- Plaats de leads subcutaan op de linker voorpoot rechter voorpoot en de juiste hindleg (Figuur 5).
- Bevestig de elektrode hubs naar een custom-built ECG-versterker met sampling-frequentie van 1000 Hz en filter frequentie van 3 tot 500 Hz. ECG houden leidt steady tijdens het opnemen. Motie van de ECG-leads kan produceren wankele basislijnen en artefacten.
7. dierlijke euthanasie na het voltooien van het Experiment
- Na het voltooien van de BP en de ECG opnemen, stoppen de acquisitie-systeem. Verwijder de elektroden. De femorale slagader afbinden door aanscherping van de eerder geplaatste zijde tekenreeks direct na intrekking van de PE-katheter.
- Plaats die de ratten individueel in de zaal zichtbaar euthanasie met verbonden gecomprimeerd kooldioxide (CO2) gasflessen. De top veilig zegel.
- Voeren 100% CO2 met een vulling van ongeveer 10% tot 30% van het volume van de kamer per minuut.
- Houd uw ogen op de rat; gebrek aan ademhaling en vloeiende oogkleur moet worden weergegeven in 2−3 min.
Opmerking: Als beëindiging van de respiratoire verkeer niet meer na 3 min optreedt, moet het systeem worden onderzocht op de kamer vulling tarief, CO2 levering of lekken. - Behoud CO2 stroom naar de vergaderzaal voor 1 nog een minuut na ademhaling ophoudt.
- Cardiale en respiratoire arrestatie vast en Let op vaste en verwijde leerlingen ter bevestiging van de dood.
Opmerking: Als de rat niet dood is, maar in CO2 versuffing, een secundaire methode van euthanasie zoals bilaterale Thoracotomie gebruiken.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
We kochten SHR en normotensive WKY van het Wistar-Kyoto ratten uit het National Laboratory Animal Center (Taipei, Taiwan). Alle dieren gehuisvest waren in een temperatuurgevoelig faciliteit (20−22 ° C) met gratis toegang tot water en standaard chow op een 12 h licht/donker cyclus.
We gebruikten zes 47-week-oude ratten en ze werden gewogen vóór de meting van de BP en ECG. De representatieve schetsen van gelijktijdige opname van E...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Invasieve arteriële cannulation kan zeer nauwkeurige meting van BP. Het kan worden gedaan met een PE-buis zonder een dure katheter. Invasieve meting van BP kan ook gelijktijdig worden uitgevoerd met een opname van de oppervlakte ECG.
De grote leercurve voor deze methode is de experimentele vaardigheid nodig is om te cannulate van de kleine bloedvaten. In ervaren handen, kunt de succesvolle tarief voor de femorale slagader cannulation benaderen 100%. Praktijk wordt aanbevolen alvorens echte exp...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
Deze studie werd ondersteund door Taiwan ministerie van wetenschap en technologie meest 104-2314-B-037-080-MY3 verleent en meest 107-2314-B-037-110 tot HCL en Taiwan National Health Research Institutes verlenen NHRI-EX107-10724SC.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Polyethyleenbuis | BECTON DICKINSON | 427401 | interne diameter van 0,5 mm, buitendiameter van 0,9 mm |
| 26 G x 1/2"" naald | TERUMO | 160426D | |
| Adson Forceps | TOP Line | 12-540 | 12 cm (4,75") Lang, Recht, 1 x 2 Tanden |
| Bulldog vaatklem | Teleflex | 357581 | 8 mm |
| Computer | AUSUS | X453M | |
| Extern analoog signaalopnameapparaat | iWorx | T5141538 | Dit maakt het opnemen van maximaal drie kanalen van ECG, EMG of EEG evenals GSR (huidgeleiding) mogelijk vanaf een enkele iWire-ingang op de opnamemodule. |
| Graefe Forceps | AESCULAP Surgical Instruments | BD312R | MICRO DRESSING FORCEPS, GEBOGEN, GEZAGEN, 105 mm, 4 1/8 |
| Mercurius sphygmomanometer | Spirit | CK-101 | |
| Druksensor | iWorx | IworxBP100 | |
| Semken Forceps | MEDE TECHNIK | 10-104 | 100 mm |
| Software | LabScribe3 | ||
| Chirurgische schaar | HEBU | 1714 | 14,5 cm lang |
| Spuit (1 mL) | TERUMO | 160426D | |
| Driewegstopkraan | Cole-Parmer | EW-30600-23 | |
| Gespite pincetten | World Precision Instruments | 504506 | 11 cm lang, 0,1 x 0,06 mm Tips |
| Vannas Schaar | World Precision Instruments | 500086 | 8,5 cm lang, Recht, 0,025 x 0,015 mm Tips, 7 mm superfijne lemmetjes |
Referenties
- Shiou, Y. -L., Huang, I. C., Lin, H. -T., Lee, H. -C. High fat diet aggravates atrial and ventricular remodeling of hypertensive heart disease in aging rats. Journal of the Formosan Medical Association. , (2017).
- Parasuraman, S., Raveendran, R. Measurement of invasive blood pressure in rats. Journal of Pharmacology, Pharmacotherapeutics. 3 (2), 172-177 (2012).
- Fink, G. D. Does Tail-Cuff Plethysmography Provide a Reliable Estimate of Central Blood Pressure in Mice? Journal of the American Heart Association: Cardiovascular and Cerebrovascular Disease. 6 (6), e006554(2017).
- Wilde, E., et al. Tail-Cuff Technique and Its Influence on Central Blood Pressure in the Mouse. Journal of the American Heart Association: Cardiovascular and Cerebrovascular Disease. 6 (6), (2017).
- Braga, V. A., Prabhakar, N. R. Refinement of Telemetry for Measuring Blood Pressure in Conscious Rats. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science : JAALAS. 48 (3), 268-271 (2009).
- Kaese, S., Verheule, S. Cardiac electrophysiology in mice: a matter of size. Frontiers in Physiology. 3 (345), (2012).
- Okamoto, K., Aoki, K. Development of a strain of spontaneously hypertensive rats. Japanese Circulation Journal. 27, 282-293 (1963).
- Van Vliet, B. N., Chafe, L. L., Antic, V., Schnyder-Candrian, S., Montani, J. P. Direct and indirect methods used to study arterial blood pressure. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 44 (2), 361-373 (2000).
- Alam, M. A., Parks, C., Mancarella, S. Long-term Blood Pressure Measurement in Freely Moving Mice Using Telemetry. Journal of Visualized Experiments. (111), e53991(2016).
- Irvine, R. J., White, J., Chan, R. The influence of restraint on blood pressure in the rat. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 38 (3), 157-162 (1997).
- Nvd Vosse, F., Stergiopulos, N. Pulse Wave Propagation in the Arterial Tree. Annual Review of Fluid Mechanics. 43 (1), 467-499 (2011).
- Cosson, E., et al. Aortic stiffness and pulse pressure amplification in Wistar-Kyoto and spontaneously hypertensive rats. The American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology. 292 (5), H2506-H2512 (2007).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
