표면 패드 심전도를 사용하여 마우스의 심근 허혈 및 재관류 손상의 확인
Summary
During murine myocardial ischemia/reperfusion surgery, correct placement of the occluding ligature is typically confirmed by visible observation of myocardial pallor. Herein, a method of electrocardiographically confirming ischemia and reperfusion, to supplement observed myocardial pallor, is demonstrated in male C57Bl/6 mice.
Abstract
Many animal models have been established for the study of myocardial remodeling and heart failure due to its status as the number one cause of mortality worldwide. In humans, a pathologic occlusion forms in a coronary artery and reperfusion of that occluded artery is considered essential to maintain viability of the myocardium at risk. Although essential for myocardial recovery, reperfusion of the ischemic myocardium creates its own tissue injury. The physiologic response and healing of an ischemia/reperfusion injury is different from a chronic occlusion injury. Myocardial ischemia/reperfusion injury is gaining recognition as a clinically relevant model for myocardial infarction studies. For this reason, parallel animal models of ischemia/reperfusion are vital in advancing the knowledge base regarding myocardial injury. Typically, ischemia of the mouse heart after left anterior descending (LAD) coronary artery occlusion is confirmed by visible pallor of the myocardium below the occlusion (ligature). However, this offers only a subjective way of confirming correct or consistent ligature placement, as there are multiple major arteries that could cause pallor in different myocardial regions. A method of recording electrocardiographic changes to assess correct ligature placement and resultant ischemia as well as reperfusion, to supplement observed myocardial pallor, would help yield consistent infarct sizes in mouse models. In turn, this would help decrease the number of mice used. Additionally, electrocardiographic changes can continue to be recorded non-invasively in a time-dependent fashion after the surgery. This article will demonstrate a method of electrocardiographically confirming myocardial ischemia and reperfusion in real time.
Introduction
심장 질환은 사망 전 세계적으로 1, 2의 주요 원인 남아있다. 뿐만 아니라,이 공통 심근 손상 부위 심근 경색 4 전신 3 심장에서 혈액을 펌핑 할 책임이 좌심실 (LV) 가장 근육 챔버이다. 좌심실 조직 죽음은 종종 수축기 심부전 발생합니다. 심장 질환의 동물 모델은 의치 심혈관 연구의 발전을위한 필수적이다. 마우스의 C57BL / 6 변형으로 인해 자신의 빠른 번식 시간, 저렴한 비용으로 동물 모델에 대한 인기가 선택되어 유전자 변형 완화했다. 심장 질환에 대한 연구를위한 대부분 외과 뮤린 모델은 왼쪽 관상 동맥 LAD 분기의 폐색을 포함한다. 젊은이는 왼쪽 둔각 한계 5,6라고도합니다. 젊은이는 좌심실 전방 및 안테 – 측면 벽에 혈액을 공급한다. LAD 폐색 연구는 때때로, 전방 경색을 유도 INT 확장을 목표로하고 있습니다하부 및 측면 벽 영역 (7) 오.
심근 경색의 연구에 자주 사용되는 두 모델은 만성 폐색 심근 경색과 심근 허혈 / 재관류 손상을 포함한다. 만성 폐색은 수술 주위 봉합 영구적으로 LAD 통해 혈액의 흐름을 차단하여 작성됩니다. 허혈 / 재관류 손상은 단지 일시적으로 일반적으로 30 ~ 60 분, 허혈성 기간을 같은 방법으로 많이 생성된다. 일과성 허혈을 달성하기 위해, 재관류 기간 뒤에 심장의 외막 표면에 LAD에 평행하게 배치되는 LAD 주위 흡장 봉합 관계 작은 PE-10 튜브, 호스 및 흡장 봉합사를 제거하고, 혈액이고 다시 동맥 통해 심근 내로 유동시켰다. 허혈 / 재관류 수술 인해 PROM 포함 인간 경색의 치료 평행 재관류 손상의 특성으로 임상 적으로 관련된 것으로 간주 한PT 관상 혈관 성형술 및 스텐트 삽입술 동맥, 관상 동맥 우회술. 일반적으로 이러한 수술하는 동안 마우스 마음에 LV의 허혈은 심근 벽의 볼 창백에 의해 확인된다. 그러나, 단순히 일정한 모니터링 조건으로 심전도 (ECG) 패드에서 수술을 수행하여, 볼 변화시켜 마우스 심근 허혈 및 재관류를 확인한 상기 ECG 파형을 관찰 할 수있다.
쥐의 심장이 네 챔버 구조를 포함 여러면에서 인간의 마음과 유사하지만, 마음도 차이가 있습니다. 성인 인간의 반면 분 (BPM) 당 700 비트입니다 ~ 60 ~ 100 BPM의 8,9 – 하나의 분명한 차이점은 성인 쥐의 평균 휴식 심박수는 600입니다. 또한, 마우스의 재분극 파도, J T는, 종종 탈분극의 QRS 복합체 (10)를 식별 할 명확한 ST 분절 어렵게으로 병합합니다. electrocardiographicall 과정을 복잡y는 그것이 T 파 인간에서 허혈 및 심근 경색 부상의 진단 마커로 사용되는 ST 분절의 상승이다, 심근 허혈을 확인, 임상 내가 nfarction 또는 STEMI yocardial ST 전자 levation의 m라고도합니다. 인간과 쥐의 파형의 주요 차이점 중 하나는 S 파가 바로 음의 T 파에 직접 전송하는 J 파 일 다음이다. 급성 심근 허혈 마우스에서 S 파의 진폭이 감소하고 동안 직접 비정상적인 J 파와 역 T 파 (11)에 의해 이어진다. T 개의 파 쥐 (11)의 재분극의 상당 부분을 표현하지 않는 것 같습니다. 인간의 차이 대 용어와 마우스에도 불구하고, 쥐의 심근 허혈 및 재관류의 ECG 확인은 여전히 가능하고 비교적 간단하다. 파형 해석을 단순화하기 위하여, 상기 SJT의 세그먼트는 ST-61000-4-3 구분이라NT를 여기에.
2013 년에 출판 STEMI 가이드 라인 .This은 동맥 때까지 환자의 관상 동맥 폐쇄의 식별에서 시간 프레임 미만 90 분이어야한다 재개되는 것을 의미 미만 90 분 (12)의 환자 도어 – 투 – 풍선 시간을 권장합니다. 박동 심장은 끊임없이 작동하기 때문에, 높은 산화 대사와 산소 소비 3의 높은 수준을 가지고있다. 이 제공하기 위해, 모세 혈관의 네트워크는 각각의 심근 3 사용할 수 있습니다. 그것은 단지 그 산소와 영양 공급을 방출하기 심장 몇 비트를합니다. 90 분 창에서 인간의 허혈성 심장 지역은 심장이 산소가 풍부한 혈액의 가치가 뛰는 5,400 사이 9,000 수신 차단 된 것입니다. 같은 90 분 창에서 마우스는 54,000 63,000에 심장 박동있을 것입니다. 뮤린 허혈 / 재관류 손상에 대한 실험 시간 포인트 (30)와 60 분 사이에 일반적이다.
개발의 중요성쥐 모델에서 심근 허혈 및 재관류를 확인하는 추가 방법을 보내고은 심근 허혈 / 재관류 연구에서 데이터의 일관성과 재현성에 깊은 의미를 가지고있다. 시각적으로 조직 색상의 변화에 대한 마음을 관찰하는 현재의 관행은 독립형 진단으로 적합하지 않습니다. 또한, 튜브의 제거와 봉합 후 재관류은 보장되지 않습니다. 동맥이 더 이상 해제 연결되어 있지만, 동맥이 절차를 수행하는 동안 지속적인 피해가 없을 수 있습니다 및 재관류 불가능 될 수 있습니다. 오히려 심근 및 rubor의 창백함 (붉은 색)의 관찰에 의존하기보다는 재관류를 확인 심전도 변화의 기록을 갖는 것이 유익 할 것이다. 허혈 / 재관류 손상의 마커를 표시하지 않는 하트는 빠르게 신고 할 수 있고, 진행하는 방법에 대한 결정은 연구자들에 의해 제조 될 수있다.
마지막으로, ECG의 기록을 확립하는 일에 걸쳐베이스 라인에서 변경허혈 및 재관류 기간 전자는 연구자가 초기 수술 후 심장을 계속 모니터링 할 수 있습니다. 수술이 완료 될 때 조사자는 현재 즉시 마음의 시력을 잃게됩니다. ECG는 수술 후 일 심근 시간에 발생하는 변화에 대한 통찰력을 얻을 수있는 간단한 방법입니다. 수술이 늦게 개발 Q-파도가 계속 표시 또는 조직의 죽음을 악화 밝힐 수 후 ECG는 시점에서 기록했다. 그러나, 효과적으로 기준 ECG 비교를 위해 사용할 수 있어야합니다, 신규 또는 악화 심전도 마커 게이지합니다.
12주 세 남성 C57BL / 6 마우스 -이 프로토콜은, 준비를 획득, 8을 사용하여 마우스 심장의 허혈 및 재관류를 확인하기 위해 심전도를 해석하는 방법을 보여줍니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
심근 허혈 및 재관류를 확인하기위한 추가 방법은 흡장 합자의 정확한 위치를 보장으로 ECG 변화를 사용. 합자 위치의 정확도는 동물들 사이에서 데이터의 변동성을 줄이는 것이 중요합니다. 마우스 마음에 LAD 시각화하기 어려운 동맥이다. 따라서, 심전도 변화를 시각적 창백를 보충하면 합자 및 결과 조직 손상의 정확한 위치를 확인하는 데 도움이됩니다.
심전도 패드 심장?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by Merit Review awards (BX002332 and BX000640) from the Biomedical Laboratory Research and Development Service of the Veterans Affairs Office of Research and Development, National Institutes of Health (R15HL129140), and funds from Institutional Research and Improvement account. The project is supported in part by the National Institutes of Health grant C06RR0306551.
Materials
| Vevo 1100 | Fujifilm Visual Sonics |
Echocardiography Machine | |
| Mouse Handling Plate | Fujifilm Visual Sonics |
Heated ECG plate | |
| Signa-Gel | Highly Conductive Multi- | ||
| Electrode Gel | Parker | 15-25 | Purpose Electrolyte |
| Transpore Medical Tape | 3M | 1527-0 | |
| PI-Spray II | Pharmaceutical Innovations | NDC 36-2013-25 | Cleaning agent for ECG plate |
| C57Bl6 Mice | The Jackson Laboratory | 000664 | Male, 8-12 wk |
| IsoThesia-Isoflurane | Henry Schein | NDC 1169-0500-1 | |
| Excel | Microsoft | ||
| Systane Nighttime Lubricant Eye Ointment | Alcon | 65050935 | |
| 7-0 Perma-Hand Silk Sutures | Ethicon | 640.O32 | |
| 5-0 Perma-Hand Silk Sutures | Ethicon | K809.O32 | |
| Surgical Scissors | ROBOZ | RS-5881 | |
| Forceps | Fine Science Tools | 11052-10 | |
| Gauze | Bio Nuclear Diagnostics Inc | DIS-022B | |
| Needle Holder | Fine Science Tools | 12565-14 | |
| Buprenex CIII | Patterson Veterinary | 0-891-9756 | Buprenorphine Hydrochloride Analgesic |
| Betadine | Purdue Products | 67618-150-08 |
References
- Kochanek, K. D., Murphy, S. L., Xu, J. Deaths: Final Data for 2011. Natl Vital Stat Rep. 63 (3), 1-120 (2015).
- Klabunde, R. E. . Cardiovascular Physiology Concepts 2edn. , 243 (2012).
- Bhardwaj, R., Kandoria, A., Sharma, R. Myocardial infarction in young adults-risk factors and pattern of coronary artery involvement. Niger Med J. 55 (1), 44-47 (2014).
- Xu, Z., Alloush, J., Beck, E., Weisleder, N. A murine model of myocardial ischemia-reperfusion injury through ligation of the left anterior descending artery. J Vis Exp. (86), (2014).
- Fernández, B., et al. The coronary arteries of the C57BL/6 mouse strains: implications for comparison with mutant models. J Anat. 212 (1), 12-18 (2008).
- Thaler, M. S. . The Only EKG Book You’ll Ever Need. , (2003).
- Poirier, P. Exercise, heart rate variability, and longevity: the cocoon mystery?. Circulation. 129 (21), 2085-2087 (2014).
- Boudoulas, K. D., Borer, J. S., Boudoulas, H. Heart Rate, Life Expectancy and the Cardiovascular System: Therapeutic Considerations. Cardiology. 132 (4), 199-212 (2015).
- Wehrens, X. H., Kirchhoff, S., Doevendans, P. A. Mouse electrocardiography: an interval of thirty years. Cardiovasc Res. 45 (1), 231-237 (2000).
- Boukens, B. J., Rivaud, M. R., Rentschler, S., Coronel, R. Misinterpretation of the mouse ECG: ‘musing the waves of Mus musculus. J Physiol. 592 (21), 4613-4626 (2014).
- O’Gara, P. T., et al. ACCF/AHA guideline for the management of ST-elevation myocardial infarction: executive summary: a report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines: developed in collaboration with the American College of Emergency Physicians and Society for Cardiovascular Angiography and Interventions. Catheter Cardiovasc Interv. 82 (1), E1-E27 (2013).
- . . Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , (2011).
- Gao, S., Ho, D., Vatner, D. E., Vatner, S. F. Echocardiography in Mice. Curr Protoc Mouse Biol. 1, 71-83 (2011).
- Jong, W. M., et al. Reduced acute myocardial ischemia-reperfusion injury in IL-6-deficient mice employing a closed-chest model. Inflamm Res. 65 (6), 489-499 (2016).
- Nadtochiy, S. M., et al. In vivo cardioprotection by S-nitroso-2-mercaptopropionyl glycine. J Mol Cell Cardiol. 46 (6), 960-968 (2009).
- Preda, M. B., Burlacu, A. Electrocardiography as a tool for validating myocardial ischemia-reperfusion procedures in mice. Comp Med. 60 (6), 443-447 (2010).
- Speerschneider, T., Thomsen, M. B. Physiology and analysis of the electrocardiographic T wave in mice. Acta Physiol (Oxf. 209 (4), 262-271 (2013).
- Kersten, J. R., Schmeling, T. J., Pagel, P. S., Gross, G. J., Warltier, D. C. Isoflurane mimics ischemic preconditioning via activation of K(ATP) channels: reduction of myocardial infarct size with an acute memory phase. Anesthesiology. 87 (2), 361-370 (1997).
- Gargiulo, S., et al. Mice anesthesia, analgesia, and care, Part I: anesthetic considerations in preclinical research. ILAR J. 53 (1), E55-E69 (2012).
- Curtis, M. J., et al. The Lambeth Conventions (II): guidelines for the study of animal and human ventricular and supraventricular arrhythmias. Pharmacol Ther. 139 (2), 213-248 (2013).
