マウスにおける心房細動感受性評価のための経食道心房ペーシングの最適化
Summary
本プロトコルは、マウスにおける心房細動感受性を評価するために経食道心房ペーシングを使用する場合の実験パラメータの最適化を記載する。
Abstract
心房細動(AF)の遺伝的および後天的危険因子のマウスモデルは、AFの分子決定要因の研究において価値があることが証明されています。プログラムされた電気刺激は、生存手順として経食道心房ペーシングを使用して実行できるため、同じ動物での連続試験が可能になります。ただし、ペーシングプロトコルが多数存在するため、再現性が複雑になります。本プロトコルは、研究間の再現性を向上させるためにモデル固有の実験パラメータを開発するための標準化された戦略を提供することを目的としています。予備研究は、研究時の年齢、性別、およびペーシングプロトコルのパラメーター(例えば、ペーシングのモードおよびAF感受性の定義)を含む、調査中の特定のモデルの実験方法を最適化するために実施される。重要なことに、これは不注意な副交感神経叢の活性化を伴う神経節神経叢の刺激を引き起こす可能性があり、ペーシング中の誇張された房室(AV)ブロックによって現れ、しばしば人工的なAF誘導に関連するため、高い刺激エネルギーを避けるように注意が払われます。この合併症を示す動物は分析から除外する必要があります。
Introduction
心房細動(AF)は、複数の後天性および遺伝的危険因子の最終的な共通経路を表します。AF基質の病態生理学的メカニズムを調査する研究では、マウスモデルは、遺伝子操作の容易さおよび一般に、異なる臨床表現型についてヒトで観察されるAF感受性を再現するという事実を考えると有利である1,2,3。しかし、マウスが自発的なAF4を発症することはめったになく、挑発的な心房ペーシング研究の使用が必要です。
プログラムされた電気刺激(PES)を実行して、心臓内5または経食道6ペーシングのいずれかを使用して、マウス心房電気生理学およびAF感受性を評価することができます。経食道アプローチは生存手順として特に有利であるが、その使用は、多数の公開された実験プロトコル7,8および再現性を妨げる可能性のある変動性の原因9によって複雑である。さらに、報告されたプロトコルの比較が限られているため、適切なペーシングプロトコルを選択することは困難です。
現在のプロトコルは、再現性を高めるためにマウスAF感受性を評価するためのモデル固有の経食道PES法を開発するための体系的な戦略を利用することを目的としています。重要なことに、最初のパイロット研究は、年齢、性別、およびペーシングモードの変動性を考慮してペーシングプロトコルを最適化するために実行され、ペーシングは結果を混乱させる可能性のある不注意な副交感神経刺激を最小限に抑えるように設計されています9。
Protocol
Representative Results
Discussion
経食道心房ペーシングは、同じ動物での連続研究を可能にするだけでなく、その期間は通常、心臓内研究よりも短い(~20分)ため、麻酔薬の使用と電気生理学的パラメーターへの影響を最小限に抑えます。
個々のマウスモデルごとに最初に方法を最適化することが重要です。加齢は正常マウスにおけるAF誘導能を増加させ18,19、?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
図 2 は BioRender.com で作成されました。この研究は、国立衛生研究所の国立心臓、肺、血液研究所(HL096844およびHL133127)からの助成金によってサポートされました。アメリカ心臓協会(2160035、18SFRN34230125および903918 [MBM]);国立衛生研究所のトランスレーショナルサイエンス推進センター(UL1 TR000445)。
Materials
| 27 G ECG electrodes | ADInstruments | MLA1204 | |
| 2-F octapolar electrode catheter | NuMED | CIBercath | |
| Activated carbon canister | VetEquip | 931401 | |
| Analysis software | ADInstruments | LabChart v8.1.13 | |
| Biological amplifier | ADInstruments | FE231 | |
| Data acquisition hardware | ADInstruments | PowerLab 26T | |
| Eye ointment | MWI Veterinary | NC1886507 | |
| Heating pad | Braintree Scientific | DPIP | |
| Isoflurane | Piramal | 66794-017-25 | |
| Stimulator | Bloom Associates | DTU-210 | |
| Stimulus Isolator | World Precision Instruments | Model A365 |
References
- Sumitomo, N., et al. Association of atrial arrhythmia and sinus node dysfunction in patients with catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia. Circulation Journal. 71 (10), 1606-1609 (2007).
- Fukui, A., et al. Role of leptin signaling in the pathogenesis of angiotensin II-mediated atrial fibrosis and fibrillation. Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology. 6 (2), 402-409 (2013).
- Schutter, D., et al. Animal models of atrial fibrillation. Circulation Research. 127 (1), 91-110 (2020).
- Li, N., et al. Ryanodine receptor-mediated calcium leak drives progressive development of an atrial fibrillation substrate in a transgenic mouse model. Circulation. 129 (12), 1276-1285 (2014).
- Wakimoto, H., et al. Induction of atrial tachycardia and fibrillation in the mouse heart. Cardiovascular Research. 50 (3), 463-473 (2001).
- Schrickel, J. W., et al. Induction of atrial fibrillation in mice by rapid transesophageal atrial pacing. Basic Research in Cardiology. 97 (6), 452-460 (2002).
- Verheule, S., et al. Increased vulnerability to atrial fibrillation in transgenic mice with selective atrial fibrosis caused by overexpression of TGF-beta1. Circulation Research. 94 (11), 1458-1465 (2004).
- Faggioni, M., et al. Suppression of spontaneous ca elevations prevents atrial fibrillation in calsequestrin 2-null hearts. Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology. 7 (2), 313-320 (2014).
- Murphy, M. B., et al. Optimizing transesophageal atrial pacing in mice to detect atrial fibrillation. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 332 (1), 36-43 (2022).
- Prinsen, J. K., et al. Highly reactive isolevuglandins promote atrial fibrillation caused by hypertension. JACC: Basic to Translational Science. 5 (6), 602-615 (2020).
- Aschar-Sobbi, R., et al. Increased atrial arrhythmia susceptibility induced by intense endurance exercise in mice requires TNFα. Nature Communications. 6, 6018 (2015).
- Bruegmann, T., et al. Optogenetic termination of atrial fibrillation in mice. Cardiovascular Research. 114 (5), 713-723 (2017).
- Matsushita, N., et al. IL-1β plays an important role in pressure overload-induced atrial fibrillation in mice. Biological and Pharmaceutical Bulletin. 42 (4), 543-546 (2019).
- Sato, S., et al. Cardiac overexpression of perilipin 2 induces atrial steatosis, connexin 43 remodeling, and atrial fibrillation in aged mice. American Journal of Physiology – Endocrinology and Metabolism. 317 (6), 1193-1204 (2019).
- Li, N., Wehrens, X. H. T. Programmed electrical stimulation in mice. Journal of Visualized Experiments. (39), e1730 (2010).
- Yao, C., et al. Enhanced cardiomyocyte NLRP3 inflammasome signaling promotes atrial fibrillation. Circulation. 138 (20), 2227-2242 (2018).
- Purohit, A., et al. Oxidized Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II triggers atrial fibrillation. Circulation. 128 (16), 1748-1757 (2013).
- Jansen, H. J., et al. Atrial fibrillation in aging and frail mice. Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology. 14 (9), 01077 (2021).
- Luo, T., et al. Characterization of atrial histopathological and electrophysiological changes in a mouse model of aging. International Journal of Molecular Medicine. 31 (1), 138-146 (2013).
- McCauley, M. D., et al. Ion channel and structural remodeling in obesity-mediated atrial fibrillation. Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology. 13 (8), 00896 (2020).
- Kato, M., et al. Spectral analysis of heart rate variability during isoflurane anesthesia. Anesthesiology. 77 (4), 669-674 (1992).
- Schmeckpeper, J., et al. Abstract 11402: Targeting RyR2 to suppress ventricular arrhythmias and improve left ventricular function in chronic ischemic heart disease. Circulation. 144, 11402 (2021).
- Kim, K., et al. Abstract B-PO01-017: RyR2 hyperactivity promotes susceptibility to ventricular tachycardia in structural heart disease. Heart Rhythm. 18, 57 (2021).
