Summary

Optimización de la estimulación auricular transesofágica para evaluar la susceptibilidad a la fibrilación auricular en ratones

Published: June 29, 2022
doi:

Summary

El presente protocolo describe la optimización de los parámetros experimentales cuando se utiliza la estimulación auricular transesofágica para evaluar la susceptibilidad a la fibrilación auricular en ratones.

Abstract

Los modelos de ratón de factores de riesgo genéticos y adquiridos para la fibrilación auricular (FA) han demostrado ser valiosos en la investigación de los determinantes moleculares de la FA. La estimulación eléctrica programada se puede realizar utilizando la estimulación auricular transesofágica como procedimiento de supervivencia, lo que permite realizar pruebas seriadas en el mismo animal. Sin embargo, existen numerosos protocolos de marcapasos, lo que complica la reproducibilidad. El presente protocolo tiene como objetivo proporcionar una estrategia estandarizada para desarrollar parámetros experimentales específicos del modelo para mejorar la reproducibilidad entre estudios. Se realizan estudios preliminares para optimizar los métodos experimentales para el modelo específico bajo investigación, incluida la edad en el momento del estudio, el sexo y los parámetros del protocolo de estimulación (por ejemplo, modo de estimulación y definición de susceptibilidad a la FA). Es importante destacar que se tiene cuidado para evitar altas energías de estímulo, ya que esto puede causar la estimulación de los plexos ganglionares con activación parasimpática inadvertida, manifestada por un bloqueo auriculoventricular (AV) exagerado durante la estimulación y, a menudo, asociado con la inducción de FA artificial. Los animales que demuestren esta complicación deberán excluirse del análisis.

Introduction

La fibrilación auricular (FA) representa una vía común final para múltiples factores de riesgo adquiridos y genéticos. Para los estudios que investigan los mecanismos fisiopatológicos del sustrato de FA, los modelos de ratón son ventajosos dada la facilidad de manipulación genética y el hecho de que, en general, reproducen la susceptibilidad a la FA observada en humanos para diferentes fenotipos clínicos 1,2,3. Sin embargo, los ratones rara vez desarrollan AF4 espontánea, lo que requiere el uso de estudios provocativos de estimulación auricular.

La estimulación eléctrica programada (PES) se puede realizar para evaluar la electrofisiología auricular murina y la susceptibilidad a la FA utilizando estimulación intracardíaca5 o transesofágica6. Si bien el abordaje transesofágico es particularmente ventajoso como procedimiento de supervivencia, su uso se complica por los numerosos protocolos experimentales publicados 7,8 y las fuentes de variabilidad que pueden dificultar la reproducibilidad9. Además, las comparaciones limitadas de protocolos informados dificultan la selección de un protocolo de estimulación apropiado.

El protocolo actual tiene como objetivo utilizar una estrategia sistemática para desarrollar métodos de PES transesofágicos específicos del modelo para evaluar la susceptibilidad murina a la FA con el fin de aumentar la reproducibilidad. Es importante destacar que los estudios piloto iniciales se realizan para optimizar el protocolo de estimulación teniendo en cuenta la edad, el sexo y la variabilidad del modo de estimulación, con una estimulación diseñada para minimizar la estimulación parasimpática inadvertida que puede confundir los resultados9.

Protocol

Este procedimiento fue aprobado por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de Vanderbilt y es consistente con la Guía para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio. El protocolo se desarrolló utilizando modelos genéticos9 yadquiridos de 10 (por ejemplo, hipertensión) de susceptibilidad a la FA. El operador estaba cegado al fenotipo del ratón en estudio. 1. Selección de animales Para los modelos g…

Representative Results

Los estudios de estimulación auricular transesofágica evalúan las propiedades electrofisiológicas de los nódulos SA y AV mediante la determinación de la SNRT y AVERP, así como la susceptibilidad a la FA6 (Figura 1). El registro de ECG permite medir la duración de la onda P, el intervalo PR, la duración del QRS y los intervalos QT/QTc. El registro continuo del ECG durante la estimulación auricular rápida puede proporcionar las siguientes medidas de la vulner…

Discussion

La estimulación auricular transesofágica no solo permite estudios seriados en el mismo animal, sino que su duración suele ser más corta que los estudios intracardíacos (~20 min), minimizando así el uso de anestésicos y sus efectos sobre los parámetros electrofisiológicos.

Es fundamental optimizar los métodos inicialmente para cada modelo de ratón individual. El envejecimiento aumenta la inducibilidad de FA en ratones normales18,19,<sup class="xref…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

La figura 2 se creó con BioRender.com. Este trabajo fue apoyado por subvenciones del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre de los Institutos Nacionales de Salud (HL096844 y HL133127); la American Heart Association (2160035, 18SFRN34230125 y 903918 [MBM]); y el Centro Nacional para el Avance de las Ciencias Traslacionales del Instituto Nacional de Salud (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

  1. 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).
  2. 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).
  3. Schutter, D., et al. Animal models of atrial fibrillation. Circulation Research. 127 (1), 91-110 (2020).
  4. 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).
  5. Wakimoto, H., et al. Induction of atrial tachycardia and fibrillation in the mouse heart. Cardiovascular Research. 50 (3), 463-473 (2001).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Prinsen, J. K., et al. Highly reactive isolevuglandins promote atrial fibrillation caused by hypertension. JACC: Basic to Translational Science. 5 (6), 602-615 (2020).
  11. Aschar-Sobbi, R., et al. Increased atrial arrhythmia susceptibility induced by intense endurance exercise in mice requires TNFα. Nature Communications. 6, 6018 (2015).
  12. Bruegmann, T., et al. Optogenetic termination of atrial fibrillation in mice. Cardiovascular Research. 114 (5), 713-723 (2017).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Li, N., Wehrens, X. H. T. Programmed electrical stimulation in mice. Journal of Visualized Experiments. (39), e1730 (2010).
  16. Yao, C., et al. Enhanced cardiomyocyte NLRP3 inflammasome signaling promotes atrial fibrillation. Circulation. 138 (20), 2227-2242 (2018).
  17. Purohit, A., et al. Oxidized Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II triggers atrial fibrillation. Circulation. 128 (16), 1748-1757 (2013).
  18. Jansen, H. J., et al. Atrial fibrillation in aging and frail mice. Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology. 14 (9), 01077 (2021).
  19. 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).
  20. McCauley, M. D., et al. Ion channel and structural remodeling in obesity-mediated atrial fibrillation. Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology. 13 (8), 00896 (2020).
  21. Kato, M., et al. Spectral analysis of heart rate variability during isoflurane anesthesia. Anesthesiology. 77 (4), 669-674 (1992).
  22. 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).
  23. Kim, K., et al. Abstract B-PO01-017: RyR2 hyperactivity promotes susceptibility to ventricular tachycardia in structural heart disease. Heart Rhythm. 18, 57 (2021).

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Cite This Article
Murphy, M. B., Kim, K., Kannankeril, P. J., Murray, K. T. Optimization of Transesophageal Atrial Pacing to Assess Atrial Fibrillation Susceptibility in Mice. J. Vis. Exp. (184), e64168, doi:10.3791/64168 (2022).

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