גירוי חשמלי מתוכנת עכברים
26 במאי 2010
גירוי חשמלי מתוכנת מספק את היכולת לקבוע תכונות ההולכה של הלב, ואת האפשרות להשפיע ולסיים הפרעות בקצב הלב באמצעות פרוטוקולים שונים לצעוד. באמצעות קטטר transvenous, הקלטות intracardiac electrogram ניתן להשיג אצל עכברים הבאים מתוכנת פרוטוקולים גירוי חשמלי לזהות מצעים arrhythmogenic.
העכבר המורדם מקובע בעזרת סרט הדבקה ללוח חימום במנח גב (supine). וריד jugular ימני מבודל, והקצה הפרוקסימלי של הוריד נקשר. קטטר OC Apolar במידה של 1.1 French מוחדר לווריד, ולאחר מכן הקטטר מונח אל העלייה הימנית ואל החדר הימני.
לבסוף, הקצה הדיסטלי של הווריד נקשר כדי לקבע את מיקום הקטטר ולמנוע דימום. שלום, אני נאלי מהמעבדה של ד"ר Zver במחלקה לפיזיולוגיה מולקולרית וביופיזיקה ב-Baylor College of Medicine. היום נדגים לכם פרוצדורה לביצוע גרייה חשמלית בעכברים.
אנו משתמשים בפרוצדורה זו במעבדתנו כדי לחקור הפרעות קצב הלב הניתנות להשראה בעכברים. אז בואו נתחיל. לפני הניתוח לקנולציה והחדרת קטטר, השתמשו במכונת גילוח כדי להסיר את הפרווה מהעכבר המורדם, מקו הצוואר ועד למרכז בית החזה.
חטאו את אזור הניתוח באמצעות 10% povidone iodine. הניחו את העכבר במנח גב (supine) והדביקו את גפיו לאלקטרודות ECG של חברת ECG electrodes Incorporated. עבור לוח החממה, אנו ממליצים על מערכת הכוללת חיישן טמפרטורה רקטלי המחובר למסדי חימום הנשלט על ידי מערכת ניתוח תרמית, כך שטמפרטורת הגוף תישמר על 37 פלוס או מינוס 1 °C.
לאחר אישור באמצעות צביטה קלה שהעכבר נמצא תחת הרדמה מלאה, בצעו חתך של חצי אינץ' מימין לקו האמצע, כאשר הקצה הזנבי נמצא בגובה הבריח. הפרידו את הרקמה התת-עורית, את בלוטות הרוק ואת הרקמות הלימפטיות באמצעות דיסקציה קהה. כדי לחשוף את הווריד הג'וגולרי הימני, קשרו את הקצה הפרוקסימלי של הווריד בעזרת תפר 6-0.
הניחו תפר נוסף מתחת לוריד בקצה הדיסטלי של המקטע הנראה. כעת התחילו ברכישת נתונים מבוססת מחשב להקלטת ECG 표טחי. חברו את הקטטר לגירוי חיצוני במצב הקלטה.
בשלב הבא, השתמש במספרי מיקרו כדי לבצע חתך קטן בכיוון האורכי של הווריד תוך כדי מתיחה עדינה של התפר הפרוקסימלי. כדי לסייע בשמירה על הווריד ישר, העבר את קטטר המשיכה 1.1 French Octo דרך הווריד אל תוך העלייה הימנית והחדר הימני. מיקום נכון של הקטטר מאומת על ידי ויזואליזציה של גלי ה-electrograms תוך-לבביים הארבעה ברמת חוד החדר הימני, בסיס החדר הימני, הצומת העלייתי-חדרי והעלייה הימנית; לבסוף, קשור את התפר הדיסטלי כדי להבטיח את מיקום הקטטר ולמנוע דימום אפשרי לצורך קצב עליותי.
זוג האלקטרודות הממוקם בתוך העלייה מועבר ממצב הקלטה למצב גרייה, בעוד שזוגות האלקטרודות האחרים נשארים במצב הקלטה. כדי לקבוע אם עכבר נמצא בפגיעות מוגברת להפרעות קצב בעליות, מבוצעת גרייה חשמלית מתוכננת של העלייה הימנית. ראשית, קבעו את סף הקצב בעליות על ידי החלת פולסי זרם של לפחות 52 millisecond באורכי מחזור בסיסיים שונים, או BCL, כדי לבחון את עקביות הלכידת הגירוי.
ה-BCL של רכבת הפולסים הראשונה נמוך מעט מה-BCL האינטרינזי ומקוצר ב-10 milliseconds. אמפליטודת הזרם הטיפוסית הנדרשת ללכידת גירוי היא 100 עד 200 microamps. לאחר יישום רכבת קצב עליותית למשך 15 שניות ב-BC של 100 milliseconds, מדד את זמן ההתאוששות של המערכת הסינוסית או ה-SNRT, המוגדר כהמרווח שבין הגירוי האחרון ברכבת הקצב לבין תחילתו של הדופק הסינוסית הספונטני הראשון.
כדי לקבוע את תקופת הזיכרון הפעילה של העליות (A ERP), יש להחיל סדרה של רכבות קצב בעליות ב-BCLS קבוע, כאשר כל רכבת כוללת גירוי מוקדם קצר יותר (S2) לאחר גירוי ראשון (S1). את הרווח שבין S1 ל-S2 מקטינים בהדרגה ב-2 מילישניות בכל רכבת קצב, מ-70 מילישניות עד ל-20 מילישניות, עם תקופת התאוששות של לפחות 30 שניות בין כל פרוטוקול גירוי. ה-A ERP מוגדר כרווח הצימוד הארוך ביותר בין S1 ל-S2 שבו העליות נכשלו בייצור פעימה מוקרנת בעקבות S2.
יישום דומה של רכבות קצבים עליות וגירויים מוקדמים משמש לקביעת תקופת הרהפוקציה האפקטיבית של הצומת העליתי-חדרי AV NERP. ה-AV NERP מוגדר כמרווח הצימוד הארוך ביותר בין S1 ל-S2 שבו הגירוי המוקדם שניתן לעלייה מלווה בפוטנציאל hiss, אך לא בקומפלקס QRS. ניתן לבחון את היכולת להשרות הפרעות קצב עליות, כולל פרפור פרוזדורי, באמצעות פרוטוקול קצבי burst, שבו מופעלת סדרה של פרצי burst lasting 2 second.
לשני הפרצי השניות הראשונים יש אורך מחזור (CL) של 40 milliseconds, ולכל פרץ של שניות שבא בעקבותיהם יש CL קצר ב-two milliseconds מהפרץ הקודם, וזאת עד ל-CL סופי של 20 milliseconds. לאחר סיום כל פרוטוקולי הגירוי (pacing), רכישת הנתונים נעצרת. במקרה של בדיקות EP טרמינליות, הקשר משוחרר בעדינות כדי להוציא את הקטטר.
כאן אנו מציגים מספר דגימות מייצגות של ECG עילי ושל אלקטרוגרמות תוך-לביות בעכבר. ECG עילי זה מראה קצב סינוס סדיר בתדירות של כ-540 פעימות לדקה. ארבעת האלקטרוגרמות הבאות מציגות הקלטות של אלקטרוגרמות תוך-לביות דו-קוטביות (bipolar) בגובה העליה הימנית.
הצומת העליתית-חדרית, בסיס החדר הימני וסבך החדר הימני. גל a תוך-לבבי ברישום האלקטרוגרמה בגובה העלייה הימנית תואם לגל P ב-CCG לפני השטח. גל V באלקטרוגרמה החדרית תואם לגל QRS ב-CCG לפני השטח.
בשלב הבא נציג CCG פני שרירותי ואלקטרוגרמות תוך-לבביות, וכן עכבר שפיתח פרפור פרוזדורים לאחר קצב פרצי (burst pacing) של הפרוזדורים על פני השטח. ב-CCG, מרווח ה-RR אינו סדיר ואין גלי P גלויים. מנגד, האלקטרוגרמה של הפרוזדורים חושפת אותות פרוזדוריים מהירים שאינם סדירים, באופן התואם לפרפור פרוזדורים.
לאלקטרוגרמה הוונטריקולרית יש תדר איטי יותר, הדומה למרווחי ה-RR של לידי השטח. הרגע הצגנו בפניכם כיצד לבצע תכנות של הגירוי החשמלי בעכבר; בעת ביצוע הליך זה, חשוב לזכור להימנע מדימומים נרחבים ולשמור על טמפרטורת הגוף בטווח הנורמה של 36 עד 37 מעלות. בנוסף, השתדלו למזער את החשיפה ל-Isoflurane, כיוון שחשיפה ל-Isoflurane למשך יותר משעתיים או בריכוז גבוה יותר עלולה לדכא את התפקוד הלבבי והנשימתי בעכבר.
לפיכך, אנו ממליצים להשלים את כל התהליכים שהחלו בתוך שעתיים. זהו כל הדבר. תודה שצפיתם ובהצלחה בניסוייכם.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מציג הליך לגירוי חשמלי מתוכנן בעכברים, המאפשר הערכה של תכונות ההולכה הלבבית והשראה של הפרעות קצב. השימוש בקטטר תוורידי מאפשר הקלטות של אלקטרוגרמה תוך-לבבית לצורך זיהוי של מצעים פרו-אריתמיים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- אלקטרופיזיולוגיה של הלב
- מחקר על הפרעות קצב הלב
- מודלים של עכברים
רקע
- גירוי חשמלי מתוכנן הוא טכניקה המשמשת להערכת ההולכה בלב.
- היא יכולה לסייע בהבנת המנגנונים העומדים מאחורי הפרעות קצב לבביות.
- הקלטות אלקטרוגרם תוך-לבביות מספקות נתונים בעלי ערך למחקר.
- שיטה זו שימושית במיוחד במחקרי קליניקה טרום-בנייה המשתמשים במודלים של עכברים.
מטרת המחקר
- להדגמת הפרוצדורה לגירוי חשמלי מתוכנן בעכברים.
- לזיהוי סובסטראטים פרו-אריתמיים באמצעות הקלטות אלקטרוגרם.
- להעמקת ההבנה לגבי תכונות ההולכה בלב.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- העכבר המורדם ממוצב על לוח חימום.
- הגישה לווריד הג'וגולרי הימני נפתחת והוא מוכן להחדרת קטטר.
- קטטר OC Apolar במידה 1.1 French מוחדר לווריד ומועבר אל הלב.
- הקלטות אלקטרוגרם מתבצעות בעקבות פרוטוקולים של גרייה חשמלית מתוכננת.
תוצאות עיקריות
- הצבה מוצלחת של קטטר בעליה הימנית ובחדר הימני.
- הקלטות אלקטרוגרמה חושפות את תכונות ההולכה של הלב.
- ניתן להשרות ולהפסיק הפרעות קצב באמצעות פרוטוקולי קוצבי לב.
- זיהוי של סובסטראטים פרו-אריתמיים מושג באמצעות שיטה זו.
מסקנות
- גירוי חשמלי מתוכנן הוא שיטה יעילה לחקר תפקוד הלב בעכברים.
- טכניקה זו מסייעת בהבנת הפרעות קצב הלב והמנגנונים העומדים בבסיסן.
- מחקרים עתידיים יכולים להסתמך על ממצאים אלה כדי לבחון התערבויות טיפוליות.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
גירוי חשמלי מתוכנן בעכברים שעברו שינוי גנטי מאפשר בחינה מדויקת של הולכה לבבית ומנגנוני אריתמיה בשלב הפרה-קליני. גישה זו מספקת נתונים כמותיים ברזולוציה גבוהה על תכונות אלקטרופיזיולוגיות, התומכים בהסרת סיכונים מנגנונית ובתיקוף מטרות עבור פורטפוליו של גילוי תרופות ללב. שילובה בתהליכי עבודה של גילוי מוקדם מגבירה את הביטחון החיזוי לגבי סיכון לאריתמיה ובדיקת השערות טיפוליות.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר תיקוף פונקציונלי של מטרות מולקולריות המעורבות בהולכה לבבית ובהפרעות קצב.
- תומך בהפחתת סיכונים מכניסטים באמצעות כימות פרמטרי השראה והתאוששות במודלים רלוונטיים למחלה.
- מסייע במיון תיקי פיתוח על ידי אספקת נקודות קצה אלקטרופיזיולוגיות חסונות וניתנות לשחזור.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מבסס מערכות validated in vivo עבור סריקת תרכובות המשך המתמקדת באלקטרופיזיולוגיה של הלב.
- מספק פלטים כמותיים וסטנדרטיים, כגון זמן התאוששות של קשר הסינוס ותקופות רפרקטוריות.
- מאפשר הערכה הדירה של רגישות להפרעות קצב לצורך בחינת תרכובות.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאימה מודלים פרה-קליניים לפנוטיפים של הפרעות קצב לב אנושיות לצורך פיתוח ביומרקרים תרגומיים.
- מספק רצף מגילוי מולקולרי ועד לתיקוף של בטיחות ויעילות לבבית במודלים של in vivo.
- תומך בהחלטות קידום מבוססות התאמה לסיכון, באמצעות כימות הפוטנציאל האריתמוגני in vivo.
שילוב תהליכי עבודה (Pipeline & Workflow)
גירוי חשמלי מתוכנן בעכברים מגשר בין השלב המוקדם של הגילוי לבין תיקוף פרה-קליני, ומסייע בזיהוי מולקולות מובילות (lead identification) ובהערכת בטיחות עבור תוכניות למחקרים קרדיאליים.
- ביולוגיה של גילוי: מכמת פנוטיפים של הולכה והפרעות קצב כדי לבחון היפותזות טיפוליות ולהבהיר מסלולים מכניסטיים.
- סריקה: מספקת קריאות כמותיות הניתנות לשחזור עבור סיכון להפרעות קצב ופרמטרים של הולכה.
- אנליטיקה: מאפשרת השוואה סטטיסטית של ספי הגירוי (pacing thresholds), תקופות רפרקטוריות ויכולת השראה של הפרעות קצב בין גנוטיפים או טיפולים שונים.
- מחקר תרגומי: מתאימה ממצאים in vivo לנקודות סיום קליניות של הפרעות קצב לצורך תרגום של ביומרקרים ובטיחות.
- שימוש חוזר ארגוני: מציע פלטפורמה סטנדרטית וניתנת לשימוש חוזר למחקרי אלקטרופיזיולוגיה של הלב במספר תוכניות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החיזוי ומפחית עמימות מכניסטית בתיקוף של מטרות לבביות.
- ערך תפעולי: מספק תהליכי עבודה סטנדרטיים, ניתנים להרחבה וניתנים לשחזור של אלקטרופיזיולוגיה in vivo.
- ערך אסטרטגי: משפר החלטות go/no-go ויעילות הון על ידי הפחתת סיכונים של ליביליות לבבית בשלב מוקדם.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תעדוף של נכסים לבביים מותאם סיכון ותומך בהשוואה בין תוכניות שונות.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בניתוחים של בעלי חיים קטנים ובאלקטרופיזיולוגיה של הלב.
- נדרש מיכשור ייעודי לקוצבי לב תוך-לביים ולרכישת אלקטרוגרמות.
- דורש סטנדרטיזציה קפדנית של פרוטוקולים וניתוח נתונים בין צוותים שונים.
- ייתכן הצורך בהתאמה עבור זני עכברים שונים או רקעים גנטיים שונים.
- יש לנהל בקפיאות את משך הפרו prosedur ואת החשיפה להרדמה כדי למנוע השפעות מטעות.
