Программируемая Электрическая стимуляция у мышей
26 мая 2010 г.
Программируемая электрическая стимуляция дает возможность определить свойства проводимости сердца, а также возможность вызывать и прекращать сердечные аритмии с использованием различных протоколов стимуляции. Использование трансвенозной катетер, записи внутрисердечных электрограмме могут быть получены у мышей после запрограммированной электрической стимуляции протоколов для выявления аритмогенной субстратов.
Анестезированную мышь фиксируют скотчем на подогреваемой платформе в положении на спине. Правая яремная вена отделяется от окружающих тканей, и проксимальный конец вены перевязывается. В вену вводят катетер OC Apolar размером 1,1 French, затем продвигают катетер в правое предсердие и правый желудочек.
Наконец, дистальный конец вены перевязывают, чтобы зафиксировать положение катетера и предотвратить кровотечение. Здравствуйте, я Наали из лаборатории доктора Звера на кафедре молекулярной физиологии и биофизики в Медицинском колледже Бейлора. Сегодня мы продемонстрируем процедуру программирования электрической стимуляции у мышей.
Мы используем эту процедуру в нашей лаборатории для изучения индуцируемых аритмий у мышей. Итак, приступим. Перед операцией по канюляции и введению катетера с помощью машинки для стрижки выбрейте шерсть обезболивающей мыши от линии шеи до середины грудной клетки.
Продезинфицируйте область хирургического вмешательства 10% раствором повидон-йода. Поместите мышь в положение на спине и закрепите конечности пластырем на электродах ЭКГ производства ECG electrodes Incorporated. В качестве нагревательного стола рекомендуется использовать систему, включающую ректальный температурный датчик, подключенный к нагревательной подушке под управлением системы термического анализа, чтобы поддерживать температуру тела на уровне 37 ± 1 °C.
Убедившись с помощью щипка за пальцы ноги, что мышь полностью находится под наркозом, сделайте разрез длиной в полдюйма справа от срединной линии, начиная от уровня ключицы. Разделите подкожную клетчатку, слюнные и лимфатические ткани с помощью тупой диссекции. Чтобы визуализировать правую яремную вену, перевяжите ее проксимальный конец шовным материалом 6-0.
Наложите еще один шов под веной на дистальном конце визуализированного сегмента. Теперь запустите компьютерный сбор данных для записи ЭКГ поверхности. Подключите катетер к внешнему стимулятору, переведенному в режим записи.
Затем с помощью микроножниц сделайте небольшой надрез в продольном направлении вены, осторожно потянув за проксимальный шов. Чтобы поддерживать вену в выпрямленном состоянии, проведите катетер-проводник Octo размером 1,1 French через вену в правое предсердие и правый желудочек. Правильное положение катетера подтверждается визуализацией форм волн четырех внутрисердечных электрограмм на уровне верхушки правого желудочка, основания правого желудочка, атриовентрикулярного узла и правого предсердия; наконец, завяжите дистальный шов, чтобы зафиксировать положение катетера и предотвратить возможное кровотечение при стимуляции предсердий.
Пара электродов, расположенный внутри предсердия, переключается из режима записи в режим стимуляции, в то время как остальные пары электродов остаются в режиме записи. Для определения того, обладает ли мышь повышенной предрасположенностью к предсердным аритмиям, проводится программная электрическая стимуляция правого предсердия. Сначала определяют порог стимуляции предсердий, подавая импульсы тока продолжительностью не менее 52 millisecond при различных базовых длительностях цикла или BCL, чтобы проверить стабильность захвата стимула.
Базовый цикл (BCL) начального ряда импульсов немного ниже собственного BCL и уменьшается на 10 миллисекунд. Типичная амплитуда тока, необходимая для захвата стимуляции, составляет от 100 до 200 микроампер. После применения 15-секундного ряда предсердной стимуляции с базовым циклом (BC) 100 миллисекунд измерьте время восстановления синусового узла (SNRT), которое определяется как интервал между последним стимулом в ряду стимуляции и началом первого спонтанного синусового сокращения.
Для определения эффективного рефрактерного периода предсердий (A ERP) применяют серию поездов стимуляции предсердий с фиксированным основным циклом стимуляции (BCLS), где каждый поезд состоит из пары сокращений: основного стимула S1 и более короткого преждевременного стимула S2. Интервал S1–S2 постепенно сокращается на 2 мс в каждом поезде стимуляции — от 70 мс до 20 мс, при этом период восстановления между протоколами стимуляции должен составлять не менее 30 с. A ERP определяется как наибольший интервал сопряжения S1–S2 в предсердиях, при котором стимул S2 не вызывает проведения возбуждения.
Аналогичное применение серий предсердной стимуляции и преждевременных стимулов используется для определения эффективного рефрактерного периода атриовентрикулярного узла AV NERP. AV NERP определяется как самый длинный интервал сопряжения S1–S2, при котором за преждевременной стимуляцией предсердия следует потенциал Хисса, но не следует комплекс QRS. Индуцибельность предсердных аритмий, включая фибрилляцию предсердий, может быть проверена с использованием протокола пачечной стимуляции, при котором применяется серия двухсекундных пачек.
Первые два двухсекундных пачки имеют длину цикла или CL 40 мс, и каждая последующая двухсекундная пачка имеет CL на 2 мс короче, чем предыдущая, вплоть до конечного значения CL 20 мс. После завершения всех протоколов стимуляции сбор данных прекращается. В случае терминальных электрофизиологических исследований узел осторожно ослабляют, чтобы извлечь катетер.
Здесь представлены репрезентативные записи поверхностной ЭКГ и внутрисердечных электрограмм у мыши. На данной поверхностной ЭКГ виден регулярный синусовый ритм с частотой примерно 540 ударов в минуту. Следующие четыре электрограммы представляют собой записи биполярных внутрисердечных электрограмм на уровне правого предсердия.
Предсердно-желудочковый узел, основание правого желудочка и верхушка правого желудочка. Внутрисердечная волна a на записи электрограммы на уровне правого предсердия соответствует зубцу P на поверхностной ЭКГ. Волна V на желудочковой электрограмме соответствует комплексу QRS на поверхностной ЭКГ.
Далее мы демонстрируем репрезентативные поверхностные CCG и внутрисердечные электрограммы, а также мышь, у которой развилась фибрилляция предсердий после поверхностной стимуляции предсердий серией высокочастотных импульсов. На CCG интервал RR нерегулярный, и явные зубцы P отсутствуют. С другой стороны, электрограмма предсердий выявляет быстрые нерегулярные сигналы предсердий, что соответствует фибрилляции предсердий.
Желудочковая электрограмма имеет более низкую частоту, соответствующую интервалам RR на поверхностных электродах. Мы только что продемонстрировали, как осуществлять программную электрическую стимуляцию у мыши; при выполнении этой процедуры важно не допускать сильного кровотечения и поддерживать температуру тела в нормальном диапазоне от 36 до 37 °C. Кроме того, старайтесь минимизировать воздействие изофлурана, так как воздействие изофлурана продолжительностью более двух часов или в более высокой концентрации может подавить сердечную и дыхательную функции у мыши.
Поэтому мы рекомендуем завершить все начатые процедуры в течение двух часов. На этом всё. Спасибо за просмотр и удачи в ваших экспериментах.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной статье представлена процедура программируемой электрической стимуляции у мышей, позволяющая оценить свойства проводимости сердца и индуцировать аритмии. Использование трансвенозного катетера позволяет регистрировать внутрисердечные электрограммы для выявления аритмогенных субстратов.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Электрофизиология сердца
- Исследование аритмии
- Мышиные модели
Теоретические сведения
- Программируемая электрическая стимуляция — это метод, используемый для оценки проводимости сердца.
- Этот метод помогает в изучении механизмов возникновения сердечных аритмий.
- Регистрация внутрисердечных электрограмм предоставляет ценные данные для исследований.
- Данный метод особенно полезен в доклинических исследованиях с использованием моделей мышей.
Цель исследования
- Продемонстрировать процедуру программируемой электрической стимуляции у мышей.
- Выявить аритмогенные субстраты с помощью регистрации электрограмм.
- Углубить понимание свойств сердечной проводимости.
Используемые методы
- Анестезированную мышь помещают на нагревательную платформу.
- Обеспечивают доступ к правой яремной вене и подготавливают ее для установки катетера.
- В вену вводят катетер OC Apolar размером 1,1 French и продвигают его в сердце.
- Регистрацию электрограмм проводят в соответствии с протоколами программной электрической стимуляции.
Основные результаты
- Успешное введение катетера в правое предсердие и правый желудочек.
- Регистрация электрограмм позволяет выявить свойства проводимости сердца.
- С помощью протоколов стимуляции можно индуцировать и купировать аритмии.
- Данный метод позволяет идентифицировать аритмогенные субстраты.
Выводы
- Программная электрическая стимуляция является эффективным методом изучения сердечной функции у мышей.
- Данный метод способствует пониманию механизмов возникновения аритмий и их первопричин.
- Будущие исследования могут быть основаны на этих результатах для изучения терапевтических вмешательств.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Программируемая электрическая стимуляция у генетически модифицированных мышей позволяет точно исследовать механизмы сердечного проведения и аритмии на доклиническом этапе. Данный подход обеспечивает получение количественных данных высокого разрешения об электрофизиологических свойствах, что способствует механистическому снижению рисков и валидации мишеней для портфелей разработки кардиологических препаратов. Интеграция этого метода в рабочие процессы раннего поиска повышает прогностическую достоверность оценки риска возникновения аритмий и проверки терапевтических гипотез.
Стратегическое применение в исследованиях и разработках биофармацевтики
Ранний поиск и валидация мишени
- Обеспечивает функциональную валидацию молекулярных мишеней, участвующих в процессах сердечной проводимости и развитии аритмий.
- Способствует снижению механистических рисков путем количественного определения параметров индуцибельности и восстановления в моделях, релевантных заболеванию.
- Облегчает приоритизацию портфеля препаратов за счет предоставления надежных и воспроизводимых электрофизиологических конечных точек.
Скрининг и разработка анализа
- Создает валидированные системы in vivo для последующего скрининга соединений, воздействующих на электрофизиологию сердца.
- Обеспечивает получение стандартизированных количественных данных, таких как время восстановления синусового узла и рефрактерные периоды.
- Позволяет проводить воспроизводимую оценку предрасположенности к аритмии для анализа соединений.
Трансляционные и доклинические исследования
- Обеспечивает соответствие доклинических моделей фенотипам аритмии у человека для разработки трансляционных биомаркеров.
- Обеспечивает непрерывность процесса от молекулярного поиска до валидации безопасности и эффективности для сердца in vivo.
- Поддерживает принятие решений о продвижении разработки с учетом рисков путем количественной оценки аритмогенного потенциала in vivo.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Программируемая электрическая стимуляция у мышей служит связующим звеном между ранним этапом открытий и доклинической валидацией, предоставляя данные для идентификации ведущих соединений и оценки безопасности в рамках кардиологических программ.
- Открывающая биология: количественная оценка фенотипов проводимости и аритмии для проверки терапевтических гипотез и уточнения механистических путей.
- Скрининг: получение воспроизводимых количественных данных о риске возникновения аритмии и параметрах проводимости.
- Аналитика: возможность статистического сравнения порогов стимуляции, рефрактерных периодов и индуцируемости аритмии для различных генотипов или вариантов лечения.
- Трансляционные исследования: сопоставление результатов in vivo с клиническими конечными точками аритмии для трансляции биомаркеров и показателей безопасности.
- Корпоративное повторное использование: предоставление многократно используемой стандартизированной платформы для исследований в области электрофизиологии сердца в рамках нескольких программ.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает прогностическую достоверность и снижает механистическую неопределенность при валидации кардиологических мишеней.
- Операционная ценность: обеспечивает стандартизированные, масштабируемые и воспроизводимые рабочие процессы электрофизиологических исследований in vivo.
- Стратегическая ценность: улучшает принятие решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и повышает эффективность использования капитала за счет раннего снижения рисков, связанных с кардиотоксичностью.
- Влияние на портфель: позволяет проводить приоритезацию кардиологических активов с учетом рисков и обеспечивает сопоставимость данных между различными программами.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области хирургии мелких животных и электрофизиологии сердца.
- Необходимо специализированное оборудование для внутрисердечного стимулирования и регистрации электрограмм.
- Требуется строгая стандартизация протоколов и анализа данных между исследовательскими группами.
- Может потребоваться адаптация метода для различных линий мышей или генетических линий.
- Продолжительность процедуры и время воздействия анестезии должны тщательно контролироваться во избежание побочных эффектов.
