大鼠同时心电图记录及侵入性血压测量

摘要

在这里, 我们描述了在实验大鼠的心电图和动脉内血压 (bp) 的同时记录的设置, 这可以用动物设施中的标准设备完成, 并可应用于生理或药理学研究心血管医学的致病性或治疗机制。

摘要

对于心血管生理学或病理生理学相关的研究, 血压 (bp) 和心电图是基本的观察参数。以心血管疾病模型、潜在心血管治疗靶点或药物为重点的研究需要评估全身动脉压力和心脏节律的变化。在无线电遥测系统不可用或负担得起的情况下, 股动脉插管技术是获得动脉内压力波形记录和全身 bp 测量的替代方法。这种技术是经济的, 可以在动物设施中使用标准设备来执行。然而, 侵入性动脉压力记录需要对小动脉进行插管, 这可能是一项具有挑战性的手术技巧。在这里, 我们提出了股动脉插管程序的分步规程。关键的程序包括校准数据采集系统、组织解剖和股动脉插管, 以及设置用于压力记录的动脉插管系统。还包括表面心电图记录程序。我们还提供了从正常和高血压大鼠的血压记录的例子。该协议允许与同时心电图的全身血压的可靠直接记录。

引言

血压 (bp) 和心电图 (ecg) 是心血管生理学和医学的基本参数。实验动物模型已广泛应用于各种心血管疾病的生物医学研究, 如高血压^{心力衰竭 1} , 心电图记录和血压测量的程序可以在实验大鼠身上进行。

大鼠血压测量有三种方法: 动脉内插管 (侵入性) 2、尾袖双细胞造影 (非侵入性)³和无线电遥测 (侵入性)。在记录过程中, 动物处理会影响尾袖胸腔造影测量 bp 的可靠性。例如, 尾袖口低估了在约束和测量阶段⁴期间同时发生的核心 bp 变化。在清醒和自由移动的动物中, 无线电遥测被认为是监测血压和心率的最佳 "金标准" 技术^.然而, 由于无线电遥测硬件和软件成本高昂, 动脉内插管也被广泛用作一种经济的替代方法。

动脉内插管需要相当多的显微外科技术, 但产生真正的动脉压力波形。bp 可以通过插入径向、股骨或臂部动脉中的含盐导管进行记录。这种直接侵入性 bp 测量方法需要手术前动物准备、麻醉、实验动物固定、组织解剖和动脉插管的手术技巧以及获得测量前的适当校准.

啮鼠表面心电图类似于人的心电图。大鼠心电图具有 p 波、qrs 复合物、t 波和 qt 区间6的序列^.p 波、pr 间隔、qrs 复合体和 t 波分别反映心房去极化、心房到 av 结节的脉冲传导、心室去极化和复极化。qt 间隔被定义为从 q 波的启动到 t 波的终点的时期, 在这个终点, 它返回到等电基线¹。

心电图表示心脏收缩和舒张期;因此, 表面心电图的同步记录与侵入性 bp 测量有关。通过使用多种方法的组合, 可以阐明疾病模型中的病理生理变化或心血管药物或疗法的药理作用。

日本 bp 高的 wistar 大鼠近亲繁殖, 获得了自发性高血压大鼠 (shr) 菌株。血压从5周上升到 10周, 从7岁的30到35周变得静止.wistar-京都大鼠 (wky) 的收缩压约为130毫米汞柱 7, 常用于正常高血压控制。我们使用 shr 和 wky 来证明动脉插管 bp 和心电图记录的结果。

研究方案

所描述的所有动物实验都得到了高雄医科大学动物护理和使用机构委员会的批准。

1. 动物护理

1. 为了避免由于动脉大小而导致的难以插管, 使用体重超过200克的大鼠。
2. 从笼子里取出食物, 一夜之间把老鼠和快老鼠带走。
3. 提供水的 , 除非有一个特殊的实验设计。

2. 实验准备

1. 获取以下材料: 带牙齿的钳子 (图 1a)、手术剪刀 (图 1b)、细头钳 (图 1c、1B)、带角度尖端的钳子 (图 1B)、牛管钳 (图 1B)), 丝串长约20厘米 (图 1g), 微型剪刀 (图 1G), 动脉内插管, 无菌聚乙烯 (pe) 管, 内径为0.5 毫米, 外径为0.9 毫米, 长度25-30 厘米, 连接到26克 x 半 ' ' ' ' 针 (图 1i), 两个三通塞子 (图 1I) 连接动脉内插管和压力传感器 (图 1I), 和1毫升注射器充满肝素盐水 (100 uu/ml)。
2. 动物准备
   1. 通过吸入异氟醚对大鼠进行麻醉 (将大鼠放入25厘米 x25 厘米 x 14 厘米的诱导室, 使其与4% 异氟醚饱和, 然后使用 noscone, 使用3% 异氟醚)。
      请注意:如果动物没有充分麻醉, 打开异氟醚的流速。
   2. 通过捏脚趾来测试疼痛反射。
   3. 将大鼠放置在预切的泡沫塑料板 (或厚纸板) 上的仰角位置。用橡皮筋固定四条腿固定身体 (图 2 a)。
      请注意:为避免心电图记录过程中出现潜在噪音, 放置表面不得导电。
3. 准备 bp 和心电图记录的仪器。包括用于获取信号的模拟输入单元、具有兼容集线器的压力传感器、三个双极针尖心电图引线以及具有合适软件的计算机。

3. 压力传感器校准

1. 在开始 bp 记录之前, 使用标准的汞血压计进行校准 (图 1l)。
2. 从血压计上取下压力袖口, 并将膨胀管上的三通塞子连接到数据采集系统的压力传感器 (图 1k)。
3. 顺时针拧紧空气释放阀。继续盯着仪表, 并继续泵出充气灯泡。当仪表显示为100毫米汞柱时, 切换三通塞子以连接到压力传感器。使用100毫米汞柱压力进行校准。计算 bp 的换算系数将自动确定。
4. 逆时针拧开空气释放阀, 释放压力, 直到血压计的压力恢复到零。
5. 重复步骤 3.2, 压力为200毫米汞柱。
6. 从汞血压计中分离压力传感器。
7. 将压力传感器连接到 pe 导管的三通塞子 (图 1i)。

4. 股骨动脉插管的小型手术

1. 皮肤表面地标识别和切除 (图 2)
   1. 确定腹股沟折痕的位置 (腹部和大腿交界处的压痕) (图 2 a中的虚线)。
   2. 夹紧腹股沟折痕中心的全层皮肤。在切口前, 可以用电动剪子或脱毛膏将皮草从切口部位剃光或取出。
   3. 提起皮肤, 并将其切断与手术剪刀的方向大致平行于同侧大腿 (图 2b)。股骨神经和血管位于暴露的皮下组织下方 (图 2c)。
2. 解剖组织暴露股动脉
   1. 使用带有细尖的钳子逐层解剖组织。停止在股骨血管水平的解剖。确保解剖没有伤害下面的船只。
   2. 小心使用钳子 (图 1c或1C) 清除股神经和血管的软组织, 以获得良好的观察。神经的质地像纤维一样。静脉为深紫色, 动脉为脉动 (图 3a)。
   3. 使用带角度提示的钳子 (图 1e) 延长股动脉和静脉的外露长度 (图 3b)。
3. 股动脉插管 (图 3)
   1. 使用钳子将股静脉与动脉分开, 并尽可能在颅骨动脉上使用牛头犬夹具 (图 3c)。
   2. 在两个丝串的松散领带上, 一个在斗牛犬夹子的正下方, 另一个在外露的股动脉尾端 (图 3d)。
   3. 用微型剪刀在股动脉腹侧打一个小孔(图 3e) (图 1h)。
   4. 将 pe 导管的尖端插入小孔, 并将导管提前。
      请注意:推进 pe 导管时不要施加扭转。扭转力可能扭曲股动脉, 导致腔狭窄。
   5. 在 pe 导管安全地推进到股动脉腔后, 取出斗牛犬夹具。
      请注意:在从股动脉中取出斗牛犬夹子时, 请注意 pe 导管。对与脉搏观察相关的 pe 导管中血液反冲洗的观察证实了其在动脉腔中的位置。
   6. 拧紧上丝柱, 以固定 pe 导管的位置。
      请注意:pe 导管的任何意外拉扯或脱位都可能导致大出血。
   7. 拧紧下丝串, 防止股动脉尾侧出血。
4. 股动脉插管成功的确认
   1. 使用1毫升注射器将肝素化盐水注射 0.1–0.2 ml。注射时的阻力必须是微不足道的。如果在注射时发现任何明显的阻力, 再次检查整个插管。
      请注意:在将负压或盐水注射到股动脉插管之前, 请确保三通停止旋塞正确切换。此时, 任何注入压力传感器的操作都需要重新校准。
   2. 检查是否有任何渗出周围的插管现场。如果没有, 用湿棉球覆盖手术部位。

5. 血压记录

1. 在 pe 导管顺利冲洗后, 将 pe 导管三通塞子连接到压力传感器上的导管 (图 4)。
2. 确保插管系统中没有气泡。还要检查三通旋塞的连接连接处。
3. 启动采样频率为 1, 000 赫兹的数据采集系统, 以记录 bp. 将显示动脉压力波 (图 6)。
4. 让整个设置稳定至少3-5分钟。在信号不稳定的情况下, 稳定时间可以延长到15分钟。
5. 定期检查插管部位, 确保没有出血。
   注: 从压力传感器获取数据时, 将传感器置于动物心脏水平非常重要。

6. 表面心电图

1. 检查双极心电图的三个引线, 确保正极、负极和参考白金电极完好无损。
2. 在左前腿、右前腿和右后腿插入引线 (图 5)。
3. 将电极集线器连接到定制的 ecg 放大器上, 采样频率为 1, 000 hz, 滤波频率为 3–500 hz. 在录制过程中保持心电图引线稳定。心电图引线的运动会产生不稳定的基线和伪影。

7. 实验完成后的动物安乐死

1. 完成 bp 和 ecg 记录后, 停止采集系统。取下电极。在拔出 pe 导管后, 立即拧紧先前放置的丝线, 将股动脉结扎。
2. 将大鼠分别放置在连接到压缩二氧化碳 (co₂) 气瓶的可见安乐死室中。安全地密封顶部。
3. 引入 100% co2 , 填充率约为每分钟室内体积的10% 至30%。
4. 把你的眼睛盯着那只老鼠;缺乏呼吸和褪色的眼睛颜色应出现在2-3分钟内。
   请注意:如果3分钟后没有停止呼吸运动, 应检查系统的腔内填充率, 二氧化碳供应, 或泄漏.
5. 在呼吸停止后, 将二氧化碳流维持在室内1分钟。
6. 确定心脏和呼吸停止, 并注意固定和扩张的瞳孔, 以确认死亡。
   请注意:如果大鼠不是死的, 而是在_co2麻醉中, 使用安乐死的辅助方法, 如双侧开胸。

结果

我们从国家实验动物中心 (台湾台北) 购买了 shr 和正常的 wistar-京都 wky 大鼠。所有动物都被安置在温度控制的设施 (20-22°c) 中, 在12小时的光线/黑暗循环中免费获得水和标准食物。

我们使用了 6只47周大的老鼠, 在 bp 和心电图测量之前对它们进行了称重。图 6显示了 shr 和 wky 中心电图和 bp 同步记录的代表...

讨论

侵入性动脉插管可以精确测量血压。它可以用 pe 管完成, 而不需要昂贵的导管。侵入性 bp 测量也可以与表面心电图的记录同时进行。

这种方法的主要学习曲线是插管小血管所需的实验技能。在有经验的人手中, 股动脉插管的成功率可以接近100%。建议在进行真正的实验之前先练习。在手术过程中值得注意的一些要点: (1) 在开始手术前确保动物完全麻醉;(2) 在割断动脉壁之前, 在...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Polyethylene tube	BECTON DICKINSON	427401	internal diameter of 0.5 mm, outer diameter of 0.9 mm
26G x 1/2"" needle	TERUMO	160426D
Adson Forceps	TOP Line	12-540	12 cm (4.75") Long, Straight, 1 x 2 Teeth
Bulldog vascular clamp	Teleflex	357581	8 mm
Computer	AUSUS	X453M
Exernal analog signal recording device	iWorx	T5141538	This allows the recording of up to three channels of ECG, EMG or EEG as well as GSR (skin conductance) from a single iWire input on the recording Module.
Graefe Forceps	AESCULAP Surgical Instruments	BD312R	MICRO DRESSING FORCEPS, CURVED, SERRATED, 105 mm, 4 1/8
Mecury sphygmomanometer	Spirit	CK-101
Pressure transducer	iWorx	IworxBP100
Semken Forceps	MEDE TECHNIK	10-104	100 mm
Software	LabScribe3
Surgical scissors	HEBU	1714	14.5 cm long
Syringe (1 mL)	TERUMO	160426D
Three-way stopcocks	Cole-Parmer	EW-30600-23
Tipped forceps	World Precision Instruments	504506	11 cm long, 0.1x0.06 mm Tips
Vannas Scissors	World Precision Instruments	500086	8.5 cm long, Straight, 0.025 x 0.015 mm Tips, 7mm super fine Blades