쥐의 심방 세동 유도를위한 경식도 심방 파열 페이싱

요약

본 연구는 쥐에서 심방 세동 (AF)의 효율적인 유도를위한 경식도 심방 파열 페이싱의 실험 프로토콜을 설명합니다. 이 프로토콜은 건강한 또는 리모델링 된 심장을 가진 쥐에서 사용될 수 있으므로 AF 병리 생리학 연구, 새로운 치료 목표 식별 및 새로운 치료 전략 평가가 가능합니다.

초록

동물 연구는 심방 세동 (AF) 병리 생리학 및 치료 관리에 관한 우리의 이해에 중요한 통찰력을 가져 왔습니다. AF 병인에 관여하는 주요 메커니즘 중 하나 인 재진입은 발생하기 위해 특정 질량의 심근 조직을 필요로합니다. 심방의 크기가 작기 때문에 설치류는 오랫동안 AF에 '내성'이있는 것으로 간주되어 왔습니다. 자발적 AF가 쥐에서 발생하는 것으로 밝혀졌지만, 이러한 모델에서 부정맥이 발생하려면 장기간의 추적 관찰 (최대 50 주)이 필요합니다. 본 연구는 쥐에서 AF의 신속하고 효율적인 유도를 위한 경식도 심방 파열 페이싱의 실험 프로토콜을 기술한다. 이 프로토콜은 매우 다양한 위험 요인이있는 건강한 또는 리모델링 된 심장을 가진 쥐에서 성공적으로 사용될 수 있으므로 AF 병리 생리학 연구, 새로운 치료 표적 식별 및 새로운 예방 및 / 또는 치료 전략의 평가를 가능하게합니다.

서문

심방 세동 (AF)은 임상 실습에서 발생하는 가장 흔한 지속적인 심장 부정맥이며 그 발생률과 유병률은 전 세계적으로 극적으로 계속 증가하고 있습니다¹. 이 부정맥은 최근 연구²에 따르면 세계 인구의 4 %까지 영향을 미칩니다. 그러나 발작성 AF가 무증상 일 수 있으므로 탐지를 피할 수 있다는 점을 감안할 때 AF의 진정한 유병률은 문헌에 제시된 것보다 훨씬 높을 것입니다.

AF의 병태생리학은 치열하게 연구되어 왔다. 그럼에도 불구하고,이 복잡한 부정맥의 근본적인 메커니즘은 불완전하게 해명되어 있으며, 이것은 제한된 치료 옵션에 반영되며 의심스러운 효능이 있습니다. 동물 연구는 AF 병리 생리학 및 치료 관리에 관한 우리의 이해에 중요한 통찰력을 가져 왔습니다. AF 병인³에 관여하는 주요 기작 중 하나인 재진입은 발생하기 위해 특정 질량의 심근 조직을 필요로 한다. 따라서 AF 연구에서 큰 동물이 일반적으로 선호되는 반면, 심방의 크기가 작기 때문에 설치류는 오랫동안 AF에 '내성'이있는 것으로 간주되어 왔습니다. 그러나 큰 동물의 사용은 주로 어려움을 다루어서 방해받습니다. 한편, 자발적 AF가 래트⁴에서 발생하는 것으로 밝혀졌지만, 이들 모델 5에서 부정맥이 발생하기 위해서는 장기간의 추적 관찰(최대⁵⁰주)이 필요하다. 작은 설치류에서 신속한 AF 발생을 보장하는 모델도 개발되었습니다. 대부분의 경우, 이러한 모델은 AF ^6,7을 인위적으로 유도하기 위해 수반되는 부교감 신경 자극 또는 질식과 같은 다른 호의적 인 조건이있는 경우 급성 전기 자극을 사용합니다. 효율적이기는 하지만, 이러한 모델은 심방의 진행성 전기적, 구조적, 자율성, 또는 분자 리모델링과 같은 중요한 AF 관련 특징의 평가를 허용하지 않으며, 심방 기질에 대한 통상적 또는 비통상적인 항부정맥 약물의 효과 또는 심실 부정맥의 위험에 대한 ^8,9.

본 연구는 쥐에서 AF의 신속하고 효율적인 유도를 위한 장기 경식도 심방 파열 페이싱의 실험 프로토콜을 기술한다. 이 프로토콜은 급성 및 장기 연구 모두에 적합하며 다양한 위험 요소가있는 건강한 또는 리모델링 된 심장을 가진 쥐에서 성공적으로 사용될 수 있으므로 AF 병리 생리학 연구, 새로운 치료 표적 식별 및 새로운 예방 및 / 또는 치료 전략 평가가 가능합니다.

프로토콜

동물 과목과 관련된 절차는 루마니아 국립 위생 수의학 및 식품 안전 당국에 의해 Târgu Mureř의 의학, 약학, 과학 기술 대학 "George Emil Palade"의 윤리위원회에 의해 승인되었으며 국제 실험실 동물 과학 협의회 지침 (지침 2010 / 63 / EU)을 준수했습니다.

1. 경식도 심방 버스트 페이싱 프로토콜

1. 성인 남성 Wistar 쥐 (체중 200-400g)를 STIM과 SHAM의 두 그룹으로 무작위 추출하십시오.
2. 동물을 마취하십시오.
   1. 유도를 위해 2.5% 이소플루란, 4L/분, 99.5%_O2를 사용하십시오.
   2. 유지를 위해 복강내 투여된 케타민/메데토미딘(75.0/0.5mg/kg)의 혼합물을 사용하십시오.
   3. 각막 반사 (5 % 포도당 용액)와 nociceptive withdrawal reflex (발가락 꼬집음)를 테스트하여 마취의 깊이를 확인하십시오. 직장 온도계를 사용하여 호흡률 (마취 중 50 %의 낙하가 허용되며 정상 속도는 70-120 호흡 / 분 사이)과 체온 (정상 온도는 96.5 - 99.5 ° F 또는 35.9 - 37.5 ° C 사이)을 모니터링하십시오.
      참고 : 마취의 효과가 확인 된 후에 만 절차를 계속하십시오. 프로토콜 전반에 걸쳐 마취의 깊이를 주기적으로 모니터링하십시오. 필요할 때 복강 내 케타민 / 메데토미딘 주사를 반복하십시오.
   4. 각막 손상을 방지하기 위해 양쪽 눈에 안과 연고를 바르십시오.
3. 동물을 수핀 위치에 놓고 가열 패드에 올려 놓고 체온을 ~ 37 °C로 유지하십시오.
4. 세 개의 표면 ECG 전극을 납 II 구성으로 래트 팔다리에 부착한다(그림 1A).
   1. 음극을 오른쪽 앞다리에 놓습니다.
   2. 왼쪽 뒷다리에 양극을 놓습니다.
   3. 접지 전극을 왼쪽 앞다리에 놓습니다.
   4. 얇은 탄성 팔찌 끈 코드를 사용하여 전극을 제자리에 고정하십시오.
5. 표면 심전도 기록을 켜고, 상업적 또는 국부적으로 개발된 획득 프로그램(¹⁰)을 사용하여 절차 전반에 걸쳐 연속적인 심전도 기록을 수행한다(도 1B).
6. 전기 자극을 위해, 마이크로컨트롤러 기반 심장 페이스메이커(¹⁰)에 연결된 5-6F 사중극 카테터를 사용한다.
7. 동물이 마취되면 카테터를 구강을 통해 식도에 삽입하십시오. 상부 절치와 심장 사이의 거리를 측정하여 (촉진에 의해 평가됨) 카테터가 식도에 삽입되어야하는 깊이를 근사하게하십시오.
   주의: 식도 천공의 위험이 있으므로 카테터를 강제로 사용하지 않도록 주의하십시오.
8. 다음과 같이 심방의 수준에서 자극 카테터의 정확한 위치를 확인한다.
   1. 400 자극 / 분 (자극 지속 시간 6ms)의 주파수로 전기 자극을 적용하십시오.
   2. ECG 추적이 심방의 지속적인 포획을 보여주는지 확인하십시오 (즉, 각 전기 자극은 좁은 QRS 복합체가 뒤 따른다) (그림 2).
9. 이완기 임계값, 즉 심방 포획을 얻는 데 필요한 최저 전압(일반적으로 10V ~ 20V 사이)을 결정합니다.
   참고: STIM 그룹의 동물에 대해 다음을 수행합니다.
10. 카테터의 정확한 위치가 결정되면 확장기 임계값보다 높은 전압 3V에서 자극기를 4,000 자극/분(자극 지속 시간 6ms)의 주파수로 설정합니다(그림 3).
11. 각 동물에게 15 사이클의 연속 자극 사이클, 각각 20 초, 사이클¹¹ 사이의 자유 간격 5 분을 적용하십시오. 연구 목표에 따라 각 쥐에 대한 프로토콜을 10 일 동안 매일 5 일 / week의 속도로 동시에 반복하십시오.
12. 자극의 효과를 다음과 같이 확인한다.
    1. 빠른 페이싱의 끝에 나타나는 부비동 노드 회복 시간(SNRT)을 부비동 리듬 동안 기록된 주기 길이보다 긴 시간 간격으로 식별하고(그림 4A), 오버드라이브 억제가 끝난 후 부비동 리듬의 재개에 필요한 시간 간격을 나타냅니다.
       참고: 오버드라이브 억제는 내재적 리듬보다 높은 속도로 심장을 전기적으로 자극하여 부비동 노드 활동의 억제를 나타냅니다.
    2. 여기서 정의되는 AF 에피소드의 발생을 세 개 이상의 연속적인 불규칙한 상심실 박동(즉, 좁은 QRS 복합체를 사용한 불규칙한 심실 반응)의 존재로 정의되며, P파가 없거나 작고 왜곡된 "f"파로 대체됩니다(그림 4B).
13. AF 에피소드가 다음 자극 사이클이 수행되어야 하는 시간까지 자발적으로 종료되지 않으면(즉, 사이클 사이의 다섯 개의 자유 분의 끝까지), 다음 자극을 적용하지 마십시오.
    1. 5분 더 기다립니다. AF 에피소드가 10분 후에도 계속되면 해당 날짜의 프로토콜을 종료합니다.
       참고: 전기적으로 유도된 AF의 심각도 평가가 필요한 경우 더 긴 ECG 모니터링을 수행할 수 있습니다.
14. 심한 서맥 또는 수축기가 자극의 끝에서 (즉, 미주 신경의 전기 자극으로 인해) 발생하면 프로토콜을 종료하십시오. 전기 활동이 빠르게 정상으로 돌아 가지 않으면 외부 심장 마사지를 수행하고 복강 내 아트로핀 황산염 (0.05 mg / kg)을 투여하십시오.
15. 절차가 끝나면 복강 내 투여 된 atipamezole (1 mg / kg)으로 마취를 되돌립니다. 쥐를 보충 열로 깨끗한 새장에 개별적으로 보관하고 완전히 회복 될 때까지 주기적으로 관찰하십시오. 프로토콜이 끝날 때 다른 특정 동물 관리는 필요하지 않습니다.
16. 표면 심전도 추적을 분석하고 다음을 확인합니다.
    1. AF의 유도성은 백분율로 표현된다 (즉, [AF 에피소드에 뒤따르는 자극 사이클의 수/적용된 자극 사이클의 총 수] x 100).
    2. 각 AF 에피소드의 지속 시간입니다.
    3. '지속적인'(즉, >10분) AF 에피소드의 존재.
       참고: SHAM 그룹의 동물에 대해 다음을 수행하십시오.
17. SHAM 그룹의 래트의 경우, 전기 자극을 가하지 않고 위에서 설명한 바와 같이 1.1 내지 1.7 단계를 따르십시오.
18. 카테터를 전기 자극을 가하지 않고 80분 동안(즉, STIM 래트에서 프로토콜을 완료하는 데 필요한 시간) 동안 위치로 유지하면서, 표면 심전도를 연속적으로 기록한다.
19. 절차가 끝나면 atipamezole (1 mg / kg)으로 마취를 되돌립니다. 프로토콜이 끝날 때 다른 특정 동물 관리는 필요하지 않습니다.
20. 표면 심전도 추적을 분석하고 단계 1.16에서 설명한 파라미터를 결정하십시오.

결과

개념 증명 연구에서, 22마리의 성인 수컷 Wistar 래트(200-400 g)를 무작위로 STIM(n=15)과 SHAM(n=7)의 두 그룹으로 배정하였다. 모든 동물은 기후 조절 실 (21-22 °C)에서 폴리 카보네이트 케이지에 개별적으로 수용되었으며, 연구 전반에 걸쳐 물과 건조 식품에 자유롭게 접근 할 수있었습니다. 상기 기술된 경식도 자극 프로토콜은 주당 10일, 5일 동안 모든 동물에 적용되었다. SHAM 그룹의 래트가 활성 전기 자?...

토론

본 논문은 급성 및 장기 AF 연구 모두에 적합한 래트에서 AF의 신속하고 효율적인 유도를 위한 장기 경식도 심방 파열 페이싱의 실험 프로토콜을 기술한다. 본원에 기재된 10-일 자극 프로토콜은 '이차 자발적 AF 모델'(즉, 전기 자극에 의한 AF 유도의 기간에 따라, AF가 자발적으로 발전하는 모델)¹⁰을 개발하는데 성공적으로 사용되었다. 그러나 프로토콜의 지속 기간은 연구의 정확?...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
Antisedan (Atipamezole Hydrochloride) 5mg / mL, solution for injection	Orion Corporation	06043/4004	for Rats use 1 mg / kg
Dormitor (Medetomidine Hydrochloride) 1 mg / mL, solution for injection	Orion Corporation	06043/4003	for Rats use 0.5 mg / kg
E-Z Anesthesia Single Animal System	E-Z Systems Inc	EZ-SA800	Allows the manipulation of one animal at a time
Isoflurane 99.9%, 100 mL	Rompharm Company	N01AB06
Ketamine 10%, 25 mL			for Rats use 75 mg / kg
Microcontroller-based cardiac pacemaker for small animals			Developed in our laboratory (See Reference number 10 in the manuscript)
Surface ECG recording system			Developed in our laboratory (See Reference number 10 in the manuscript)