Name: optimization of transesophageal atrial pacing to assess atrial fibrillation susceptibility in mice
Uploaded: 2022-06-29T15:00:00
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A Figura 2 foi criada com BioRender.com. Este trabalho foi apoiado por doações do Instituto Nacional do Coração, Pulmão e Sangue dos Institutos Nacionais de Saúde (HL096844 e HL133127); a American Heart Association (2160035, 18SFRN34230125 e 903918 [MBM]); e o Centro Nacional para o Avanço das Ciências Translacionais do Instituto Nacional de Saúde (UL1 TR000445).

Este procedimento foi aprovado pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais de Vanderbilt e é consistente com o Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório. O protocolo foi desenvolvido usando modelos genéticos de 9 e10 (por exemplo, hipertensão)de suscetibilidade à FA em camundongos. O operador foi cegado para o fenótipo do rato em estudo.
1. Seleção de animais
<ol><li>Para modelos genéticos, submet...

<ol>
	<li>Sumitomo, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Association+of+atrial+arrhythmia+and+sinus+node+dysfunction+in+patients+with+catecholaminergic+polymorphic+ventricular+tachycardia.">Association of atrial arrhythmia and sinus node dysfunction in patients with catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia.</a> Circulation Journal. 71 (10), 1606-1609 (2007).</li><li>Fukui, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+leptin+signaling+in+the+pathogenesis+of+angiotensin+II-mediated+atrial+fibrosis+and+fibrillation.">Role of leptin signaling in the pathogenesis of angiotensin II-mediated atrial fibrosis and fibrillation.</a> Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology. 6 (2), 402-409 (2013).</li><li>Schutter, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+atrial+fibrillation.">Animal models of atrial fibrillation.</a> Circulation Research. 127 (1), 91-110 (2020).</li><li>Li, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ryanodine+receptor-mediated+calcium+leak+drives+progressive+development+of+an+atrial+fibrillation+substrate+in+a+transgenic+mouse+model.">Ryanodine receptor-mediated calcium leak drives progressive development of an atrial fibrillation substrate in a transgenic mouse model.</a> Circulation. 129 (12), 1276-1285 (2014).</li><li>Wakimoto, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induction+of+atrial+tachycardia+and+fibrillation+in+the+mouse+heart.">Induction of atrial tachycardia and fibrillation in the mouse heart.</a> Cardiovascular Research. 50 (3), 463-473 (2001).</li><li>Schrickel, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induction+of+atrial+fibrillation+in+mice+by+rapid+transesophageal+atrial+pacing.">Induction of atrial fibrillation in mice by rapid transesophageal atrial pacing.</a> Basic Research in Cardiology. 97 (6), 452-460 (2002).</li><li>Verheule, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+vulnerability+to+atrial+fibrillation+in+transgenic+mice+with+selective+atrial+fibrosis+caused+by+overexpression+of+TGF-beta1.">Increased vulnerability to atrial fibrillation in transgenic mice with selective atrial fibrosis caused by overexpression of TGF-beta1.</a> Circulation Research. 94 (11), 1458-1465 (2004).</li><li>Faggioni, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suppression+of+spontaneous+ca+elevations+prevents+atrial+fibrillation+in+calsequestrin+2-null+hearts.">Suppression of spontaneous ca elevations prevents atrial fibrillation in calsequestrin 2-null hearts.</a> Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology. 7 (2), 313-320 (2014).</li><li>Murphy, M. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimizing+transesophageal+atrial+pacing+in+mice+to+detect+atrial+fibrillation.">Optimizing transesophageal atrial pacing in mice to detect atrial fibrillation.</a> American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 332 (1), 36-43 (2022).</li><li>Prinsen, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+reactive+isolevuglandins+promote+atrial+fibrillation+caused+by+hypertension.">Highly reactive isolevuglandins promote atrial fibrillation caused by hypertension.</a> JACC: Basic to Translational Science. 5 (6), 602-615 (2020).</li><li>Aschar-Sobbi, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+atrial+arrhythmia+susceptibility+induced+by+intense+endurance+exercise+in+mice+requires+TNF&#945;.">Increased atrial arrhythmia susceptibility induced by intense endurance exercise in mice requires TNF&#945;.</a> Nature Communications. 6, 6018 (2015).</li><li>Bruegmann, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optogenetic+termination+of+atrial+fibrillation+in+mice.">Optogenetic termination of atrial fibrillation in mice.</a> Cardiovascular Research. 114 (5), 713-723 (2017).</li><li>Matsushita, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IL-1&#946;+plays+an+important+role+in+pressure+overload-induced+atrial+fibrillation+in+mice.">IL-1&#946; plays an important role in pressure overload-induced atrial fibrillation in mice.</a> Biological and Pharmaceutical Bulletin. 42 (4), 543-546 (2019).</li><li>Sato, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+overexpression+of+perilipin+2+induces+atrial+steatosis,+connexin+43+remodeling,+and+atrial+fibrillation+in+aged+mice.">Cardiac overexpression of perilipin 2 induces atrial steatosis, connexin 43 remodeling, and atrial fibrillation in aged mice.</a> American Journal of Physiology - Endocrinology and Metabolism. 317 (6), 1193-1204 (2019).</li><li>Li, N., Wehrens, X. H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Programmed+electrical+stimulation+in+mice.">Programmed electrical stimulation in mice.</a> Journal of Visualized Experiments. (39), e1730 (2010).</li><li>Yao, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+cardiomyocyte+NLRP3+inflammasome+signaling+promotes+atrial+fibrillation.">Enhanced cardiomyocyte NLRP3 inflammasome signaling promotes atrial fibrillation.</a> Circulation. 138 (20), 2227-2242 (2018).</li><li>Purohit, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxidized+Ca2+/calmodulin-dependent+protein+kinase+II+triggers+atrial+fibrillation.">Oxidized Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II triggers atrial fibrillation.</a> Circulation. 128 (16), 1748-1757 (2013).</li><li>Jansen, H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atrial+fibrillation+in+aging+and+frail+mice.">Atrial fibrillation in aging and frail mice.</a> Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology. 14 (9), 01077 (2021).</li><li>Luo, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+atrial+histopathological+and+electrophysiological+changes+in+a+mouse+model+of+aging.">Characterization of atrial histopathological and electrophysiological changes in a mouse model of aging.</a> International Journal of Molecular Medicine. 31 (1), 138-146 (2013).</li><li>McCauley, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ion+channel+and+structural+remodeling+in+obesity-mediated+atrial+fibrillation.">Ion channel and structural remodeling in obesity-mediated atrial fibrillation.</a> Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology. 13 (8), 00896 (2020).</li><li>Kato, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectral+analysis+of+heart+rate+variability+during+isoflurane+anesthesia.">Spectral analysis of heart rate variability during isoflurane anesthesia.</a> Anesthesiology. 77 (4), 669-674 (1992).</li><li>Schmeckpeper, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abstract+11402:+Targeting+RyR2+to+suppress+ventricular+arrhythmias+and+improve+left+ventricular+function+in+chronic+ischemic+heart+disease.">Abstract 11402: Targeting RyR2 to suppress ventricular arrhythmias and improve left ventricular function in chronic ischemic heart disease.</a> Circulation. 144, 11402 (2021).</li><li>Kim, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abstract+B-PO01-017:+RyR2+hyperactivity+promotes+susceptibility+to+ventricular+tachycardia+in+structural+heart+disease.">Abstract B-PO01-017: RyR2 hyperactivity promotes susceptibility to ventricular tachycardia in structural heart disease.</a> Heart Rhythm. 18, 57 (2021).</li></ol>

A estimulação atrial transesofágica não só permite estudos seriados em um mesmo animal, mas sua duração é tipicamente menor do que os estudos intracardíacos (~20 min), minimizando assim o uso de anestésicos e seus efeitos sobre os parâmetros eletrofisiológicos. 
É fundamental otimizar os métodos inicialmente para cada modelo de mouse individual. O envelhecimento aumenta a indutibilidade da FA em camundongos normais18,19, ...

A fibrilação atrial (FA) representa uma via final comum para múltiplos fatores de risco adquiridos e genéticos. Para os estudos que investigam os mecanismos fisiopatológicos do substrato da FA, os modelos de camundongos são vantajosos dada a facilidade de manipulação genética e o fato de que, em geral, reproduzem a suscetibilidade à FA observada em humanos para diferentes fenótipos clínicos 1,2,3. No entanto, os camundongos raramente desenvolvem FAespontânea 4, necessitando do uso de estudos provocativos de estimulação atrial.
A estimulação elétrica programada (PSE) pode ser realizada para avaliar a eletrofisiologia atrial murina e a suscetibilidade à FA usando estimulação intracardíaca5 ou transesofágica6. Embora a abordagem transesofágica seja particularmente vantajosa como procedimento de sobrevivência, seu uso é complicado pelos inúmeros protocolos experimentais publicados 7,8 e fontes de variabilidade que podem dificultar a reprodutibilidade9. Além disso, comparações limitadas de protocolos relatados tornam a seleção de um protocolo de estimulação apropriada desafiadora.
O protocolo atual visa utilizar uma estratégia sistemática para desenvolver métodos de PSA transesofágicos específicos do modelo para avaliar a suscetibilidade à FA murina, a fim de aumentar a reprodutibilidade. É importante ressaltar que estudos piloto iniciais são realizados para otimizar o protocolo de estimulação por meio da contabilização da variabilidade da idade, sexo e modo de estimulação, com estimulação projetada para minimizar a estimulação parassimpática inadvertida que pode confundir os resultados9.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>27 G ECG electrodes</td>
			<td>ADInstruments</td>
			<td>MLA1204</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-F octapolar electrode catheter</td>
			<td>NuMED</td>
			<td>CIBercath</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Activated carbon canister</td>
			<td>VetEquip</td>
			<td>931401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analysis software</td>
			<td>ADInstruments</td>
			<td>LabChart v8.1.13</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biological amplifier</td>
			<td>ADInstruments</td>
			<td>FE231</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data acquisition hardware</td>
			<td>ADInstruments</td>
			<td>PowerLab 26T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eye ointment</td>
			<td>MWI Veterinary</td>
			<td>NC1886507</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating pad</td>
			<td>Braintree Scientific</td>
			<td>DPIP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Piramal</td>
			<td>66794-017-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stimulator</td>
			<td>Bloom Associates</td>
			<td>DTU-210</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stimulus Isolator</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>Model A365</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

optimization of transesophageal atrial pacing to assess atrial fibrillation susceptibility in mice

Modelos de camundongos de fatores de risco genéticos e adquiridos para fibrilação atrial (FA) têm se mostrado valiosos na investigação dos determinantes moleculares da FA. A estimulação elétrica programada pode ser realizada usando a estimulação atrial transesofágica como procedimento de sobrevivência, permitindo assim testes seriados no mesmo animal. No entanto, existem inúmeros protocolos de estimulação, o que dificulta a reprodutibilidade. O presente protocolo tem como objetivo fornecer uma estratégia padronizada para desenvolver parâmetros experimentais específicos do modelo para melhorar a reprodutibilidade entre os estudos. Estudos preliminares são realizados para otimizar os métodos experimentais para o modelo específico sob investigação, incluindo idade no momento do estudo, sexo e parâmetros do protocolo de estimulação (por exemplo, modo de estimulação e definição de suscetibilidade à FA). É importante ressaltar que se toma cuidado para evitar altas energias de estímulo, pois isso pode causar estimulação do plexo ganglionar com ativação parassimpática inadvertida, manifestada por bloqueio atrioventricular (AV) exagerado durante a estimulação e frequentemente associada à indução de FA artifactual. Os animais que demonstrem esta complicação devem ser excluídos da análise.

Estudos de estimulação atrial transesofágica avaliam as propriedades eletrofisiológicas dos linfonodos SA e AV por meio da determinação da SNRT e da AVERP, bem como da suscetibilidade à FA6 (Figura 1). O registro de ECG permite medições da duração da onda P, intervalo PR, duração do QRS e intervalos QT/QTc. O registro contínuo do ECG durante a estimulação atrial rápida pode fornecer as seguintes medidas de vulnerabilidade da FA: o número de episódio...

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Optimization of Transesophageal Atrial Pacing to Assess Atrial Fibrillation Susceptibility in Mice

O presente protocolo descreve a otimização de parâmetros experimentais quando se utiliza a estimulação atrial transesofágica para avaliar a suscetibilidade à fibrilação atrial em camundongos.

Otimização da estimulação atrial transesofágica para avaliar a suscetibilidade à fibrilação atrial em camundongos

Mouse models of genetic and acquired risk factors for atrial fibrillation (AF) have proven valuable in investigating the molecular determinants of AF. ...

A estimulação elétrica programada usando estimulação atrial transesofágica pode determinar propriedades eletrofisiológicas e suscetibilidade à fibrilação atrial em camundongos. Aqui descrevemos um procedimento padronizado para o desenvolvimento de protocolos que pode otimizar a reprodutibilidade. A abordagem transesofágica para a estimulação atrial é tipicamente um procedimento de sobrevivência, permitindo assim testes seriados no mesmo animal.Componentes importantes para o desenvolvimento do protocolo incluem estudos iniciais de paletes para otimizar parâmetros experimentais para o modelo em estudo e a identificação de arritmias causadas pela estimulação parassimpática induzida pela estimulação parassimpática. Para modelos genéticos, camundongos sujeitos à estimulação atrial quinzenal, a partir das oito semanas de idade para determinar o período ideal de suscetibilidade à FA, estudam ambos os sexos, pois não se pode desenvolver um fenótipo de FA. Para os modelos adquiridos, a estimulação de conduta após os ratos atingirem a maturidade física.Embora a maturidade seja tipicamente alcançada às 12 semanas, ajuste a idade conforme necessário para modelos experimentais. Execute o ritmo de ruptura e decréscimo para determinar o modo de estimulação ideal. Separe cada procedimento por um mínimo de 24 horas.Analise os dados usando várias definições de suscetibilidade a FA. Use os parâmetros específicos do modelo otimizado e a definição de suscetibilidade à FA para estudos subsequentes em camundongos adicionais. Após a perda do reflexo do pedal, coloque o rato anestesiado em decúbito dorsal sobre uma almofada de aquecimento projetada para manter a temperatura corporal em aproximadamente 37 graus Celsius com os membros posteriores colados na superfície da almofada.Obter um eletrodo de ECG de superfície pela colocação subcutânea de eletrodos de agulha de ECG de calibre 27 conectados a um amplificador biológico e hardware de aquisição de dados nos membros anteriores com um eletrodo de terra no membro posterior. Insira um cateter de eletrodo octapolar de dois franceses conectado a um estimulador e isolador de estímulo no esôfago. Insira a uma profundidade que se aproxime da distância da boca até logo acima da cartilagem xifoide com o pescoço estendido.Inicie a aquisição de dados com o registro contínuo do eletrocardiograma um usando o software de análise. Posicione corretamente o cateter dentro do esôfago para permitir a captura. Para fazer isso, aplique um estímulo de 1,5 miliampere com uma largura de pulso de dois milissegundos em um comprimento de ciclo ligeiramente menor do que o comprimento do ciclo sinusal.Posicione cuidadosamente o cateter até obter uma captura atrial consistente. Para determinar o limiar de captura diastólica atrial, inicie a estimulação em 1,5 miliamperes com uma largura de pulso de dois milissegundos no comprimento do ciclo usado para a captura atrial. Diminuir a amplitude do estímulo em incrementos de 0,05 miliampere até a perda da captura atrial com subsequente aumento até a captura.Obter o menor limiar de estimulação possível para minimizar a estimulação parassimpática induzida pela estimulação inadvertida. Ajuste a amplitude do estímulo para o dobro do limiar. Meça os parâmetros eletrofisiológicos, incluindo o tempo de recuperação do nó sinusal, a duração do ciclo de Wenckebach e o período refratário efetivo atrioventricular antes da estimulação atrial rápida para indução da FA.Execute a estimulação cardíaca com o dobro do limiar com uma largura de pulso de dois milissegundos usando a estimulação de explosão em diferentes comprimentos de ciclo ou a estimulação decremental, conforme determinado a partir de estudos iniciais. Para o ritmo de ruptura, ritmo em um comprimento de ciclo inicial de 50 milissegundos por 15 segundos, seguido por trens em comprimentos de ciclo de 40, 30, 25, 20 e 15 milissegundos. Para um ritmo decréscimo, execute de três a cinco trens e ritmo em um comprimento de ciclo de 40 milissegundos que é reduzido em dois milissegundos a cada dois segundos até o término em 20 milissegundos.Termine o procedimento após 30 segundos de ritmo sinusal após o último trem de estimulação ou após um episódio de 10 minutos de FA, o que ocorrer primeiro. Remova suavemente o cateter e os eletrodos de ECG. No caso de testes seriados, aguarde um mínimo de 24 horas antes de repetir o procedimento de ritmo.O ECG Recording permitiu medições da duração da onda P, intervalo PR, duração do QRS e intervalos QT e QTC. O registro contínuo do ECG durante a estimulação atrial rápida proporcionou um registro de cada episódio de FA induzido durante o estudo. A partir desses dados, foram registrados a duração acumulada e média dos episódios e o número de episódios de FA sustentada.Episódios de bloqueio atrioventricular excessivo durante a estimulação cardíaca indicam períodos de estimulação parassimpática induzida pela estimulação, significando que qualquer FA associada era um artefato desse fenômeno, e não a fisiopatologia do próprio modelo. Isso foi causado pela estimulação inadvertida dos plexos ganglionares localizados no átrio posterior esquerdo, resultando em ativação parassimpática. Esse tipo de indução de arritmia aumenta a incidência de FA em camundongos controle e causa maior variabilidade de arritmia dentro de um grupo experimental.Dadas estas características contaminantes, os animais que apresentam FA nestas condições devem ser excluídos da análise. Ao utilizar essa estratégia experimental, os estudos-piloto iniciais e o reconhecimento da estimulação parassimpática causando indução inadvertida da FA são particularmente importantes para a otimização do protocolo e a reprodutibilidade do estudo.

Research

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