Применение
Система электрического картирования сердца представляет собой мощный инструмент для исследования электрических свойств многоклеточных сердечных препаратов. Система предназначена для одновременной регистрации электрической активности и параметров проведения возбуждения, включая:
- участки возникновения потенциала действия и частоту возбуждения;
- направление и скорость проведения импульса;
- дисперсию проведения;
- дисперсию реполяризации;
- дисперсию интервала QT
в экспериментах с образцами in vitro, in vivo и ex vivo.
Система также совместима с мониторингом следующих параметров при подключении дополнительных 6 или 16 каналов:
- систолическое давление желудочков;
- давление коронарной перфузии;
- монофазные потенциалы действия;
- напряжение миокарда;
- температура перфузии.
Оборудование позволяет точно локализовать нарушения натриевых, калиевых и кальциевых токов на уровне тканей по особенностям деполяризации и реполяризации, а также помогает исследователям изучать механизмы сердечных аритмий, таких как фибрилляция предсердий и фибрилляция желудочков.
Система эффективно применяется для:
- тестирования влияния новых лекарственных препаратов на параметры сердца;
- оценки кардиотоксичности;
- скрининга антиаритмической активности новых соединений.
Исследуемые объекты
Подходящие модели сердца:
- данио-рерио (zebrafish);
- мыши;
- крысы;
- морские свинки;
- кролики;
- собаки;
- овцы;
- свиньи;
- приматы.
Подходящие ткани:
- сердечные срезы и ткани;
- проводящая система сердца, включая:
- синоатриальный узел;
- атриовентрикулярный узел;
- волокна Пуркинье;
целое сердце в моделях in vitro, in vivo и ex vivo.
Система также может использоваться для исследований:
- головного мозга in vivo;
- срезов мозга;
- тканей желудочно-кишечного тракта;
- тканей матки
при использовании соответствующих электродов.
Система электрического картирования SCOPE используется в Оксфордском Университете. Две 64-канальные многоэлектродные матрицы размещены соответственно на левом и правом желудочках сердца. Данные с низким уровнем шума стабильно регистрируются программой EMapRecord, а затем анализируются с помощью программного обеспечения EMapScope от MappingLab.
Примеры исследований
Пример исследования 1. Исследование послеоперационной фибрилляции предсердий
(A). Сердце с перфузией по Лангендорфу и 32-канальная многоэлектродная матрица, размещённая на правом предсердии.
(B). Схема расположения 32-канальной многоэлектродной матрицы.
(C). Репрезентативные примеры волновых форм и карт активации правого предсердия во время синусового ритма у контрольной крысы (слева) и крысы с SP (стерильным перикардитом) на 3-й день после операции (справа), проанализированные с использованием многоэлектродной матрицы. В отличие от карт активации предсердий у контрольных животных, карты у крыс с SP характеризовались неоднородным проведением возбуждения.
Литература
Huang Z, Chen X, Qian C, et al. Signal transducer and activator of transcription 3/microRNA-21 feedback loop contributes to atrial fibrillation by promoting atrial fibrosis in a rat sterile pericarditis model[J]. Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology, 2016, 9(7): e003396.
Пример исследования 2. Исследование активности пейсмейкерных клеток в правом предсердном кольце
(A). Препарат задней стенки правого предсердия, содержащий синусовый узел (SN) и правое кольцо. Прямоугольники показывают расположение картирующих матриц, покрывающих область синусового узла (8×8 внеклеточных электродов) и правого кольца (6×10 внеклеточных электродов). Ведущий водитель ритма (определяемый как участок наиболее ранней активации) локализован в синусовом узле, при этом в свободной стенке правого предсердия наблюдается антероградное проведение импульса. Стрелки показывают направление проведения потенциала действия (AP) от синусового узла к остальной части препарата.
(B). Препарат, содержащий только правое кольцо (синусовый узел и атриовентрикулярный узел удалены). Прямоугольник показывает расположение картирующей матрицы (6×10 внеклеточных электродов), а карта активации демонстрирует ретроградное проведение от пейсмейкерного участка к остальной части правого предсердия.
(C). Типичные внутриклеточные потенциалы действия, зарегистрированные в пейсмейкерных участках правого кольца и синусового узла.
Литература
Atkinson A J, Logantha S J R J, Hao G, et al. Functional, anatomical, and molecular investigation of the cardiac conduction system and arrhythmogenic atrioventricular ring tissue in the rat heart[J]. Journal of the American Heart Association, 2013, 2(6): e000246.
Пример исследования 3. Исследование предсердного и желудочкового проведения у генетически модифицированных (GM) мышей
(A). У мышей MKK4cko-TAC наблюдается повышенная предрасположенность к желудочковым аритмиям и сниженная скорость проведения возбуждения.
(B). Большинство карт активации, полученных от сердец MKK4F/F, демонстрировали последовательный характер возбуждения: активация начиналась с локального участка матрицы и затем последовательно распространялась на остальную область регистрации. Однако у старых мышей MKK4CKO часто наблюдалась более хаотичная последовательность возбуждения.
Литература
- Zi M, Kimura T E, Liu W, et al. Mitogen-activated Protein Kinase Kinase 4 Deficiency in Cardiomyocytes Causes Connexin 43 Reduction and Couples Hypertrophic Signals to Ventricular Arrhythmogenesis[J]. The Journal of Biological Chemistry, 2011, 286(20): 17821.
- Davies L, Jin J, Shen W, et al. Mkk4 Is a Negative Regulator of the Transforming Growth Factor Beta 1 Signaling Associated With Atrial Remodeling and Arrhythmogenesis With Age[J]. Journal of the American Heart Association: Cardiovascular and Cerebrovascular Disease, 2014, 3(2).
Пример исследования 4. Наблюдение антиаритмического действия мономерного соединения
(A). Схема расположения 64-канальной матрицы.
(B). Прямоугольник показывает положение многоэлектродных матриц (MEA).
(C). Картирующие сигналы, зарегистрированные с сердца кролика при перфузии по Лангендорфу. Карта активации демонстрирует ускорение проведения возбуждения после применения неизвестного мономерного соединения; эффект является обратимым после отмывки препарата.
Примечание:
Это неопубликованные данные, предоставленные лабораторией профессора David Paterson из Оксфордского университета.
Оборудование
MappingLab предлагает системы EMS64-USB-1003, EMS128-PXI-1002 и EMS256-PXI-1001.
Особенности:
- многоэлектродные матрицы с различными вариантами конфигурации;
- дополнительные каналы для одновременной регистрации аналоговых сигналов, таких как ЭКГ, MAP (монофазные потенциалы действия), давление, сила натяжения, температура и др.;
- TTL-выход с триггером +5 В;
- USB CCD-камера;
- источник питания 12 В DC.
Программное обеспечение
EMapScope
Совместимо с системами EMS64-USB-1003, EMS128-PXI-1002 и EMS256-PXI-1001 от MappingLab.
Особенности:
- удобное наблюдение за положением электродов в режиме реального времени с использованием live-камеры;
- программируемый выбор каналов, коэффициентов усиления и частоты дискретизации;
- простое сохранение и импорт настроек;
- встроенный цифровой фильтр для онлайн-обработки сигналов;
- гибкое управление потоками данных для экономии дискового пространства;
- простая настройка и удобство эксплуатации.
