Title

Differences in the Pattern of Ventricular Activation in Small Rodents Determined by Morphological Organization of the Cardiac Ventricular Conduction System

DOI

10.4077/CJP.2010.AMK015

Authors

Toon A. B. Van Veen;Lisette E. G. Hubens;Jacques M. T. De Bakker;Harold V. M. Van Rijen

Key Words

connexin ; gap junction ; conduction system ; impulse propagation ; mice ; rats

PublicationName

The Chinese Journal of Physiology

Volume or Term/Year and Month of Publication

53卷1期(2010 / 02 / 28)

Page #

52 - 61

Content Language

英文

English Abstract

Ventricular activation of the mouse heart differs significantly compared to activation in larger mammals. Knowledge of structural and functional characteristics of laboratory animals is essential for evaluation of results obtained from experiments. The present study vas performed to evaluate whether the different pattern of activation is common to small rodents or unique for mice. Hearts of adult Wistar rats were isolated and Langendorff perfused. After removing the right and left ventricular free wall, extracellular activity of the septum and bundle branches (BB) as determined using a multi-terminal electrode harboring 247 terminals. Immunolabeling on cryosections was performed to assess expression and distribution of the gap junction proteins Connexin40 (Cx40), Cx43, Cx45, contractile (Desmin, α-actinin) and intercalated disk-related (N-cadherin, β-catenin) proteins. Collagen distribution was assessed by Sirius Red staining. Reconstruction of the left and right bundle branch (LBB and RBB) using immuno-labeling resealed that the LBB spreads all over the septal surface. The RBB too is broad, albeit to a lesser extend than LBB. A sheet of connective tissue electrically separates the common bundle and proximal BB from the septal working myocardium. Immunolabeling resealed clear differences between the conduction system and the working myocardium with respect to expression level and distribution of the different proteins anal zed. The morphological organization of the area resulted in an electrical activation pattern of the septum comparable to what is common in larger mammals: earliest activation at the midseptum via the bundle branches. From our data we conclude that the pattern of ventricular activation in the rat heart and the structure of the conduction system lit to data described for larger mammals and differ from the different pattern previously found in mouse heart.

Topic Category 醫藥衛生 > 基礎醫學
Reference
  1. Alcolea, S.,Jarry-Guichard, T.,de Bakker, J.,Gonzalez, D.,Lamers, W.,Coppen, S.,Barrio, L.,Jongsma, H.,Gros, D.,van Rijen, H.(2004).Replacement of connexin40 by connexin45 in the mouse: impact on cardiac electrical conduction.Circ. Res.,94,100-109.
  2. Angst, B. D.,Khan, L. U. R.,Severs, N. J.,Whitely, K.,Rothery, S.,Thompson, R. P.,Magee, A. I.,Gourdie, R. G.(1997).Dissociated spatial patterning of gap junctions and cell adhesion junctions during postnatal differentiation of ventricular myocardium.Circ. Res.,80,88-94.
  3. Burchell, H. B.,Essex, H. E.,Pruitt, R. D.(1952).Studies on the spread of excitation through the ventricular myocardium. II. The ventricular septum.Circulation,6,161-171.
  4. Dominguez, J. N.,de la Rosa, A.,Navarro, F.,Franco, D.,Aranega, A. E.(2008).Tissue distribution and subcellular localization of the cardiac sodium channel during mouse heart development.Cardiovasc. Res.,78,45-52.
  5. Durrer, D.,van Dam, R. T.,Freud, G. E.,Janse, M. J.,Meijler, F. L.,Arzbaecher, R. C.(1970).Total excitation of the isolated human heart.Circulation,41,899-912.
  6. Franco, D.,Icardo, J. M.(2001).Molecular characterization of the ventricular conduction system in the developing mouse heart: topographical correlation in normal and congenitally malformed hearts.Cardiovasc. Res.,49,417-429.
  7. Gorza, L.,Vitadello, M.(1989).Distribution of conduction system fibers in the developing and adult rabbit heart revealed by an antineurofilament antibody.Circ. Res.,65,360-369.
  8. Kostin, S.,Hein, S.,Bauer, E. P.,Schaper, J.(1999).Spatiotemporal development and distribution of intercellular junctions in adult rat cardiomyocytes in culture.Circ. Res.,85,154-167.
  9. Kreuzberg, M. M.,Liebermann, M.,Segschneider, S.,Dobrowolski, R.,Dobrzynski, H.,Kaba, R.,Rowlinson, G.,Dupont, E.,Severs, N. J.,Willecke, K.(2009).Human connexin31.9, unlike its orthologous protein connexin30.2 in the mouse, is not detectable in the human cardiac conduction system.J. Mol. Cell. Cardiol.,46,553-559.
  10. Kreuzberg, M. M.,Schrickel, J. W.,Ghanem, A.,Kim, J. S.,Degen, J.,Janssen-Bienhold, U.,Lewalter, T.,Tiemann, K.,Willecke, K.(2006).Connexin30.2 containing gap junction channels decelerate impulse propagation through the atrioventricular node.Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.,103,5959-5964.
  11. Kwak, B. R.,van Kempen, M. J.,Theveniau-Ruissy, M.,Gros, D. B.,Jongsma, H. J.(1999).Connexin expression in cultured neonatal rat myocytes reflects the pattern of the intact ventricle.Cardiovasc. Res.,44,370-380.
  12. Lecanda, F.,Towler, D. A.,Ziambraras, K.,Cheng, S. L.,Koval, M.,Steinberg, T. H.,Civitelli, R.(1998).Gap junctional communication modulates gene expression in osteoblastic cells.Mol. Biol. Cell,9,2249-2258.
  13. Moorman, A. F.,de Jong, F.,Denyn, M. M.,Lamers, W. H.(1998).Development of the cardiac conduction system.Circ. Res.,82,629-644.
  14. Oosthoek, P. W.,Viragh, S.,Lamers, W. H.,Moorman, A. F.(1993).Immunohistochemical delineation of the conduction system. II: The atrioventricular node and Purkinje fibers.Circ. Res.,73,482-491.
  15. Peters, N. S.,Severs, N. J.,Rothery, S. M.,Lincoln, C.,Yacoub, M. H.,Green CR.(1994).Spatiotemporal relation between gap junctions and fascia adherens junctions during postnatal development of human ventricular myocardium.Circulation,90,713-725.
  16. Remme, C. A.,Verkerk, A. O.,Aanhanen, W.,Hoogaards, W. M. H.,Scicluna, B. P.,van den Hoff, M. J. B.,Wilde, A. A. M.,van Veen, T. A. B.,Veldkamp, M. W.,de Bakker, J. M. T.(2009).The cardiac sodium channel displays differential distribution in the conduction system and transmural heterogeneity in the murine ventricular myocardium.Basic Res. Cardiol..
  17. Sohl, G.,Willecke, K.(2004).Gap junctions and the connexin protein family.Cardiovasc. Res.,62,228-232.
  18. Uzzaman, M.,Honjo, H.,Takagishi, Y.,Emdad, L.,Magee, A. I.,Severs, N. J.,Kodama, I.(2000).Remodeling of gap junctional coupling in hypertrophied right ventricles of rats with monocrotalineinduced pulmonary hypertension.Circ. Res.,86,871-878.
  19. van Rijen, H. V.,van Veen, T. A.,van Kempen, M. J.,Wilms-Schopman, F. J.,Potse, M.,Krueger, O.,Willecke, K.,Opthof, T.,Jongsma, H. J.,de Bakker, J. M.(2001).Impaired conduction in the bundle branches of mouse hearts lacking the gap junction protein connexin40.Circulation,103,1591-1598.
  20. van Veen, T. A.,Stein, M.,Royer, A.,Le Quang, K.,Charpentier, F.,Colledge, W. H.,Huang, C. L.,Wilders, R.,Grace, A. A.,Escande, D.(2005).Impaired impulse propagation in Scn5a-knockout mice: combined contribution of excitability, connexin expression, and tissue architecture in relation to aging.Circulation,12,1927-1935.
  21. van Veen, T. A.,van Rijen, H. V.,Opthof, T.(2001).Cardiac gap junction channels: modulation of expression and channel properties.Cardiovasc. Res.,51,217-229.
  22. van Veen, T. A.,van Rijen, H. V.,van Kempen, M. J.,Miquerol, L.,Opthof, T.,Gros, D.,Vos, M. A.,Jongsma, H. J.,de Bakker, J. M.(2005).Discontinuous conduction in mouse bundle branches is caused by bundle-branch architecture.Circulation,112,2244-2005.
  23. van Veen, T. A.,van Rijen, H. V.,Wiegerinck, R. F.,Opthof, T.,Colbert, M. C.,Clement, S.,de Bakker, J. M.,Jongsma, H. J.(2002).Remodeling of gap junctions in mouse hearts hypertrophied by forced retinoic acid signaling.J. Mol. Cell. Cardiol.,34,1411-1423.
Times Cited
  1. 李國威(2014)。銀(111)晶面上矽烯的結構與成長模式之探討。清華大學物理學系學位論文。2014。1-108。 
  2. 呂健瑋(2014)。有機半導體薄膜在金(111)與其修飾表面上的成長、結構與電晶體之應用。清華大學化學系所學位論文。2014。1-152。 
  3. 黃柏瑋(2011)。含錳三五族砷化物半導體材料之鐵磁性質研究。清華大學材料科學工程學系學位論文。2011。1-150。 
  4. 黎大維(2011)。聚焦式超音波熱燒灼區域之超音波Nakagami參數造影。清華大學電機工程學系所學位論文。2011。1-100。 
  5. 王博生(2008)。以噴墨製程製作電致發光高分子薄膜之研究。清華大學化學工程學系學位論文。2008。1-103。 
  6. 楊錫汶(2013)。韋格納分佈函數應用於光學系統之研究。交通大學光電工程系所學位論文。2013。1-59。 
  7. 武卿亞(2013)。複雜氧化物介面交互作用之控制。交通大學物理研究所學位論文。2013。1-136。 
  8. 陳重守(2011)。沉積在金屬氧化物載體上之鉑金屬奈米粒對甲醇氧化反應之電催化特性研究。交通大學材料科學與工程系所學位論文。2011。1-102。 
  9. 傅首僖(2013)。以類比按鍵輔助語音操控導航系統。臺北科技大學創新設計研究所學位論文。2013。1-86。 
  10. 偕睿仁(2007)。以鎳取代白金作為DMFC之膜電極組觸媒的比較研究。臺北科技大學機電整合研究所學位論文。2007。1-89。 
  11. 馬鳴駿(2004)。一個有地理資訊輔助的智慧型天線系統及其在無線用戶迴路中之應用。中原大學電子工程研究所學位論文。2004。1-67。 
  12. 書正(2011)。氧化鈰奈米材料之合成及鑑定。元智大學化學工程與材料科學學系學位論文。2011。1-254。 
  13. 陳冠穎(2009)。以氧化釔溶膠將銅鋅催化劑洗積在不鏽鋼基材上之研究。元智大學化學工程與材料科學學系學位論文。2009。1-93。 
  14. 林沛諄(2016)。考慮曝光後烘烤之微影最佳化以及光酸效應對10奈米及更先進之節點的影響。臺灣大學電子工程學研究所學位論文。2016。1-124。 
  15. 何聲揚(2016)。合成鐵載體複合物用於研究軟腐病菌鐵吸收系統。臺灣大學化學研究所學位論文。2016。1-123。 
  16. 白宇軒(2015)。無損壓縮演算法應用於多電子束直寫系統。臺灣大學電子工程學研究所學位論文。2015。1-63。 
  17. 陳晉凱(2015)。用於多電子束直寫系統之佈局資料壓縮演算法與其硬體解碼器設計。臺灣大學電子工程學研究所學位論文。2015。1-106。 
  18. 楊秉學(2015)。金屬物體之近場二維準單向毫米波成像。臺灣大學電信工程學研究所學位論文。2015。1-106。 
  19. 羅元彥(2013)。氟化并五苯分子在金屬表面的吸附行為。臺灣大學光電工程學研究所學位論文。2013。1-121。 
  20. 馬恩華(2011)。考量製程變異、老化效應與撓曲效應之軟性薄膜電晶體電路的直流分析。臺灣大學電子工程學研究所學位論文。2011。1-57。 
  21. 林雅婷(2011)。開發潛力益生乳酸菌作為飼料添加物。臺灣大學動物科學技術學研究所學位論文。2011。1-96。 
  22. 廖兆祥(2010)。天線能量場型之性能分析及其應用。臺灣大學電信工程學研究所學位論文。2010。1-105。 
  23. 林志輝(2010)。基因改造抗胡瓜嵌紋病毒番茄安全性與非預期效應評估之研究。臺灣大學生化學研究所學位論文。2010。1-232。 
  24. 郭建男(2009)。奈米金觸媒(Au/TiO2)近室溫之製備程序及儲存方式開發研究。臺灣大學化學工程學研究所學位論文。2009。1-141。 
  25. 莊偉立(2009)。電子束微影矽針陣列之製作與特性研究。臺灣大學機械工程學研究所學位論文。2009。1-167。 
  26. 洪宗林(2009)。豬隻大腸桿菌抗藥性調查及其相關基因。臺灣大學獸醫學研究所學位論文。2009。1-71。 
  27. 王緯楷(2007)。以奈米粒子與奈米結構製作矽基摻鉺發光元件之研究。臺灣大學光電工程學研究所學位論文。2007。1-96。 
  28. 潘煒琳(2006)。局域基底函數之泛函密度理論研究:LaMnO3之自旋密度及原子電荷計算。臺灣大學物理研究所學位論文。2006。1-84。 
  29. 廖純菁(2003)。CVD法與含浸法製備Au/TiO2觸媒催化CO氧化反應的比較。元智大學化學工程與材料科學學系學位論文。2003。1-110。
  30. 林家祥(2004)。鉑奈米顆粒之製備與其電催化氧氣還原反應之特性探討。元智大學化學工程與材料科學學系學位論文。2004。1-89。
  31. 鄒威民(2005)。單電流脈衝電鍍製備奈米鉑-釕/碳陽極 之甲醇電氧化研究。臺北科技大學化學工程研究所學位論文。2005。1-80。
  32. 吳欣恩(2006)。利用實驗設計法探討金觸媒在一氧化碳催化反應之影響因子。臺北科技大學化學工程研究所學位論文。2006。1-84。
  33. 林彥均(2006)。奈米複合觸媒於質子交換型燃料電池之應用。中央大學化學系學位論文。2006。1-130。
  34. 劉其翰(2008)。可調式都卜勒頻移主動雷達校正器改良與應用。中央大學太空科學研究所學位論文。2008。1-100。
  35. 呂佳惠(2008)。無線感測器平台介面設計技術。清華大學電機工程學系所學位論文。2008。1-64。
  36. Walton Boiser Lacorte(2008)。Design and Implementation of a High Efficiency Digitally Controlled DC-DC Boost Converter。臺北大學電機工程研究所學位論文。2008。1-116。
  37. 林彥德(2009)。Au/C觸媒製備條件對CO+O2反應催化活性的影響。元智大學化學工程與材料科學學系學位論文。2009。1-196。
  38. 黃信智(2011)。自合成咕咯系列觸媒應用於燃料電池陰極端之研究。臺北科技大學材料科學與工程研究所學位論文。2011。1-83。
  39. 徐珮君(2011)。266 nm光解碘化甲烷類分子之可見光區螢光分光光譜研究。中央大學化學系學位論文。2011。1-69。
  40. 陳柏共(2011)。可調式都卜勒主動雷達校正器之改良研究。中央大學遙測科技碩士學位學程學位論文。2011。1-92。
  41. 麥迪納(2012)。Direct Deposition of Graphene on Oxides and Controllable Doping for Device Applications。清華大學電子工程研究所學位論文。2012。1-119。
  42. 蕭逸修(2012)。利用第一原理計算研究多鐵氧化物Cu3Mo2O9的磁性,電子態及鐵電性質。政治大學應用物理研究所學位論文。2012。1-66。
  43. 林樹熙(2013)。真菌類聚酮合成酵素和基因強健性之演化研究。清華大學生物資訊與結構生物研究所學位論文。2013。1-136。
  44. 林怡婷(2013)。以蠶絲蛋白為閘極介電層之肽菁銅有機薄膜電晶體的製備。清華大學材料科學工程學系學位論文。2013。1-69。
  45. 毛隆凱(2014)。以明膠蛋白為閘極介電層之高載子遷移率有機場效應電晶體。清華大學材料科學工程學系學位論文。2014。1-161。
  46. 蔣亞庭(2014)。個人環境行為經濟與非經濟因素之分析。中央大學產業經濟研究所學位論文。2014。1-98。
  47. 蔡立軒(2014)。以水合蛋白質作為閘極介電層之有機場效應電晶體的特性探討。清華大學材料科學工程學系學位論文。2014。1-195。
  48. 林妍妤(2014)。含鈦半導體陶瓷材料作為載體的燃料電池觸媒研究。中央大學化學系學位論文。2014。1-106。
  49. 廖聖傑(2015)。磊晶奈米結構之磁性質。清華大學材料科學工程學系學位論文。2015。1-143。
  50. 林恊弘(2015)。單晶3C碳化矽於離子輻照下隨溫度變化之膨脹效應。清華大學核子工程與科學研究所學位論文。2015。1-116。
  51. 劉建良(2016)。異化性金屬還原菌Shewanella spp. 對不同金屬蓄積特性及降解有機汙染物之能力評估。臺灣大學農業化學研究所學位論文。2016。1-108。