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. 2022 Sep 12;119(5):766-775.
doi: 10.36660/abc.20211058. Online ahead of print.

Body Surface Potential Mapping during Ventricular Depolarization in Rats after Acute Exhaustive Exercise

[Article in Portuguese, English]
Alexey G Ivonin  1 , Svetlana L Smirnova  1 , Irina M Roshchevskaya  1   2
Affiliations

Body Surface Potential Mapping during Ventricular Depolarization in Rats after Acute Exhaustive Exercise

[Article in Portuguese, English]
Alexey G Ivonin et al. Arq Bras Cardiol. .

Abstract
in English, Portuguese

Background: Exhaustive physical exercise can cause substantial changes in the electrical properties of the myocardium.

Objective: To evaluate, using body surface potential mapping, the electrical activity of the heart in rats during ventricular depolarization after acute exhaustive exercise.

Methods: Twelve-week-old male rats were submitted to acute treadmill exercise at 36 m/min until exhaustion. Unipolar electrocardiograms (ECGs) from the torso surface were recorded in zoletil-anesthetized rats three to five days before (Pre-Ex), 5 and 10 minutes after exhaustive exercise (Post-Ex 5 and Post-Ex 10, respectively) simultaneously with ECGs in limb leads. The instantaneous body surface potential maps (BSPMs) were analyzed during ventricular depolarization. P values <0.05 were considered statistically significant.

Results: Compared with Pre-Ex, an early completion of the second inversion of potential distributions, an early completion of ventricular depolarization, as well as a decrease in the duration of the middle phase and the total duration of ventricular depolarization on BSPMs were revealed at Post-Ex 5. Also, compared with Pre-Ex, an increase in the amplitude of negative BSPM extremum at the R-wave peak on the ECG in lead II (RII-peak) and a decrease in the amplitude of negative BSPM extremum at 3 and 4 ms after RII-peak were showed at Post-Ex 5. At Post-Ex 10, parameters of BSPMs did not differ from those at Pre-Ex.

Conclusion: In rats, acute exhaustive exercise causes reversible changes in the temporal and amplitude characteristics of BSPMs during ventricular depolarization, most likely related to alterations in the excitation of the main mass of the ventricular myocardium.

Fundamento: O exercício físico exaustivo pode causar alterações significantes nas propriedades elétricas do miocárdio.

Objetivo: Avaliar, através do mapeamento potencial de superfície corporal, a atividade elétrica do coração de ratos durante a despolarização ventricular após exercício exaustivo agudo.

Métodos: Ratos machos com doze semanas de idade foram submetidos a exercício agudo em esteira a 36 m/min até a exaustão. Eletrocardiogramas unipolares (ECGs) da superfície do tronco foram registrados em ratos anestesiados com zoletil três a cinco dias antes (Pré-Ex), 5 e 10 minutos após exercício exaustivo (Pós-Ex 5 e Pós-Ex 10, respectivamente) simultaneamente com ECGs nas derivações dos membros. Os mapas potenciais de superfície corporal instantâneos (BSPMs, body surface potential maps ) foram analisados durante a despolarização ventricular. Os valores de p <0,05 foram considerados estatisticamente significantes.

Resultados: Comparado com o Pré-Ex, uma conclusão precoce da segunda inversão de distribuições de potencial, uma conclusão precoce da despolarização ventricular, bem como uma diminuição na duração da fase média e a duração total da despolarização ventricular nos BSPMs foram reveladas no Pós-Ex5. Além disso, em comparação com o Pré-Ex, um aumento na amplitude do extremo negativo do BSPM no pico da onda R no ECG na derivação II (pico RII) e uma diminuição na amplitude do extremo negativo do BSPM a 3 e 4 ms após o pico RII foram demonstrados no Pós-Ex 5. No Pós-Ex 10, os parâmetros dos BSPMs não diferiram daqueles do Pré-Ex.

Conclusão: Em ratos, o exercício exaustivo agudo causa alterações reversíveis nas características temporais e de amplitude dos BSPMs durante a despolarização ventricular, provavelmente relacionadas a alterações na excitação da massa principal do miocárdio ventricular.

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Conflict of interest statement

Potencial conflito de interesse

Não há conflito com o presente artigo.

Figures

Figura 1
Figura 1. Posições dos eletrodos na superfície corporal do rato utilizando 64 derivações unipolares no tronco. Quatro fileiras de eletrodos de agulha foram colocados na superfície ventral e quatro fileiras na superfície dorsal do corpo (oito eletrodos em cada fileira). Ao usar 32 derivações unipolares do tronco, o número de fileiras de eletrodos nas superfícies ventral e dorsal do corpo diminuiu duas vezes.
Figura 2
Figura 2. Mapas equipotenciais da superfície corporal durante a despolarização ventricular antes e após exercício exaustivo em esteira do mesmo rato. As áreas de potenciais positivos (preenchidas) e negativos são mostradas. Os sinais, mais e menos, denotam a localização dos extremos positivo e negativo, respectivamente. Abaixo de cada mapa, são mostrados o tempo relativo ao pico da onda RII e as amplitudes dos extremos positivo e negativo. Perto de cada mapa, o ECGII é mostrado com um marcador de tempo (linha vertical). O espaçamento de contorno isopotencial é de 0,2 mV. Em cada mapa, a parte esquerda representa a superfície ventral do corpo e a direita representa a superfície dorsal do corpo. Pré-Ex: antes do exercício exaustivo; Pós-Ex 5: 5 minutos após exercício exaustivo; Pós-Ex 10: 10 minutos após exercício exaustivo.
Figura 3
Figura 3. Parâmetros temporais dos BSPMs durante a despolarização ventricular, antes e após exercício exaustivo em esteira. O tempo é mostrado em relação ao pico da onda RII. Os dados são expressos como média ± desvio padrão (n = 20). Pré-Ex: antes do exercício exaustivo; Pós-Ex 5: 5 minutos após exercício exaustivo; Pós-Ex 10: 10 minutos após exercício exaustivo. ANOVA de medidas repetidas e teste post-hoc de Dunnett; *p < 0,05 vs. Pré-Ex.
Figura 4
Figura 4. Duração das fases individuais e duração total da despolarização ventricular nos BSPMs antes e após exercício agudo exaustivo em esteira. Os dados são expressos como média ± desvio padrão (n = 20). Pré-Ex: antes do exercício exaustivo; Pós-Ex 5: 5 minutos após exercício exaustivo; Pós-Ex 10: 10 minutos após exercício exaustivo. ANOVA de medidas repetidas e teste post-hoc de Dunnett; *p < 0,05 vs. Pré-Ex.
Figura 5
Figura 5. Amplitudes máximas de extremos positivo (A) e negativo (B) nos BSPMs durante despolarização e o momento em que os extremos positivo e negativo atingiram amplitudes máximas (C e D, respectivamente) antes e após o exercício exaustivo agudo em esteira. O tempo é mostrado em relação ao pico da onda RII. Os dados são expressos em mediana, primeiro e terceiro quartis, valores mínimo e máximo (n = 20). Pré-Ex: antes do exercício exaustivo; Pós-Ex 5: 5 minutos após exercício exaustivo; Pós-Ex 10: 10 minutos após exercício exaustivo. Teste de Friedman, p > 0,05.
Figure 1
Figure 1. Positions of electrodes on the rat’s body surface using 64 unipolar torso leads. Four rows of needle electrodes were placed on the ventral, and four rows on the dorsal surface of the body (eight electrodes in each row). When using 32 unipolar torso leads, the number of electrode rows on the ventral and dorsal body surfaces decreased twice.
Figure 2
Figure 2. Body surface equipotential maps during ventricular depolarization before and after acute exhaustive treadmill exercise in the same rat. The areas of positive (filled) and negative potentials are shown. The signs, plus and minus, show the location of the positive and negative extrema, respectively. Below each map, the time relative to the RII-wave peak and the amplitudes of the positive and negative extrema are shown. Near to each map, ECGII is shown with a time marker (vertical line). The isopotential contour spacing is 0.2 mV. In each map, the left part represents the ventral body surface, and the right represents the dorsal body surface. Pre-Ex: before exhaustive exercise; Post-Ex 5: 5 minutes after exhaustive exercise; Post-Ex 10: 10 minutes after exhaustive exercise.
Figure 3
Figure 3. Temporal parameters of BSPMs during ventricular depolarization, before and after acute exhaustive treadmill exercise. The time is shown relative to the RII-wave peak. Data are expressed as mean ± standard deviation (n = 20). Pre-Ex: before exhaustive exercise; Post-Ex 5: 5 minutes after exhaustive exercise; Post-Ex 10: 10 minutes after exhaustive exercise. Repeated measures ANOVA and Dunnett’s post-hoc test; *p < 0.05 vs. Pre-Ex.
Figure 4
Figure 4. Duration of individual phases and total duration of ventricular depolarization on BSPMs before and after acute exhaustive treadmill exercise. Data are expressed as mean ± standard deviation (n = 20). PreEx: before exhaustive exercise; Post-Ex 5: 5 minutes after exhaustive exercise; Post-Ex 10: 10 minutes after exhaustive exercise. Repeated measures ANOVA and Dunnett’s post-hoc test; *p < 0.05 vs. Pre-Ex.
Figure 5
Figure 5. Maximum amplitudes of positive (A) and negative (B) extrema on BSPMs during ventricular depolarization, and the time when positive and negative extrema reached maximum amplitudes (C and D, respectively) before and after acute exhaustive treadmill exercise. The time is shown relative to the RIIwave peak. Data are expressed as median, first and third quartiles, minimum and maximum (n = 20). PreEx: before exhaustive exercise; Post-Ex 5: 5 minutes after exhaustive exercise; Post-Ex 10: 10 minutes after exhaustive exercise. Friedman test, p > 0.05.
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