Name: 在小鼠体内的动态心电图记录 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-05-27T17:00:00.000+00:00
Duration: 8 min
Description: 了解小鼠动态心电图植入技术，用于长期监测心律不齐和心脏电生理研究。本方法通过手术植入遥测设备，实现连续心电信号采集，为心血管疾病动物模型研究提供可靠数据。

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Mark McCauley 获得美国国立卫生研究院（NIH）资助的导师培训项目 5T32HL066991-07 的支持
Xander Wehrens 获得美国国立卫生研究院/国家心肺血液研究所资助，项目编号为 1R01HL091947-01A209 和 3R01HL089598-03S109

1. 手术植入式遥测仪的准备
<ol>
 <li>在将心电图遥测仪插入小鼠体内之前，必须确保该设备无菌且处于良好工作状态。新的遥测设备通常由制造商提供无菌包装。若需重复使用设备，可用含1% Tergazyme溶液清洗至少4小时。使用Tergazyme清洗后，可用无菌水冲洗遥测仪。此外，需使用Wavicide-01消毒剂过夜处理以实现心电图遥测仪的灭菌。务必在植入小鼠前48小时用无菌水彻底冲洗掉消毒剂残留。设备应储存于无菌容器中。</li>
 <li>检查遥测仪导线，确保导电金属丝和绝缘护套均完好无损。使用磁铁在距离遥测仪5 cm范围内晃动以开启遥测发射器，并使用调幅收音机（频率530）测试信号。信号应清晰有力，并随导线操作而出现强度和音调的变化。记录设备型号、遥测仪序列号以及心电图校准值。制造商通常建议在植入前让遥测仪持续开机24小时，具体操作请参阅所用遥测仪的使用说明书。在本示例中，我们将使用Data Sciences International（DSI）的遥测仪进行植入。</li>
 <li>可通过将负极（白色）导线剪至约3.5 cm、正极（红色）导线剪至约2.5 cm来完成遥测导线的准备。此长度适用于将负极导线植入右侧胸部、正极导线植入左侧腹部（见图2）。接下来，去除绝缘护套，露出7 mm金属导线。使用无菌速干胶（如Vet-Bond）涂抹金属导线末端，然后将导线帽固定在金属尖端。这些导线帽可防止因导线放置导致皮肤磨损。为实现对心脏固有节律的电生理检测，应暴露约2–3 mm的金属导线。</li>
</ol>
2. 遥测仪的外科植入
 <ol>
 <li>为了在小鼠手术中使用无菌技术，您需要无菌手套、无菌手术巾和6-0 Prolene缝线。您还需要两把无菌镊子、一把钝头剪刀、一把手术刀和持针器。手术器械可在加热至250摄氏度的玻璃珠灭菌器中进行灭菌。使用前务必按照前述方法对遥测仪进行灭菌和清洗。</li>
 <li>首先将小鼠置于诱导箱中，使用3%异氟烷（氧气流速0.5 L/min，纯氧）进行麻醉，以准备手术。使用加热垫（例如循环温水的T型泵）维持麻醉小鼠的体温。如有需要，可通过直肠探头监测体温。当小鼠充分镇静后，使用电动剪刀完全剃除小鼠腹部和胸部的毛发。在将小鼠转移至恒流式麻醉管时，先用异氟烷再次麻醉，使小鼠仰卧，头部朝外、尾部朝向操作者。用胶带将小鼠四肢固定在加热的手术台上。用酒精棉签擦拭腹部，以去除剃除的毛发并清洁手术区域。使用棉签分别涂抹三层碘伏，对腹部和胸部进行消毒。通过按压小鼠脚趾甲床来确认麻醉深度是否合适。完成术前准备后，戴上无菌手套，并在手术区域覆盖无菌手术巾。</li>
 <li>腹腔内遥测仪植入具有便于开展运动生理学实验的优势。进行腹腔内植入时，先用手术刀在腹部皮肤正中线上做一个约2.5 cm长的垂直切口。使用钝头剪刀小心地将皮肤与下方结缔组织分离。然后，在腹膜上方的白线处做一个约1.5 cm长的垂直正中切口。此外，在腹膜切口稍上方（头侧）的腹膜上再制造一个小孔，作为皮下导线的出口。手术过程中，应定期向手术区域滴加无菌生理盐水，以保持手术部位湿润。</li>
 <li>将遥测仪插入右侧腹腔。将镊子插入遥测仪上方的小孔，将两根导线从导线孔中拉出，使其从腹膜外露出。使用连续缝合的6-0 Prolene缝线关闭1.5 cm长的腹膜垂直正中切口。</li>
</ol>
3. 导线植入与腹部闭合
 <ol>
 <li>将心电图导联置于II导联配置。带有白色/透明鞘的导联为负极，放置于小鼠左上腹部。首先，在小鼠右上胸部做一长度为0.5 cm的皮肤切口。接着，使用钝头剪刀从该切口向腹部切口方向钝性分离，形成皮下隧道。将导联经隧道拉出，并使用6-0 Prolene缝线将导联固定于胸大肌上。确保缝线位于导联暴露部分的上方，以保证导联与下方肌肉组织之间形成良好接触。在前述缝线近端再加一针6-0 Prolene缝线，以进一步固定导联，防止其移位。使用6-0 Prolene缝线缝合皮肤切口。</li>
 <li>正极导联（红色鞘）置于左侧膈肌下方、心脏下方的左腹部区域。使用6-0 Prolene缝线将导联固定于下方腹膜组织，并确保导联与腹膜组织之间有良好接触。此步骤无需额外做切口，因为导联植入位置靠近原有的腹中线垂直切口，可通过现有手术视野直接操作。注意在固定时应轻轻提起腹膜组织，避免穿透下方的肠管。</li>
 <li>依次使用6-0 Prolene缝线分层缝合腹膜筋膜和皮肤。</li>
 </ol>
4. 术后护理
 <ol>
 <li>手术后立即给予小鼠 0.1 mL [1 mg/mL] 的丁丙诺啡以进行镇痛。将小鼠置于加热垫上使其从手术中恢复。如果手术时间较长&gt; 30 分钟，或小鼠表现脱水，可向腹腔注射 0.2–0.3 mL 无菌生理盐水以补充水分。为持续术后镇痛，常规做法是术后三天内每天给予小鼠两次丁丙诺啡，之后根据需要每八小时给药一次。</li>
 <li>使用酒精棉片擦去聚维酮碘，以避免术后刺激。请记得记录术后体重，用于后续评估术后健康状况。</li>
 <li>术后 8–24 小时内，根据需要给予小鼠额外的丁丙诺啡镇痛，这有助于减轻疼痛，并减少小鼠抓挠手术部位导致的电极植入失败。</li>
 </ol>
5. 代表性结果
操作正确时，小鼠腹部切口应已闭合，皮下导线位于皮肤下方。通常小鼠需要10-30分钟从麻醉中恢复。术后约需7-10天小鼠才能完全恢复，表现为术后体重下降得到恢复且活动能力恢复正常。
手术后最常见的并发症是在术后前10天内肢体导联通过皮肤发生侵蚀。通过将皮下导联牢固地粘附于皮下组织或腹膜，可避免这一常见并发症。该技术可避免导联松弛，从而防止小鼠活动时对皮肤产生压力和摩擦。尽管较为少见，但若无菌操作技术存在失误，或对重复使用的遥测仪清洁不彻底，则可能发生感染和败血症。
心电图输出可通过接收器阵列结合数据采集软件（如 Data Sciences International (DSI)）进行记录。波形结果应包含清晰可辨的 P 波，代表心房去极化，以及清晰的 QRS 波，代表心室去极化，如下方图 3 所示。高质量的心电图迹线应表现为一个清晰的 P 波以 1:1 的比例先于一个清晰的 QRS 波。在野生型小鼠中，背景信号应较低，且 R-R 间期应规则。低质量的心电图迹线可能表现为 P 波或 QRS 波不清晰，或存在背景信号，这可能使后续的计算机分析变得困难。低质量的心电图迹线可通过重新植入遥测导联来修复，通常一次重新植入一个导联。要重新植入遥测导联，请将小鼠置于麻醉状态下，采用外科技术，在目标导联正上方的皮肤处做一切口。当暴露导联后，剪断固定导联的缝线，将导联移至理想位置，然后再次固定。最后使用 6-0 Prolene 缝线关闭手术部位。
<img src="/files/ftp_upload/1739/1739fig1.jpg" alt="心电图遥测仪示意图；标注了套管、导线、帽；心脏监测设备。" data-altupdatedat="1761735611000" data-alt="图1"> 图1：一种用于小型动物的遥测仪示例，带有正极和负极导线。通常情况下，红色导线为正极，白色导线为负极。每根导线应具有绝缘套管、5–7 mm 的裸露导线部分以及带塑料帽的尖端，以防止导线穿透皮肤造成磨损。
<img src="/files/ftp_upload/1739/1739fig2.jpg" alt="啮齿类动物模型示意图、可植入装置、神经调控实验、电极设置。" data-altupdatedat="1761735611000" data-alt="图2"> 图2： 示意图显示小鼠体内遥测仪的正确植入位置。白色（阴性）导联植入小鼠右上胸部，红色（阳性）导联置于左腹部，使遥测仪处于“导联二”配置的检测状态。
<img src="/files/ftp_upload/1739/1739fig3.jpg" alt="正常心电图波形图，QRS波群，P波，心动周期分析，0.25秒间隔。" data-altupdatedat="1761735611000" data-alt="图3"> 图3：正常窦性心律小鼠的代表性心电波形。P波代表心房去极化，QRS波群代表心室去极化。高质量的波形应具有清晰可辨的P波，且每个QRS波群前均以1:1的比例出现一个P波。

<ol><li>Cerrone, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bidirectional+ventricular+tachycardia+and+fibrillation+elicited+in+a+knock-in+mouse+model+carrier+of+a+mutation+in+the+cardiac+ryanodine+receptor%5BTitle%5D)+AND+%22Circ+Res%22%5BJournal%5D)">Bidirectional ventricular tachycardia and fibrillation elicited in a knock-in mouse model carrier of a mutation in the cardiac ryanodine receptor.</a> Circ Res. 96 (10), e77-e77 (2005).</li>
<li>Chelu, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calmodulin+kinase+II-mediated+sarcoplasmic+reticulum+Ca2%2B+leak+promotes+atrial+fibrillation+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Invest%22%5BJournal%5D)">Calmodulin kinase II-mediated sarcoplasmic reticulum Ca2+ leak promotes atrial fibrillation in mice.</a> J Clin Invest. 119 (7), 1940-1940 (1940).</li>
<li>Sood, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracellular+calcium+leak+due+to+FKBP12.6+deficiency+in+mice+facilitates+the+inducibility+of+atrial+fibrillation%5BTitle%5D)+AND+%22Heart+Rhythm%22%5BJournal%5D)">Intracellular calcium leak due to FKBP12.6 deficiency in mice facilitates the inducibility of atrial fibrillation.</a> Heart Rhythm. 5 (7), 1047-1047 (2008).</li>
<li>Swoap, S. J., Gutilla, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiovascular+changes+during+daily+torpor+in+the+laboratory+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Regul+Integr+Comp+Physiol%22%5BJournal%5D)">Cardiovascular changes during daily torpor in the laboratory mouse.</a> Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 297 (3), R769-R769 (2009).</li>
<li>Costa-Goncalves, da, C, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+the+multidomain+protein+spinophilin+in+blood+pressure+and+cardiac+function+regulation%5BTitle%5D)+AND+%22Hypertension%22%5BJournal%5D)">Role of the multidomain protein spinophilin in blood pressure and cardiac function regulation.</a> Hypertension. 52 (4), 702-702 (2008).</li>
<li>Wehrens, X. H., Kirchhoff, S., Doevendans, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mouse+electrocardiography%3A+an+interval+of+thirty+years%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovasc+Res%22%5BJournal%5D)">Mouse electrocardiography: an interval of thirty years.</a> Cardiovasc Res. 45 (1), 231-231 (2000).</li>
</ol>

该操作的关键步骤是在小鼠存活手术前进行彻底清洁和充分准备。当遥测仪和小鼠手术部位得到妥善清洁时，术后效果会显著改善。此外，密切注意导联电极的放置可减少术后皮肤侵蚀的发生。该技术可能的改进方式包括采用其他配置来评估左心室侧壁功能（导联I配置），或不仅利用遥测仪进行心电图波形分析，还可用于体温甚至血压分析（超出本文范围）。另一种心电遥测记录方式是将导联置于皮下并连接体外导线，即使用非植入式遥测仪。这种方法适用于新生儿心电图波形的记录，但不适用于可活动状态下的心电遥测。 
遥测仪植入是一种用于可移动心电图监测的有力工具，已被用于评估室性心动过速、心脏性猝死、房室结传导阻滞和心房颤动的发生情况1,2,3。此外，遥测分析的应用还获得了有关心率调控和心率变异性的重要数据4,5。近年来，心电图遥测技术的进步还包括对核心体温和血压的高灵敏度测量6。因此，遥测仪植入是一种评估小鼠及其他疾病动物模型生理变化的有价值的技术。

<table><tbody><tr><td>Steri 250 微珠灭菌器</td><td>Inotech</td><td>IS-250</td><td></td></tr><tr><td>平头剪刀</td><td>Roboz外科器械公司</td><td>RS-5980</td><td></td></tr><tr><td>钝端镊子（x2）</td><td>Roboz外科器械公司</td><td>RS-5138</td><td></td></tr><tr><td>兽医麻醉蒸发器</td><td>Surgivet</td><td>Isotec 4</td><td></td></tr><tr><td>T/Pump</td><td>盖玛工业公司</td><td>P/N11184-000</td><td></td></tr><tr><td>丙烯蓝单丝缝合线</td><td>Ethicon Inc.</td><td>8718</td><td></td></tr><tr><td>聚维酮碘，10%</td><td>等同</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>酒精棉片</td><td>PDI</td><td>B339</td><td></td></tr><tr><td>Tergazyme</td><td>Alconox, Inc.</td><td>21837-118</td><td></td></tr><tr><td>Wavidicde-01</td><td>Medical Chemical Corporation</td><td>Wavicide-01</td><td></td></tr><tr><td>心电图遥测仪</td><td>DataSciences International</td><td>EA-F20</td><td></td></tr></tbody></table>

小鼠动态心电图记录

Ambulatory ECG Recording in Mice

小鼠遥测心电图记录对于理解心律失常、传导障碍和猝死的机制至关重要。尽管体表心电图可用于波形间期的短期测量，但其在心率变异性长期研究或罕见心律失常事件捕获方面并不实用。可植入式心电遥测仪具有手术植入简便、可在自由活动小鼠中进行长期心电信号记录以及支持多只动物同步记录等优势。本文提供了一步一步的小鼠自由活动心电图遥测仪植入操作指南。为获得良好的术后存活率，并实现持续数周至数月的稳定记录，必须严格遵守无菌操作技术。因此，可植入式心电遥测技术是获取自由活动动物模型（如小鼠）心脏电生理关键信息的重要工具。

关键词：心电图遥测，小鼠，心律失常，心脏电生理学，可植入式遥测仪，无菌技术，自由活动动物记录

遥测心电图已成为评估动物心律失常和心脏性猝死模型的重要工具。本文提供了一套逐步操作指南，用于小鼠长期动态心电图监测中的遥测心电图记录。

小鼠遥测心电图记录对于理解心律失常、传导障碍和猝死的机制至关重要。尽管……

通过剃除小鼠毛发、对其进行麻醉，并在预定手术部位对腹部和胸部进行消毒，用手术刀在腹部做一条垂直正中切口，暴露腹膜。在腹膜上再做一条垂直正中切口，用于植入遥测仪。将遥测仪（TER）插入右侧腹部腹膜下方，仅使导线外露。将电极经皮下植入腹膜，使负极（白色导线）植入右上胸部，正极（红色导线）植入左上腹部。最后用缝线关闭皮肤。大家好，我是来自贝勒医学院医学系Xandr Wearan实验室的Mark McCauley。今天我将向您展示一种在小鼠体内植入 ECG TERs 的技术。我们利用这项技术来研究小鼠心率和心律的变化。现在就开始吧。在将心电图遥测仪（ECG TER）插入小鼠体内之前，必须确保该遥测仪无菌且处于良好工作状态。这是一个来自Data Sciences International的小动物遥测仪示例，带有红色的正极导线和白色的负极导线。每根导线均包有绝缘鞘，露出两毫米的金属丝，末端配有塑料保护帽，可防止导线穿透皮肤造成磨损。新的遥测设备通常由制造商以无菌状态提供，但TER可在使用zyme、1%溶液清洁超过四小时后重复使用。此外，需使用WA OFI O消毒剂过夜消毒心电图遥测仪。在将设备植入小鼠前，务必用无菌水彻底冲洗掉消毒剂。检查遥测导联的导电金属丝和绝缘护套是否完好。使用磁铁打开遥测发射器，并用调幅无线电频率五三〇测试信号。信号应强而清晰，并且其强度和音调应随导线的移动而发生变化。记录型号、TER 序列号以及 ECG 校准值。如果适用，制造商通常建议在植入前 24 小时开启 TER。请参考您所使用的 TER 的使用说明书。准备TER导线时，将负极或白色导线剪至约3.5厘米，正极或红色导线剪至约2.5厘米。此长度适用于将负极导线植入右侧胸部、正极导线植入左侧腹部的最佳配置。接着，去除绝缘外鞘，露出7毫米导线金属部分。用超级胶水涂抹金属导联的末端，然后将导联帽固定在金属尖端上。这些导联帽可避免因导联放置导致的皮肤糜烂。应暴露约两到三毫米的金属导线，以实现对固有心律的电学感知。手术过程中无菌技术的使用至关重要。植入遥测仪时，您需要无菌手套、无菌手术单和六根O号聚丙烯缝线。所有手术器械均应在加热至250摄氏度的玻璃珠灭菌器中进行灭菌。这些器械包括两把镊子、一把钝头剪刀、一把手术刀和一把持针器。请务必按照前述方法对TER进行灭菌和清洗。用于术前小鼠的准备工作。首先在诱导箱中对动物进行麻醉。通过脚趾夹捏确认小鼠已充分镇静后，使用电动剪毛器完全剃除小鼠的腹部和胸部毛发。用异氟烷再次麻醉小鼠，然后将小鼠转移至恒流麻醉管中。将小鼠置于仰卧位，头部朝远离操作者的方向，尾部朝向操作者。用胶带将小鼠的四肢固定在加热的手术台上。使用加热垫维持麻醉动物的体温在37±1°C的狭窄范围内。可使用直肠探针监测体温，用酒精棉片擦拭其腹部以去除剃除的毛发并清洁手术区域。用棉片涂抹碘伏三次，对腹部和胸部进行消毒。为小鼠腹部覆盖无菌洞巾，以用于腹腔内 toter 植入。首先使用手术刀，在腹部皮肤上沿正中线做一个长约2.5厘米的垂直切口，切开时使用钝头剪刀。仔细将皮肤与其下方的结缔组织分离。然后在腹膜上方的腹直肌鞘上沿正中线做一个长约1.5厘米的垂直切口。此外，在腹膜切口稍靠头侧的腹膜上创建一个小孔，作为皮下导联线的出口。手术过程中应保持手术部位湿润，偶尔向手术区域滴加无菌生理盐水。将 TER 插入右侧腹腔内。将镊子插入 TER 上方的孔中，向上牵拉两根导线，使其穿过导线孔并从腹膜穿出。使用连续的 6-0 丙线缝合 1.5 厘米长的腹膜正中垂直切口。将心电图导线置于标准导联 II 配置。将带有白色透明护套的负极导线置于小鼠右侧胸区。首先，在小鼠右上胸部做一处0.5厘米的皮肤切口。接着，使用钝头剪刀从该切口向腹部切口处钝性分离，形成一条皮下隧道。将负极导线穿过隧道，并使用6-0 Prolene缝线将导线固定于胸大肌上。确保缝线位于导线暴露部分的上方，使暴露的金属导丝与下方肌肉组织之间形成良好接触。在前一缝线近端再使用第二根缝线将导线固定于肌肉上，以实现导线的稳固固定。使用两到三根普罗林缝合线关闭皮肤切口。正极导线置于左腹部，位于左膈膜下方及心脏下方。此处无需额外切口，因为导线植入部位靠近垂直中线切口。使用6-0丙氨酸缝线将电极导线固定于下方腹肌，确保其与组织接触良好。最后，分层依次使用6-0丙氨酸缝线缝合腹肌和皮肤。按照本方案文本所述，为小鼠提供适当的术后护理。现在我们将展示一些正常心电图波形的代表性结果。来自野生型小鼠的正常心电图清晰地显示出一个P波，代表心房去极化，随后是QRS波，代表心室去极化。请注意，P波和QRS波与微小的背景噪声明显区分开来，且每个P波均以一对一的比例先于每个QRS波。还需注意，每个R波之间的距离（称为R-R间期）以及每个P波之间的距离（称为窦性周期长度）均保持规律，表明小鼠处于正常的窦性心律。因此，我们刚刚向您展示了如何将ECG TER植入小鼠体内以进行可移动式心电图记录。在执行该操作时，重要的是在植入前充分清洁TER，将叶片放置于适当位置，完全闭合腹腔，并在术后为小鼠提供适当的镇痛处理。以上就是全部内容。感谢观看，祝您的实验顺利成功。

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科研

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