Name: 围产期小鼠中的非侵入性心电图 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-06-12T13:30:00.000+00:00
Duration: 4 min 36 s
Description: 学习围产期小鼠非侵入性心电图技术，无需麻醉即可评估新生小鼠心血管功能。该方法有助于深入理解新生儿心脏生理，并与人类临床数据建立直接关联。

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作者感谢拯救微小心脏协会（KLT）、缅因大学系统COBRE项目（NIGMS资助号P20GM103643；LAF）以及新英格兰大学SURE奖学金项目（VLB）提供的大力支持，同时感谢来自Ashish More（iWorx，新罕布什尔州多佛）提供的专业技术支持。图3、图4和图S1使用Biorender软件绘制。

以下方案遵循新英格兰大学机构动物护理和使用委员会的标准。严格遵守本方案应可在所有被检新生儿（n &#62; 70）中获得满意的心电图读数。
1. 设备准备
<ol>
	<li>将设备插入已下载心电图软件的计算机的USB端口。测量设备将自动开始加热至（37 °C/98.6 °F）。内部加热单元位于测量单元内部，仅加热塑料表面。银丝电极不会被加热。</li>
	<li>等待约15分钟，使表面达到设定温度。在此期间可收集并准备实验动物。 
	注意：此步骤可暂停，平台可保持连接并持续加热较长时间。若无自加热电极平台，也可使用对动物安全的加热垫，以防止母鼠和幼鼠发生低体温。</li>
</ol>
2. 动物准备
<ol>
	<li>收集母鼠和幼崽，并在准备采集前将其保留在饲养笼内。</li>
	<li>当测量装置加热至设定温度后，将小鼠幼崽从笼中取出，用喷有70%乙醇的擦拭纸清洁其胸部，然后将幼崽放置在塑料材质的加热表面上。</li>
	<li>让小鼠在黑暗环境中适应该表面约2-5分钟。</li>
</ol>
3. 小鼠和电极平台设置（电极应用）
<ol>
	<li>使用金属刮刀、探针或木棒采集少量导电胶（一种常用于啮齿类动物电极固定的快干型高导电性电极胶）。 
	注意：可使用任何无纤维的固体物体涂抹导电胶，前提是该物体不会在电极上残留合成纤维或其他类似物质，以免影响电信号质量。</li>
	<li>使用刮刀或木棒，轻轻接触四个扁平电极表面的顶部，轻压后以倾斜角度从电极结构中心向外拉动，使导电胶均匀覆盖。确保每个独立电极均被导电胶完全覆盖。 
	警告：此步骤极为关键，必须确保导电胶仅黏附于单个电极，避免在电极之间形成胶丝。电极间的黏连胶丝可能传导电荷，干扰甚至短路目标电信号。此过程不应暂停，因导电胶会迅速固化并牢固黏附。涂抹导电胶后，应在5–10分钟内将小鼠固定于平台（或使用等效的导电电极胶替代品）。</li>
	<li>将残留导电胶的金属刮刀或木棒放置于一旁。</li>
	<li>将新生乳鼠腹部朝下、俯卧放置，头部朝向平台的USB接口边缘。确保幼鼠胸部部分覆盖全部四个电极。轻轻固定其前肢于身体两侧，同时轻压约1分钟，使导电胶充分固化。</li>
	<li>在幼鼠左右两侧安装橡胶硅胶缓冲垫。缓冲垫应稳固固定幼鼠两侧，提供足够稳定性以防止过度移动，但**不可完全限制**其活动。安装后观察幼鼠片刻，并根据需要调整缓冲垫位置。 
	警告：切勿过度压迫幼鼠，以免影响呼吸机制及呼吸频率。</li>
	<li>取之前放置一旁的木棒，将剩余导电胶涂抹于接地尾电极，并将其贴附于幼鼠臀部。施加轻柔压力，待导电胶固化后再松开幼鼠。</li>
	<li>在幼鼠臀部上方放置最后一个硅胶缓冲垫，以固定接地电极。 
	警告：安装最后一个缓冲垫时，切勿施加过大压力，以免造成幼鼠不适和/或移位接地电极。</li>
	<li>握住整个平台，轻柔地将其放入法拉第笼内。 
	警告：操作时需小心，确保法拉第笼就位后顶部硅胶缓冲垫未发生移位。</li>
	<li>开始记录前，确认幼鼠无过度移动，且其身体与头部固定稳妥。 
	警告：确保幼鼠头部在缓冲垫内可适度自由活动，鼻部不应完全紧贴平台表面。平台抬高设计旨在轻微抬升胸廓以防止窒息，但仍需密切监测。</li>
</ol>

<ol><li>Pappano, A. J., Wier, W. G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPappano%2C+AJ+%22Cardiovascular+Physiology%22">Cardiovascular Physiology</a>. 11, Elsevier. 40-41 (2019).</li>
<li>Kaese, S., Verheule, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+electrophysiology+in+mice%3A+A+matter+of+size%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Physiology%22%5BJournal%5D)">Cardiac electrophysiology in mice: A matter of size.</a> Frontiers in Physiology. 3, Semptember 1-19 (2012).</li>
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<li>Heier, C. R., DiDonato, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ECG+in+neonate+mice+with+spinal+muscular+atrophy+allows+assessment+of+drug+efficacy%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+Biosciences+%28Elite+Ed%29%22%5BJournal%5D)">ECG in neonate mice with spinal muscular atrophy allows assessment of drug efficacy.</a> Frontiers Biosciences (Elite Ed). 7, 107-116 (2015).</li>
<li>Chu, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Method+for+noninvasively+recording+electrocardiograms+in+conscious+mice%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Physiology%22%5BJournal%5D)">Method for noninvasively recording electrocardiograms in conscious mice.</a> BMC Physiology. 1, 6(2001).</li>
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<li>Castellan, R. F. P., Thomson, A., Moran, C. M., Gray, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrocardiogram-gated+kilohertz+visualisation+%28EKV%29+ultrasound+allows+assessment+of+neonatal+cardiac+structural+and+functional+maturation+and+longitudinal+evaluation+of+regeneration+after+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Electrocardiogram-gated kilohertz visualisation (EKV) ultrasound allows assessment of neonatal cardiac structural and functional maturation and longitudinal evaluation of regeneration after injury.</a> Ultrasound in Medicine and Biology. 46 (1), 167-179 (2020).</li>
</ol>

作者声明无利益冲突。

在出生后第1天的小鼠幼崽中收集到的数据点略低于成年小鼠的预期平均值（500–700次/分钟）。8 随着小鼠年龄增长，心率逐渐上升，更接近预期范围内的数值（表1）。然而，需要强调的是，新生期小鼠的心率处于该范围的较低水平，这支持了应按年龄特异性方式记录正常参考值的观点。本方法与其他心电图检测方案的不同之处在于，不会对小鼠造成任何物理性创伤。该方案完全无创，无需使用麻醉，特别适用于刚出生后的小鼠。目前尚无其他心电图设备能够以这种方式对如此年幼的幼崽进行分析。9,10,11 本实验方案旨在建立一种可靠的参考方法，以生成针对新生小鼠群体的正常参考数据，并可进一步推广应用于人类儿科人群。
对如此小的动物进行心电图检查时，所有操作步骤都必须格外谨慎。然而，有几个关键步骤会直接影响结果的质量。首先是导电凝胶的涂抹。如果凝胶过多，电...

心脏功能可以通过多种方式进行测量，其中最常用的方法是使用心电图（ECG）来分析电流通过心脏的情况以及整体的心动周期和功能1。心电图在识别和表征人类及动物疾病模型中的心脏异常方面，仍是一种有效的诊断工具1,2。心电图读数中的异常可出现在心脏发育异常（即先天性心脏病（CHD））中，可能包括表现为心率变化（如心动过缓）和心律异常（如“传导阻滞”）的心律失常，提示心肌结构和/或功能存在缺陷。此类变化可能使患者易发生危及生命的心功能障碍（如充血性心力衰竭和/或心脏骤停），并增加死亡率3,4。 鉴于严重且未经治疗的CHD具有较高的死亡率，在这一早期出生后阶段建立一种标准化且可重复的ECG采集方法至关重要。
尽管我们并非首个解决该问题的团队，但以往在小鼠幼崽上采集心电图的方法通常包含侵入性操作（如皮下针电极或导线电极）和/或使用麻醉剂5,6,7。进行非侵入性心电图分析的优势在于可最大限度减少动物所受的疼痛和不必要的应激。虽然实验人员仍需注意避免给幼崽造成应激，但该设备的设计旨在规避常见的应激因素，以获得准确的数据。在评估心脏功能的背景下，对可能存在心肺异常的动物施加麻醉，可能会掩盖甚至加重潜在的病理状况。麻醉剂可能通过改变细胞的去极化和/或复极化过程而影响电传导。此外，使用麻醉会增加新生幼崽发生低体温的风险，这可能进一步干扰对固有病理状态的判断。本方案不引入任何麻醉剂、侵入性操作或明显不适。一旦设备安装完成，涉及动物的装置设置和数据采集便可高效完成，之后即可将幼崽归还母鼠。此外，该系统支持重复或连续多次分析，非常适合需要长期观察、给予药理学治疗等实验研究。

<table><tbody><tr><td>LabScribe4</td><td>iWorx</td><td>LabScribe4</td><td>用于记录心电图（ECG）的软件</td></tr><tr><td>Neonatal Mouse ECG &amp; Respiration System</td><td>iWorx</td><td>RS-NMECG : Neonatal Mouse ECG</td><td>心电图设备</td></tr><tr><td>Tensive Conductive Adhesive Gel</td><td>Parker Laboratories, Inc</td><td>22-60</td><td>用作心电图导电凝胶的 Tac-gel</td></tr></tbody></table>

围产期小鼠的无创心电图检查

Noninvasive Electrocardiography in the Perinatal Mouse

心电图（ECG）长期以来被依赖为一种有效且可靠的方法，用于评估人类和动物疾病模型中的心血管（及心肺）功能。个体心率、心律和规律性，结合从心电图获取的定量参数，可用于评估心脏传导系统的完整性以及心动周期的整体生理功能。 本文全面描述了对围产期和新生小鼠幼崽（最早可至出生后第一天）进行无创心电图检查的方法与技术，且无需使用麻醉剂。本方案旨在直接满足对标准化、可重复的新生小鼠心电图获取方法的需求。从转化医学的角度来看，该方案在表征利用转基因小鼠品系产生的先天性心肺缺陷方面完全有效，尤其适用于分析导致出生后最初几天内致死性缺陷的研究。本方案还旨在直接弥补科学文献中的空白，以表征并提供与出生后早期心脏传导系统发育成熟相关的正常参考数据。该方法不限于特定的出生后时间点，而是允许在出生至出生后第10天（P10）的小鼠幼崽中进行心电图数据采集，这一时间窗口对于在体内模拟人类疾病——特别是先天性心脏病（CHD）——具有至关重要的意义。

理想的ECG应具有清晰且显著的信号，能够在多个不同的时间范围内分析所有波形（图1）。实验室最初使用肌电图设备的定制应用程序来获取ECG，但所得信号质量不理想，仅能用于分析心率等基本参数（图S1）。这一局限性促使我们与一家公司合作，开发一种专门用于分析新生期早期小鼠幼崽ECG的新型原型设备。
质量较差的读数没有可辨识的心跳波形，显示出明显的干扰，并在整个读数过程中出现波动或不一致（图2）。为获得最高质量的心电图，需仔细遵循操作说明。使用导电凝胶时应谨慎，因其具有一定的黏性，可能需要额外时间让小鼠适应设备。这样做可降低小鼠移动、电极短路以及设备使用不当的风险。小鼠应放置在设备上，头部朝向连接设备与USB端口的导线方向，并呈俯卧姿势（图3）。应使用橡胶缓冲垫将小鼠固定在适当位置，两侧各一个，顶部一个（图3）。这些缓冲垫...

本文介绍一种针对出生后早期小鼠优化的非侵入性心电图（ECG）检测方案，该方案无需使用麻醉剂。

心电图（ECG）长期以来一直被依赖作为一种有效且可靠的方法，用于评估心血管（及心肺）功能，无论是在……

本独特方案可利用心电图技术在出生后立即以非侵入性方式评估新生小鼠的心血管功能，且无需使用麻醉剂。在出生后早期阶段评估小鼠心血管功能，将有助于我们更深入地理解新生儿心脏功能，并可与人类临床数据建立直接关联。为准备分析用测量装置，请将该装置插入计算机的USB端口。测量装置将自动开始加热至37摄氏度。约15分钟后，从鼠笼中取出一只幼鼠，用70%乙醇擦拭其胸部。将幼鼠放置在塑料加热表面上，于黑暗环境中使其适应表面约2至5分钟。在小鼠适应过程中，取少量导电胶，将其轻轻按压至四个扁平电极表面的顶部，接触后从电极组件中心以倾斜角度小心地将导电胶拉离。当每个电极表面完全覆盖导电胶后，将新生小鼠俯卧于平台上，使小鼠头部朝向平台的USB输出边缘，并确保每个电极覆盖小鼠上胸部的一部分区域。在轻柔固定前肢的同时，对电极施加轻微压力，持续约一分钟。当导电凝胶凝固后，使用橡胶硅胶缓冲垫将幼鼠固定在左右两侧。观察幼鼠片刻，并根据需要调整缓冲垫的位置。当幼鼠固定稳妥后，将剩余的导电凝胶涂于接地尾部电极，并轻轻施压将电极置于幼鼠臀部，使凝胶在释放幼鼠前充分凝固。将最后一个硅胶缓冲垫小心地放置在动物臀部上方，以固定接地电极，然后轻柔地将整个平台放入法拉第笼中，检查幼鼠是否没有过度移动，且小鼠的身体和头部均固定稳妥。理想的ECG信号应具有清晰明显的波形，能够在多个不同时间段内对所有波进行分析。质量较差的读数则无明显可辨的搏动波形，存在明显的干扰，并在整个记录中出现波形异常或不一致现象。该程序可分析心电图读数的关键参数，包括心率、RR间期、QRS波群间期、QT间期和PR间期。利用这些数据建立一组正常参考值，在本项代表性分析中发现，出生后第一天的幼鼠平均心率为每分钟357.2次。对于出生后第一天的幼鼠，其平均RR、PR、QRS和QT间期分别为169.1、36.3、16.9和45.4毫秒。重要的是，该装置可用于分析患有先天性心脏缺陷的新生小鼠的心电图模式。该设备高效且可靠，但对周围电干扰极为敏感。记录前务必移除所有不必要的设备，包括笔记本电脑充电器和智能设备。其他可能的测量指标包括呼吸和III导联，其中III导联由I导联和II导联计算得出。增加其他变量可能有助于进一步关联其他生理症状和/或特定的心律失常。

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围产期小鼠中的非侵入性心电图

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。...

小鼠动态心电图记录

在研究影响心脏发育的遗传改变时，胎儿及围产期死亡是常见的现象。高频超声成像提高了二维分辨率，能够提供早期心脏发育的优良信息，是检测死亡发生前心脏结构与功能受影响情况的理想方法。...

小鼠胎儿超声心动图

超高频超声是一种强大的活体成像工具，可用于检测小型动物的心脏异常。其非侵入性特点有助于维持胚胎的生理状态。本文展示了利用M型超声在E18.5阶段测量胚胎心率的方法。 在子宫内.

in utero 通过无创M型超声心动图测量小鼠心率

在小鼠心肌缺血/再灌注手术中，通常通过肉眼观察心肌苍白来确认结扎线位置是否正确。本文以雄性C57Bl/6小鼠为例，展示一种通过心电图确认缺血和再灌注的方法，以补充对心肌苍白的观察。...

利用体表贴片式心电图确认小鼠心肌缺血与再灌注损伤

高频超声成像技术显著提高了胎鼠心脏的成像分辨率，可实现对心脏发育过程及结构缺陷的精确、无创性表征。本文所述方案旨在进行实时胎鼠超声心动图检测 体内.

利用高频超声（30/45 MHz）系统对胎鼠心血管成像

本文介绍了一种利用同步视频、脑电图（EEG）和心电图（ECG）记录小鼠脑部和心脏生物信号的实验方案。同时，我们还描述了分析所得EEG-ECG记录数据的方法，用于检测癫痫发作、EEG频谱功率、心脏功能及心率变异性。...

同步视频-脑电图-心电图监测用于识别癫痫小鼠模型中的神经心脏功能障碍

本论文描述了一种对经历缺氧缺血的新生小鼠使用多个深部电极进行连续视频脑电图记录的方法。...

新生小鼠缺氧缺血期间的连续视频脑电图监测

我们介绍一种在小型小鼠中技术上简便、成本低廉、快速且经济的ECG检测方案，并可实现更高的检测灵敏度。我们建议将该方法作为研究小鼠中药物作用、基因修饰及疾病模型的筛选手段。...

使用II导联记录麻醉小鼠的心电图

本方案描述了对出生7天的新生小鼠进行左心室形态、功能及冠状动脉血流的超声心动图评估方法。...

新生小鼠左心室结构、功能及冠状动脉血流的超声心动图表征

通过遥测系统，实现了对母鼠从妊娠期到哺乳期自主神经活动和详细母性行为的同步记录。该方法有助于理解母鼠从妊娠到断奶期间生理和行为特征的动态变化。...

从小鼠妊娠期到哺乳期的心电图与行为分析

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