使用II导联记录麻醉小鼠的心电图
2020年6月20日
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。
本方案的意义在于，能够在经过基因操作或药物处理的小鼠中，以高灵敏度进行心电图测量。该方案具有操作简便、快速、成本低廉且灵敏度高的优势。此外，该方法适用于小鼠，甚至可应用于新生小鼠。
我们认为，该方法将有助于深入理解心血管领域中心律失常的未探索区域。本实验操作将由我实验室的 Tae Woong Ha 进行演示。首先打开分析软件，并将其设置为心电图（ECG）数据采集模式。
进入设置和通道设置，将采样率设为每秒 2,000 个样本。将量程设为 20 毫伏，输入放大器设为 200 赫兹低通。接下来，进入心电图分析和心电图设置，然后在检测与分析设置预设中选择小鼠。
在平均值面板中，选择将连续的心动周期合并为单个平均信号或平均视图，以及表格视图。在 QTc 面板中，选择 Bazett 法，该方法定义为经心率校正后的 QT 间期值。将鼠标置于精密天平上并记录其重量。
在确认小鼠已充分麻醉后，将带有针灸针的电极插入小鼠右侧和左侧前肢以及左侧后肢。确保在实验过程中电极插入的深度和位置保持一致。将电极的另一端通过按入三导生物放大器电缆导线末端的三个扣式连接器进行连接，并在麻醉给药后约三分钟注射药物。
给予麻醉剂后10分钟，开始记录心电图。记录完成后，使用注射麻醉剂后12至17分钟的心电图数据进行分析。操作结束后，小心移除电极。
为了确定这种无创性心电图测量是否反映了自主神经调节对心脏传导系统的影响，本研究使用自主神经系统激动剂和拮抗剂对正常的BALB/c小鼠进行了干预。与溶剂对照组相比，阿托品和异丙肾上腺素处理的小鼠心率显著升高，而卡巴胆碱处理的小鼠心率下降。此外，阿托品和异丙肾上腺素处理的小鼠校正QT间期（QTc）延长，而卡巴胆碱处理的小鼠QTc间期缩短。
此处展示了经阿托品、卡巴胆碱和溶剂处理小鼠的代表性心电图信号图表视图及平均化视图。在实施本方案时，最重要的是确保心电图电极在整个实验过程中牢固插入。应进行多次预实验，直至心电图信号稳定且一致。
我们先前在小鼠中的研究证实了人类遗传学研究中报道的心电图变异，这支持了该方法在心律失常等心血管研究领域的应用价值。
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概述
本文介绍了一种简单且经济高效的用于小型小鼠（包括新生小鼠）的心电图（ECG）检测方案，可提高测量的敏感性。该方法可作为药理学研究和基因修饰的有价值的筛选工具。
关键研究组成部分
科学领域
- 电生理学
- 心血管研究
- 药理学
背景
- 心电图（ECG）测量对于理解心脏功能至关重要。
- 现有方法在小型动物模型中可能缺乏敏感性。
- 遗传和药物干预可能影响心脏生理学。
- 目前亟需适用于小型小鼠的便捷且高效的实验方案。
研究目的
- 建立一种易于实施且成本效益高的心电图（ECG）检测方案。
- 提高在小鼠中进行心电图测量的敏感性。
- 为多种药理学和遗传学研究提供筛选方法。
使用的方法
- 设置用于心电图数据采集的分析软件。
- 在基因修饰或药物处理的小鼠上应用该实验方案。
- 进行心电图测量，重点关注灵敏度。
- 由经过培训的实验室成员演示操作流程。
主要结果
- 该方案可实现对小型小鼠的高灵敏度心电图测量。
- 与现有方法相比，操作简便、快速且成本低廉。
- 有望探索此前尚未研究的心律失常领域。
- 适用于成年及新生小鼠。
结论
- 该心电图方案是小动物模型心血管研究的重要进展。
- 它有助于研究药理学试剂和基因修饰的作用。
- 该方法可促进对心脏心律失常的深入理解。
常见问题
行业重要性概述
该心电图方案可实现对基因修饰或药物处理小鼠的高灵敏度、低成本心脏表型分析，有助于心血管药物研发中的早期靶点验证。通过在麻醉模型中提供可靠的心率和校正QT间期（QTc）测量结果，该方法提高了自主神经调节研究的预测可信度，并降低了临床前安全性筛选中的技术门槛。该技术在心律失常研究中对于降低机制性假设的风险，以及在先导化合物优化过程中支持“推进/终止”决策方面具有重要价值。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 科学价值：通过激动剂/拮抗剂干预研究，可探究自主神经系统对心脏传导功能的影响。
- 操作价值：在小鼠模型中提供可重复的心率和校正QT间期读数，用于功能靶点验证。
- 预测价值：通过检测阿托品、卡巴胆碱和异丙肾上腺素引起的预期心电图变化，支持基于已知药理反应的机制性风险排除。
筛选与检测方法开发
- 检测准备就绪： 提供标准化的心电图采集，采样速率为 2,000 Hz，并采用 Bazett 法校正 QT 间期（QTc），以获得一致的定量结果。
- 可扩展性： 能够在小型和新生小鼠中实现高灵敏度筛选，扩展了可用于早期心脏毒性评估的动物模型。
- 工作流程整合： 通过稳定的电极放置和明确的麻醉后 12–17 分钟分析窗口，支持可重复的化合物评价。
转化与临床前研究
- 疾病相关性：促进在遗传模型中探索心律失常机制，将人类遗传学研究的发现与小鼠系统相联系。
- 转化连续性：通过使用一致的ECG参数，实现从发现到临床前验证阶段的纵向心脏监测。
- 风险调整后的进展：通过检测与已知化合物效应相关的自主神经介导的ECG变化，提高药理学研究的可信度。
流程与工作流整合
该方法适用于从靶点假设验证到先导化合物鉴定的整个发现流程，可提供电生理学读数，用于早期心血管药理学和安全性评价。
- 发现生物学：通过测量自主神经调节剂引起的心率和QT间期校正变化，支持通路机制的阐明。
- 筛选：在小鼠模型中实现即用型、可重复的ECG测量，用于化合物效应评估。
- 分析：采用Bazett校正法生成定量的心率和QTc间期数据，以实现不同条件间的比较。
- 转化研究：通过已验证的药理学特征，将小鼠ECG反应与人类心律失常研究相关联。
- 企业级复用：建立可重复使用、低成本的ECG平台，适用于跨遗传学和药理学筛选项目的多次应用。
运营与企业影响
- 科学价值：通过降低心脏传导研究中的机制模糊性，提高靶点验证的预测可信度。
- 操作价值：通过简单的电极设置和明确的采集参数，实现标准化、可重复性和可扩展性。
- 战略价值：通过在早期研究中灵敏检测化合物诱导的ECG变化，优化“进行/终止”决策。
- 项目组合影响：通过自主神经反应谱型识别具有心脏活性的化合物，支持基于风险调整的优先级排序。
实施注意事项
- 需要具备小鼠麻醉、电极放置和心电图软件配置方面的专业知识。
- 依赖于能够以 2,000 Hz 采样率和 20 mV 量程设置工作的生物放大器硬件。
- 需要在不同操作团队之间对电极插入深度、导联放置位置以及麻醉给药时机进行标准化。
- 需考虑的适应性因素包括模型特异性的电极尺寸，以及针对新生小鼠与成年小鼠的体重依赖性给药方案。
- 实际局限性包括麻醉引起生理变化，可能影响心电图基线参数。
