Nichtinvasive Elektrokardiographie in der Perinatonmaus
12. Juni 2020
Hier stellen wir ein nichtinvasives Elektrokardiographieprotokoll (EKG) vor, das für frühpostnatale Mäuse optimiert ist und keine Anästhetika erfordert.
Dieses einzigartige Protokoll ermöglicht die Beurteilung der kardiovaskulären Funktion der neonatalen Maus mit Elektrokardiographie-Technologie unmittelbar nach der Geburt in nichtinvasiver Weise ohne Densthetikum. Die Beurteilung der murinen kardiovaskulären Funktion in der frühen postnatalen Periode wird unser Verständnis des neonatalen Herzens in einer Weise erweitern, die direkt mit menschlichen klinischen Daten korrelieren könnte. Um das Messgerät für die Analyse vorzubereiten, schließen Sie das Gerät an den USB-Anschluss eines Computers an.
Das Messgerät beginnt automatisch mit dem Aufheizen von bis zu 37 Grad Celsius. Nach ca. 15 Minuten einen Mauswelpen aus seinem Hauskäfig entfernen und den Thorax mit 70% Ethanol abwischen. Legen Sie den Welpen auf die beheizte Oberfläche des Kunststoffs und lassen Sie das Tier an die Oberfläche für etwa zwei bis fünf Minuten im Dunkeln akklimatisieren.
Während die Maus sich ankortiert, sammeln Sie ein kleines Tröpfchen elektrischleitendes Gel und drücken Sie das Tröpfchen vorsichtig auf die Oberseite jeder der vier abgeflachten Elektrodenoberflächen, wobei Sie das leitende Gel vorsichtig in einem schrägen Winkel von der Mitte des Elektrodenkonstrukts nach kontaktweise wegziehen. Wenn jede Elektrode vollständig mit Gel bedeckt ist, legen Sie den neonatalen Mauswelpen auf die Plattform in der anfälligen Position mit dem Kopf des Welpen, der auf die ausgehende USB-Kante der Plattform gerichtet ist, wobei jede Elektrode einen Teil des oberen Thorax des Welpen bedeckt. Halten Sie die Unterarme vorsichtig zurück und drücken Sie gleichzeitig für etwa eine Minute sanften Druck auf die Elektroden.
Wenn das leitfähige Gel eingestellt ist, sichern Sie den Welpen auf der rechten und linken Seite mit Gummisilikonstoßstangen. Überwachen Sie die Maus für einen Moment, indem Sie die Stoßstange Platzierung nach Bedarf anpassen. Wenn der Welpen sicher ist, wenden Sie alle verbleibenden leitenden Gel auf die erdungsende Schwanzelektrode auf und verwenden Sie sanften Druck, um die Elektrode auf den Rumpf des Welpen zu legen, damit das Gel vor dem Loslassen des Welpen eingestellt werden kann.
Legen Sie vorsichtig den letzten Silikonstoßfänger auf den Rumpf, um die erdungsbeuge Elektrode an Ort und Stelle zu halten und legen Sie die gesamte Plattform vorsichtig in den Faraday-Käfig, und überprüfen Sie dann, ob sich der Welpen nicht übermäßig bewegt und dass Körper und Kopf der Maus sicher erscheinen. Ein ideales EKG wird ein klares prominentes Signal haben, das es ermöglicht, alle Wellen in mehreren verschiedenen Zeitrahmen zu analysieren. Eine schlechte Lesequalität hat keine erkennbaren Beats, zeigt klare Interferenzen und zeigt Wellen oder Ungereimtheiten in der gesamten Lektüre.
Das Programm bietet eine Analyse der wichtigsten Aspekte des EKG-Messwerts, einschließlich herzfrequenz, RR-Intervalle, QRS-Komplexintervall, QT-Intervall und PR-Intervall. Anhand dieser Daten, um einen Satz normativer Werte zu ermitteln, wurde in dieser repräsentativen Analyse festgestellt, dass die am ersten postnatalen Tag analysierten Welpen eine durchschnittliche Herzfrequenz von 357,2 Schlägen pro Minute hatten. Für einen Welpen am ersten postnatalen Tag betrugen die durchschnittlichen RR-, PR-, QRS- und QT-Intervalle 169,1, 36,3, 16,9 bzw. 45,4 Millisekunden.
Wichtig ist, dass das Setup verwendet werden kann, um EKG-Muster von neonatalen Mäusen mit angeborenen Herzfehlern zu analysieren. Das Gerät ist effektiv und zuverlässig, aber auch sehr empfindlich gegenüber elektrischen Störungen in der Umgebung. Achten Sie darauf, immer alle unnötigen Geräte, einschließlich Laptop-Ladegeräte und intelligente Geräte vor der Aufnahme zu entfernen.
Weitere mögliche Messungen sind Atmung und Blei III, das aus Leitungen I bis II berechnet wird. Zusätzliche Variablen könnten eine weitere Überlappung mit anderen physiologischen Symptomen und/oder spezifischen Herzrhythmusstörungen ermöglichen.
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Übersicht
Diese Studie stellt ein nichtinvasives Elektrokardiographie-(EKG-)Protokoll vor, das für neugeborene Mäuse optimiert ist und die Beurteilung der kardiovaskulären Funktion von Neugeborenen ohne Anästhetika ermöglicht. Diese Methode könnte unser Verständnis des neonatalen Herzens und seiner Korrelation mit menschlichen klinischen Daten verbessern.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Kardiovaskuläre Physiologie
- Entwicklungsbiologie
Hintergrund
- Das Verständnis der kardiovaskulären Funktion bei Neugeborenen ist entscheidend, um Tiermodelle mit der menschlichen Gesundheit korrelieren zu können.
- Herkömmliche Methoden erfordern häufig Anästhetika, die die Herzfunktion beeinflussen können.
- Nichtinvasive Techniken sind für genaue Beurteilungen in neonatalen Studien unerlässlich.
- Dieses Protokoll zielt darauf ab, eine zuverlässige Methode zur Beurteilung der Herzfunktion unmittelbar nach der Geburt bereitzustellen.
Zweck der Studie
- Entwicklung eines nichtinvasiven EKG-Protokolls für neugeborene Mäuse.
- Beurteilung der kardiovaskulären Funktion ohne Verwendung von Anästhetika.
- Erleichterung der Forschung, die die Herzfunktion von Neugeborenen mit klinischen Humanstudien korreliert.
Verwendete Methoden
- Nutzung der Elektrokardiographietechnologie.
- Vorbereitung des Messgeräts durch Anschluss an einen Computer.
- Erwärmen des Messgeräts auf 37 Grad Celsius.
- Akklimation des Mäusewurfs auf einer beheizten Oberfläche für genaue Messungen.
Hauptergebnisse
- Das Protokoll ermöglicht eine sofortige Beurteilung der kardiovaskulären Funktion bei Neugeborenen.
- Der nichtinvasive Ansatz macht die Verwendung von Anästhetika überflüssig.
- Verbessert das Verständnis der Herzphysiologie bei Neugeborenen.
- Besteht das Potenzial für eine direkte Korrelation mit klinischen Daten beim Menschen.
Schlussfolgerungen
- Dieses nichtinvasive EKG-Protokoll ist ein wertvolles Werkzeug zur Untersuchung der kardiovaskulären Funktion bei Neugeborenen.
- Es eröffnet neue Forschungsansätze in der Entwicklungsbiologie und für klinische Korrelationen.
- Zukünftige Studien können auf dieser Methode aufbauen, um die Herzgesundheit von Neugeborenen weiter zu erforschen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die nichtinvasive Elektrokardiographie an perinatalen Mäusen ermöglicht eine frühe postnatale kardiovaskuläre Phänotypisierung ohne störende Einflüsse von Anästhetika und unterstützt so die mechanistische Risikominderung bei Modellen angeborener Herzkrankheiten. Dieser Ansatz liefert quantitative elektrophysiologische Messgrößen, die die Zielvalidierung sowie die Vorhersagesicherheit in präklinischen Entdeckungsverfahren verbessern. Die Methode schließt eine entscheidende Lücke in der kardiologischen Beurteilung von Neugeborenen und fördert die translationale Kontinuität von genetischen Modellen zur menschlichen Pathologie angeborener kardiopulmonaler Erkrankungen.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen in Modellen angeborener Herzfehler durch die Beurteilung der Integrität des Herzensleitungssystems ab dem ersten Lebenstag.
- Operationaler Wert: Bietet standardisierte und reproduzierbare EKG-Aufnahmen ohne Anästhetika und reduziert so die Variabilität bei der kardiovaskulären Phänotypisierung von Neugeborenen.
- Prädiktiver Wert: Stärkt die Vorhersagekraft durch die Erhebung normativer Daten über die ersten zehn Lebenstage hinweg und unterstützt dadurch die Einteilung der Phänotyp-Schweregrade.
Screening und Assay-Entwicklung
- Assay-Bereitschaft: Erzeugt quantitative abhängige Variablen wie Herzfrequenz, RR-, PR-, QRS- und QT-Intervalle für die Untersuchung von Wirkstoffen oder Genotypen.
- Reproduzierbarkeit: Verwendet eine beheizte Plattform und eine Faraday-Kabine, um elektrische Störungen zu minimieren und eine konsistente Signalqualität zwischen Wiederholungen sicherzustellen.
- Skalierbarkeit: Aufgrund des schnellen Setups und der nichtinvasiven Fixierung ist das Verfahren kompatibel mit dem Hochdurchsatz von neonatalen Welpen.
Translationale und präklinische Forschung
- Klinische Relevanz: Modelliert direkt die zeitlichen Fenster der Letalität bei angeborenen Herzkrankheiten beim Menschen und ermöglicht die Analyse von Defekten, die eine perinatale Sterblichkeit verursachen.
- Übereinstimmung mit translationalen Biomarkern: EKG-Intervalle dienen als funktionelle Messgrößen, die mit klinischen kardiopulmonalen Parametern bei Neugeborenen korrelieren.
- Risikoadjustierte Weiterentwicklung: Ermöglicht Entscheidungen über Fortsetzung oder Abbruch basierend auf der elektrophysiologischen Schwere in letalen genetischen Modellen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode integriert sich in frühe Entdeckungsworkflows, indem sie vor dem Substanzscreening eine funktionelle Validierung genetischer Zielstrukturen ermöglicht, wobei die Ergebnisse die Entscheidungen zur Identifizierung von Leitstrukturen und zum Fortschreiten in die präklinische Phase informieren.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Aufklärung von Signalwegen und die biologische Risikominderung, indem die Reifung des Erregungsleitungssystems in Krankheitsmodellen quantifiziert wird.
- Screening: Bietet gebrauchsfertige, quantitative EKG-Metriken, die einen zuverlässigen Vergleich der Reaktionen von Wildtyp und Mutanten im Neugeborenenalter ermöglichen.
- Analytik: Stellt intervallbasierte Messgrößen (RR, PR, QRS, QT) bereit, mit denen Teams arrhythmogene Risiken und Leitungsverzögerungen bewerten können.
- Translationale Forschung: Verbindet EKG-Phänotypen von neugeborenen Mäusen mit angeborenen Herzerkrankungen beim Menschen über gemeinsame elektrophysiologische Signaturmuster.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Elektrophysiologie-Plattform, die auf verschiedene perinatale Krankheitsmodelle und genetische Hintergründe anwendbar ist.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagegenauigkeit, indem mechanistische Unklarheiten bei neonatalen kardialen Phänotypen verringert werden.
- Operativer Wert: Verbessert die Reproduzierbarkeit durch standardisierte Elektrodenplatzierung, Temperaturkontrolle und Abschirmprotokolle.
- Strategischer Wert: Steigert die Kapitalnutzungseffizienz, indem eine frühzeitige Erkennung letaler Phänotypen ermöglicht wird, wodurch Investitionen in nicht lebensfähige Zielstrukturen reduziert werden.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung, indem Modelle mit schweren elektrophysiologischen Dysfunktionen identifiziert werden, die alternative Strategien erfordern.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse im Umgang mit neugeborenen Mäusen und bei der Interpretation elektrophysiologischer Signale.
- Benötigt spezielle Ausrüstung wie eine beheizte Ableitplattform, leitfähiges Gel und einen Faraday-Käfig zur Reduzierung von Störgeräuschen.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise zwischen den Teams bei der Applikation des Elektrolygels und der Positionierung der Welpen, um die Signalqualität sicherzustellen.
- Beinhaltet Anpassungen hinsichtlich unterschiedlicher Welpengrößen und -stämme, insbesondere bei Modellen mit Wachstumsretardierung.
- Eingeschränkt durch die Empfindlichkeit der Signale gegenüber elektrischen Umgebungsstörungen, was Kontrollmaßnahmen der Umweltbedingungen während der Aufnahme erforderlich macht.
