Name: Elettrocardiografia non invasiva nel topo perinatale (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-06-12T13:30:00.000+00:00
Duration: 4 min 36 s
Description: Scopri l'elettrocardiografia non invasiva per valutare la funzione cardiovascolare nei topi neonati senza anestesia. Questo metodo consente di correlare i dati clinici umani con modelli animali.

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Gli autori riconoscono il generoso sostegno della Saving tiny Hearts Society (KLT), il programma UNE COBRE (numero di sovvenzione NIGMS P20GM103643; LAF), e il SURE Fellowship Program presso l'Università del New England (VLB), nonché il supporto tecnico del paziente di Ashish More (iWorx, Dover, NH). Figure 3, Figure 4 e Figure S1 sono state create con il software Biorender.

Il seguente protocollo segue gli standard dell'Institutional Animal Care and Use Committee dell'Università del New England. Una stretta osservazione del protocollo dovrebbe fornire letture ECG soddisfacenti in tutti i neonati esaminati (n > 70).
1. Preparazioni per dispositivi
<ol><li>Collegare il dispositivo alla porta USB di un computer con il software ECG scaricato su di esso. Il dispositivo di misura inizierà automaticamente il riscaldamento fino a (37 °C/ 98,6 ° F). L'unità di riscaldamento interna è contenuta all'interno dell'unità di misura e riscalda solo la superficie plastica. Gli elettrodi metallici d'argento non vengono riscaldati.</li>
	<li>Lasciare circa 15 minuti affinché la superficie raggiunga la temperatura. Usa questo tempo per raccogliere e impostare gli animali. NOTA: Il protocollo potrebbe essere messo in pausa a questo punto e la piattaforma può rimanere collegata e riscaldarsi per un lungo periodo di tempo. In assenza di una piattaforma di elettrodi autoriscaldamento, un riscaldante sicuro per animali può anche essere utilizzato per impedire a madre e cuccioli di diventare ipotermici.</li>
</ol>2. Preparazioni animali
<ol><li>Raccogli la madre e i cuccioli e tieniti all'interno della gabbia abitativa fino a quando non è pronto per la raccolta.</li>
	<li>Una volta che l'unità di misura si è riscaldata alla temperatura, rimuovere il cucciolo di topo dalla gabbia e pulire il torace con il 70% di etanolo spruzzato su una salvietta. Posizionare il cucciolo sulla superficie riscaldata della plastica.</li>
	<li>Lasciare che il mouse si acclimati alla superficie al buio per circa 2-5 minuti.</li>
</ol>3. Configurazione della piattaforma di mouse ed elettrodi (applicazione degli elettrodi)
<ol><li>Utilizzare una spatola metallica, una sonda o un tassello di legno per raccogliere una piccola goccia di adesivo, gel conduttore elettrico (un gel per elettrodi ad alta conducibilità ad asciugatura rapida comunemente usato per il posizionamento di elettrodi per roditori). NOTA: Qualsiasi oggetto solido non solido può essere utilizzato per applicare il gel conduttore, purché l'oggetto non lasci fibre sintetiche o materiale simile sugli elettrodi che potrebbero interferire con la qualità del segnale elettrico.</li>
	<li>Utilizzando la spatola/tassello, toccare delicatamente la parte superiore di ciascuna delle quattro superfici degli elettrodi appiattite premendo delicatamente verso il basso e tirando il gel conduttore ad un angolo obliquo lontano dal centro del costrutto dell'elettrodo. Assicurarsi che ogni singolo elettrodo sia completamente coperto con il gel. ATTENZIONE: Questo passaggio è estremamente importante per garantire che il gel conduttivo dell'elettrodo non aderisca a più di un singolo elettrodo. I fili adesivi che si formano tra gli elettrodi possono condurre la carica e potenzialmente interferire o cortocircuitare il segnale elettrico desiderato. Il protocollo non deve essere messo in pausa in questo momento poiché il gel inizierà a solidificarsi e diventare aderente. Assicurarsi di impostare il mouse sulla piattaforma entro 5-10 minuti dall'applicazione del gel conduttore (o sostituzione equivalente del gel per elettrodi conduttivi).</li>
	<li>Posizionare la spatola metallica o il tassello di legno con il resto del gel di lato.</li>
	<li>Posizionare lo sterno neonatale del cucciolo di topo verso il basso e incline con la testa del cucciolo rivolto verso il bordo USB in uscita della piattaforma. Assicurarsi che una parte del torace del cucciolo copra ciascuno dei quattro elettrodi. Trattenere delicatamente gli adesmi del cucciolo al loro fianco tenendo premuto contemporaneamente per circa 1 minuto per consentire al gel conduttore di impostare.</li>
	<li>Posizionare paraurti in silicone di gomma sui lati destro e sinistro del cucciolo. I paraurti dovrebbero fissare il cucciolo su ciascun lato e fornire stabilità per prevenire movimenti eccessivi del mouse, ma NON dovrebbero impedire qualsiasi movimento del mouse. Una volta installato, guardare il mouse per un momento e regolare il posizionamento del paraurti in base alle esigenze. ATTENZIONE: Non comprimere troppo strettamente il mouse in quanto ciò può interferire con la meccanica respiratoria e la frequenza respiratoria.</li>
	<li>Utilizzare il tassello che è stato messo da parte per applicare il gel conduttore rimanente all'elettrodo della coda di messa a terra e posizionare sulla groppa del cucciolo. Applicare una pressione delicata per consentire al gel di impostare prima di rilasciare il cucciolo.</li>
	<li>Posizionare il paraurti in silicio finale sopra la groppa del mouse per mantenere l'elettrodo di messa a terra in posizione. ATTENZIONE: Non applicare una forza eccessiva durante il posizionamento del paraurti finale in quanto ciò potrebbe causare disagio al cucciolo e / o spostare l'elettrodo di messa a terra.</li>
	<li>Afferra l'intera piattaforma e posiziona delicatamente all'interno della gabbia di Faraday. ATTENZIONE: Prestare attenzione e assicurarsi che il paraurti superiore in silicone non si sposti una volta che la gabbia di Faraday è in posizione.</li>
	<li>Prima di registrare, assicurarsi che il cucciolo di mouse non si muova eccessivamente e assicurarsi che il corpo e la testa del mouse appaia sicuro. ATTENZIONE: Assicurarsi che la testa del cucciolo di topo sia in grado di muoversi un po 'liberamente all'interno dei paraurti e non sia completamente muso verso il basso nella piattaforma. La piattaforma rialzato è progettata per elevare leggermente il torace del topo e prevenire il soffocamento, ma questo dovrebbe essere monitorato da vicino.</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>
<li>Sisakian, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiomyopathies%3A+Evolution+of+pathogenesis+concepts+and+potential+for+new+therapies%5BTitle%5D)+AND+%22World+Journal+of+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Cardiomyopathies: Evolution of pathogenesis concepts and potential for new therapies.</a> World Journal of Cardiology. 6 (6), 478-494 (2014).</li>
<li>London, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+Arrhythmias%3A+From+%28Transgenic%29+Mice+to+Men%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cardiovascular+Electrophysiology%22%5BJournal%5D)">Cardiac Arrhythmias: From (Transgenic) Mice to Men.</a> Journal of Cardiovascular Electrophysiology. 12 (9), 1089-1091 (2001).</li>
<li>Zehendner, C. M., Luhmann, H. J., Yang, J. -W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Simple+and+Novel+Method+to+Monitor+Breathing+and+Heart+Rate+in+Awake+and+Urethane+Anesthetized+Newborn+Rodents%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">A Simple and Novel Method to Monitor Breathing and Heart Rate in Awake and Urethane Anesthetized Newborn Rodents.</a> PLoS ONE. 5, 62628(2013).</li>
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<li>Cao, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wearable+multi-channel+microelectrode+membranes+for+elucidating+electrophysiological+phenotypes+of+injured+myocardium%5BTitle%5D)+AND+%22Integrative+Biology%22%5BJournal%5D)">Wearable multi-channel microelectrode membranes for elucidating electrophysiological phenotypes of injured myocardium.</a> Integrative Biology. 6 (8), 789(2014).</li>
<li>Ho, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heart+rate+and+electrocardiography+monitoring+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Protocols+in+Mouse+Biology%22%5BJournal%5D)">Heart rate and electrocardiography monitoring in mice.</a> Current Protocols in Mouse Biology. 1 (1), 123-139 (2011).</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>
<li>Patel, S. I., Souter, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Equipment-related+electrocardiographic+artifacts%3A+causes%2C+characteristics%2C+consequences%2C+and+correction%5BTitle%5D)+AND+%22Anesthesiology%22%5BJournal%5D)">Equipment-related electrocardiographic artifacts: causes, characteristics, consequences, and correction.</a> Anesthesiology. 108 (1), 138-148 (2008).</li>
<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>

Gli autori non segnalano conflitti di interesse.

I punti dati raccolti nel giorno perinatale 1 cuccioli di topo sono leggermente al di sotto dei valori medi previsti per i topi adulti (500-700 battiti al minuto). 8 Si è registrato un aumento della frequenza cardiaca con l'invecchiamento del mouse, che si allinea maggiormente ai valori previsti (tabella 1). Tuttavia, è importante sottolineare che i valori neonatale si trovavano nella fascia inferiore di questo intervallo, sostenendo l'idea che i valori normativi dovrebbero essere...

La funzione cardiaca può essere misurata in diversi modi, il più comune dei quali include l'uso dell'elettrocardiografia (ECG) per analizzare la conduzione della corrente elettrica attraverso il cuore, nonché il suo ciclo cardiaco complessivo e lafunzione 1. L'elettrocardiografia continua ad essere un utile strumento diagnostico per identificare e caratterizzare anomalie cardiache sia nei modelli umani che in quelloanimale della malattia 1,2. Irregolarità nella lettura di un elettrocardiogramma possono essere riscontrate nello sviluppo cardiaco anomalo (ad esempio, malattie cardiache congenite (CHD)), e possono includere aritmie che si manifestano come cambiamenti nella frequenza cardiaca (ad esempio, bradicardia) e nel ritmo (ad esempio, "blocchi cardiaci"), che indicano difetti nell'integrità e / o nella funzione del miocardio sottostante. Cambiamenti come questi possono predisporre i pazienti a disfunzioni cardiache potenzialmente letali (ad esempio, insufficienza cardiaca congestiva e / o arresto cardiaco) e aumento dellamortalità 3,4. Dati gli alti tassi di mortalità con CHD grave e non trattato, è fondamentale sviluppare un metodo standardizzato e ripetibile per la raccolta dell'ECG durante questo primo periodo postnatale.
Anche se non siamo i primi ad affrontare questo problema, i precedenti metodi di raccolta dell'ECG su un cucciolo di topo hanno tradizionalmente incluso procedure invasive (elettrodi di aghi sottocutanei o fili) e / o l'uso di anestetici5,6,7. I vantaggi dell'esecuzione di analisi ECG non invasiva includono la riduzione al minimo del dolore e l'annullamento dello stress sull'animale. Mentre lo sperimentatore deve ancora essere cauto nel causare lo stress del cucciolo, il dispositivo è progettato per evitare stressanti comuni al fine di produrre dati accurati. Nel contesto della valutazione della funzione cardiaca, l'introduzione dell'anestesia agli animali che possono avere anomalie cardiopolmonari potrebbe potenzialmente mascherare o addirittura esacerbare le condizioni sottostanti. Gli anestetici possono influenzare la conduzione elettrica alterando la depolarizzazione e/o la ripolarizzazione delle cellule. Infine, l'uso dell'anestesia può mettere il cucciolo appena nato a un rischio maggiore di ipotermia, che potrebbe ulteriormente confondere qualsiasi patologia intrinseca. Il seguente protocollo non introduce anestetici, procedure invasive o disagio pronunciato al cucciolo. Una volta completata la configurazione dell'apparecchiatura, la configurazione del dispositivo e la raccolta dei dati che coinvolgono l'animale possono essere completate in modo efficiente, dopo di che i cuccioli possono essere restituiti alla madre. Inoltre, questo sistema consente di eseguire analisi ripetute e/o seriali, ideali per esperimenti che richiedono analisi nel tempo, introduzione di terapie farmacologiche, ecc.

<table><tbody><tr><td>LabScribe4</td><td>iWorx</td><td>LabScribe4</td><td>Software utilizzato per registrare ECG</td></tr><tr><td>ECG neonatale del topo Sistema di respirazione</td><td>iWorx</td><td>RS-NMECG : Dispositivo ECG ECG per topi neonatali</td><td></td></tr><tr><td>Gel adesivo conduttivo tensivo Parker</td><td>Laboratories, Inc</td><td>22-60</td><td>Tac-gel utilizzato come gel conduttivo per ECG</td></tr></tbody></table>

elettrocardiografia non invasiva nel topo perinatale

Noninvasive Electrocardiography in the Perinatal Mouse

L'elettrocardiografia (ECG) è stata a lungo invocata come metodo efficace e affidabile per valutare la funzione cardiovascolare (e cardiopolmonare) sia nei modelli di malattia umani che animali. La frequenza cardiaca individuale, il ritmo e la regolarità, combinati con i parametri quantitativi raccolti dall'ECG, servono a valutare l'integrità del sistema di conduzione cardiaca e la fisiologia integrata del ciclocardiaco. Questo articolo fornisce una descrizione completa dei metodi e delle tecniche utilizzati per eseguire un ECG non invasivo sui cuccioli di topo perinatale e neonatale già il primo giorno postnatale, senza richiedere l'uso di anestetici. Questo protocollo è stato progettato per rispondere direttamente alla necessità di un metodo standardizzato e ripetibile per ottenere L'ECG nei topi appena nati. Da un punto di vista traslazionale, questo protocollo si rivela del tutto efficace per la caratterizzazione di difetti cardiopolmonari congeniti generati utilizzando linee transgeniche di topo, e in particolare per l'analisi di difetti che causano letalità nei primi giorni postnatali o durante i primi giorni postnatali. Questo protocollo mira anche ad affrontare direttamente una lacuna nella letteratura scientifica per caratterizzare e fornire dati normativi associati alla maturazione del sistema di conduzione cardiaca postnatale precoce. Questo metodo non si limita a uno specifico punto di tempo postnatale, ma consente piuttosto la raccolta di dati ECG nei cuccioli di topo neonatale dalla nascita al giorno postnatale 10 (P10), una finestra che è di importanza critica per modellare le malattie umane in vivo, con particolare attenzione alle malattie cardiache congenite (CHD).

Un ECG ideale avrebbe un segnale chiaro e prominente che consente di analizzare tutte le onde in diversi tempi (Figura 1). Il laboratorio ha inizialmente utilizzato un'applicazione personalizzata di un apparato elettromiografico per produrre ECG di qualità insoddisfacente, che ci ha permesso solo di analizzare parametri di base come la frequenza cardiaca (Figura S1). Questo ha ispirato il lavoro con un'azienda per sviluppare un nuovo prototipo di dispositivo ECG specifico pe...

Qui presentiamo un protocollo di elettrocardiografia non invasiva (ECG), ottimizzato per i primi topi postnatali, che non richiede l'uso di anestetici.

Elettrocardiografia non invasiva nel topo perinatale

Electrocardiography (ECG) has long been relied upon as an effective and reliable method of assessing cardiovascular (and cardiopulmonary) function in both ...

Questo protocollo unico consente la valutazione della funzione cardiovascolare del topo neonatale utilizzando la tecnologia elettrocardiografica immediatamente dopo la nascita in modo non invasivo senza l'uso di anestetici. La valutazione della funzione cardiovascolare murina nel primo periodo postnatale amplierà la nostra comprensione del cuore neonatale in un modo che potrebbe correlare direttamente con i dati clinici umani. Per preparare il dispositivo di misurazione per l'analisi, collegare il dispositivo alla porta USB di un computer.Il dispositivo di misurazione inizierà automaticamente il riscaldamento fino a 37 gradi Celsius. Dopo circa 15 minuti, rimuovere un cucciolo di topo dalla gabbia di casa e pulire il torace con il 70% di etanolo. Posizionare il cucciolo sulla superficie riscaldata della plastica e consentire all'animale di acclimatarsi in superficie per circa due o cinque minuti al buio.Mentre il mouse si acclimata, raccogliere una piccola goccia di gel conduttore elettrico adesivo e premere delicatamente la goccia verso il basso sulla parte superiore di ciascuna delle quattro superfici degli elettrodi appiattite, tirando accuratamente via il gel conduttore ad un angolo obliquo dal centro del costrutto dell'elettrodo dopo il contatto. Quando ogni elettrodo è completamente coperto di gel, posizionare il cucciolo di topo neonatale sulla piattaforma nella posizione prona con la testa del cucciolo rivolta verso il bordo USB in uscita della piattaforma con ogni elettrodo che copre una porzione del torace superiore del cucciolo. Trattenere delicatamente gli arami applicando contemporaneamente una leggera pressione agli elettrodi per circa un minuto.Quando il gel conduttore è impostato, fissare il cucciolo sui lati destro e sinistro con paraurti in silicone di gomma. Monitorare il mouse per un momento regolando il posizionamento del paraurti in base alle esigenze. Quando il cucciolo è sicuro, applicare qualsiasi gel conduttore rimanente sull'elettrodo della coda di messa a terra e utilizzare una pressione delicata per posizionare l'elettrodo sulla groppa del cucciolo per consentire al gel di impostare prima di rilasciare il cucciolo.Posizionare con cura il paraurti finale in silicone sopra la groppa per mantenere l'elettrodo di messa a terra in posizione e posizionare delicatamente l'intera piattaforma nella gabbia di Faraday, quindi verificare che il cucciolo non si muova eccessivamente e che il corpo e la testa del mouse appaiano sicuri. Un ECG ideale avrà un chiaro segnale prominente che consente di analizzare tutte le onde in diversi tempi. Una lettura di scarsa qualità non ha battiti distinguibili, mostra chiare interferenze e mostra onde o incongruenze durante la lettura.Il programma fornisce analisi degli aspetti chiave della lettura ECG, tra cui la frequenza cardiaca, gli intervalli RR, l'intervallo complesso QRS, l'intervallo QT e l'intervallo PR. Utilizzando questi dati per stabilire una serie di valori normativi, in questa analisi rappresentativa, è stato determinato che i cuccioli analizzati nel primo giorno postnatale avevano una frequenza cardiaca media di 357,2 battiti al minuto. Per un cucciolo nel primo giorno postnatale, gli intervalli medi RR, PR, QRS e QT erano rispettivamente di 169,1, 36,3, 16,9 e 45,4 millisecondi.È importante sottolineare che la configurazione può essere utilizzata per analizzare i modelli ECG di topi neonatale affetti da difetti cardiaci congeniti. Il dispositivo è efficace e affidabile, ma anche altamente sensibile alle interferenze elettriche circostanti. Assicurati di rimuovere sempre tutte le apparecchiature non necessarie, inclusi caricabatterie per laptop e dispositivi intelligenti prima della registrazione.Ulteriori misurazioni possibili includono la respirazione e il piombo III, che viene calcolato dai cavi da I a II.Ulteriori variabili potrebbero consentire un'ulteriore sovrapposizione con altri sintomi fisiologici e/o aritmie cardiache specifiche.

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