Elettrocardiografia non invasiva nel topo perinatale
12 giugno 2020
Qui presentiamo un protocollo di elettrocardiografia non invasiva (ECG), ottimizzato per i primi topi postnatali, che non richiede l'uso di anestetici.
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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Panoramica
Questo studio presenta un protocollo di elettrocardiografia (ECG) non invasiva ottimizzato per topi nei primi giorni di vita postnatale, che consente la valutazione della funzione cardiovascolare neonatale senza l'uso di anestetici. Questo metodo potrebbe migliorare la nostra comprensione del cuore neonatale e della sua correlazione con i dati clinici umani.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Fisiologia cardiovascolare
- Biologia dello sviluppo
Sfondo
- Comprendere la funzione cardiovascolare neonatale è fondamentale per correlare i modelli animali con la salute umana.
- I metodi tradizionali richiedono spesso anestetici, che possono alterare la funzione cardiaca.
- Le tecniche non invasive sono essenziali per valutazioni accurate negli studi neonatali.
- Questo protocollo ha lo scopo di fornire un metodo affidabile per valutare la funzione cardiaca immediatamente dopo la nascita.
Scopo dello studio
- Sviluppare un protocollo ECG non invasivo per topi neonati.
- Valutare la funzione cardiovascolare senza l'uso di anestetici.
- Facilitare la ricerca che correla la funzione cardiaca neonatale con dati clinici umani.
Metodi Utilizzati
- Utilizzo della tecnologia di elettrocardiografia.
- Preparazione del dispositivo di misurazione collegandolo a un computer.
- Riscaldamento del dispositivo di misurazione a 37 gradi Celsius.
- Adattamento del topo neonato su una superficie riscaldata per misurazioni accurate.
Risultati principali
- Il protocollo consente una valutazione immediata della funzione cardiovascolare neonatale.
- L'approccio non invasivo elimina la necessità di anestetici.
- Migliora la comprensione della fisiologia cardiaca neonatale.
- Potenzialità di correlazione diretta con dati clinici umani.
Conclusioni
- Questo protocollo ECG non invasivo è uno strumento prezioso per lo studio della funzione cardiovascolare nei neonati.
- Apre nuove prospettive di ricerca in biologia dello sviluppo e nelle correlazioni cliniche.
- Studi futuri potranno basarsi su questo metodo per esplorare ulteriormente la salute cardiaca neonatale.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
L'elettrocardiografia non invasiva nei topi perinatali consente un fenotipaggio cardiovascolare precoce nel periodo postnatale senza interferenze dovute all'anestesia, supportando una riduzione dei rischi meccanicistica nei modelli di malattie cardiache congenite. Questo approccio fornisce letture quantitative di parametri elettrofisiologici che migliorano la validazione degli obiettivi terapeutici e l'affidabilità predittiva nei percorsi di scoperta preclinica. Il metodo colma una lacuna critica nella valutazione cardiaca neonatale, facilitando una continuità traslazionale dai modelli genetici alla patologia cardiopolmonare congenita umana.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Valore scientifico: Consente l'analisi di ipotesi terapeutiche in modelli di cardiopatie congenite valutando l'integrità del sistema di conduzione cardiaca a partire dal primo giorno postnatale.
- Valore operativo: Fornisce un'acquisizione standardizzata e ripetibile dell'ECG senza l'uso di anestetici, riducendo la variabilità nel fenotipaggio cardiovascolare neonatale.
- Valore predittivo: Permette una maggiore affidabilità predittiva grazie alla raccolta di dati normativi tra il primo e il decimo giorno postnatale, facilitando la stratificazione della gravità del fenotipo.
Sviluppo di screening e saggi
- Prontezza del saggio: Genera variabili dipendenti quantitative, tra cui frequenza cardiaca, intervalli RR, PR, QRS e QT, per lo screening di composti o genotipi.
- Riproducibilità: Utilizza una piattaforma riscaldata e una gabbia di Faraday per minimizzare le interferenze elettriche, garantendo la coerenza del segnale tra le replicazioni.
- Scalabilità: Compatibile con la gestione ad alto rendimento di cuccioli neonati grazie al rapido allestimento e al contenimento non invasivo.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Rilevanza per le malattie: Modella direttamente le finestre temporali di letalità delle cardiopatie congenite umane, consentendo l'analisi dei difetti che causano mortalità perinatale.
- Allineamento con biomarcatori traslazionali: Gli intervalli dell'ECG costituiscono letture funzionali correlate ai parametri clinici cardiorespiratori nei pazienti neonati.
- Progressione aggiustata per il rischio: Permette decisioni di avanzamento o interruzione basate sulla gravità elettrofisiologica nei modelli genetici letali.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si integra nei flussi di lavoro di scoperta precoce fornendo una validazione funzionale dei bersagli genetici prima dello screening dei composti, con risultati che informano le decisioni relative all'identificazione dei composti promettenti e alla progressione preclinica.
- Biologia della scoperta: Supporta la chiarificazione dei percorsi biologici e la riduzione del rischio biologico quantificando la maturazione del sistema di conduzione in modelli di malattia.
- Screening: Fornisce metriche quantitative di ECG pronte per il saggio, consentendo un confronto affidabile tra risposte neonatali di tipo selvatico e mutanti.
- Analisi: Fornisce misurazioni basate sugli intervalli (RR, PR, QRS, QT) che permettono ai team di valutare il rischio aritmogenico e i ritardi di conduzione.
- Ricerca traslazionale: Collega i fenotipi di ECG nei topi neonati alle malattie cardiache congenite umane attraverso firme elettrofisiologiche condivise.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una piattaforma elettrofisiologica riutilizzabile applicabile a diversi modelli di malattie perinatali e contesti genetici.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva riducendo l'ambiguità meccanicistica nei fenotipi cardiaci neonatali.
- Valore operativo: Migliora la riproducibilità attraverso protocolli standardizzati per il posizionamento degli elettrodi, il controllo termico e le schermature.
- Valore strategico: Migliora l'efficienza del capitale consentendo la rilevazione precoce di fenotipi letali, riducendo gli investimenti in target non sostenibili.
- Impatto sul portafoglio: Guida la priorizzazione corretta per il rischio identificando modelli con disfunzioni elettrofisiologiche gravi che richiedono strategie alternative.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nella manipolazione di topi neonati e nell'interpretazione dei segnali elettrofisiologici.
- È dipendente da strumentazione specifica, tra cui una piattaforma di registrazione riscaldata, gel conduttivo e gabbia di Faraday per la riduzione del rumore.
- Necessita di una standardizzazione tra i membri del team riguardo all'applicazione del gel agli elettrodi e al posizionamento dei cuccioli, al fine di garantire la qualità del segnale.
- Richiede adattamenti in base alle dimensioni e alle ceppi dei cuccioli, in particolare nei modelli con ritardo della crescita.
- È limitato dalla suscettibilità del segnale alle interferenze elettriche ambientali, richiedendo controlli ambientali durante l'acquisizione.
