Elettrocardiogramma Registrazioni in Topi anestesizzati utilizzando Lead II
20 giugno 2020
Vi presentiamo un protocollo ECG tecnicamente facile, economico, veloce e conveniente in piccoli topi e che può essere eseguito con una maggiore sensibilità. Suggeriamo questo metodo come approccio di screening per studiare gli agenti farmacologici, le modifiche genetiche e i modelli di malattia nei topi.
Il significato del nostro protocollo è che la misurazione dell'elettrocardiogramma può essere eseguita con grande sensibilità in un piccolo topo che è stato manipolato geneticamente o farmacologicamente. Il protocollo è vantaggioso in quanto è semplice, veloce, economico e sensibile. Inoltre, può essere eseguito su piccoli topi, anche neonati.
Crediamo che questo metodo contribuirebbe alla comprensione delle regioni inesplorate di aritmia nell'area cardiovascolare. A dimostrare la procedura sarà Tae Woong Ha del mio laboratorio. Inizia aprendo il software di analisi e configuralo per l'acquisizione dei dati ECG.
Passare a Impostazioni di installazione e canale e impostare la frequenza di campionamento su 2.000 campioni al secondo. Impostare l'intervallo su 20 millivolt e l'amplificatore di ingresso su 200 Hertz di passaggio basso. Passare quindi a Analisi ECG e Impostazioni ECG, quindi scegliere Mouse nel predefinito impostazioni di rilevamento e analisi.
Nel pannello Media, scegliete di concatenare e cicli cardiaci consecutivi in un singolo segnale medio o vista media e in una vista tabella. Nel pannello QTc, selezionate il metodo Bazett, definito come il valore corretto della frequenza cardiaca dell'intervallo QT. Posizionare il mouse sulla scala di precisione e registrarne il peso.
Dopo aver fatto in modo che il mouse sia correttamente anestetizzato inserire elettrodi con aghi di agopuntura negli arti anteriori destro e sinistro e nell'arto posteriore sinistro. Assicurarsi che la profondità e la posizione dell'elettrodo siano coerenti durante gli esperimenti. Collegare le altre estremità degli elettrodi facendo clic su di essi nei tre connettori a scatto all'altra estremità dei fili di piombo del cavo bioamplificatore a tre conduttori e iniettare farmaci circa tre minuti dopo gli anestetici.
10 minuti dopo la somministrazione degli anestetici, iniziare a registrare l'ECG. Una volta completata la registrazione, utilizzare i dati ECG da 12 a 17 minuti dopo l'iniezione di anestetici per l'analisi. Al termine, rimuovere con cura gli elettrodi.
Per determinare se questa misurazione non invasiva dell'ECG riflette l'influenza della modulazione autonomica sul sistema di conduzione cardiaca, i normali topi BALB/c sono stati sfidati con agonisti e antagonisti del sistema nervoso autonomo. Rispetto al controllo del veicolo, la frequenza cardiaca è aumentata significativamente nei topi trattati con atropina e isoprenalina ed è caduta con carbacholo. Inoltre, l'intervallo QTc è aumentato in topi trattati con atropina e isoprenalina e è diminuito nei topi trattati con carbacholo.
Qui vengono mostrate le viste rappresentative del grafico e le viste medie dei segnali ECG in atropina, carbacholo e topi trattati con veicoli. Quando si tenta questo protocollo, la cosa più importante è assicurarsi che gli elettrodi ECG siano inseriti in modo sicuro durante l'esperimento. Eseguire più esperimenti preliminari fino a quando i segnali ECG non sono stabili e coerenti.
Le nostre precedenti pubblicazioni con topi hanno confermato le variazioni dell'ECG che erano state riportate negli studi genetici umani, che supporta l'utilità di questo metodo in aree di ricerca cardiovascolare come l'aritmia.
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Panoramica
Questo articolo presenta un protocollo ECG semplice ed economico per topi di piccole dimensioni, inclusi i neonati, che migliora la sensibilità delle misurazioni. Il metodo è proposto come strumento di screening utile per studi farmacologici e modifiche genetiche.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Elettrofisiologia
- Ricerca cardiovascolare
- Farmacologia
Sfondo
- Le misurazioni dell'elettrocardiogramma (ECG) sono fondamentali per comprendere la funzione cardiaca.
- I metodi esistenti possono presentare una sensibilità insufficiente nei modelli di piccoli animali.
- Manipolazioni genetiche e farmacologiche possono influenzare la fisiologia cardiaca.
- È necessario disporre di protocolli accessibili ed efficienti per topi di piccole dimensioni.
Scopo dello studio
- Sviluppare un protocollo ECG facile da implementare ed economico.
- Migliorare la sensibilità delle misurazioni ECG nei topi di piccole dimensioni.
- Fornire un metodo di screening per vari studi farmacologici e genetici.
Metodi Utilizzati
- Configurazione del software di analisi per l'acquisizione dei dati ECG.
- Applicazione del protocollo su topi modificati geneticamente o farmacologicamente.
- Misurazione dell'ECG con particolare attenzione alla sensibilità.
- Dimostrazione della procedura da parte di un membro del laboratorio esperto.
Risultati principali
- Il protocollo consente misurazioni ECG sensibili in topi di piccole dimensioni.
- È semplice, rapido ed economico rispetto ai metodi esistenti.
- Potenzialità di esplorare aree precedentemente non analizzate relative alle aritmie.
- Applicabile sia a topi adulti che neonati.
Conclusioni
- Questo protocollo ECG rappresenta un notevole progresso per la ricerca cardiovascolare nei modelli di piccoli animali.
- Facilita lo studio di agenti farmacologici e modificazioni genetiche.
- Il metodo può contribuire a una comprensione più approfondita delle aritmie cardiache.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Questo protocollo ECG consente un fenotipaggio cardiaco sensibile ed economico in topi modificati geneticamente o farmacologicamente, supportando la validazione precoce del bersaglio nella scoperta di farmaci cardiovascolari. Fornendo misurazioni affidabili della frequenza cardiaca e dell'intervallo QTc in modelli anestetizzati, aumenta l'affidabilità predittiva negli studi di modulazione autonoma e riduce le barriere tecniche negli screening preclinici di sicurezza. Il metodo è particolarmente utile per ridurre i rischi associati a ipotesi meccanicistiche nella ricerca sulle aritmie e per facilitare decisioni di avanzamento o interruzione nell'ottimizzazione dei composti promettenti.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Valore scientifico: Consente l'analisi degli effetti del sistema nervoso autonomo sulla conduzione cardiaca mediante studi di sfida con agonisti/antagonisti.
- Valore operativo: Fornisce letture riproducibili della frequenza cardiaca e dell'intervallo QTc per la validazione funzionale del bersaglio in modelli murini.
- Valore predittivo: Supporta la riduzione del rischio meccanicistico rilevando i cambiamenti previsti sull'ECG con atropina, carbacholo e isoprenalina, in linea con le risposte farmacologiche consolidate.
Sviluppo di Screening e Saggi
- Prontezza del saggio: Fornisce un'acquisizione standardizzata dell'ECG con una frequenza di campionamento di 2.000 Hz e intervallo QT corretto con il metodo di Bazett, per ottenere risultati quantitativi costanti.
- Scalabilità: Permette lo screening ad alta sensibilità in topi di piccola taglia e neonati, ampliando i modelli utilizzabili per la valutazione precoce della cardiotoxicità.
- Integrazione del flusso di lavoro: Consente una valutazione riproducibile dei composti grazie al posizionamento stabile degli elettrodi e a una finestra di analisi post-anestetica definita della durata di 12–17 minuti.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Rilevanza per le Malattie: Favorisce lo studio dei meccanismi di aritmia in modelli genetici, collegando i risultati derivanti da studi genetici umani ai sistemi murini.
- Continuità Traduzione: Permette un monitoraggio cardiaco longitudinale, dalla scoperta alla validazione preclinica, utilizzando parametri ECG costanti.
- Progresso Basato sul Rischio: Aumenta la sicurezza negli studi farmacologici rilevando variazioni dell’ECG mediate dal sistema autonomo che si correlano con effetti noti dei composti.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si inserisce nel percorso di scoperta che va dalla verifica dell'ipotesi sul target all'identificazione del composto promettente, fornendo letture elettrofisiologiche utili per la farmacologia cardiovascolare precoce e la caratterizzazione della sicurezza.
- Biologia della scoperta: Supporta la chiarificazione dei percorsi biologici misurando le variazioni della frequenza cardiaca e della correzione dell'intervallo QT in risposta a modulatori del sistema autonomo.
- Screening: Permette misurazioni dell'ECG pronte per saggi e riproducibili in modelli murini per la valutazione degli effetti dei composti.
- Analisi: Genera dati quantitativi sulla frequenza cardiaca e sull'intervallo QTc utilizzando la correzione di Bazett per confronti tra diverse condizioni.
- Ricerca traslazionale: Collega le risposte elettrocardiografiche nei modelli murini alla ricerca sull'aritmia umana attraverso profili farmacologici validati.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una piattaforma ECG riutilizzabile e a basso costo, impiegabile ripetutamente in campagne di screening genetico e farmacologico.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva nella validazione degli obiettivi riducendo l'ambiguità meccanicistica negli studi sulla conduzione cardiaca.
- Valore operativo: Garantisce standardizzazione, riproducibilità e scalabilità grazie a un semplice allestimento degli elettrodi e a parametri di acquisizione definiti.
- Valore strategico: Migliora le decisioni di avanzamento o interruzione dello sviluppo consentendo il rilevamento sensibile di variazioni dell'ECG indotte da composti negli studi precoci.
- Impatto sul portafoglio: Supporta la priorizzazione basata sul rischio identificando composti attivi dal punto di vista cardiologico attraverso il profilo delle risposte autonomiche.
Considerazioni per l'Implementazione
- Richiede competenze nell'anestesia murina, nel posizionamento degli elettrodi e nella configurazione del software per l'ECG.
- È dipendente da un hardware amplificatore biologico in grado di campionare a 2.000 Hz e con impostazioni di gamma di 20 mV.
- Necessita di standardizzazione tra i gruppi per quanto riguarda la profondità degli elettrodi, il posizionamento dei derivazioni e i tempi dell'anestesia.
- Le considerazioni per l'adattamento includono le dimensioni specifiche degli elettrodi per il modello e la somministrazione di dosaggi basati sul peso nei topi neonati rispetto agli adulti.
- I limiti pratici includono i cambiamenti fisiologici indotti dall'anestesia che potrebbero influenzare i parametri basali dell'ECG.
