주산기 마우스의 비침습적 전기 검사

심장 기능은 다른 방법으로 측정될 수 있으며, 가장 일반적인 것은 심장뿐만 아니라 전체 적인 심장 사이클 및 기능^1뿐만아니라 심장을 통해 전류의 전도를 분석하기 위해 전기 장전검사 (ECG)의 사용을 포함한다. 전기장학은 질병^1,2의인간 및 동물 모델 모두에서 심장 이상을 식별하고 특성화하기 위한 유용한 진단 도구가 계속된다. 심전도 판독의 요결은 비정상적인 심장 발달(즉, 선천성 심장 질환(CHD)에서 발견될 수 있으며 심박수(예: 서르디아) 및 리듬(예: "심장 블록")의 변화로 나타나는 부정맥을 포함할 수 있으며, 근막의 무결성 및/또는 기능에 결함을 암시합니다. 이들 와 같은 변화는 생명을 위협하는 심장 기능 장애(예를 들어, 혼잡한 심부전 및/또는 심장 마비)에 환자를 걸리기 쉬고^사망3,4를증가시킬 수_있다. 심각하고 치료되지 않은 CHD를 가진 사망률의 높은 비율을 감안할 때, 이 초기 출생 후 기간 도중 심전도를 수집하기 위한 표준화되고 반복가능한 방법을 개발하는 것은 중요합니다.

우리는이 문제를 해결하기 위해 처음이 아니지만, 마우스 새끼에 심전도를 수집하는 이전 방법은 전통적으로 침습 적 절차 (피하 바늘 또는 와이어 전극) 및 / 또는 마취제의 사용을^포함5,6,7. 비침습적 심전도 분석을 수행하는 이점은 통증을 최소화하고 동물에 대한 스트레스를 취소하는 것입니다. 실험자는 여전히 강아지 스트레스를 일으키는 것에 대해 주의해야 하지만 정확한 데이터를 생성하기 위해 일반적인 스트레스를 피하도록 설계되었습니다. 심장 기능을 평가하는 맥락에서, 심폐 이상이있을 수있는 동물에게 마취를 도입하면 잠재적으로 근본적인 상태를 마스크하거나 악화시킬 수 있습니다. 마취제는 세포의 탈극화 및/또는 재분화를 변경하여 전기 전도에 영향을 미칠 수 있다. 마지막으로, 마취의 사용은 저체온증에 대한 증가한 리스크에 신생아 새끼를 넣을 수 있습니다, 어떤 내재한 병리학든지 더 혼동할 수 있었습니다. 다음 프로토콜은 마취제, 침습적 절차 또는 강아지에게 뚜렷한 불편함을 도입하지 않습니다. 장비 설정이 완료되면 동물과 관련된 장치 설정 및 데이터 수집을 효율적으로 완료할 수 있으며, 그 후 새끼를 어머니에게 돌려받을 수 있습니다. 또한 이 시스템은 반복 및/또는 직렬 분석을 수행할 수 있으며, 이는 시간이 지남에 따라 분석이 필요한 실험, 약리요법 도입 등에 이상적입니다.

다음 프로토콜은 뉴 잉글랜드 대학의 기관 동물 관리 및 사용위원회의 표준을 따릅니다. 프로토콜의 면밀한 관찰은 모든 검사 된 신생아 (n > 70)에서 만족스러운 ECG 판독을 제공해야합니다.

1. 장치 준비

1. 장치를 다운로드한 ECG 소프트웨어로 컴퓨터의 USB 포트에 연결합니다. 측정 장치는 자동으로 (37 ° C / 98.6 ° F)까지 가열하기 시작합니다. 내부 가열 장치는 측정 장치 내에 포함되어 있으며 플라스틱 표면만 가열합니다. 실버 와이어 전극은 가열되지 않습니다.
2. 표면이 온도에 도달할 수 있도록 약 15분 정도 허용합니다. 이 시간을 사용하여 동물을 모으고 설정하십시오.
   참고: 이 시점에서 프로토콜이 일시 중지될 수 있으며 플랫폼은 오랜 시간 동안 연결 및 가열 상태를 유지할 수 있습니다. 자체 가열 전극 플랫폼이 없는 경우, 동물용 안전한 가열 패드를 사용하여 어머니와 새끼가 저체온증이 되는 것을 막을 수도 있습니다.

2. 동물 제제

1. 어머니와 새끼를 수집하고 수집 할 준비가 될 때까지 하우징 케이지 내에서 유지합니다.
2. 측정 장치가 온도로 가열되면 케이지에서 마우스 새끼를 제거하고 흉부에 70 % 에탄올을 닦아 닦아 냅니다. 강아지를 플라스틱의 가열 된 표면에 놓습니다.
3. 마우스가 약 2-5분 동안 어둠 속에서 표면에 적응하도록 허용합니다.

3. 마우스 및 전극 플랫폼 설정 (전극 응용 프로그램)

1. 금속 주걱, 프로브 또는 목재 다울을 사용하여 접착제, 전기 전도 젤의 작은 액적(설치류 전극 배치에 일반적으로 사용되는 빠른 건조 고전도 전극 젤)을 수집합니다.
   참고: 모든 비섬유질, 고체 물체는 물체가 전기 신호의 품질을 방해할 수 있는 전극에 합성 섬유 또는 이와 유사한 물질을 남기지 않는 한 전도 젤을 적용하는 데 사용될 수 있다.
2. 주걱/다웰을 사용하여, 부드럽게 아래로 누르고 전도 젤을 전극 구조의 중심에서 경사 각도로 당겨서 4개의 평평한 전극 표면의 상단을 부드럽게 터치합니다. 각 개별 전극이 젤로 완전히 덮여 있는지 확인하십시오.
   주의: 이 단계는 전도성, 전극 젤이 단일 전극 이상을 부착하지 않도록 하는 것이 매우 중요합니다. 전극 사이에 형성되는 접착 가닥은 전하를 수행하고 잠재적으로 원하는 전기 신호를 방해하거나 단락시킬 수 있습니다. 젤이 고화되기 시작하고 부착되기 시작하기 때문에 프로토콜은이 시간에 일시 중지해서는 안됩니다. 전도 젤(또는 동등한 전극 젤 대체)을 적용한 후 5-10분 이내에 플랫폼에 마우스를 설정해야 합니다.
3. 금속 주걱 또는 나무 다웰을 젤의 나머지 부분을 측면에 놓습니다.
4. 신생아 마우스 새끼 흉골을 내려 놓고 강아지의 머리가 플랫폼의 나가는 USB 가장자리를 향하고있는 경향이 있습니다. 강아지의 가슴의 일부가 네 개의 전극을 각각 덮고 있는지 확인하십시오. 강아지의 팔뚝을 옆으로 부드럽게 억제하는 동시에 약 1분 동안 누르고 전도 젤을 설정할 수 있습니다.
5. 강아지의 오른쪽과 왼쪽에 고무 실리콘 범퍼를 놓습니다. 범퍼는 양쪽에 새끼를 고정하고 마우스의 과도한 움직임을 방지하기 위해 안정성을 제공해야하지만 마우스의 모든 움직임을 방지해서는 안됩니다. 설치되면 잠시 마우스를 보고 필요에 따라 범퍼 배치를 조정합니다.
   주의: 호흡기 역학과 호흡률을 방해할 수 있기 때문에 마우스를 너무 단단히 압축하지 마십시오.
6. 남은 전도 젤을 접지 테일 전극에 적용하고 새끼의 엉덩이에 놓기 위해 따로 설정된 다웰을 사용하십시오. 새끼를 풀어 놓기 전에 젤을 설정할 수 있도록 부드러운 압력을 가하십시오.
7. 최종 실리콘 범퍼를 마우스 의 엉덩이 위에 놓고 접지 전극을 제자리에 고정시하십시오.
   주의: 최종 범퍼를 두는 동안 과도한 힘을 바르지 마십시오.
8. 전체 플랫폼을 잡고 패라데이 케이지 안에 부드럽게 배치하십시오.
   주의: 패라데이 케이지가 제자리에 있으면 상단 실리콘 범퍼가 변위되지 않도록 주의하십시오.
9. 기록하기 전에 마우스 새끼가 과도하게 움직이지 않는지 확인하고 마우스의 몸과 머리가 안전하게 나타나는지 확인하십시오.
   주의: 마우스 강아지의 머리가 범퍼 내에서 다소 자유롭게 움직일 수 있고 플랫폼으로 완전히 내려오지 않았는지 확인하십시오. 제기 된 플랫폼은 마우스 흉부를 약간 높이고 질식을 방지하도록 설계되었지만 면밀한 모니터링해야합니다.

이상적인 심전도는 모든 파도를 여러 가지 시간프레임(그림 1)에서분석할 수 있는 명확하고 눈에 띄는 신호를 가질 수 있습니다. 실험실은 처음에 우리가 심박수(그림 S1)와같은 기본 매개 변수를 분석 할 수 있도록 만족스럽지 못한 품질의 EGS를 생산하기 위해 전기 구도 장치의 사용자 정의 응용 프로그램을 채택했다. 이 영감은 초기 산후 마우스 새끼의 분석을 위해 특별히 새로운 프로토 타입 심전도 장치를 개발하기 위해 회사와 함께 작동합니다.

품질이 좋지 않은 판독값에는 눈에 띄는 비트가 없으며, 명확한 간섭을 표시하며, 판독값(그림2)에걸쳐 파도 나 불일치가 있습니다. 최고 품질의 ECG를 얻으려면 지침을 신중하게 따르십시오. 적당히 접착제이기 때문에 젤을 수행하여 주의를 기울여야 하며, 마우스가 장치를 수용할 수 있도록 추가 시간이 필요할 수 있습니다. 이렇게 하면 마우스 이동 위험이 낮아지고, 전극에서 단락되고, 장치의 올바른 사용을 위해. 마우스는 장치가 USB 포트에 연결하는 코드를 마주하고 있는코드(그림 3)에배치되어야 합니다. 마우스는 고무 범퍼에 의해 고정되어야하며 측면에 2 개와 상단에 하나(그림 3). 이 범퍼는 마우스를 고정해야하지만 마우스가 머리를 움직이는 것을 억제해서는 안됩니다. 리드가 고정되어 있기 때문에 마우스 레이아웃은 읽기에 중요합니다. 앞두 전극이 리드I(도 3)가되도록 리드가 설정됩니다. 후면 2전극은 리드 II와 III이며, 접지 전극은 강아지의 엉덩이에있다(도 3). 이런 식으로 마우스를 설정하면 더 나은 결과를 볼 수 있습니다.

사용되는 프로그램은 프로그램에서 심전도의 분석을 허용합니다. 이를 통해 심박수, R-R 간격, QRS 복합 간격, QT 간격 및 PR 간격을 포함한 주요 측면에 대한 분석을 제공합니다. 이러한 능력을 감안할 때, 주산기마우스(표 1)에대한 규범적 값의 데이터 세트를 설정할 수 있었다. 이러한 규범적 결과는 출생 후 하루 이내에 분석된 마우스를 기반으로 했습니다. 평균 심장 박동이 분당 357.2 비트 (bpm)인 것으로나타났습니다. 평균 R-R, QRS, QT 및 PR 간격은 각각 169.1, 16.9, 45.4 및 36.3 밀리초(ms)였습니다(표1). 중요한 것은, 설정은 선천성 심장 결함(도 S2)에서고통받는 신생아 마우스로부터 심전도 패턴을 분석하는 데 사용할 수 있습니다.

표 1: 평균 주산기 마우스 강아지 P1, P3, P5 및 P7에 대한 심전도 측정의 대표적인 결과.

도 1: 대표적인 심전도는 신생아 마우스로부터 첫 번째(A, P1.0), 세 번째(B, P3.0), 및 일곱 번째(C, P7.0) 산후일에 읽습니다.
(A-C) 이미지는 판독의 1.5s 프레임에 캡처된 2리드 비침습적 장치를 사용하여 양질의 ECG 추적의 예를 나타냅니다. 좋은 심전도 읽기의 주목할만한 특성은 명확하고 분별있는 비트를 포함, 각 산후 시간 지점의 두 리드 I-II에서 볼 수있는 QRS 복잡하고 후속 T 파 뒤에 일관된 P 파의 존재에 의해 집단적으로 설명된 바와 같이. 예를 들어 낮은 신호 대 잡이 비율(최소 아티팩트)과 식별 가능한 등산 선이 있습니다. 최고 심전도 스트립 (빨간색): 리드 I; 하단 심전도 스트립(녹색): 리드 II. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2: 대표적인 심전도가 합병증으로 읽습니다.
이 이미지는 첫 번째 산후 날 (P1.0)에 2 리드, 비침습적 장치를 사용하여 품질이 떨어지는 심전도 판독을 대표합니다. 위의 이미지는 1.5s 판독 프레임에서 캡처되었습니다. 품질이 좋지 않은 심전도 추적은 뚜렷한 아티팩트(높은 신호:잡음 비율)와 함께 식별 가능한 비트(및 특정 심장 사이클 파형)의 부재와 지정된 마우스 새끼로부터 리드 I와 II 간의 주목할 만한 불일치가 특징입니다. 이 심전도를 개선하기 위해 강아지를 고정하는 장치와 실리콘 범퍼 모두 패라데이 케이지 내에서 재배치해야 합니다. 전자기 간섭을 최소화하기 위해 장치 근처의 모든 움직이는 장치를 제거해야 합니다. 최종 문제 해결 측정은 장치 전극및/또는 더 많은 전도성 젤에 마우스 새끼의 위치를 재배치하는 것을 포함합니다 (재)적용되어야 할 것이다. 최고 심전도 스트립 (빨간색): 리드 I; 하단 심전도 스트립(녹색): 리드 II. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3: 조기 산후 심전도의 수집을 위한 마우스 강아지 및 사지 납 전극의 배치.
(A) 왼쪽: 패라데이 케이지(Black) 내전극 플랫폼에 마우스 배치의 전방 관점. 오른쪽: 상승 된 전극 / 플랫폼 위에 적절한 마우스 배치를 보여주는 측면 보기; 지지 실리콘 범퍼(사진이 아님)는 패라데이 케이지 내의 마우스 새끼 의 양쪽과 상단에 배치됩니다. (B)신생아 마우스에 양극성 사지 리드 및 전극 배치. 그림은 마우스 강아지의 복부 흉부 표면에 각 제기 전극에 대한 접촉 지점을 묘사한다. (B,C) 전극 배치, 흉부 납 지향성 및(C)P1.0에서 신생아 마우스 강아지로부터 의한 대표적인 심전도 추적(납 I(리드 I(빨간색); 리드 II(녹색). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

도 4: 여러 산후 시간 지점에서 신생아 쥐의 대표적인 심전도 추적.
대표적인 심전도읽기(상위2개 추적)와일러스트심장주기(하단행)는 신생아 마우스 새끼로부터 첫번째(A,P1.0), 세번째(B,P3.0), 그리고 산후일(C, P7.0) 각 이미지는 판독의 1.5초 프레임에서 캡처된 2리드, 비침습적 장치를 사용하여 모범적인 ECG 추적을나타낸다(A-C, 리드 I(상단/빨간색); 리드 II(아래/녹색). 개별 파형은 증가하는 나이를 가진 형태학적 변경을 겪는 것처럼 보이지만, 주목할만한 일관된 특성은 각 산후 시간 점의 두 리드 I-II모두에서 볼 수있는 QRS 복잡하고 후속 T 파다음에 일관된 P파의 존재에 의해 통칭된 명확하고 분별있는 비트를 포함합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 S1: 초기 산후 심전도의 비침습적 수집을 위한 전통적인 사지 납 전극의 그림. (A, 왼쪽) 패라데이 케이지(상자) 내마우스 및 전극 배치의 측면 보기입니다. (B)전통적인 셀프 스틱 피부 전극은 강아지의 등대 표면에 위치한다. (A, 오른쪽) 심전도와 같은 신호는 기존 전기구법 트랜스듀서를 사용하여 납II(C,하단)에서만 식별할 수 있는 최소한의 심전도 추적을 생성하도록 해석될 수 있다. (B-C) 전극 배치, 흉부 납 방향성 및 P1.0 (납 II; 보라색)에서 신생아 마우스 강아지로부터 대표적인 심전도 추적. 이 그림을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

그림 S2: 첫 번째 산후 날 (P1.0)에 선천성 심장 질환을 가진 쓰레기 대조군 새끼와 돌연변이 새끼에서 비교 심전도 판독. (A,B) 이미지는 P1.0에서 CHD(B, CHD MUT)로태어난 새끼에 비해 건강한 신생아 새끼(A, CONTROL)에서양질의 심전도 추적의 예를 나타냅니다. 2-납, 비침습적 장치는 10.0(A, B, 상단)및 1.5 초 간격(A, B, 하단)에서심전도 추적을 캡처하는 데 사용되었다. 심박수의 눈에 띄는 차이는 지정된 시간 프레임에서 보이는 심장 사이클(complexes)의 감소된 수에 의해 시각화된 CHDMUT(B)에서명백하다. 비교는 또한대조군(A)에비해 CHD MUT(B)에서 심장 사이클의 QRS 파형, 주파수 및 전반적인 규칙성의 일반적인 형태에 있는 요철을나타낸다. 리드 I(빨간색); 리드 II(녹색). 이 그림을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.

저자는 이해 상충을 보고합니다.