여기서, 우리는 마취제의 사용을 필요로하지 않는 초기 산후 마우스에 최적화 된 비침습적 전기 장기 (ECG) 프로토콜을 제시한다.
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이 논문에서
요약
초록
전기 장학 (ECG)은 오랫동안 질병의 인간과 동물 모델 모두에서 심혈관 (및 심폐) 기능을 평가하는 효과적이고 신뢰할 수있는 방법으로 의존해 왔습니다. 개별 심박수, 리듬 및 규칙성은 심전도로부터 수집된 정량적 매개변수와 결합되어 심장 전도 시스템의 무결성뿐만 아니라 심장 사이클의 통합 생리학을 평가하는 역할을한다. 이 문서는 마취제를 사용하지 않고도 첫 번째 산후 일초부터 주산기 및 신생아 마우스 새끼에 비침습적 심전도를 수행하는 데 사용되는 방법과 기술에 대한 포괄적 인 설명을 제공합니다. 이 프로토콜은 신생아 마우스에서 심전도를 얻기 위한 표준화되고 반복가능한 방법에 대한 필요성을 직접 해결하기 위해 고안되었습니다. 번역 관점에서, 이 프로토콜은 트랜스제닉 마우스 선을 사용하여 생성된 선천성 심폐 결함의 특성화, 특히 첫 번째 산후 일 또는 도중 치사성을 일으키는 결함의 분석에 전적으로 효과적인 것으로 판명됩니다. 이 프로토콜은 또한 초기 산후 심장 전도 시스템의 성숙과 관련된 규범적 데이터를 특성화하고 제공하기 위해 과학 문헌의 격차를 직접 해결하는 것을 목표로합니다. 이 방법은 특정 산후 시점에 국한되지 않고, 오히려 출생에서 산후 날까지 신생아 마우스 새끼의 심전도 데이터 수집을 허용10 (P10), 선천성 심장 질환 (CHD)에 특히 중점을 두고 생체 내에서 인간 질병을 모델링하는 데 중요한 창.
서론
심장 기능은 다른 방법으로 측정될 수 있으며, 가장 일반적인 것은 심장뿐만 아니라 전체 적인 심장 사이클 및 기능1뿐만아니라 심장을 통해 전류의 전도를 분석하기 위해 전기 장전검사 (ECG)의 사용을 포함한다. 전기장학은 질병1,2의인간 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 쉬고사망3,4를증가시킬 수있다. 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 사용을포함5,6,7. 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.
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프로토콜
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
- 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.
- 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
- 어머니와 새끼를 수집하고 수집 할 준비가 될 때까지 하우징 케이지 내에서 유지합니다.
- 측정 장치가 온도로 가열되면 케이지에서 마우스 새끼를 제거하고 흉부에 70 % 에탄올을 닦아 닦아 냅니다. 강아지를 플라스틱의 가열 된 표면에 놓습니다.
- 마우스가 약 2-5분 동안 어둠 속에서 표면에 적응하도록 허용합니다.
3. 마우스 및 전극 플랫폼 설정 (전극 응용 프로그램)
- 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. - 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. - 금속 주걱 또는 나무 다웰을 젤의 나머지 부분을 측면에 놓습니다.
- 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.
- 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. - 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.
- 최종 실리콘 범퍼를 마우스 의 엉덩이 위에 놓고 접지 전극을 제자리에 고정시하십시오.
주의: 최종 범퍼를 두는 동안 과도한 힘을 바르지 마십시오. - 전체 플랫폼을 잡고 패라데이 케이지 안에 부드럽게 배치하십시오.
주의: 패라데이 케이지가 제자리에 있으면 상단 실리콘 범퍼가 변위되지 않도록 주의하십시오. - 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.
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결과
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...
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토론
주산기 1일째에 수집된 데이터 포인트는 성인 마우스의 평균 예상 값(분당 500-700회)보다 약간 낮습니다. 8 마우스가 나이가 들면서 심박수가 증가하여 예상값(표 1)에더 많이 속합니다. 그러나 신생아 값이 이 범위의 하단에 있었다는 것을 강조하는 것이 중요하며, 규범적 가치는 연령별 방식으로 문서화되어야한다는 생각을 뒷받침합니다. 이 방법은 마우스에 물리적 인 외상이 없다는 점에서 다른 심전도 프로토콜과 다릅니다. 프로토콜은 완전히 비침습적이며 마취를 필요로하지 않으며 출생 직후 마우스에 최적입니다. 다른 심전도 장치는 이 젊은 새끼가 이 방법으로 분석될 수 있는9,10,11을허용하지 않는다. 이 프로토콜은 신생아 마우스 인구에 특정한 규범적 데이터를 생성하는 신뢰할 수 있는 기준 방법...
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공개 사항
저자는 이해 상충을 보고합니다.
감사의 글
저자는 저장 작은 마음 학회에서 관대 한 지원을 인정 (KLT), UNE COBRE 프로그램 (NIGMS 교부금 번호 P20GM103643; LAF), 그리고 뉴 잉글랜드 대학 (VLB)의 SURE 펠로우십 프로그램뿐만 아니라 아시쉬 모어 (iWorx, 도버, NH)의 환자 기술 지원. 그림 3, 그림 4 및 그림 S1은 Biorender 소프트웨어로 만들어졌습니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| LabScribe4 | iWorx | LabScribe4 | ECG |
| 신생아 마우스 ECG 및 ECG를 기록하는 데 사용되는 소프트웨어 호흡 시스템 | iWorx | RS-NMECG : 신생아 마우스 ECG | ECG 장치 |
| 장력 전도성 접착제 젤 | Parker Laboratories, Inc | 22-60 | ECG용 전도성 젤로 사용되는 Tac-gel |
참고문헌
- Pappano, A. J., Wier, W. G. Cardiovascular Physiology. 11, Elsevier. 40-41 (2019).
- Kaese, S., Verheule, S. Cardiac electrophysiology in mice: A matter of size. Frontiers in Physiology. 3, Semptember 1-19 (2012).
- Sisakian, H. Cardiomyopathies: Evolution of pathogenesis concepts and potential for new therapies. World Journal of Cardiology. 6 (6), 478-494 (2014).
- London, B. Cardiac Arrhythmias: From (Transgenic) Mice to Men. Journal of Cardiovascular Electrophysiology. 12 (9), 1089-1091 (2001).
- Zehendner, C. M., Luhmann, H. J., Yang, J. -W. A Simple and Novel Method to Monitor Breathing and Heart Rate in Awake and Urethane Anesthetized Newborn Rodents. PLoS ONE. 5, 62628(2013).
- Zhao, Y., et al. Dry-contact microelectrode membranes for wireless detection of electrical phenotypes in neonatal mouse hearts. Biomedical Microdevices. 17 (2), 40(2015).
- Cao, H., et al. Wearable multi-channel microelectrode membranes for elucidating electrophysiological phenotypes of injured myocardium. Integrative Biology. 6 (8), 789(2014).
- Ho, D., et al. Heart rate and electrocardiography monitoring in mice. Current Protocols in Mouse Biology. 1 (1), 123-139 (2011).
- Heier, C. R., Hampton, T. G., Wang, D., DiDonato, C. J. Development of electrocardiogram intervals during growth of FVB/N neonate mice. BMC Physiology. 10, 16(2010).
- Heier, C. R., DiDonato, C. J. ECG in neonate mice with spinal muscular atrophy allows assessment of drug efficacy. Frontiers Biosciences (Elite Ed). 7, 107-116 (2015).
- Chu, V., et al. Method for noninvasively recording electrocardiograms in conscious mice. BMC Physiology. 1, 6(2001).
- Patel, S. I., Souter, M. J. Equipment-related electrocardiographic artifacts: causes, characteristics, consequences, and correction. Anesthesiology. 108 (1), 138-148 (2008).
- Castellan, R. F. P., Thomson, A., Moran, C. M., Gray, G. A. Electrocardiogram-gated kilohertz visualisation (EKV) ultrasound allows assessment of neonatal cardiac structural and functional maturation and longitudinal evaluation of regeneration after injury. Ultrasound in Medicine and Biology. 46 (1), 167-179 (2020).
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재인쇄 및 허가
