Ambulante ECG opnemen in Muizen
27 mei 2010
Telemetrische ECG heeft zich ontpopt als een essentieel instrument bij de beoordeling van diermodellen voor hartritmestoornissen en plotselinge hartdood. Hier presenteren wij een stapsgewijze handleiding voor telemetrische ECG-opnames voor toepassing in de lange termijn ambulante ECG monitoring in muizen.
Voor de Beacon-chirurgie wordt de muis geschoren, onder anesthesie geplaatst en worden de buik en borst op de geplande operatieplaats gesteriliseerd. Maak met een scalpel een verticale incisie in de middellijn van de buik om het peritoneum bloot te leggen. Maak een tweede verticale incisie in de middellijn van het peritoneum voor de insertie van de telemeter. Plaats de TER in de rechterbuikholte onder het peritoneum, waarbij alleen de draden worden blootgesteld.
Sluit vervolgens het peritoneum en implanteer de TER-leads subcutaan, zodanig dat de negatieve of witte lead in de rechterbovenborst wordt geïmplanteerd en de positieve of rode lead boven de linker bovenbuik. Sluit tot slot de huid met hechtingen. Hallo, ik ben Mark McCauley van het laboratorium van Xandr Wearan van de afdeling Geneeskunde aan het Baylor College of Medicine.
Vandaag laat ik u een techniek zien voor het implanteren van ECG-TER's bij muizen. We gebruiken deze techniek om veranderingen in de hartslag en het hartritme bij muizen te bestuderen. Laten we beginnen.
Voordat een ECG TER in de muis wordt geplaatst, is het belangrijk om te controleren of de TER steriel is en naar behoren functioneert. Dit is een voorbeeld van een telemeter voor kleine dieren van Data Sciences International met een rode positieve lead en een witte negatieve lead. Elke lead heeft een isolerende mantel, twee millimeter blootgesteld draad en een plastic afdekkapje, wat erosie van de lead door de huid voorkomt.
Nieuwe telemetrieapparaten worden doorgaans in steriele conditie geleverd door de fabrikant, maar TER's kunnen worden hergebruikt mits ze meer dan vier uur zijn gereinigd met een 1% zyme-oplossing. Gebruik daarnaast 's nachts WA OFI O one-desinfectiemiddel om de ECG-telemeter te steriliseren. Zorg ervoor dat het desinfectiemiddel met steriel water wordt afgespoeld vóór implantatie in muizen.
Controleer de telemetriekabels op de integriteit van zowel de geleidende draden als de isolerende mantel. Zet de telemetriezender aan met behulp van een magneet en test het signaal met een AM-radiofrequentie vijf 30. Het signaal moet sterk en duidelijk zijn en moet in intensiteit en toonhoogte variëren afhankelijk van de manipulatie van de draden.
Noteer het modelnummer, het serienummer van de TER en de ECG-kalibratiewaarde. Indien van toepassing adviseren fabrikanten vaak dat de TER 24 uur voor implantatie moet zijn ingeschakeld. Raadpleeg de handleiding van uw specifieke TER.
Om de TER-elektrode voor te bereiden, knipt u de negatieve of witte draad af op ongeveer 3,5 centimeter en de positieve of rode draad op 2,5 centimeter. Dit zijn de optimale lengtes voor de implantatie van de negatieve elektrode in de rechterborst en de positieve elektrode in de linkerbuik. Verwijder vervolgens de isolatiemantel om zeven millimeter van de draad bloot te leggen.
Smeer de uiteinden van de metalen lead in met secondelijm en bevestig vervolgens lead-caps op de metalen uiteinden. Deze caps voorkomen huiderosie als gevolg van de plaatsing van de lead. Ongeveer twee tot drie millimeter van de metalen draad moet onbedekt blijven voor de elektrische detectie van het eigen hartritme.
Het gebruik van steriele technieken is cruciaal tijdens de operatie. Voor de implantatie van de telemeter zijn steriele handschoenen, een steriel afdekdoek en zes O proline-hechtdraden nodig. Alle chirurgische instrumenten moeten worden gesteriliseerd in een glaskraalsterilisator die is verhit tot 250 °C.
Deze omvatten twee paren pincetten, één paar stompe scharen, een scalpel en een naaldhouder. Zorg ervoor dat de TER wordt gesteriliseerd en gewassen zoals eerder beschreven. Gebruik deze om de muis voor de operatie voor te bereiden.
Anestheseer het dier eerst in een inductiebox. Nadat via een knijptest aan de teen is bevestigd dat de muis voldoende gesedeerd is, wordt de buik en borst van de muis volledig geschoren met een elektrische trimmer. Anestheseer de muis opnieuw met isofluoraan en breng de muis vervolgens over naar een anesthesiebuis met constante doorstroming.
Plaats de muis in rugligging met de kop van u af en de staart naar u toe. Plak de poten van de muis vast op de verwarmde operatietafel. Gebruik een warmtemat om de temperatuur van het geanestheseerde dier binnen een nauwe marge van 37 ± 1 °C te houden.
Een rectale sonde kan worden gebruikt om de temperatuur te bewaken; veeg de buik af met een alcoholswab om geschoren haren te verwijderen en het operatieveld te reinigen. Breng Betadine drie keer aan met swabs om de buik en de borst te desinfecteren. Breng het steriele afdekdoek aan op de buik van de muis voor intraperitonele implantatie van de toter.
Begin met het maken van een verticale middenlijnincisie van ongeveer 2,5 centimeter lang in de huid boven de buikholte met behulp van een scalpel en stompe scharen. Scheid voorzichtig de huid van het onderliggende bindweefsel. Maak vervolgens een verticale middenlijnincisie in de linea alba, boven het peritoneum, met een lengte van ongeveer 1,5 centimeter.
Maak daarnaast een klein gaatje in het peritoneum, net craniaal van de peritoneale incisie, dat zal dienen als uitgang voor de subcutane draden. Houd tijdens de operatie de operatielokatie vochtig door af en toe steriele zoutoplossing op de operatieplaats te druppelen. Voer de TER in de rechter peritoneumholte in.
Breng een pincet in het gat boven de TER in en trek beide elektroden door het gat omhoog zodat ze uit het peritoneum steken. Gebruik continue 6-0 proline hechtingen om de verticale mediane incisie van 1,5 centimeter in het peritoneum te sluiten. Plaats de ECG-elektroden in de configuratie voor afleiding II.
De negatieve lead met de witte transparante mantel wordt in het rechter borstgebied geplaatst. Maak eerst een huidincisie van 0,5 centimeter in de rechterbovenborst van de muis. Gebruik vervolgens de stompe schaar om een tunnel terug naar de abdominale incisie te maken.
Trek de negatieve lead door de tunnel en gebruik een 6-0 prolene-hechtdraad om de lead aan de pectoralisspier te verankeren. Zorg ervoor dat de hechtdraad over het blootgestelde deel van de lead ligt en een goed contact creëert tussen de blootgestelde metalen draad en de onderliggende spier. Gebruik een tweede hechtdraad proximaal ten opzichte van de vorige om de lead aan de spier te immobiliseren.
Sluit de huidincisie met twee hechtingen van 3-0 proline. De positieve lead wordt geplaatst in de linkerbuikwand, onder het linker diafragma en onder het hart. Een extra incisie is hier niet nodig omdat de plaats van de lead-implantatie dicht bij de verticale midline-incisie ligt.
Gebruik een 6-0 proleensutuur om de elektrode te verankeren aan de onderliggende buikspier, waarbij u ervoor zorgt dat er een goed contact met het weefsel is. Sluit tot slot de buikspier en de huid opeenvolgend in lagen met 6-0 proleensuturen. Bied de muis de passende postoperatieve zorg zoals beschreven in onze protocoltekst.
We tonen nu enkele representatieve resultaten van een normaal ECG-golfpatroon. Het normale ECG van een wild-type muis laat duidelijk een P-golf zien, die de depolarisatie van de atria vertegenwoordigt, gevolgd door een QRS-complex, dat de depolarisatie van de ventrikels vertegenwoordigt. Let erop dat de P- en QRS-golven duidelijk onderscheidbaar zijn van de geringe achtergrondruis en dat elke P-golf voorafgaat aan elk QRS-complex in een één-op-één verhouding.
Let ook op dat de afstand tussen elke R-golf, het zogenaamde R-R-interval, en tussen elke P-golf, de sinuscycluslengte genoemd, regelmatig is, wat aangeeft dat de muis een normaal sinusritme heeft. We hebben zojuist gedemonstreerd hoe u een ECG-TER in een muis implanteert voor ambulante ECG-registratie. Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om de TER vóór insertie adequaat te reinigen, de leads in de juiste posities te plaatsen, de buikwand volledig te sluiten en tot slot de muis na de procedure een passende analgesie toe te dienen.
Dat is alles. Bedankt voor het kijken en veel succes met uw experimenten.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel biedt een stapsgewijze handleiding voor telemetrische ECG-registraties voor langdurige ambulante ECG-monitoring bij muizen. Telemetrisch ECG is essentieel voor het evalueren van diermodellen voor hartritmestoornissen en plotselinge hartdood.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Cardiale elektrofysiologie
- Diermodellen
- Telemetrische monitoring
Achtergrond
- Hartritmestoornissen vormen aanzienlijke risico's in diermodellen.
- Plotselinge hartdood is een kritiek onderzoeksgebied.
- Telemetrisch ECG biedt mogelijkheden voor continue monitoring.
- Het begrijpen van de hartfunctie bij muizen is essentieel voor translationeel onderzoek.
Doel van de studie
- Het bieden van een gedetailleerde methodologie voor telemetrische ECG bij muizen.
- Het verbeteren van het begrip van cardiale gebeurtenissen in diermodellen.
- Het faciliteren van onderzoek naar cardiale aritmieën en plotselinge hartdood.
Gebruikte methoden
- Het scheren en anesthetiseren van de muis.
- Chirurgische implantatie van een telemeetrische zender in de buikholte.
- Plaatsing van ECG-elektroden op specifieke anatomische locaties.
- Sluiting van de chirurgische wond met hechtingen.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle implantatie van telemetrische ECG-apparaten.
- Effectieve langetermijnmonitoring van de hartactiviteit.
- Demonstratie van de haalbaarheid van de procedure bij muizen.
- Potentiële toepassingen bij het bestuderen van hartgezondheid en hartaandoeningen.
Conclusies
- Telemetrisch ECG is een waardevol instrument voor cardiaal onderzoek.
- De methodologie kan worden toegepast op diverse studies bij muizen.
- Verder onderzoek kan het begrip van cardiale ritmestoornissen verbeteren.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
Ambulante ECG-telemetrie bij muizen maakt continue, langdurige monitoring van de cardiale elektrofysiologie mogelijk, wat essentieel is voor het minimaliseren van risico's met betrekking tot aritmie-mechanismen en fenotypen van plotselinge hartdood in preklinische modellen. Deze benadering ondersteunt targetvalidatie door het leveren van kwantitatieve, reproduceerbare gegevens over hartslag en ritme die de kloof overbruggen tussen ontdekking en translationele cardiologieprogramma's. Schaalbare opnames bij meerdere dieren verhogen de doorvoer voor lead-identificatie en voorspellende veiligheidsscreening in pipelines voor cardiovasculaire geneesmiddelenontwikkeling.
Strategische Toepassingen in Biopharma R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het toetsen van therapeutische hypothesen mogelijk door spontane aritmieën en geleidingsstoornissen bij vrij bewegende muizen over perioden van weken tot maanden vast te leggen.
- Operationele waarde: Levert longitudinale gegevens over de hartslagvariabiliteit en het QT-interval om ionkanaal- of structurele targets die betrokken zijn bij cardiale veiligheid functioneel te valideren.
Screening & assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert gestandaardiseerde, ruisbestendige ECG-golfvormen (P-golf, QRS-complex) voor geautomatiseerde intervalmeting en assays voor de detectie van aritmie.
- Operationele waarde: Ondersteunt de reproduceerbaarheid van assays via steriele telemetry-voorbereiding, protocollen voor leadfixatie en preoperatieve validatie van de signaalintegriteit met behulp van AM-radiofrequentietests.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Faciliteert ziekterelateerde systeemmodellering door het mogelijk maken van de detectie van zeldzame aritmische episodes en variaties in de sinuscycluslengte die de menselijke cardiale elektrofysiologie weerspiegelen.
- Operationele waarde: Waarborgt translationele continuïteit van ontdekking tot preklinische validatie via consistente leadplaatsing (Einthoven II-configuratie) en postoperatieve monitoringsprotocollen.
Pipeline- & workflowintegratie
Deze methode is geïntegreerd in het continuüm van cardiovasculair onderzoek, van het testen van hypothesen over targets via lead-optimalisatie tot preklinische veiligheidsbeoordelingen, en biedt ambulante fenotypering die go/no-go-beslissingen ondersteunt.
- Discovery Biology: Ondersteunt mechanistische risicoreductie door variabelen van de cardiale elektrofysiologie te isoleren in bewuste, ambulante muizen, waardoor storende factoren door anesthesie of fixatie worden verminderd.
- Screening: Maakt schaalbare, simultane registraties bij meerdere dieren mogelijk voor high-content screening van de effecten van verbindingen op de hartslagvariabiliteit en de arrhythmiebelasting.
- Analytics: Levert kwantitatieve afhankelijke variabelen, waaronder het R-to-R interval, de sinuscycluslengte, de P-golfmorfologie en de QRS-duur, voor statistische vergelijking tussen genotypen of behandelingsgroepen.
- Translationeel Onderzoek: Sluit aan bij de preklinische continuïteit door mens-relevante cardiale geleidingsparameters te modelleren en longitudinale veiligheidsfarmacologische studies mogelijk te maken.
- Enterprise Reuse: Vestigt een herbruikbaar telemetrieplatform voor chronische cardiale monitoring over meerdere indicatiegebieden (bijv. hartfalen, channelopathieën) binnen centrale kernfaciliteiten.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen in targetvalidatie door mechanistische ambiguïteit te verminderen via directe, langdurige electrogram-sensing in fysiologisch relevante toestanden.
- Operationele waarde: Verbetert de standaardisatie en reproduceerbaarheid via vereisten voor aseptische technieken, specificaties voor de leadlengte (3,5 cm negatief, 2,5 cm positief) en hechtingsgebaseerde fixatieprotocollen.
- Strategische waarde: Verbetert de kapitaalefficiëntie door het mogelijk maken van de registratie van zeldzame gebeurtenissen (bijv. ventriculaire tachycardie) die anders onpraktische bemonsteringsfrequenties voor oppervlakte-ECG zouden vereisen.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling door objectieve metrieken voor aritmie-incidentie en hartslagvariabiliteit te leveren voor de beoordeling van cardiovasculaire risico's.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in steriele chirurgie bij knaagdieren, inclusief peritoneale incisie, subcutane tunneling van leads en hechttechnieken voor spierverankering.
- Afhankelijk van de infrastructuur voor telemetriehardware (zenders, ontvangers, tools voor validatie van AM-radiofrequenties) en capaciteiten voor steriele verwerking (glaskralensterilisator, enzymatische reiniging, desinfectieprotocollen).
- Vereist cross-team standaardisatie tussen de groepen chirurgie, diverzorging en data-analyse om een consistente plaatsing van de leads (witte lead rechtsboven in de borst, rode lead linksboven in de buik) en drempelwaarden voor signaalkwaliteit te waarborgen.
- Omvat overwegingen voor aanpassing bij verschillende muizenstammen of ziektemodellen waarbij de positionering van de leads mogelijk moet worden aangepast op basis van de thoraxanatomie of de body mass index.
- Bevat praktische beperkingen, zoals het risico op erosie van de lead, wat wordt beperkt door plastic afdekkingskapjes, en vereisten voor postoperatieve analgesie om te voldoen aan de regels voor dierenwelzijn.
