Electrocardiogram Opnames in verdoofde muizen met lead II
20 juni 2020
We presenteren een ECG-protocol dat technisch eenvoudig, goedkoop, snel en betaalbaar is in kleine muizen en kan worden uitgevoerd met verbeterde gevoeligheid. We stellen deze methode voor als een screeningsbenadering voor het bestuderen van farmacologische agentia, genetische modificaties en ziektemodellen bij muizen.
Het belang van ons protocol is dat de elektrocardiogrammeting met grote gevoeligheid kan worden uitgevoerd in een kleine muis die genetisch of farmacologisch gemanipuleerd is. Het protocol is voordelig omdat het eenvoudig, snel, goedkoop en gevoelig is. Bovendien kan het worden uitgevoerd op kleine muizen, zelfs neonaten.
Wij zijn van mening dat deze methode zou bijdragen aan het begrip van onontgonnen gebieden van aritmie in het cardiovasculaire gebied. Demonstreren van de procedure zal Tae Woong Ha uit mijn laboratorium. Begin met het openen van de analysesoftware en het opzetten ervan voor ECG-gegevensverwerving.
Ga naar Instellingen instellen en kanaalinstellingen en stel de voorbeeldsnelheid in op 2.000 samples per seconde. Stel het bereik in op 20 millivolt en de ingangsversterker op 200 Hertz low pass. Ga vervolgens naar ECG-analyse- en ECG-instellingen en kies vervolgens Muis in de voorinstelling van detectie- en analyse-instellingen.
Kies er in het middelingspaneel voor om en opeenvolgende hartcycli te concatenateeren in één gemiddeld signaal of gemiddelde weergave en een tabelweergave. Selecteer in het QTc-paneel de Bazett-methode, die wordt gedefinieerd als de hartslaggecorrigeerde waarde van het QT-interval. Plaats de muis op de precisieschaal en noteren het gewicht.
Na ervoor te zorgen dat de muis goed is verdoofd insert elektroden met acupunctuur naalden in de rechter en linker voorpoten en de linker achterpoot. Zorg ervoor dat de diepte en de positie van de elektrode consistent zijn tijdens de experimenten. Sluit de andere uiteinden van de elektroden door ze te klikken in de drie snap connectoren aan de andere kant van de looddraden van de drie lood bio versterker kabel en injecteren drugs ongeveer drie minuten na de verdoving.
10 minuten na het toedienen van verdoving, beginnen met het opnemen van de ECG. Zodra de opname is voltooid, gebruik maken van de ECG-gegevens van 12 tot 17 minuten na injectie van verdoving voor analyse. Verwijder de elektroden wanneer u klaar bent.
Om te bepalen of deze niet-invasieve ECG-meting de invloed van autonome modulatie op het hartgeleidingssysteem weerspiegelt, werden normale BALB/c-muizen uitgedaagd met agonisten en antagonisten van het autonome zenuwstelsel. Vergeleken met voertuigcontrole nam de hartslag aanzienlijk toe bij atropine en isoprenaline behandelde muizen en viel met carbachol. Bovendien steeg het QTc-interval in atropine en isoprenaline behandelde muizen en daalde in met carbachol behandelde muizen.
Representatieve grafiekweergaven en gemiddelde weergaven van de ECG-signalen in atropine, carbachol en voertuigbehandelde muizen worden hier weergegeven. Bij het proberen van dit protocol, het belangrijkste is om ervoor te zorgen dat de ECG-elektroden veilig worden ingevoegd tijdens het experiment. Voer meerdere voorlopige experimenten uit totdat de ECG-signalen stabiel en consistent zijn.
Onze eerdere publicaties met muizen bevestigden ECG-variaties die waren gemeld in menselijke genetische studies, die het nut van deze methode in cardiovasculaire onderzoeksgebieden zoals hartritmestoornissen ondersteunt.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presenteert een eenvoudig en kosteneffectief ECG-protocol voor kleine muizen, inclusief neonaten, dat de gevoeligheid van de metingen verhoogt. De methode wordt voorgesteld als een waardevol screeninginstrument voor farmacologische studies en genetische modificaties.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Elektrofysiologie
- Cardiovasculair onderzoek
- Farmacologie
Achtergrond
- Elektrocardiogram (ECG)-metingen zijn cruciaal voor het begrijpen van de hartfunctie.
- Bestaande methoden kunnen een gebrek aan sensitiviteit vertonen in kleine diermodellen.
- Genetische en farmacologische manipulaties kunnen de hartfysiologie beïnvloeden.
- Er is behoefte aan toegankelijke en efficiënte protocollen voor kleine muizen.
Doel van de studie
- Het ontwikkelen van een ECG-protocol dat eenvoudig te implementeren en kosteneffectief is.
- Het verhogen van de sensitiviteit van ECG-metingen bij kleine muizen.
- Het bieden van een screeningsmethode voor diverse farmacologische en genetische studies.
Gebruikte methoden
- Configuratie van de analyse-software voor ECG-dataacquisitie.
- Toepassing van het protocol op genetisch of farmacologisch gemanipuleerde muizen.
- Meting van het ECG met een focus op sensitiviteit.
- Demonstratie van de procedure door een getraind laboratoriumlid.
Belangrijkste resultaten
- Het protocol maakt gevoelige ECG-metingen bij kleine muizen mogelijk.
- Het is eenvoudig, snel en goedkoop in vergelijking met bestaande methoden.
- Potentieel om voorheen niet onderzochte gebieden van aritmie te verkennen.
- Toepasbaar op zowel volwassen als neonatale muizen.
Conclusies
- Dit ECG-protocol vormt een belangrijke vooruitgang voor cardiovasculair onderzoek in kleine diermodellen.
- Het faciliteert de studie naar farmacologische middelen en genetische modificaties.
- De methode kan bijdragen aan een dieper begrip van hartritmestoornissen.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Management
Dit ECG-protocol maakt gevoelige, kosteneffectieve cardiale fenotypering mogelijk bij genetisch of farmacologisch gemanipuleerde muizen, wat bijdraagt aan vroege target-validatie in de ontdekking van cardiovasculaire geneesmiddelen. Door betrouwbare metingen van de hartslag en het QTc-interval te leveren in geanestheseerde modellen, vergroot het de voorspellende betrouwbaarheid voor studies naar autonome modulatie en verlaagt het technische barrières bij preklinische veiligheidsscreenings. De methode is bijzonder waardevol voor het verminderen van risico's bij mechanistische hypothesen in aritmieonderzoek en het faciliteren van go/no-go-beslissingen tijdens de lead-optimalisatie.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt onderzoek mogelijk naar de effecten van het autonome zenuwstelsel op de cardiale geleiding via agonist/antagonist-uitdaagingsstudies.
- Operationele waarde: Biedt reproduceerbare metingen van de hartslag en het QTc-interval voor functionele targetvalidatie in muismodellen.
- Voorspellende waarde: Ondersteunt mechanische risicoreductie door het detecteren van verwachte ECG-veranderingen bij atropine, carbachol en isoprenaline, in overeenstemming met vastgestelde farmacologische responsen.
Screening & assay-ontwikkeling
- Klaarheid voor assay: Levert gestandaardiseerde ECG-acquisitie met een bemonsteringssnelheid van 2.000 Hz en Bazett-gecorrigeerde QTc voor consistente kwantitatieve resultaten.
- Schaalbaarheid: Maakt screening met hoge gevoeligheid mogelijk bij kleine en neonatale muizen, waardoor het aantal bruikbare modellen voor vroege cardiotoxiciteitsbeoordeling wordt uitgebreid.
- Integratie van de workflow: Ondersteunt reproduceerbare evaluatie van verbindingen via stabiele elektrodeplaatsing en een gedefinieerd analysevenster van 12–17 minuten na de anesthesie.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Relevantie voor ziektebeelden: Faciliteert het onderzoek naar mechanismen van aritmie in genetische modellen, waardoor bevindingen uit menselijke genetische studies kunnen worden overgebracht naar muizensystemen.
- Translationele continuïteit: Maakt longitudinale cardiale monitoring mogelijk, van ontdekking tot preklinische validatie, met gebruik van consistente ECG-parameters.
- Risico-gecorrigeerde vooruitgang: Verhoogt het vertrouwen in farmacologische studies door het detecteren van autonome-gemedieerde ECG-veranderingen die correleren met bekende effecten van verbindingen.
Integratie van Pipeline & Workflow
De methode past binnen het ontdekkingscontinuüm van hypothesetests voor targets tot de identificatie van lead-verbindingen, waarbij elektrofysiologische read-outs worden geleverd die nuttig zijn voor vroege cardiovasculaire farmacologie en veiligheidsprofielering.
- Discovery Biology: Ondersteunt het verduidelijken van signaalpaden door veranderingen in hartslag en QT-correctie te meten als reactie op autonome modulatoren.
- Screening: Maakt reproduceerbare, assay-klare ECG-metingen in muismodellen mogelijk voor de evaluatie van het effect van verbindingen.
- Analytics: Genereert kwantitatieve gegevens over hartslag en QTc-interval met behulp van de Bazett-correctie voor vergelijking tussen verschillende condities.
- Translational Research: Verbindt ECG-responsen bij muizen met onderzoek naar menselijke aritmie via gevalideerde farmacologische profielen.
- Enterprise Reuse: Vestigt een herbruikbaar, kosteneffectief ECG-platform voor herhaald gebruik in genetische en farmacologische screeningscampagnes.
Operationele impact & bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen bij doelwitvalidatie door mechanistische ambiguïteit in studies naar cardiac conduction te verminderen.
- Operationele waarde: Zorgt voor standaardisatie, reproduceerbaarheid en schaalbaarheid via een eenvoudige elektrode-opstelling en gedefinieerde acquisitieparameters.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door het mogelijk maken van gevoelige detectie van door verbindingen geïnduceerde ECG-veranderingen in vroege studies.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering door cardiologisch actieve verbindingen te identificeren via autonome responsprofilering.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in muizenanesthesie, elektrodeplaatsing en de configuratie van ECG-software.
- Afhankelijk van bio-versterkingshardware die in staat is tot een bemonsteringsfrequentie van 2.000 Hz en bereikinstellingen van 20 mV.
- Vereist standaardisatie tussen teams voor de diepte van de elektroden, de plaatsing van de leads en de timing van de anesthesie.
- Overwegingen voor adaptatie omvatten modelspecifieke elektrodegrootte en gewichtsafhankelijke dosering voor neonatale versus volwassen muizen.
- Praktische beperkingen omvatten door anesthesie geïnduceerde fysiologische veranderingen die de baseline ECG-parameters kunnen beïnvloeden.
