Nieinwazyjna elektrokardiografia u myszy okołoporodowej
12 czerwca 2020
Tutaj prezentujemy protokół nieinwazyjnej elektrokardiografii (EKG), zoptymalizowany dla myszy po urodzeniu, który nie wymaga stosowania środków znieczulających.
Ten unikalny protokół pozwala na ocenę funkcji układu krążenia noworodków myszy za pomocą technologii elektrokardiografii bezpośrednio po urodzeniu w sposób nieinwazyjny bez użycia środków znieczulających. Ocena funkcji układu krążenia u myszy we wczesnym okresie poporodowym poszerzy naszą wiedzę na temat serca noworodka w sposób, który może bezpośrednio korelować z danymi klinicznymi dotyczącymi ludzi. Aby przygotować urządzenie pomiarowe do analizy, należy podłączyć je do portu USB komputera.
Urządzenie pomiarowe automatycznie rozpocznie nagrzewanie do 37 stopni Celsjusza. Po około 15 minutach wyjmij szczeniaka myszy z klatki domowej i przetrzyj klatkę piersiową 70% etanolem. Umieść szczeniaka na rozgrzanej powierzchni plastiku i pozwól zwierzęciu zaaklimatyzować się na powierzchni przez około dwie do pięciu minut w ciemności.
Podczas gdy mysz się aklimatyzuje, zbierz małą kroplę samoprzylepnego żelu przewodzącego prąd elektryczny i delikatnie dociśnij kroplę do każdej z czterech spłaszczonych powierzchni elektrod, ostrożnie odciągając żel przewodzący pod kątem pod kątem od środka konstrukcji elektrody po kontakcie. Gdy każda elektroda jest całkowicie pokryta żelem, umieść nowonarodzone szczenię myszy na platformie w pozycji leżącej, z głową szczeniaka skierowaną w stronę wychodzącej krawędzi USB platformy, przy czym każda elektroda zakrywa część górnej części klatki piersiowej szczeniaka. Delikatnie unieruchamiaj przedramiona, jednocześnie delikatnie uciskając elektrody przez około minutę.
Po ustawieniu żelu przewodzącego zabezpiecz szczeniaka po prawej i lewej stronie gumowymi silikonowymi zderzakami. Monitoruj mysz przez chwilę, dostosowując położenie zderzaka w razie potrzeby. Gdy szczenię jest bezpieczne, nałóż pozostały żel przewodzący na uziemiającą elektrodę ogonową i delikatnie dociśnij, aby umieścić elektrodę na zadzie szczeniaka, aby żel mógł się zastygnąć przed uwolnieniem szczeniaka.
Ostrożnie umieść ostatni silikonowy zderzak na zadzie, aby utrzymać elektrodę uziemiającą na miejscu i delikatnie umieść całą platformę w klatce Faradaya, a następnie sprawdź, czy szczenię nie porusza się nadmiernie i czy ciało i głowa myszy wydają się bezpieczne. Idealne EKG będzie miało wyraźny, wyraźny sygnał, który pozwoli na analizę wszystkich fal w kilku różnych ramach czasowych. Odczyt o niskiej jakości nie ma dostrzegalnych dudnień, wykazuje wyraźne zakłócenia i wykazuje fale lub niespójności w całym odczycie.
Program zapewnia analizę kluczowych aspektów odczytu EKG, w tym częstości akcji serca, interwałów RR, interwału zespołu QRS, odstępu QT i interwału PR. Wykorzystując te dane do ustalenia zestawu wartości normatywnych, w tej reprezentatywnej analizie ustalono, że młode analizowane w pierwszej dobie po porodzie miały średnie tętno 357,2 uderzeń na minutę. Dla młodego w pierwszej dobie po urodzeniu średnie odstępy RR, PR, QRS i QT wynosiły odpowiednio 169,1, 36,3, 16,9 i 45,4 milisekundy.
Co ważne, zestaw może być używany do analizy wzorców EKG od noworodków myszy cierpiących na wrodzone wady serca. Urządzenie jest skuteczne i niezawodne, ale także bardzo wrażliwe na otaczające zakłócenia elektryczne. Pamiętaj, aby zawsze usunąć wszelkie niepotrzebne urządzenia, w tym ładowarki do laptopów i urządzenia inteligentne, przed nagrywaniem.
Dodatkowe możliwe pomiary obejmują oddychanie i odprowadzenie III, które jest obliczane od odprowadzeń I do II. Dodatkowe zmienne mogą pozwolić na dalsze nakładanie się na siebie z innymi objawami fizjologicznymi i/lub specyficznymi zaburzeniami rytmu serca.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia protokół nieinwazyjnej elektrokardiografii (EKG) zoptymalizowany dla myszy wczesno-powyciśnych, umożliwiający ocenę funkcji sercowo-naczyniowej noworodków bez zastosowania środków znieczulających. Metoda ta może przyczynić się do lepszego zrozumienia serca noworodka oraz jego korelacji z klinicznymi danymi u ludzi.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Fizjologia układu sercowo-naczyniowego
- Biologia rozwojowa
Wstęp
- Zrozumienie funkcji układu sercowo-naczyniowego noworodków jest kluczowe dla korelacji modeli zwierzęcych ze zdrowiem ludzi.
- Tradycyjne metody często wymagają zastosowania środków znieczulających, które mogą wpływać na pracę serca.
- Techniki nieinwazyjne są niezbędne do dokładnej oceny w badaniach nad noworodkami.
- Celem niniejszego protokołu jest przedstawienie wiarygodnej metody oceny funkcji serca bezpośrednio po urodzeniu.
Cel badania
- Opracowanie nieinwazyjnego protokołu EKG dla noworodków myszy.
- Ocena funkcji sercowo-naczyniowych bez użycia środków znieczulających.
- Ułatwienie badań korelujących funkcję serca noworodków z danymi klinicznymi u ludzi.
Zastosowane Metody
- Wykorzystanie technologii elektrokardiografii.
- Przygotowanie urządzenia pomiarowego poprzez podłączenie go do komputera.
- Podgrzanie urządzenia pomiarowego do 37 °C.
- Aklimatyzacja młodszego osobnika myszy na podgrzewanej powierzchni w celu uzyskania dokładnych pomiarów.
Główne wyniki
- Protokół umożliwia natychmiastową ocenę funkcji układu sercowo-naczyniowego noworodka.
- Nieinwazyjne podejście eliminuje konieczność stosowania środków znieczulających.
- Umożliwia lepsze zrozumienie fizjologii serca noworodka.
- Potencjał do bezpośredniej korelacji z klinicznymi danymi ludzkimi.
Wnioski
- Ten nieinwazyjny protokół EKG jest cennym narzędziem do badania funkcji sercowo-naczyniowych noworodków.
- Otwiera on nowe możliwości badawcze w zakresie biologii rozwoju i korelacji klinicznych.
- Przyszłe badania mogą opierać się na tej metodzie, aby dalej zgłębiać stan zdrowia serca u noworodków.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Nieinwazyjna elektrokardiografia u myszy w okresie okołoporodowym umożliwia wczesne postnatalne fenotypowanie układu sercowo-naczyniowego bez zakłóceń wynikających z podania środków znieczulających, co wspiera ograniczanie ryzyka mechanistycznego w modelach wrodzonych wad serca. Podejście to zapewnia ilościowe odczyty elektrofizjologiczne, które zwiększają walidację celów terapeutycznych oraz pewność prognostyczną w przedklinicznych procesach odkrywania leków. Metoda ta wypełnia krytyczną lukę w ocenie kardiologicznej noworodków, ułatwiając ciągłość translacyjną od modeli genetycznych do ludzkich patologii wrodzonych układu sercowo-płucnego.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych w modelach wrodzonych wad serca poprzez ocenę integralności układu przewodzącego serca od 1. dnia po urodzeniu.
- Wartość operacyjna: Zapewnia zestandaryzowany, powtarzalny pomiar EKG bez użycia środków znieczulających, co zmniejsza zmienność w fenotypowaniu sercowo-naczyniowym noworodków.
- Wartość prognostyczna: Zwiększa wiarygodność prognostyczną dzięki gromadzeniu danych normatywnych z okresu od 1. do 10. dnia po urodzeniu, co wspomaga stratyfikację ciężkości fenotypu.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Gotowość do analizy: Generuje ilościowe zmienne zależne, w tym tętno oraz odstępy RR, PR, QRS i QT, do przesiewania związków lub genotypów.
- Powtarzalność: Wykorzystuje podgrzewaną platformę i klatkę Faradaya w celu zminimalizowania zakłóceń elektrycznych, co zapewnia spójność sygnału w powtórzeniach.
- Skalowalność: Kompatybilność z wysokoprzepustową obsługą noworodków dzięki szybkiemu przygotowaniu i nieinwazyjnemu unieruchomieniu.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Znaczenie w kontekście chorób: Bezpośrednio modeluje okna letalności w przebiegu wrodzonych wad serca u ludzi, umożliwiając analizę defektów powodujących śmiertelność okołoporodową.
- Zgodność z biomarkerami translacyjnymi: Odstępy w EKG służą jako funkcjonalne odczyty korelujące z klinicznymi parametrami krążeniowo-oddechowymi u pacjentów noworodkowych.
- Postęp z uwzględnieniem ryzyka: Ułatwia podejmowanie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) w oparciu o ciężkość zmian elektrofizjologicznych w letalnych modelach genetycznych.
Integracja potoków i przepływów pracy
Metoda ta integruje się z wczesnymi procesami odkrywania leków, zapewniając funkcjonalną walidację celów genetycznych przed badaniami przesiewowymi związków, a uzyskane wyniki stanowią podstawę do identyfikacji wiodących kandydatów oraz decyzji dotyczących rozwoju fazy przedklinicznej.
- Biologia odkrywcza: Wspiera wyjaśnianie szlaków sygnałowych i ograniczanie ryzyka biologicznego poprzez ilościowe określanie stopnia dojrzałości układu przewodzącego w modelach chorobowych.
- Przesiew: Dostarcza gotowych do analizy, ilościowych parametrów EKG, umożliwiających wiarygodne porównanie odpowiedzi noworodków typu dzikiego i mutantów.
- Analityka: Zapewnia pomiary oparte na odstępach (RR, PR, QRS, QT), które pozwalają zespołom oceniać ryzyko arytmiczne oraz opóźnienia przewodzenia.
- Badania translacyjne: Łączy fenotypy EKG noworodków myszy z wrodzonymi wadami serca u ludzi poprzez wspólne sygnatury elektrofizjologiczne.
- Wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy wielokrotnego użytku platformę elektrofizjologiczną, którą można zastosować w wielu modelach chorób okołoporodowych i różnych liniach genetycznych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną poprzez redukcję niejednoznaczności mechanistycznej w neonatalnych fenotypach kardiologicznych.
- Wartość operacyjna: Poprawia powtarzalność dzięki standaryzacji rozmieszczenia elektrod, kontroli termicznej oraz protokołów ekranowania.
- Wartość strategiczna: Poprawia efektywność kapitałową poprzez umożliwienie wczesnego wykrywania fenotypów letalnych, co redukuje inwestycje w cele niewykonalne.
- Wpływ na portfolio: Optymalizuje priorytetyzację z uwzględnieniem ryzyka poprzez identyfikację modeli z ciężką dysfunkcją elektrofizjologiczną, wymagających alternatywnych strategii.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w obchodzeniu się z noworodkami myszy oraz interpretacji sygnałów elektrofizjologicznych.
- Zależne od aparatury, w tym od podgrzewanej platformy rejestracyjnej, żelu przewodzącego oraz klatki Faradaya w celu redukcji szumów.
- Wymaga standaryzacji aplikacji żelu do elektrod i pozycjonowania szczeniąt pomiędzy członkami zespołu w celu zapewnienia jakości sygnału.
- Wiąże się z koniecznością dostosowania procedur do różnych rozmiarów i szczepów szczeniąt, szczególnie w modelach z opóźnieniem wzrostu.
- Ograniczone przez podatność sygnału na zakłócenia elektryczne z otoczenia, co wymaga kontroli środowiskowej podczas akwizycji danych.
