Zapisy elektrokardiogramu u znieczulonych myszy przy użyciu odprowadzenia II
20 czerwca 2020
Prezentujemy protokół EKG, który jest technicznie łatwy, tani, szybki i przystępny cenowo dla małych myszy, i może być wykonywany z większą czułością. Sugerujemy tę metodę jako podejście przesiewowe do badania czynników farmakologicznych, modyfikacji genetycznych i modeli chorób u myszy.
Znaczenie naszego protokołu polega na tym, że pomiar elektrokardiogramu może być wykonany z dużą czułością u małej myszy, która została zmanipulowana genetycznie lub farmakologicznie. Protokół jest korzystny, ponieważ jest prosty, szybki, niedrogi i czuły. Dodatkowo można go wykonać na małych myszach, nawet noworodkach.
Wierzymy, że ta metoda przyczyni się do zrozumienia niezbadanych obszarów arytmii w obszarze sercowo-naczyniowym. Procedurę zademonstruje Tae Woong Ha z mojego laboratorium. Zacznij od otwarcia oprogramowania analitycznego i skonfigurowania go do akwizycji danych EKG.
Przejdź do Setup (Ustawienia i ustawienia kanału) i ustaw częstotliwość próbkowania na 2 000 próbek na sekundę. Ustaw zakres na 20 miliwoltów, a wzmacniacz wejściowy na 200 Hz dolnoprzepustowego. Następnie przejdź do Analiza EKG i Ustawienia EKG, a następnie wybierz Mysz w Ustawienia wstępne ustawień wykrywania i analizy.
W panelu Uśrednianie wybierz, czy chcesz połączyć kolejne cykle pracy serca w jeden widok sygnału średniego lub uśredniania oraz widok tabeli. W panelu QTc wybierz metodę Bazetta, która jest zdefiniowana jako skorygowana wartość tętna w odstępie QT. Umieść mysz na wadze precyzyjnej i zapisz jej wagę.
Po upewnieniu się, że mysz jest odpowiednio znieczulona, należy wprowadzić elektrody z igłami do akupunktury w prawą i lewą kończynę przednią oraz lewą kończynę tylną. Upewnij się, że głębokość i położenie elektrody są spójne przez cały czas trwania eksperymentów. Podłącz drugie końce elektrod, wpinając je w trzy złącza zatrzaskowe na drugim końcu przewodów doprowadzających trzyodprowadzeniowego biowzmacniacza i wstrzyknij leki około trzy minuty po znieczuleniu.
Po 10 minutach od podania środków znieczulających rozpocznij rejestrację EKG. Po zakończeniu zapisu należy wykorzystać do analizy dane EKG z okresu od 12 do 17 minut po wstrzyknięciu środków znieczulających. Po zakończeniu ostrożnie wyjmij elektrody.
Aby ustalić, czy ten nieinwazyjny pomiar EKG odzwierciedla wpływ autonomicznej modulacji na układ przewodzenia serca, normalne myszy BALB/c poddano badaniu agonistami i antagonistami autonomicznego układu nerwowego. W porównaniu z kontrolą nośnika, częstość akcji serca znacznie wzrosła u myszy leczonych atropiną i izoprenaliną i spadła w przypadku karbacholu. Ponadto odstęp QTc zwiększył się u myszy leczonych atropiną i izoprenaliną i zmniejszył się u myszy leczonych karbacholem.
Reprezentatywne widoki wykresów i uśredniające widoki sygnałów EKG u myszy leczonych atropiną, karbacholem i podłożem są pokazane tutaj. Podczas prób zastosowania tego protokołu najważniejszą rzeczą jest upewnienie się, że elektrody EKG są bezpiecznie włożone przez cały czas trwania eksperymentu. Wykonaj wiele wstępnych eksperymentów, aż sygnały EKG będą stabilne i spójne.
Nasze poprzednie publikacje na myszach potwierdziły zmiany w EKG, które zostały zgłoszone w badaniach genetycznych na ludziach, co potwierdza użyteczność tej metody w obszarach badań sercowo-naczyniowych, takich jak arytmia.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia prosty i kosztowo efektywny protokół EKG dla małych myszy, w tym noworodków, który zwiększa czułość pomiarów. Metoda ta jest proponowana jako wartościowe narzędzie przesiewowe w badaniach farmakologicznych i modyfikacjach genetycznych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Elektrofizjologia
- Badania sercowo-naczyniowe
- Farmakologia
Wstęp
- Pomiary elektrokardiograficzne (EKG) są kluczowe dla zrozumienia funkcji serca.
- Istniejące metody mogą wykazywać niewystarczającą czułość w modelach małych zwierząt.
- Manipulacje genetyczne i farmakologiczne mogą wpływać na fizjologię serca.
- Istnieje potrzeba opracowania dostępnych i efektywnych protokołów dla małych myszy.
Cel badania
- Opracowanie protokołu EKG, który jest łatwy w implementacji i efektywny kosztowo.
- Zwiększenie czułości pomiarów EKG u małych myszy.
- Zapewnienie metody przesiewowej dla różnorodnych badań farmakologicznych i genetycznych.
Zastosowane metody
- Konfiguracja oprogramowania analitycznego do akwizycji danych EKG.
- Zastosowanie protokołu u myszy poddanych manipulacjom genetycznym lub farmakologicznym.
- Pomiar EKG ze szczególnym uwzględnieniem czułości.
- Demonstracja procedury przeprowadzona przez przeszkolonego pracownika laboratorium.
Główne wyniki
- Protokół umożliwia precyzyjne pomiary EKG u małych myszy.
- Jest on prosty, szybki i niedrogi w porównaniu do istniejących metod.
- Daje potencjał do badania wcześniej nieanalizowanych obszarów arytmii.
- Ma zastosowanie zarówno u myszy dorosłych, jak i noworodków.
Wnioski
- Niniejszy protokół EKG stanowi istotny postęp w badaniach sercowo-naczyniowych na modelach małych zwierząt.
- Ułatwia on badanie środków farmakologicznych oraz modyfikacji genetycznych.
- Metoda ta może przyczynić się do głębszego zrozumienia arytmii serca.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Niniejszy protokół EKG umożliwia czułe i niskokosztowe fenotypowanie kardiologiczne u myszy poddanych manipulacjom genetycznym lub farmakologicznym, co wspiera wczesną walidację celu w procesie odkrywania leków sercowo-naczyniowych. Dzięki dostarczaniu wiarygodnych pomiarów częstotliwości akcji serca oraz odstępu QTc w modelach znieczulonych, zwiększa on pewność prognostyczną w badaniach nad modulacją autonomiczną i redukuje bariery techniczne w przedklinicznym przesiewie bezpieczeństwa. Metoda ta jest szczególnie cenna w celu minimalizacji ryzyka związanych z hipotezami mechanistycznymi w badaniach nad arytmią oraz ułatwia podejmowanie decyzji go/no-go w optymalizacji związków wiodących.
Zastosowania strategiczne w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia badanie wpływu autonomicznego układu nerwowego na przewodnictwo serca poprzez badania z użyciem agonistów i antagonistów.
- Wartość operacyjna: Zapewnia powtarzalne odczyty częstotliwości rytmu serca oraz odstępu QTc w celu funkcjonalnej walidacji celu w modelach mysich.
- Wartość prognostyczna: Wspiera mechanistyczną redukcję ryzyka poprzez wykrywanie oczekiwanych zmian w EKG po podaniu atropiny, karbacholu i izoprenaliny, co jest zgodne z uznanymi odpowiedziami farmakologicznymi.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Gotowość do analizy: Zapewnia standaryzowany pomiar EKG z częstotliwością próbkowania 2 000 Hz oraz wartością QTc korygowaną według wzoru Bazetta w celu uzyskania spójnych wyników ilościowych.
- Skalowalność: Umożliwia wysokoczułe przesiewy u myszy małych i noworodków, rozszerzając zakres modeli możliwych do wykorzystania w wczesnej ocenie kardiotoksyczności.
- Integracja z procesem badawczym: Wspiera powtarzalną ocenę związków dzięki stabilnemu rozmieszczeniu elektrod oraz zdefiniowanemu 12–17 minutowemu oknu analizy po podaniu środka znieczulającego.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Znaczenie dla badań nad chorobami: Ułatwia badanie mechanizmów arytmii w modelach genetycznych, łącząc wyniki ludzkich badań genetycznych z systemami mysimi.
- Ciągłość translacyjna: Umożliwia długofalowe monitorowanie pracy serca od etapu odkrycia po walidację przedkliniczną przy użyciu spójnych parametrów EKG.
- Postęp z uwzględnieniem ryzyka: Zwiększa wiarygodność badań farmakologicznych poprzez wykrywanie zmian w EKG pośredniczonych przez układ autonomiczny, które korelują ze znanymi efektami związków.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta wpisuje się w kontinuum procesu odkrywania leków – od testowania hipotez dotyczących punktów uchwytu po identyfikację związków wiodących – dostarczając odczytów elektrofizjologicznych, które są kluczowe dla wczesnej farmakologii układu sercowo-naczyniowego oraz profilowania bezpieczeństwa.
- Biologia odkrywcza: Wspiera wyjaśnianie szlaków sygnałowych poprzez pomiar zmian częstości akcji serca oraz korekcji QT w odpowiedzi na modulatory autonomiczne.
- Przesiewy: Umożliwia powtarzalne pomiary EKG w modelach mysich, gotowe do analizy, w celu oceny efektów działania związków.
- Analityka: Generuje ilościowe dane dotyczące częstości akcji serca i odstępu QTc z zastosowaniem korekcji Bazetta w celu porównania różnych warunków.
- Badania translacyjne: Łączy odpowiedzi EKG u myszy z badaniami nad arytmią u ludzi poprzez zwalidowane profile farmakologiczne.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy ponowną wykorzystywalną, niskokosztową platformę EKG do wielokrotnego zastosowania w kampaniach przesiewowych genetycznych i farmakologicznych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność predykcyjną w walidacji celu poprzez redukcję niejednoznaczności mechanistycznej w badaniach przewodnictwa serca.
- Wartość operacyjna: Zapewnia standaryzację, powtarzalność i skalowalność dzięki prostemu rozmieszczeniu elektrod i zdefiniowanym parametrom akwizycji.
- Wartość strategiczna: Usprawnia podejmowanie decyzji go/no-go poprzez umożliwienie czułego wykrywania zmian w ECG indukowanych przez związki w badaniach wczesnych.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację dostosowaną do ryzyka poprzez identyfikację związków aktywnych kardiologicznie na podstawie profilowania odpowiedzi autonomicznych.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w zakresie znieczulania myszy, rozmieszczania elektrod oraz konfiguracji oprogramowania EKG.
- Zależne od sprzętu wzmacniacza biologicznego zdolnego do próbkowania z częstotliwością 2 000 Hz i ustawień zakresu 20 mV.
- Konieczna jest standaryzacja w obrębie zespołów w odniesieniu do głębokości wprowadzenia elektrod, rozmieszczenia odprowadzeń oraz czasu podania środka znieczulającego.
- Kwestie adaptacyjne obejmują dobór rozmiaru elektrod do konkretnego modelu oraz dawkowanie w zależności od masy ciała dla myszy noworodkowych i dorosłych.
- Ograniczenia praktyczne obejmują zmiany fizjologiczne wywołane znieczuleniem, które mogą wpłynąć na podstawowe parametry EKG.
