Summary
هنا، نقدم بروتوكول تخطيط القلب الكهربائي غير الباضع (ECG)، الأمثل للفئران ما بعد الولادة في وقت مبكر، التي لا تتطلب استخدام التخدير.
Abstract
منذ فترة طويلة تم الاعتماد على تخطيط القلب (ECG) كوسيلة فعالة وموثوق بها لتقييم وظيفة القلب والأوعية الدموية (والقلب والريائى) في كل من النماذج البشرية والحيوانية للمرض. معدل ضربات القلب الفردية، والإيقاع، والانتظام، جنبا إلى جنب مع المعلمات الكمية التي تم جمعها من تخطيط القلب، تعمل على تقييم سلامة نظام إيصال القلب، فضلا عن الفسيولوجيا المتكاملة لدورةالقلب. تقدم هذه المقالة وصفاً شاملاً للأساليب والتقنيات المستخدمة في إجراء تخطيط القلب غير الباضع على الجراء الماوس في الفترة المحيطة بالولادة وحديثي الولادة في وقت مبكر من اليوم الأول بعد الولادة، دون الحاجة إلى استخدام التخدير. وقد صُمم هذا البروتوكول ليعالج مباشرة الحاجة إلى طريقة موحدة وقابلة للتكرار للحصول على تخطيط القلب في الفئران حديثي الولادة. من منظور تحويلي، يثبت هذا البروتوكول فعاليته الكاملة في توصيف العيوب القلبية الخلقية التي يتم إنشاؤها باستخدام خطوط الماوس المعدلة وراثياً، ولا سيما لتحليل العيوب المسببة للفتاكة في أو خلال الأيام الأولى التالية للولادة. ويهدف هذا البروتوكول أيضا إلى معالجة مباشرة فجوة في المؤلفات العلمية لتوصيف وتوفير البيانات المعيارية المرتبطة بنضوج نظام التسيير القلبي المبكر بعد الولادة. ولا تقتصر هذه الطريقة على نقطة زمنية محددة بعد الولادة، بل تسمح بجمع بيانات تخطيط القلب في الجراء الماوس الوليدية منذ الولادة وحتى اليوم العاشر بعد الولادة (P10)، وهي نافذة ذات أهمية حاسمة لنمذجة الأمراض البشرية في الجسم الحي، مع التركيز بشكل خاص على أمراض القلب الخلقية (CHD).
Introduction
يمكن قياس وظيفة القلب بطرق مختلفة ، وأكثرها شيوعًا تشمل استخدام تخطيط القلب (ECG) لتحليل حركة التيار الكهربائي من خلال القلب وكذلك دورة القلب الشاملة والوظيفة1. لا يزال تخطيط القلب الكهربائي أداة تشخيصية مفيدة لتحديد وتسمّي التشوهات القلبية في كل من النماذج البشرية والحيوانية للمرض1،2. يمكن العثور على المخالفات في قراءة مخطط القلب في تطور القلب غير الطبيعي (أي أمراض القلب الخلقية (CHD))، ويمكن أن تشمل عدم انتظام ضربات القلب الذي يظهر كتغيّرات في معدل ضربات القلب (مثل بطء القلب)، والإيقاع (على سبيل المثال، "كتل القلب")، موحية من العيوب في سلامة و/أو وظيفة عضلة القلب الكامنة. مثل هذه التغييرات قد تكون مهيأة للمرضى إلى ضعف القلب تهدد الحياة (على سبيل المثال، فشل القلب الاحتقاني و / أو توقف القلب) وزيادة الوفيات3،4. ونظراً لارتفاع معدلات الوفيات الناجمة عن الإصابة بمرض الوفيات الشديد وغير المعالج، فإن تطوير طريقة موحدة وقابلة للتكرار لجمع تخطيط القلب خلال هذه الفترة المبكرة بعد الولادة أمر بالغ الأهمية.
على الرغم من أننا لسنا أول من يعالج هذه المشكلة، وشملت الطرق السابقة لجمع ECG على الجراء الماوس تقليديا الإجراءات الغازية (إبرة تحت الجلد أو الأسلاك أقطاب) و / أو استخدام التخدير5،6،7. وتشمل مزايا إجراء تحليل تخطيط القلب غير الباضع تقليل الألم والتراجع عن الإجهاد على الحيوان. في حين أن المجرب يجب أن يكون حذرا حول التسبب في الإجهاد الجرو، تم تصميم الجهاز لتجنب الضغوطات المشتركة من أجل إنتاج بيانات دقيقة. في سياق تقييم وظيفة القلب، يمكن أن يؤدي إدخال التخدير إلى الحيوانات التي قد يكون لها تشوهات قلبية رئوية إلى احتمال أن يخفي أو حتى يفاقم الظروف الكامنة. قد يؤثر التخدير على التوصيل الكهربائي عن طريق تغيير إزالة القطب و /أو إعادة قطبية الخلايا. وأخيرا ، يمكن أن يؤدي استخدام التخدير إلى تعريض الجرو حديث الولادة لخطر متزايد لانخفاض حرارة الجسم ، مما قد يزيد من إرباك أي أمراض متأصلة. البروتوكول التالي لا يقدم أي تخدير، والإجراءات الغازية، أو عدم الراحة وضوحا للجرو. وبمجرد الانتهاء من إعداد المعدات، يمكن إكمال إعداد الجهاز وجمع البيانات التي تنطوي على الحيوان بكفاءة، وبعد ذلك يمكن إرجاع الجراء إلى أمهم. بالإضافة إلى ذلك، يسمح هذا النظام بإجراء التحليلات المتكررة و/أو المسلسلة، وهو مثالي للتجارب التي تتطلب التحليل بمرور الوقت، وإدخال العلاجات الدوائية، وما إلى ذلك.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
يتبع البروتوكول التالي معايير لجنة الرعاية والاستخدام الحيواني المؤسسية لجامعة نيو إنجلاند. وينبغي أن توفر الملاحظة الوثيقة للبروتوكول قراءة مُرضية لـ ECG في جميع المواليد الذين تم فحصهم (n> 70).
1. الاستعدادات الجهاز
- قم بتوصيل الجهاز بمنفذ USB لجهاز كمبيوتر مع برنامج ECG الذي تم تنزيله عليه. سيبدأ جهاز القياس تلقائياً في التسخين حتى (37 درجة مئوية/98.6 درجة فهرنهايت). يتم احتواء وحدة التدفئة الداخلية داخل وحدة القياس وتسخين فقط السطح البلاستيكي. أقطاب الأسلاك الفضية لا يتم تسخينها.
- السماح لحوالي 15 دقيقة للسطح للوصول إلى درجة الحرارة. استخدام هذا الوقت لجمع وإعداد الحيوانات.
ملاحظة: قد يكون مؤقتاً البروتوكول عند هذه النقطة و يمكن أن تبقى المنصة موصولة و تدفئة لفترة طويلة من الوقت. في حالة عدم وجود منصة قطب ذاتي التسخين ، يمكن أيضًا استخدام وسادة تدفئة آمنة للحيوانات للحفاظ على الأم والجراء من أن تصبح هازية الحرارة.
2. تحضيرات الحيوانات
- جمع الأم والجراء والاحتفاظ بها داخل قفص السكن حتى جاهزة لجمع.
- مرة واحدة وحدة قياس يسخن إلى درجة الحرارة، وإزالة الجرو الماوس من القفص ومسح الصدر مع 70٪ الإيثانول رش على مسح. وضع الجرو على سطح ساخنة من البلاستيك.
- السماح للماوس إلى التأقلم مع السطح في الظلام لمدة 2-5 دقائق تقريبا.
3. الماوس وكهرباء منصة الإعداد (تطبيق القطب)
- استخدام ملعقة معدنية، مسبار، أو الوبل الخشبي لجمع قطرة صغيرة من لاصقة، الكهربائية هلام إجراء (سريع التجفيف عالية الموصلية هلام القطب تستخدم عادة لوضع أقطاب القوارض).
ملاحظة: يمكن استخدام أي جسم غير روائي، صلب لتطبيق هلام إجراء، طالما أن الكائن لن تترك وراءها الألياف الاصطناعية أو مواد مماثلة على الأقطاب الكهربائية التي يمكن أن تتداخل مع نوعية الإشارة الكهربائية. - باستخدام ملعقة / dowel ، المس بلطف الجزء العلوي من كل من أربعة ، أسطح القطب المسطحة عن طريق الضغط بلطف إلى أسفل وسحب هلام إجراء في زاوية مائلة بعيدا عن مركز بناء القطب. تأكد من أن كل قطب فردي مغطى تماماً بالجل.
تنبيه: هذه الخطوة مهمة للغاية لضمان عدم التزام جل الإلكترود موصل بأكثر من قطب كهربائي واحد. يمكن أن تقوم الخيوط اللاصقة التي تتشكل بين الأقطاب الكهربائية بإجراء الشحن ومن المحتمل أن تتداخل مع الإشارة الكهربائية المرغوبة أو تقصرها. لا ينبغي أن يكون بروتوكول مؤقتا في هذا الوقت كما هلام سوف تبدأ في ترسيخ وتصبح الملتزمين. تأكد من إعداد الماوس إلى المنصة في غضون 5-10 دقائق من تطبيق هلام إجراء (أو ما يعادلها استبدال هلام القطب موصل). - ضع ملعقة معدنية أو ملعقة خشبية مع ما تبقى من الجل إلى الجانب.
- ضع الجرو الماوس الوليدي القص إلى أسفل وعرضة مع رأس الجرو التي تواجه حافة USB المنتهية ولايته من المنصة. تأكد من أن جزءا من صدر الجرو يغطي كل من الأقطاب الكهربائية الأربعة. كبح بلطف الساعدين الجرو من جانبهم في حين عقد في وقت واحد أسفل لمدة 1 دقيقة تقريبا للسماح هلام إجراء لتعيين.
- ضع مصدات السيليكون المطاطية على الجانبين الأيمن والأيسر من الجرو. يجب أن المصدات تأمين الجرو على كل جانب وتوفير الاستقرار لمنع حركات الماوس المفرطة ولكن لا ينبغي منع كل حركة من الماوس. بمجرد تثبيت، ومشاهدة الماوس للحظة وضبط وضع الوفير حسب الحاجة.
تنبيه: لا تضغط الماوس بإحكام شديد لأن هذا يمكن أن يتداخل مع ميكانيكا الجهاز التنفسي ومعدل التنفس. - استخدام الوويل التي تم تخصيصها لتطبيق ما تبقى من هلام إجراء إلى القطب الذيل التأريض ومكان على الردف من الجرو. تطبيق ضغط لطيف للسماح للجل لتعيين قبل الإفراج عن الجرو.
- وضع المصد السيليكون النهائي على رأس الردف من الماوس لعقد القطب التأريض في مكان.
تنبيه: لا تطبق القوة المفرطة أثناء وضع المصد النهائي لأن هذا يمكن أن يسبب عدم الراحة للجرو و / أو إزاحة القطب الأرضي. - الاستيلاء على هد من منصة كاملة ومكان بلطف داخل قفص فاراداي.
تنبيه: توخ الحذر وتأكد من أن المصد العلوي للسيليكون لا يصبح مشردًا بمجرد أن يكون قفص فاراداي في مكانه. - قبل التسجيل، تأكد من أن الجرو الماوس لا يتحرك بشكل مفرط وتأكد من أن الجسم ورأس الماوس يبدو آمنًا.
تنبيه: تأكد من أن رأس جرو الماوس قادر على التحرك بحرية إلى حد ما داخل المصدات وليس خطمًا تمامًا إلى أسفل المنصة. تم تصميم منصة أثار لرفع الصدر الماوس قليلا ومنع الاختناق، ولكن هذا ينبغي أن تكون مراقبة عن كثب.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
ومن شأن تخطيط القلب المثالي أن يكون لها إشارة واضحة وبارزة تسمح بتحليل جميع الموجات في عدة أطر زمنية مختلفة(الشكل 1). استخدم المختبر في البداية تطبيقًا مخصصًا لجهاز التصوير الكهروميكانيكي لإنتاج ECGs بجودة غير مرضية ، مما سمح لنا فقط بتحليل المعلمات الأساسية مثل معدل ضربات القلب (الشكل S1). هذا العمل الملهم مع شركة لتطوير نموذج جديد للجهاز ECG خصيصا لتحليل الجراء الماوس ما بعد الولادة في وقت مبكر.
قراءة رديئة الجودة ليس لها ضربات ملحوظة ، ويظهر تدخل واضح ، وموجات أو عدم اتساق عبر القراءة (الشكل 2). لتحقيق أعلى مستوى من الجودة في تخطيط القلب، اتبع التعليمات بعناية. توخي الحذر مع تطبيق إجراء هلام، كما هو لاصق معتدل، وقد تتطلب وقتا إضافيا للسماح للماوس لاستيعاب الجهاز. من خلال القيام بذلك ، فإنه يقلل من خطر تحريك الماوس ، ويجري هناك قصيرة من الأقطاب الكهربائية ، والاستخدام الصحيح للجهاز. يجب وضع الفئران على الجهاز بحيث يواجه الرأس الحبال التي تربط الجهاز بمنفذ USB وفي وضعية عرضة(الشكل 3). يجب تأمين الماوس بواسطة مصدات مطاطية للاحتفاظ بها بشكل آمن في مكانها ، مع اثنين على الجانب وواحد على القمة (الشكل 3). يجب أن تؤمن هذه مصدات الماوس، ولكن لا ينبغي أن تمنع الماوس من تحريك رأسه. تخطيط الماوس مهم للقراءة، حيث أن العملاء المتوقعين ثابتون. يتم إعداد الخيوط حتى تكون الأقطاب الأمامية اثنين هي الرصاص الأول (الشكل 3). والأقطاب الخلفية هما الخيوط الثانية والثالثة، مع وجود قطب الأرض على الردف من الجرو (الشكل 3). وضع الماوس في هذه الطريقة تسمح لتحقيق نتائج أفضل.
البرنامج المستخدم يسمح لتحليل تخطيط القلب في البرنامج. وهذا يوفر تحليل الجوانب الرئيسية بما في ذلك معدل ضربات القلب، وفواصل R-R، والفاصل الزمني المعقد لـ QRS، وفاصل QT، والفترة الزمنية للعلاقات العامة. ونظراً لهذه القدرة، فقد أمكن إنشاء مجموعة بيانات من القيم المعيارية لماوس حول الولادة(الجدول 1). واستندت هذه النتائج المعيارية قبالة الفئران الذين تم تحليلها في غضون يوم واحد بعد الولادة. ووجد أن متوسط ضربات القلب كان 357.2 نبضة في الدقيقة (bpm). وبلغ متوسط الفترات الزمنية لR-R و QRS و QT و PR 169.1 و 16.9 و 45.4 و 36.3 مللي ثانية (مللي ثانية)، على التوالي(الجدول 1). الأهم من ذلك، يمكن استخدام الإعداد لتحليل أنماط تخطيط القلب من الفئران حديثي الولادة الذين يعانون من عيوب القلب الخلقية(الشكل S2).
| الجرو السن | افي / STDEV | معدل ضربات القلب (bpm) | R-R الفاصل (مللي ثانية) | مدة العلاقات العامة (مللي ثانية) | مدة QRS (مللي ثانية) | مدة QT (مللي ثانية) | ST المدة (مللي ثانية) | T المدة (مللي ثانية) | P المدة (مللي ثانية) |
| P1 | المتوسطات | 357.2 | 169.1 | 36.3 | 16.9 | 45.4 | 16.4 | 18 | 12.8 |
| الانحراف المعياري | 36.3 | 20 | 10.9 | 5.8 | 16 | 7.4 | 7.2 | 3.1 | |
| P3 | المتوسطات | 412.4 | 149.2 | 46.4 | 14.5 | 53 | 22.3 | 16.2 | 14.8 |
| الانحراف المعياري | 55.4 | 21.4 | 6.8 | 11 | 12.2 | 6.9 | 4.6 | 3.1 | |
| P5 | المتوسطات | 505.5 | 119.2 | 46.7 | 11.7 | 51.3 | 20.8 | 18.8 | 14.2 |
| الانحراف المعياري | 19.2 | 4.6 | 13.3 | 5.8 | 8.1 | 11.4 | 4.6 | 2.3 | |
| P7 | المتوسطات | 555.3 | 108.7 | 40 | 9.5 | 43.6 | 20.3 | 13.7 | 14 |
| الانحراف المعياري | 34.2 | 7 | 2.5 | 0.6 | 6 | 7.1 | 3.2 | 2.7 |
الجدول 1: النتائج التمثيلية لقياسات تخطيط القلب لمتوسط الجرو الماوس في الفترة المحيطة بالولادة P1 وP3 و P5 و P7.
الشكل 1: يقرأ رسم القلب التمثيلي من فئران حديثي الولادة في اليوم الأول (A, P1.0) والثالث (B, P3.0) والسابع (C, P7.0) في اليوم التالي للولادة.
(أ - ج) تمثل الصور أمثلة على تتبع تخطيط القلب الجيد الجودة باستخدام الجهاز غير الباضع الذي يؤدي 2، والملتقط في إطار 1.5 s من القراءة. وتشمل الخصائص البارزة لفقرات تخطيط القلب الجيدة دقات واضحة يمكن تمييزها، كما هو موضح بشكل جماعي من خلال وجود موجات P متسقة متبوعة بمجمع QRS وموجات T لاحقة، مرئية في كل من الخيوط الأولى والثانية لكل نقطة زمنية بعد الولادة. وتشمل الأمثلة أيضاً نسبة منخفضة من الإشارة إلى الضوضاء (الحد الأدنى من القطع الأثرية) وخط isoelectric ملحوظ. أعلى شريط ECG (أحمر): الرصاص الأول؛ أسفل شريط ECG (الأخضر): الرصاص الثاني. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: قراءة ممثل تخطيط القلب مع مضاعفات.
تمثل هذه الصورة قراءة تخطيط القلب ذات الجودة الرديئة باستخدام الجهاز غير الباضع ذي الرصاصين في اليوم الأول بعد الولادة (P1.0). تم التقاط الصور أعلاه في إطار القراءة 1.5 s. تتميز تتبعات تخطيط القلب ذات الجودة السيئة بعدم وجود دقات مميزة (و أشكال موجية محددة لدورة القلب) ، إلى جانب قطعة أثرية واضحة (نسبة إشارة عالية: ضوضاء) ، وتناقضات ملحوظة بين Leads I و II من جرو فأر معين. لتحسين هذا ECG، كل من الجهاز ومصدات السيليكون تأمين الجرو تتطلب إعادة تحديد المواقع داخل قفص فاراداي. لتقليل التداخل الكهرومغناطيسي، يجب القيام بإزالة جميع الأجهزة المتحركة بالقرب من الجهاز. وينبغي أن يتضمن التدبير النهائي لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها إعادة تحديد موضع الجرو الماوس على أقطاب الجهاز و/أو الحاجة إلى تطبيق جل موصل أكثر (إعادة). أعلى شريط ECG (أحمر): الرصاص الأول؛ أسفل شريط ECG (الأخضر): الرصاص الثاني. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: وضع الجرو الماوس وأقطاب الرصاص في الأطراف لجمع تخطيط القلب في وقت مبكر بعد الولادة.
(A) اليسار: المنظور الأمامي لوضع الماوس على منصة القطب داخل قفص فاراداي (أسود). إلى اليمين: عرض الجانبي يوضح وضع الماوس الصحيح على رأس الأقطاب الكهربائية/ المنصة المرفوعة؛ يتم وضع مصدات السيليكون داعمة (وليس في الصورة) إلى جانبي وعبر الجزء العلوي من الجرو الماوس داخل قفص فاراداي. (B) يؤدي الأطراف ثنائي القطب ووضع القطب على الماوس الوليد. يصور الرسم التوضيحي نقطة التماس لكل قطب كهربائي مرفوع على السطح الصدري البطني لجرو الماوس. (B, C) وضع القطب، اتجاه الرصاص الصدر، و (C) المقابلة، تتبع تخطيط القلب ممثل من الجرو الماوس الوليدي في P1.0 (الرصاص الأول (أحمر); الرصاص الثاني (الأخضر)). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: تتبع تخطيط القلب التمثيلي فئران حديثي الولادة في نقاط زمنية متعددة بعد الولادة.
يقرأ تخطيط القلب ممثل(أعلى 2 آثار)ودورات القلب المصورة(الصف السفلي)من الجراء الماوس الوليدي على الأول (A, P1.0), الثالث (B,P3.0) والسابع(C,P7.0) يوم ما بعد الولادة. كل صورة تمثل تتبع تخطيط القلب المثالي باستخدام 2- الرصاص، الجهاز غير الباضع، التي تم التقاطها في إطار 1.5 ثانية من القراءة (A-C، الرصاص الأول (أعلى / أحمر)؛ الرصاص الثاني (أسفل/أخضر)). في حين يبدو أن الأشكال الموجية الفردية تخضع لتغيرات مورفولوجية مع زيادة العمر ، فإن الخصائص البارزة والمتناسقة تشمل دقات واضحة وقابلة للعيان ، كما هو موضح بشكل جماعي من خلال وجود موجات P متسقة متبوعة بمجمع QRS وموجات T لاحقة ، مرئية في كل من Leads I-II لكل نقطة زمنية بعد الولادة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل S1: توضيح أقطاب الرصاص التقليدية للأطراف للحصول على جمع غير كهربائي في مرحلة ما بعد الولادة. (A, اليسار) عرض الجانبي من وضع الماوس والأقطاب داخل قفص فاراداي (مربع). (ب) يتم وضع أقطاب الجلد التقليدية ذاتية العصا على السطح الظهري للجرو. (A , يمين) يمكن تفسير إشارة تشبه ECG باستخدام محولات كهربية كهربائية تقليدية لإنتاج تخطيط تخطيط القلب الحد الأدنى تتبع يمكن تمييزها فقط في الرصاص الثاني(C، أسفل). (B-C) وضع القطب، اتجاه الرصاص في الصدر، وتناظرية، تخطيط القلب التمثيلي تتبع من الجرو الماوس الوليدي في P1.0 (الرصاص الثاني؛ الأرجواني). الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
الشكل S2: يقرأ رسم القلب المقارن من الجراء مكافحة littermate والجراء متحولة مع أمراض القلب الخلقية في اليوم الأول بعد الولادة (P1.0). (أ، ب) الصور تمثل أمثلة على تتبع تخطيط القلب ذات الجودة الجيدة من الجراء الوليدية السليمة(A, CONTROL)مقارنة مع الجراء التي ولدت مع CHD(B, CHD MUT)عند P1.0. تم استخدام الجهاز غير الباضع 2-lead لالتقاط تتبعات تخطيط القلب عند 10.0(A, B, top)و 1.5-second-intervals (A, B, أسفل). الاختلافات الملحوظة في معدل ضربات القلب واضحة في CHD MUT (B) ، كما هو مرئي من خلال انخفاض عدد دورات القلب (المجمعات) المرئية في الإطار الزمني المحدد. كما تكشف المقارنة عن المخالفات في مورفولوجيا الطول الموجي لـ QRS والتردد وانتظام دورات القلب بشكل عام في CHD MUT(B)عند مقارنتها بالتحكم (A). الرصاص الأول (أحمر)؛ الرصاص الثاني (الأخضر)). الرجاء النقر هنا لتحميل هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
نقاط البيانات التي تم جمعها في اليوم ما حول الولادة 1 الجراء الماوس أقل قليلا من متوسط القيم المتوقعة للفئران الكبار (500-700 نبضة في الدقيقة الواحدة). 8 هناك زيادة في معدل ضربات القلب مع الشيخوخة الماوس، الذي يقع أكثر في خط للقيم المتوقعة(الجدول 1). ومع ذلك، من المهم التأكيد على أن القيم الوليدية كانت في الطرف الأدنى من هذا النطاق، مما يدعم فكرة توثيق القيم المعيارية بطريقة محددة حسب العمر. هذه الطريقة تختلف عن بروتوكولات تخطيط القلب الأخرى في أنه لا توجد صدمة جسدية للماوس. البروتوكول غير باضع تماما ، لا يتطلب استخدام التخدير ، وهو الأمثل للفئران مباشرة بعد الولادة. لا يسمح جهاز تخطيط القلب الأخرى للجراء هذا الشباب لتحليلها بهذه الطريقة9,10,11. يهدف هذا البروتوكول إلى إنشاء طريقة مرجعية موثوقة لتوليد بيانات معيارية خاصة بسكان الماوس الحديثي الولادة، ولكنها قابلة للتطبيق على مجموعات الأطفال البشرية.
عند إجراء تخطيط كهربية القلب على صغير كهذا، من المهم توخي الحذر مع جميع الخطوات. ومع ذلك، هناك بعض الخطوات الرئيسية التي يمكن أن تغير نوعية النتائج. الأول هو تطبيق هلام موصل. إذا كان هناك الكثير من الجل، سيكون هناك فرصة أعلى للأقطاب للاتصال وقصيرة. إذا لم يكن هناك ما يكفي من هلام، لن يكون هناك اتصال آمن. أفضل طريقة لتطبيق الجل هو الاقتراب من القطب من الزاوية الخارجية ولفة الجل على الجزء العلوي من القطب. من المهم جدا أن يتم اتخاذ الحذر الشديد لضمان عدم وجود خيوط بين الأقطاب الكهربائية، والتي من شأنها أن تتداخل مع وجود و / أو نوعية النشاط الكهربائي. قد يكون من المفيد أن تأخذ أداة رقيقة (مثل، ملقط)، وتشغيلها بين الأقطاب لجمع أي خيوط ضالة التي قد لا تكون مرئية على ما يبدو. وفي حين أن هذه الخطوة الإضافية غير مطلوبة رسمياً كجزء من البروتوكول، إلا أنها يمكن أن تكون بمثابة احتياط إضافي لضمان إجراء أفضل للانكسار والحد الأدنى من الضوضاء.
إذا كان وجود ضجيج ثابت يسبب تخطيط القلب لتكون غير قابلة للقراءة (الشكل 2) ، قد يكون من المفيد لإزالة جميع الأجهزة الإلكترونية من المنطقة المجاورة مباشرة (الجدول العلوي). وهذا مفيد بشكل خاص إذا كان أي من الأجهزة الإلكترونية الموجودة في مكان قريب تتحرك، كما يمكن التقاط هذه الحركة من قبل جهاز تسجيل ECG12. ومن المهم أيضا عدم إدخال أي تحركات خارجية أثناء جمع البيانات. يمكن أن تتضمن الحركات الخارجية التي يمكن أن تتداخل مع جودة تخطيط القلب وضع الكائنات على نفس السطح القريب ، ويجب تجنبها حتى بعد اكتمال القراءة. بالإضافة إلى الأجهزة الخارجية، قد يسبب الجراء الماوس نشطة جدا أيضا تداخل الكهربائية المرتبطة حركات الجسم المفرطة. يزيد احتمال حدوث هذا النوع من التداخل العضلي الهيكلي مع نضج الجراء، والتي ينبغي أخذها في الاعتبار عند اختيار الأعمار لجمع البيانات. في حالة تحول الجرو من الأقطاب الكهربائية بطريقة تعرض جودة قراءة تخطيط القلب للخطر بشكل كبير ، يجب النظر في إعادة وضع الجرو. يمكن أن يؤدي إعادة وضع الماوس قبل إعادة تطبيق جل القطب الكهربائي إلى توفير نتائج محسنة في معظم الحالات وتوفير وقت إضافي وكواشف إضافية. قبل تغيير موضع الجرو، حدد زر الإيقاف المؤقت في البرنامج. إيقاف تشغيل إيقاف التسجيل النشط من تخطيط القلب ولكن سوف تستمر في تتبع الوقت. ملاحظة، عند استئناف التسجيل، ستظهر تخطيط القلب في وقت لاحق من إيقاف مؤقت عند. قم بتمرير منصة الجهاز من عصر فاراداي مع وضع الماوس بين المصدات. إزالة مصدات المحيطة الماوس، ورفع بلطف الجرو الخروج من الأقطاب الكهربائية. إعادة وضع الجرو على الأقطاب الكهربائية بعد نفس البروتوكول من عقد بلطف الماوس في مكان لمدة 1 دقيقة للجل للتمسك (الخطوة 3.4-3.5). حاول تغيير موضع الماوس بحيث تكون الأقطاب الكهربائية على الصدر بين الأطراف العليا (الشكل 3). في حين تم تصميمها كطريقة مثالية غير باضعة لجمع تخطيط القلب في فئران حديثي الولادة ، فإن أحد القيود المرتبطة بهذا البروتوكول هو زيادة التنقل المرتبطة بجمع البيانات على فأرة غير مُجلة ، حيث قد يتحرك الماوس ويتحول أيضًا على الجهاز مما سيؤثر على جودة القراءة. في حين قد تكون حركة محدودة مع تحديد المواقع من مصدات السيليكون، وهذا لا يمكن منعها دون استخدام التخدير أو التخدير.
في الحالة التي يأتي فيها تسجيل تخطيط القلب مع تداخل شديد(الشكل 2) على الرغم من تقليل كل التداخل الكهربائي إلى الحد الأدنى ، فإن الخطوة التالية التي يجب اتخاذها هي إعادة وضع الأسلاك الخارجية التي تربط منصة التسجيل بقفص فاراداي. من المهم جدا أن الأسلاك الخارجية لا تزال متصلة بشكل صحيح إلى منصة تسجيل أثناء الحصول على البيانات. إذا تم إعادة وضع الأسلاك الخارجية، تأكد من إعادة ربط هذه الأسلاك بعناية في كلا الطرفين، حتى يمكن الحصول على تسجيل أكثر وضوحا. إذا كان استخدام قفص فاراداي المقدمة مع الجهاز غير مناسب، يمكن استخدام الجهاز في أقفاص فاراداي الأخرى.
إذا كان التسجيل غير واضح أو الماوس قد انتقلت من الأقطاب الكهربائية، وإزالة الماوس من الجهاز وتنظيف الأقطاب الكهربائية عن طريق اتخاذ ملقط وإزالة كل هلام موصل. لأن هلام إجراء هو للذوبان في الماء، يمكن للمرء أيضا استخدام الماء الدافئ لإزالة بلطف هلام الزائدة من جلد الجرو. أعد تطبيق الجل وإعادة وضع الجرو.
للحصول على أفضل النتائج تأكد من تنظيف الجهاز بشكل صحيح قبل وبعد كل استخدام. لا يجف الجل ويمكن إزالته باستخدام ملقط لسحبه من الجهاز ، ولكن الجل قابل للذوبان في الماء ، لذلك يمكن استخدام قطعة قماش رطبة لتنظيف الأقطاب الكهربائية لمنصة التسجيل.
كانت الفئران القديمة أكثر نشاطًا في عملية التسجيل ، لذلك من المهم مراقبتها عن كثب لأنها غالبًا ما تتحرك من الأقطاب الكهربائية ويمكنها حتى التحرك خارج منصة الجهاز. في حين أن قراءة واضحة قد لا يحدث على الفور، مع استكشاف الأخطاء وإصلاحها وإعادة تحديد موضعها، كان هناك نجاح في الحصول على تسجيلات قابلة للاستخدام مع هذا الجهاز(الشكل 1). قد تحتاج الفئران النشطة إلى إعادتها إلى أمهم وإعادة تحللها بعد استراحة. ويمكن أيضا أن تعقد في راحة اليد وتغطي بلطف لتوفير الحرارة والظلام حتى يستقر الجرو.
تم تصميم هذا الجهاز لجمع بيانات تخطيط القلب على الجراء الماوس من سن الميلاد إلى P10 (الشكل 4). من المرجح أن الجراء الأكبر من P10 لن تكون قادرة على التأقلم مع الجهاز مع قفص فاراداي ، وهو مكون أساسي لتعظيم الإشارة إلى نسب الضوضاء. حتى في P10، من المرجح أن تحتاج إلى إجراء تعديلات تحديد المواقع لاستيعاب حجم أكبر للجسم في الجهاز. توخى الحذر الشديد عند نقل الجهاز إلى داخل وخارج قفص فاراداي. إزالة المصد العلوي سوف تسمح للماوس أن تستلقي على منصة القطب مع قفص فاراداي المحيطة بها. وبالنظر إلى أن الفئران في هذا العمر هي أكثر نشاطا، فهي أكثر عرضة للتحرك قبالة الأقطاب الكهربائية دون استقرار المصد العلوي. يمكن أيضا أن توضع المصد العلوي أمام الجرو للمساعدة في تثبيط الجرو تتحرك قبالة الجهاز.
وتشمل الجدة من هذا الجهاز والبروتوكول المقابلة الأمثل للاستخدام مباشرة بعد الولادة، وقدرة النظام لاستيعاب نطاق أوسع العمرية (P1-P10) والحاجة التي تعالجها هذه الطريقة لتوسيع التطبيقات الترجمة في وسائل البحوث في مجال علم وظائف القلب والأوعية الدموية وما بعدها. على الرغم من أن الأجهزة المتطورة التي تستخدم تخطيط صدى القلب لتحديد دورات القلب في الفئران حديثي الولادة متوفرة13، فإن إحدى المزايا الكبيرة لهذا البروتوكول هي أنه يسمح بوسائل بسيطة نسبيا وبأسعار معقولة لمعالجة المعلمات الكهربائية الفيزيائية الأساسية ، والتي هي جذابة للغاية في بيئة التمويل العلمي الحالية المحفوفة بالمخاطر.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
ولا يبلغ المؤلفان عن أي تضارب في المصالح.
Acknowledgments
الكتاب الاعتراف الدعم السخي من إنقاذ القلوب الصغيرة المجتمع (KLT), برنامج COBRE UNE (NIGMS منحة رقم P20GM103643; LAF)، وبرنامج الزمالة SURE في جامعة نيو إنغلاند (VLB)، فضلا عن الدعم الفني للمرضى من آشيش مور (iWorx، دوفر، NH). الشكل 3، الشكل 4، والشكل S1 تم إنشاؤها باستخدام برنامج Biorender.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| LabScribe4 | iWorx | LabScribe4 | Software used to record ECG |
| Neonatal Mouse ECG & Respiration System | iWorx | RS-NMECG : Neonatal Mouse ECG | ECG device |
| Tensive Conductive Adhesive Gel | Parker Laboratories, Inc | 22-60 | Tac-gel used as conductive gel for ECG |
References
- 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).
