Summary
Her præsenterer vi en noninvasive elektrokardiografi (EKG) protokol, optimeret til tidlige postnatal mus, der ikke kræver brug af bedøvelsesmidler.
Abstract
Elektrokardiografi (EKG) har længe været påberåbt som en effektiv og pålidelig metode til vurdering af hjerte-kar-(og kardiopulmonal) funktion i både menneskelige og animalske modeller af sygdom. Individuel puls, rytme og regelmæssighed, kombineret med kvantitative parametre indsamlet fra EKG, tjener til at vurdere integriteten af hjerteledningssystemet samt den integrerede fysiologi ihjertecyklussen. Denne artikel indeholder en omfattende beskrivelse af de metoder og teknikker, der anvendes til at udføre et noninvasive EKG på perinatale og neonatal musunger så tidligt som den første postnatal dag, uden at det er behov for brug af bedøvelsesmidler. Denne protokol er designet til direkte at imødekomme et behov for en standardiseret og repeterbar metode til opnåelse af EKG i nyfødte mus. Fra et translationelt perspektiv viser denne protokol sig at være helt effektiv til karakterisering af medfødte kardiopulmonale defekter, der genereres ved hjælp af transgene muselinjer, og især til analyse af defekter, der forårsager dødelighed på eller i løbet af de første postnatale dage. Denne protokol har også til formål direkte at løse et hul i den videnskabelige litteratur til at karakterisere og give normative data i forbindelse med modning af den tidlige postnatal hjerteledning system. Denne metode er ikke begrænset til et specifikt postnatalt tidspunkt, men giver snarere mulighed for EKG dataindsamling i neonatal mus hvalpe fra fødslen til postnatal dag 10 (P10), et vindue, der er af afgørende betydning for modellering menneskelige sygdomme in vivo, med særlig vægt på medfødt hjertesygdom (CHD).
Introduction
Hjertefunktion kan måles på forskellige måder, hvoraf den mest almindelige omfatter brug af elektrokardiografi (EKG) til at analysere ledning af elektrisk strøm gennem hjertet samt dens samlede hjertecyklus og funktion1. Elektrokardiografi er fortsat et nyttigt diagnostisk værktøj til at identificere og karakterisere hjerteanomalier i både humane og animalske modelleraf sygdom 1,2. Uregelmæssigheder i en elektrokardiogramaflæsning kan findes i unormal hjerteudvikling (dvs. medfødt hjertesygdom (CHD)) og kan omfatte arytmier, der manifesterer sig som ændringer i pulsen (f.eks. bradykardi) og rytme (f.eks. "hjerteblokke"), der tyder på defekter i integriteten og/eller funktionen af det underliggende myokardie. Ændringer som disse kan prædisponere patienter for livstruende hjertedysfunktion (f.eks. kongestivt hjertesvigt og/eller hjertestop) og øget dødelighed3,4. I betragtning af den høje dødelighed med svær og ubehandlet CHD er det afgørende at udvikle en standardiseret og repeterbar metode til indsamling af EKG i denne tidlige postnatale periode.
Selv om vi ikke er de første til at løse dette problem, tidligere metoder til indsamling af EKG på en mus hvalpe har traditionelt inkluderet invasive procedurer (subkutan nål eller wire elektroder) og / eller brugen af bedøvelsesmidler5,6,7. Fordele ved at udføre noninvasive EKG analyse omfatter minimere smerter og fortryde stress på dyret. Mens eksperimentatoren stadig skal være forsigtig med at forårsage hvalpen stress, enheden er designet til at undgå fælles stressfaktorer for at producere nøjagtige data. I forbindelse med evaluering af hjertefunktion, indføre anæstesi til dyr, der kan have kardiopulmonale abnormiteter potentielt kunne maskere eller endda forværre underliggende betingelser. Bedøvelsesmidler kan påvirke den elektriske ledning ved at ændre depolarisering og/eller repolarisering af cellerne. Endelig kan brugen af anæstesi sætte den nyfødte hvalp på en øget risiko for hypotermi, som yderligere kunne forvirre enhver iboende patologi. Følgende protokol indfører ikke bedøvelse, invasive procedurer, eller udtalt ubehag for hvalpen. Når udstyr setup er afsluttet, enhed setup og dataindsamling involverer dyret kan fuldføres effektivt, hvorefter hvalpene kan returneres til deres mor. Derudover giver dette system mulighed for at udføre gentagne og/eller serielle analyser, som er ideel til forsøg, der kræver analyse over tid, indførelse af farmakologiske behandlinger osv.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Følgende protokol følger standarderne for Den Institutionelle Animal Care and Use Committee fra University of New England. Nøje observation af protokollen bør give tilfredsstillende EKG-aflæsninger hos alle undersøgte nyfødte (n > 70).
1. Klargøring af udstyr
- Sæt enheden i USB-porten på en computer med EKG-softwaren downloadet på den. Måleapparatet begynder automatisk at opvarme op til (37 °C/98.6 °F). Den indvendige varmeenhed er indeholdt i måleenheden og opvarmer kun plastoverfladen. Sølvtrådselektrene opvarmes ikke.
- Lad overfladen nå temperaturen ca. 15 min. Brug denne tid til at samle og oprette dyr.
BEMÆRK: Protokollen kan være sat på pause på dette tidspunkt, og platformen kan forblive tilsluttet og opvarme i en længere periode. I mangel af en selvopvarmning elektrode platform, et dyr sikker varmepude kan også bruges til at holde mor og hvalpe fra at blive hypotermi.
2. Tilberedte dyr
- Indsamle mor og hvalpe og holde sig inden for huset bur, indtil klar til at indsamle.
- Når måleenheden er opvarmet til temperaturen, fjernes museungen fra buret, og brystkassen tørres af med 70 % ethanol sprøjtet på en tørre. Placer hvalpen på plastens opvarmede overflade.
- Lad musen akklimatisere sig til overfladen i mørke i ca. 2-5 minutter.
3. Opsætning af mus og elektrodeplatform (elektrodeapplikation)
- Brug en metal spatel, sonde, eller træ dyvel til at indsamle en lille dråbe af lim, elektrisk ledende gel (en hurtigtørrende høj ledningsevne elektrode gel almindeligt anvendt til placering af gnaver elektroder).
BEMÆRK: Enhver nonfibrous, fast genstand kan bruges til at anvende den ledende gel, så længe objektet ikke vil efterlade syntetiske fibre eller lignende materiale på elektroderne, der kan forstyrre kvaliteten af det elektriske signal. - Brug spatel / dyvel, forsigtigt røre toppen af hver af de fire, fladtrykt elektrode overflader ved at trykke forsigtigt ned og trække den ledende gel i en skrå vinkel væk fra midten af elektroden konstruktion. Sørg for, at hver enkelt elektrode er helt dækket med gelen.
FORSIGTIG: Dette trin er yderst vigtigt for at sikre, at den ledende elektrodegel ikke klæber til mere end en enkelt elektrode. Klæbende tråde, der dannes mellem elektroder kan udføre ladning og potentielt forstyrre eller kortslutte det ønskede elektriske signal. Protokollen bør ikke sættes på pause på dette tidspunkt, da gelen vil begynde at størkne og blive tilhænger. Sørg for at sætte musen op til platformen inden for 5-10 minutter efter påføring af ledende gel (eller tilsvarende ledende elektrodegelsubstitution). - Placer metal spatel eller træ dyvel med resten af gelen til siden.
- Placer neonatal mus hvalp brystbenet ned og tilbøjelige med hovedet af hvalpen vender udgående USB-kanten af platformen. Sørg for, at en del af hvalpens bryst dækker hver af de fire elektroder. Forsigtigt fastholde hvalpens underarme ved deres side, mens samtidig holde nede i ca 1 min at tillade den ledende gel til at indstille.
- Placer gummi silikone kofangere på højre og venstre side af hvalpen. Kofangere skal fastgøre hvalpen på hver side og give stabilitet for at forhindre for store bevægelser af musen, men bør IKKE forhindre enhver bevægelse af musen. Når det er installeret, skal du holde øje med musen et øjeblik og justere kofangerplacering efter behov.
FORSIGTIG: Komm ikke musen for stramt, da dette kan forstyrre åndedrætsmekanikken og åndedrætshastigheden. - Brug dyvel, der blev afsat til at anvende resterende ledende gel til jordforbindelse hale elektrode og sted på gump af hvalpen. Påfør let tryk for at lade gelen indstille, før hvalpen slippes.
- Placer den endelige silicium kofanger på toppen af gump af musen til at holde jordforbindelse elektroden på plads.
FORSIGTIG: Brug ikke overdreven kraft, mens den endelige kofanger anbringes, da dette kan forårsage ubehag for hvalpen og/eller fortrænge jordelektroden. - Tag fat i hele platformen og forsigtigt sted inde i Faraday buret.
FORSIGTIG: Vær forsigtig og sørg for, at den øverste silikonekofanger ikke forskydes, når Faraday-buret er på plads. - Før optagelse skal du sørge for, at museungen ikke bevæger sig for meget, og sørg for, at musens krop og hoved ser sikkert ud.
FORSIGTIG: Sørg for, at museungens hoved er i stand til at bevæge sig noget frit inden for kofangerne og ikke er helt snude ned i platformen. Den hævede platform er designet til at løfte musen brystkasse lidt og forhindre kvælning, men dette bør overvåges nøje.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Et ideelt EKG ville have et klart, fremtrædende signal, der gør det muligt at analysere alle bølger i flere forskellige tidsrammer (Figur 1). Laboratoriet oprindeligt ansat en brugerdefineret anvendelse af en elektromyografi apparat til at producere EKG'er af en utilfredsstillende kvalitet, som kun tillod os at analysere grundlæggende parametre såsom puls (Figur S1). Dette inspirerede arbejde med en virksomhed til at udvikle en ny prototype EKG enhed specielt til analyse af tidlige postnatal mus hvalpe.
En dårlig kvalitet læsning har ingen mærkbar beats, viser klar interferens, og har bølger eller uoverensstemmelser på tværs af læsning(Figur 2). For at opnå den højeste kvalitet EKG, følg instruktionerne omhyggeligt. Vær forsigtig med påføring af gel, da det er moderat klæbende, og kan kræve ekstra tid til at give musen plads til enheden. Ved at gøre dette, det sænker risikoen for musen bevæger sig, der er en kortslutning ud af elektroder, og for korrekt brug af enheden. Mus skal placeres på enheden, så hovedet vender mod de ledninger, der forbinder enheden til USB-porten og i en udsat position (Figur 3). Musen skal fastgøres med gummikofangere for at holde dem sikkert på plads, med to på siden og en på toppen (Figur 3). Disse kofangere bør sikre musen, men bør ikke forhindre musen i at bevæge hovedet. Udformningen af musen er vigtigt for læsning, da ledningerne er stationære. Ledningerne er sat op, så de to forreste elektroder er bly I (Figur 3). De bageste to elektroder er Fører II og III, med jorden elektrode er på gump af hvalpen (Figur 3). Indstilling af musen op på denne måde vil give mulighed for bedre resultater.
Det anvendte program giver mulighed for analyse af EKG i programmet. Dette giver analyse af nøgleaspekter, herunder puls, R-R-intervaller, QRS-komplekst interval, QT-interval og PR-interval. I betragtning af denne evne var det muligt at etablere et datasæt af normative værdier for en perinatal mus (tabel 1). Disse normative resultater blev baseret off mus, der blev analyseret inden for en dag efter fødslen. Det blev konstateret, at en gennemsnitlig hjerteslag var 357,2 slag i minuttet (bpm). De gennemsnitlige R-R-, QRS-, QT- og PR-intervaller var henholdsvis 169,1, 16,9, 45,4 og 36,3 millisekunder (ms) (tabel 1). Vigtigere er det, opsætningen kan bruges til at analysere EKG mønstre fra neonatal mus, der lider af medfødte hjertefejl (Figur S2).
| Hvalpe alder | Ave/STDEV | Puls (bpm) | R-R-interval (ms) | PR Varighed (ms) | QRS Varighed (ms) | QT Varighed (ms) | ST Varighed (ms) | T Varighed (ms) | P Varighed (ms) |
| kr. | Gennemsnit | 357.2 | 169.1 | 36.3 | 16.9 | 45.4 | 16.4 | 18 | 12.8 |
| Standardafvigelse | 36.3 | 20 | 10.9 | 5.8 | 16 | 7.4 | 7.2 | 3.1 | |
| kr. | Gennemsnit | 412.4 | 149.2 | 46.4 | 14.5 | 53 | 22.3 | 16.2 | 14.8 |
| Standardafvigelse | 55.4 | 21.4 | 6.8 | 11 | 12.2 | 6.9 | 4.6 | 3.1 | |
| kr. | Gennemsnit | 505.5 | 119.2 | 46.7 | 11.7 | 51.3 | 20.8 | 18.8 | 14.2 |
| Standardafvigelse | 19.2 | 4.6 | 13.3 | 5.8 | 8.1 | 11.4 | 4.6 | 2.3 | |
| kr. | Gennemsnit | 555.3 | 108.7 | 40 | 9.5 | 43.6 | 20.3 | 13.7 | 14 |
| Standardafvigelse | 34.2 | 7 | 2.5 | 0.6 | 6 | 7.1 | 3.2 | 2.7 |
Tabel 1: Repræsentative resultater af EKG-målinger for den gennemsnitlige perinatale museunge P1, P3, P5 og P7.
Figur 1: Repræsentative elektrokardiografiske aflæsninger fra neonatal mus på den første (A, P1.0), tredje (B, P3.0) og syvende (C, P7.0) postnatal dag.
(A-C) Billeder repræsenterer eksempler på EKG-sporinger af god kvalitet ved hjælp af den 2-ledende, ikke-ininvasive enhed, der er fanget i en 1,5 s ramme af aflæsningen. Bemærkelsesværdige egenskaber ved gode EKG-læsninger omfatter klare, mærkbare beats, som beskrevet kollektivt af tilstedeværelsen af konsekvente P-bølger efterfulgt af en QRS kompleks og efterfølgende T-bølger, synlig i begge Leads I-II af hver postnatal tidspunkt. Eksempler omfatter også et lavt signal-støj-forhold (minimal artefakt) og en mærkbar isoelektrisk linje. Top EKG-strimmel (rød): Bly I; bund EKG-strimmel (grøn): Bly II. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2: RepræsentativT EKG læses med komplikationer.
Dette billede er repræsentativt for en EKG-læsning af dårlig kvalitet ved hjælp af den 2-bly, ikke-ininvasive enhed på den første postnatale dag (P1.0). Ovenstående billeder blev taget i en 1,5 s læseramme. Dårlig kvalitet EKG sporninger er kendetegnet ved fraværet af mærkbar beats (og specifikke hjerte cyklus bølgeformer), sammen med udtalt artefakt (højt signal: støj forhold), og bemærkelsesværdige uoverensstemmelser mellem Leads I og II fra en given mus hvalp. For at forbedre dette EKG, både enheden og silikone kofangere sikre hvalpen ville kræve repositionering inden for Faraday bur. For at minimere elektromagnetisk interferens skal alle bevægelige enheder i nærheden af apparatet fjernes. Den endelige fejlfindingsforanstaltning vil indebære repositionering af museungen på enheden elektroder og / eller mere ledende gel skulle (re-)anvendes. Top EKG-strimmel (rød): Bly I; bund EKG-strimmel (grøn): Bly II. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3: Placering af museunge og ledelektroder til indsamling af tidlig postnatal EKG.
(A) Venstre: Forreste perspektiv af musen placering på elektrode platform i Faraday bur (sort). Højre: Lateral visning illustrerer korrekt museplacering oven på hævede elektroder/platform; støttende silikone kofangere (ikke afbilledet) er placeret på begge sider og på tværs af toppen af musen hvalp i Faraday bur. (B)Bipolar lemmer fører og elektrode placering på neonatal mus. Illustration viser kontaktpunktet for hver hævet elektrode på museungens bug. (B,C) Placering af elektrode, førervejsretningalitet i brystet og (C) tilsvarende repræsentative EKG-sporinger fra en neonatal museunge ved P1.0 (bly I (rød); Bly II (grøn)). Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4: Repræsentativ EKG-sporing af neonatale mus på flere postnatale tidspunkter.
Repræsentativt EKG læser (top 2 spor) og illustrerede hjertecyklusser (nedersterække ) fra neonatal mus hvalpe på den første (A, P1.0), tredje (B, P3.0), og syvende (C, P7.0) postnatal dag. Hvert billede repræsenterer en eksemplarisk EKG-sporing ved hjælp af 2-bly, noninvasive enhed, fanget i en 1,5 sekunder ramme af læsning(A-C, Lead I (top / rød); Bly II (bund/grøn)). Mens individuelle bølgeformer synes at gennemgå morfologiske ændringer med stigende alder, bemærkelsesværdige og konsekvente egenskaber omfatter klare, mærkbar beats, som beskrevet kollektivt af tilstedeværelsen af konsekventE P-bølger efterfulgt af en QRS kompleks og efterfølgende T-bølger, synlig i begge Leads I-II af hver postnatal tidspunkt. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur S1: Illustration af traditionelle blyelektroder til ikkeinvasiv samling af tidlig postnatal EKG. (A, venstre) Lateral visning af mus og elektrode placering i Faraday bur (boks). (B) Traditionelle selvklæbende hudelektroder er placeret på hvalpens dorsale overflade. (A, højre) EKG-lignende signal kan fortolkes med brug af traditionel elektromyografi transducer til at producere en minimalistisk EKG sporing kan kun skelnes i Bly II (C, bund). (B-C) Elektrode placering, bryst bly retningsbestemthed, og tilsvarende, repræsentativ EKG sporing fra en neonatal mus hvalp på P1.0 (Lead II; lilla). Klik her for at downloade dette tal.
Figur S2: Komparativ elektrokardiografiske aflæsninger fra littermate-bekæmpelsesunger og mutantunger med medfødt hjertesygdom på den første postnatale dag (P1.0). (A,B) Billeder repræsenterer eksempler på EKG-sporinger af god kvalitet fra sunde neonatale unger (A, CONTROL) sammenlignet med unger født med CHD (B, CHD MUT) ved P1.0. Den 2-bly, noninvasive enhed blev brugt til at fange EKG-sporinger på 10,0 (A, B, top) og 1,5-sekunders intervaller (A, B, bund). Mærkbare forskelle i puls er synlige i CHD MUT (B), som visualiseret af det reducerede antal hjertecyklusser (komplekser) synlige i den givne tidsramme. Sammenligning afslører også uregelmæssigheder i den generelle morfologi af QRS-bølgeformer, hyppighed og generel regelmæssighed af hjertecyklusser i CHD MUT (B) sammenlignet med kontrol (A). Bly I (rød); Bly II (grøn)). Klik her for at downloade dette tal.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
De datapunkter, der indsamles i perinatale dag 1 museunger, ligger lidt under de gennemsnitlige forventede værdier for voksne mus (500-700 slag i minuttet). 8 Der er en stigning i pulsen i takt med, at musen ældes, hvilket falder mere i tråd med de forventede værdier (tabel 1). Det er dog vigtigt at understrege, at neonatalværdier var i den lavere ende af dette interval, hvilket understøtter tanken om, at normative værdier skal dokumenteres på en aldersspecifik måde. Denne metode er anderledes end andre elektrokardiogram protokoller i, at der ikke er nogen fysisk traumer til musen. Protokollen er helt noninvasive, kræver ikke brug af anæstesi, og er optimal for mus umiddelbart efter fødslen. Ingen anden elektrokardiogramanordning gør det muligt for unge hvalpe at blive analyseret på dennemåde 9,10,11. Denne protokol har til formål at etablere en pålidelig referencemetode til at generere normative data, der er specifikke for den neonatale musepopulation, men som gælder for pædiatriske befolkningsgrupper hos mennesker.
Når du udfører et elektrokardiogram på et så lille dyr, er det vigtigt at være forsigtig med alle trin. Der er dog et par vigtige trin, der kan ændre kvaliteten af resultaterne. Den første er at anvende den ledende gel. Hvis der er for meget gel, vil der være en større chance for elektroderne til at forbinde og kort. Hvis der ikke er nok gel, vil der ikke være en sikker forbindelse. Den bedste metode til at anvende gelen er at nærme elektroden fra det udvendige hjørne og rulle gelen over toppen af elektroden. Det er meget vigtigt, at der udvises ekstrem forsigtighed for at sikre, at der ikke er nogen tråde mellem elektroder, hvilket ville forstyrre tilstedeværelsen og/eller kvaliteten af den elektriske aktivitet. Det kan være nyttigt at tage et tyndt værktøj (f.eks. saft), og køre det mellem elektroderne for at samle omstrejfende tråde, som måske ikke er tilsyneladende synlige. Selvom dette ekstra trin ikke formelt kræves som en del af protokollen, kan det fungere som en ekstra forholdsregel for at sikre optimal ledning og minimal støj.
Hvis støjen fra statisk støj gør, at EKG'en ikke kan læses (figur 2),kan det være nyttigt at fjerne alle elektroniske enheder fra umiddelbart (table-top) i nærheden. Dette er især nyttigt, hvis nogen af de elektroniske enheder til stede i nærheden bevæger sig, da denne bevægelse kan opfanges af EKG optageenhed12. Det er også vigtigt ikke at indføre eksterne bevægelser under dataindsamlingen. Udvendige bevægelser, der kan forstyrre kvaliteten af EKG kan omfatte indstilling objekter ned på samme nærliggende overflade, og skal undgås, indtil efter aflæsningen er færdig. Ud over eksterne enheder, meget aktive mus hvalpe kan også forårsage elektrisk interferens forbundet med overdreven kropsbevægelser. Sandsynligheden for denne type muskel- og skeletinterferens stiger, efterhånden som ungerne modnes, hvilket bør overvejes, når de vælger aldre til dataindsamling. I tilfælde af, at hvalpen skifter fra elektroderne på en måde, der i væsentlig grad kompromitterer kvaliteten af EKG-aflæsningen, bør det overvejes at flytte hvalpen. Hvis du flytter musen, før du vælger at genanvende elektrodegelen, kan den i de fleste tilfælde give forbedrede resultater og spare ekstra tid og reagenser. Før du flytter hvalpen igen, skal du vælge pauseknappen i softwaren. Hvis du sætter kørslen på pause, stopper den aktive optagelse af EKG'et, men den vil fortsætte med at spore tiden. Bemærk, at når optagelsen genoptages, vises EKG på et senere tidspunkt end sat på pause. Skub enhedens platform ud fra Faraday alder med musen stadig placeret mellem kofangere. Fjern kofangere omkring musen, og løft forsigtigt hvalpen ud af elektroderne. Flyt hvalpen på elektroderne efter den samme protokol, hvor musen forsigtigt skal holdes på plads i 1 min. for at gelen kan klæbes (trin 3.4-3.5). Prøv at flytte musen, så elektroderne er på brystkassen mellem overekstremiteterne (Figur 3). Mens designet som en ideel, noninvasive metode til indsamling af EKG i neonatal mus, en begrænsning i forbindelse med denne protokol ville være den øgede mobilitet forbundet med dataindsamling på en un-bedøvet mus, som musen også kan flytte og skifte på enheden, som vil påvirke kvaliteten af læsningen. Mens bevægelse kan være begrænset med positionering af silikone kofangere, kan dette ikke forhindres uden brug af sedation eller anæstesi.
I den situation, hvor en EKG-optagelse kommer med kraftig interferens (figur 2) på trods af at have minimeret al elektrisk interferens, er det næste skridt, der skal tages, at flytte den eksterne ledninger, der forbinder optageplatformen til Faraday-buret. Det er meget vigtigt, at den eksterne ledninger forbliver korrekt forbundet til optagelsen platform under dataindsamling. Hvis eksterne ledninger er flyttet, skal du sørge for at sætte denne ledninger omhyggeligt i begge ender, indtil en klarere optagelse kan opnås. Hvis brugen af Faraday-buret, der er udstyret med udstyret, ikke er egnet, kan apparatet anvendes i andre Faraday-bure.
Hvis optagelsen ikke er klar, eller musen er flyttet fra elektroderne, skal du fjerne musen fra enheden og rense elektroderne ved at tage kraftafces og fjerne al den ledende gel. Fordi den ledende gel er vandopløselig, kan man også bruge varmt vand til forsigtigt at fjerne overskydende gel fra huden på hvalpen. Genanvende gelen og flytte hvalpen.
For at opnå de bedste resultater skal du sørge for, at enheden er rengjort korrekt før og efter hver brug. Gelen tørrer og kan fjernes ved hjælp af hændeb til at trække den fra enheden, men gelen er vandopløselig, så en fugtig klud kan bruges til at rense elektroderne på optageplatformen.
Ældre mus har været mere aktive i optagelsesprocessen, så det er vigtigt nøje at overvåge dem, da de ofte bevæger sig fra elektroderne og endda kan bevæge sig væk fra enhedens platform. Mens en klar læsning ikke kan ske med det samme, med fejlfinding og repositionering, har der været succes med at få brugbare optagelser med denne enhed (Figur 1). Aktive mus kan være nødvendigt at returnere til deres mor og reanalyseret efter en pause. De kan også holdes i håndfladen og forsigtigt dækket for at give varme og mørke, indtil hvalpen slår sig ned.
Denne enhed er designet til at indsamle EKG-data om museunger fra fødselsalderen til P10 (Figur 4). Hvalpe ældre end P10 vil sandsynligvis ikke være i stand til at passe ind i enheden med Faraday bur, en væsentlig komponent til at maksimere signal til støj nøgletal. Selv ved P10, positionering justeringer vil sandsynligvis skulle foretages for at imødekomme en større kropsstørrelse i enheden. Vær meget forsigtig, når du flytter enheden ind og ud af Faraday-buret. Fjernelse af den øverste kofanger vil gøre det muligt for musen at lægge på elektroden platform med den omkringliggende Faraday bur. I betragtning af at musene i denne alder er mere aktive, de er mere tilbøjelige til at bevæge sig væk fra elektroderne uden stabilisering af den øverste kofanger. Den øverste kofanger kan også placeres foran hvalpen til at hjælpe afskrække hvalpen bevæger sig ud af enheden.
Nyheden om denne enhed og tilsvarende protokol omfatter optimering til brug umiddelbart efter fødslen, evnen af systemet til at rumme en bredere aldersgruppe (P1-P10) og behovet ved denne metode til at udvide de translationelle anvendelser af in vivo forskningsmetoder inden for hjerte-kar-fysiologi og videre. Selv om sofistikerede enheder udnytter ekkokardiografi til at kvantificere hjertecyklusser i nyfødte mus er tilgængelige13,en stor fordel ved denne protokol er, at det giver mulighed for en forholdsvis enkel og overkommelig midler til at løse grundlæggende elektrofysiologiske parametre, som er meget attraktiv i den nuværende parlous videnskabelige finansiering miljø.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne rapporterer ingen interessekonflikter.
Acknowledgments
Forfatterne anerkender generøs støtte fra Saving tiny Hearts Society (KLT), UNE COBRE Program (NIGMS tilskud nummer P20GM103643; LAF), og SURE Fellowship Program ved University of New England (VLB), samt patient teknisk support fra Ashish More (iWorx, Dover, NH). Figur 3, Figur 4 og Figur S1 blev oprettet med Biorender-software.
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).
