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Medicine

Nichtinvasive Elektrokardiographie in der Perinatonmaus

Published: June 12, 2020 doi: 10.3791/61074

Summary

Hier stellen wir ein nichtinvasives Elektrokardiographieprotokoll (EKG) vor, das für frühpostnatale Mäuse optimiert ist und keine Anästhetika erfordert.

Abstract

Die Elektrokardiographie (EKG) wird seit langem als effektive und zuverlässige Methode zur Beurteilung der kardiovaskulären (und kardiopulmonalen) Funktion sowohl in menschlichen als auch in tierischen Krankheitsmodellen verwendet. Individuelle Herzfrequenz, Rhythmus und Regelmäßigkeit, kombiniert mit quantitativen Parametern aus dem EKG, dienen dazu, die Integrität des Herzleitsystems sowie die integrierte Physiologie des Herzzyklus zubeurteilen. Dieser Artikel enthält eine umfassende Beschreibung der Methoden und Techniken, die verwendet werden, um ein nichtinvasives EKG an perinatalen und neonatalen Mauswelpen bereits am ersten postnatalen Tag durchzuführen, ohne dass die Verwendung von Anästhetika erforderlich ist. Dieses Protokoll wurde entwickelt, um den Bedarf an einer standardisierten und wiederholbaren Methode zur Gewinnung von EKG bei neugeborenen Mäusen direkt zu erfüllen. Aus translationaler Sicht erweist sich dieses Protokoll als durchaus wirksam für die Charakterisierung angeborener herzkaritomärer Defekte, die mit transgenen Mauslinien erzeugt werden, und insbesondere für die Analyse von Defekten, die in oder während der ersten postnatalen Tage tödliche Störungen verursachen. Dieses Protokoll zielt auch darauf ab, eine Lücke in der wissenschaftlichen Literatur direkt zu schließen, um normative Daten im Zusammenhang mit der Reifung des frühen postnatalen Herzleitsystems zu charakterisieren und bereitzustellen. Diese Methode ist nicht auf einen bestimmten postnatalen Zeitpunkt beschränkt, sondern ermöglicht die Erfassung von EKG-Daten bei neonatalen Mauswelpen von der Geburt bis zum postnatalen Tag 10 (P10), einem Fenster, das für die Modellierung menschlicher Krankheiten in vivo von entscheidender Bedeutung ist, mit besonderem Schwerpunkt auf angeborenen Herzkrankheiten (CHD).

Introduction

Die Herzfunktion kann auf unterschiedliche Weise gemessen werden, von denen die häufigste die Verwendung der Elektrokardiographie (EKG) umfasst, um die Leitung des elektrischen Stroms durch das Herz sowie seinen gesamten Herzzyklus und seine Funktion1zu analysieren. Die Elektrokardiographie ist nach wie vor ein nützliches diagnostisches Werkzeug zur Identifizierung und Charakterisierung von Herzanomalien in menschlichen und tierischen Modellen der Krankheit1,2. Unregelmäßigkeiten in einem Elektrokardiogramm-Lesen können bei einer abnormalen Herzentwicklung (d. h. angeborenen Herzerkrankungen (CHD) gefunden werden und können Arrhythmien umfassen, die sich als Veränderungen der Herzfrequenz (z. B. Bradykardie) und des Rhythmus (z. B. "Herzblöcke") manifestieren, die auf Defekte in der Integrität und/oder Funktion des zugrunde liegenden Myokards hindeuten. Veränderungen wie diese können Patienten zu lebensbedrohlicher Herzfunktionsstörung (z. B. Herzinsuffizienz und/oder Herzstillstand) und erhöhter Sterblichkeit prädisponieren3,4. Angesichts der hohen Sterblichkeitsraten mit schwerer und unbehandelter CHD ist die Entwicklung einer standardisierten und wiederholbaren Methode zur Erfassung von EKG während dieser frühen postnatalen Periode von entscheidender Bedeutung.

Obwohl wir nicht die ersten sind, die dieses Problem angehen, haben frühere Methoden der Sammlung von EKG auf einer Maus Welpen traditionell invasive Verfahren (subkutane Nadel- oder Drahtelektroden) und/oder die Verwendung von Anästhetika5,6,7enthalten. Zu den Vorteilen der nichtinvasiven EKG-Analyse gehören die Minimierung von Schmerzen und die Unbeanspruchung des Tieres. Während der Experimentator immer noch vorsichtig sein muss, um die Welpenbelastung zu verursachen, ist das Gerät so konzipiert, dass es häufige Stressoren vermeidet, um genaue Daten zu erzeugen. Im Zusammenhang mit der Beurteilung der Herzfunktion könnte die Einführung einer Anästhesie bei Tieren, die herzkaritatorische Anomalien haben können, möglicherweise die zugrunde liegenden Erkrankungen verschleiern oder sogar verschlimmern. Anästhetika können die elektrische Leitung beeinflussen, indem sie die Depolarisation und/oder Repolarisation der Zellen verändert. Schließlich kann die Verwendung von Anästhesie den neugeborenen Welpen einem erhöhten Risiko für Unterkühlung aussetzen, was jede inhärente Pathologie weiter verwirren könnte. Das folgende Protokoll führt keine Anästhetika, invasive Verfahren oder ausgeprägte Beschwerden an den Welpen ein. Sobald die Ausrüstungseinrichtung abgeschlossen ist, können geräteaufbau und Datenerfassung mit dem Tier effizient abgeschlossen werden, danach können die Welpen an ihre Mutter zurückgegeben werden. Darüber hinaus ermöglicht dieses System die Durchführen von Wiederholungs- und/oder seriellen Analysen, was ideal für Experimente ist, die im Laufe der Zeit analysiert werden müssen, die Einführung pharmakologischer Therapien usw.

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Protocol

Das folgende Protokoll folgt den Standards des Institutional Animal Care and Use Committee der University of New England. Die genaue Einhaltung des Protokolls sollte in allen untersuchten Neonaten (n > 70) zufriedenstellende EKG-Lesungen liefern.

1. Gerätezubereitungen

  1. Schließen Sie das Gerät an den USB-Anschluss eines Computers an, auf den die EKG-Software heruntergeladen ist. Das Messgerät beginnt automatisch mit dem Aufheizen auf (37 °C/98,6 °F). Die Innenheizung ist in der Messeinheit enthalten und erhitzt nur die Kunststoffoberfläche. Die Silberdrahtelektroden werden nicht beheizt.
  2. Lassen Sie ca. 15 min für die Oberfläche die Temperatur zu erreichen. Nutzen Sie diese Zeit, um Tiere zu sammeln und einzurichten.
    HINWEIS: Das Protokoll kann an dieser Stelle angehalten werden und die Plattform kann für einen längeren Zeitraum angeschlossen bleiben und heizung. In Ermangelung einer selbsterwärmenden Elektrodenplattform kann auch ein tiersicheres Heizkissen verwendet werden, um Mutter und Welpen davon abzuhalten, unterkühlt zu werden.

2. Tierpräparate

  1. Sammeln Sie die Mutter und Welpen und halten Sie innerhalb des Gehäusekäfigs, bis sie bereit sind zu sammeln.
  2. Sobald die Messeinheit auf die Temperatur erhitzt ist, entfernen Sie den Mauswelpen aus dem Käfig und wischen Sie den Thorax mit 70% Ethanol ab, das auf ein Tuch gesprüht wird. Legen Sie den Welpen auf die beheizte Oberfläche des Kunststoffs.
  3. Lassen Sie die Maus an die Oberfläche im Dunkeln für ca. 2-5 Minuten zu akklimatisieren.

3. Einrichtung der Maus- und Elektrodenplattform (Elektrodenanwendung)

  1. Verwenden Sie einen Metallspachtel, Eine Sonde oder einen Holzdübel, um ein kleines Tröpfchen mit klebendem, elektrisch leitendem Gel zu sammeln (ein schnell trocknendes Elektrodengel mit hoher Leitfähigkeit, das häufig für die Platzierung von Nagetierelektroden verwendet wird).
    HINWEIS: Jedes nichtfaserige, feste Objekt kann verwendet werden, um das leitende Gel anzuwenden, solange das Objekt keine synthetischen Fasern oder ähnliches Material auf den Elektroden zurücklässt, die die Qualität des elektrischen Signals beeinträchtigen könnten.
  2. Berühren Sie mit dem Spachtel/Dübel vorsichtig die Oberseite jeder der vier abgeflachten Elektrodenoberflächen, indem Sie sanft nach unten drücken und das leitende Gel in einem schrägen Winkel von der Mitte des Elektrodenkonstrukts wegziehen. Stellen Sie sicher, dass jede einzelne Elektrode vollständig mit dem Gel bedeckt ist.
    VORSICHT: Dieser Schritt ist äußerst wichtig, um sicherzustellen, dass das leitfähige Elektrodengel nicht mehr als eine einzige Elektrode haftet. Klebestränge, die sich zwischen Elektroden bilden, können Ladung betreiben und möglicherweise das gewünschte elektrische Signal stören oder ausdemieren. Das Protokoll sollte zu diesem Zeitpunkt nicht angehalten werden, da das Gel zu erstarren beginnt und anhänger wird. Stellen Sie sicher, dass Sie die Maus innerhalb von 5-10 Minuten nach anwendung von leitendem Gel (oder gleichwertiger leitender Elektrodengelsubstitution) auf die Plattform stellen.
  3. Legen Sie den Metallspachtel oder Holzdübel mit dem Rest des Gels zur Seite.
  4. Legen Sie die neonatale Maus Welpen Sternum nach unten und anfällig mit dem Kopf des Welpen mit Blick auf die ausgehende USB-Kante der Plattform. Stellen Sie sicher, dass ein Teil der Brust des Welpen jede der vier Elektroden bedeckt. Halten Sie die Unterarme des Welpen vorsichtig an ihrer Seite zurück, während Sie gleichzeitig ca. 1 min gedrückt halten, damit sich das leitende Gel einstellen kann.
  5. Legen Sie Gummisilikon Stoßfänger auf der rechten und linken Seite des Welpen. Stoßfänger sollten den Welpen auf jeder Seite sichern und Stabilität bieten, um übermäßige Bewegungen der Maus zu verhindern, aber nicht alle Bewegungen der Maus verhindern. Nach der Installation beobachten Sie die Maus für einen Moment und passen Sie die Stoßstange Platzierung nach Bedarf.
    VORSICHT: Komprimieren Sie die Maus nicht zu fest, da dies die Atemmechanik und die Atemfrequenz beeinträchtigen kann.
  6. Verwenden Sie den Dübel, der beiseite gelegt wurde, um das verbleibende leitende Gel auf die erdungsende Schwanzelektrode aufzutragen und auf den Rumpf des Welpen zu legen. Tragen Sie sanften Druck auf, damit sich das Gel vor dem Loslassen des Welpen einstellen kann.
  7. Platzieren Sie den letzten Siliziumstoßfänger auf den Rumpf der Maus, um die Erdungselektrode an Ort und Stelle zu halten.
    VORSICHT: Wenden Sie beim Platzieren der letzten Stoßstange keine übermäßige Kraft an, da dies zu Beschwerden beim Welpen führen und/oder die Erdungselektrode verdrängen könnte.
  8. Schnappen Sie sich die gesamte Plattform und legen Sie sanft in den Faraday Käfig.
    VORSICHT: Seien Sie vorsichtig und stellen Sie sicher, dass der obere Silikonstoßfänger nicht verdrängt wird, sobald der Faraday-Käfig an Ort und Stelle ist.
  9. Stellen Sie vor der Aufnahme sicher, dass sich der Maus-Welpen nicht übermäßig bewegt, und stellen Sie sicher, dass körper- und mauskopf sicher erscheint.
    VORSICHT: Stellen Sie sicher, dass sich der Kopf des Mauswelpen etwas frei innerhalb der Stoßfänger bewegen kann und nicht vollständig in die Plattform hineinschnist. Die erhöhte Plattform wurde entwickelt, um den Mausbrustleicht zu erhöhen und Erstickung zu verhindern, aber dies sollte genau überwacht werden.

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Representative Results

Ein ideales EKG hätte ein klares, markantes Signal, das es ermöglicht, alle Wellen in mehreren verschiedenen Zeitrahmen zu analysieren (Abbildung 1). Das Labor verwendete zunächst eine kundenspezifische Anwendung eines Elektromyographie-Geräts, um EKGs von unbefriedigender Qualität zu produzieren, die es uns nur erlaubten, grundlegende Parameter wie Herzfrequenz zu analysieren (Abbildung S1). Dies inspirierte die Zusammenarbeit mit einem Unternehmen, um einen neuartigen Prototyp eines EKG-Geräts speziell für die Analyse von frühen postnatalen Mauswelpen zu entwickeln.

Eine schlechte Lesequalität hat keine erkennbaren Beats, zeigt deutliche Interferenzen und hat Wellen oder Inkonsistenzen über den Messwert (Abbildung 2). Um das Hochwert-EKG zu erreichen, befolgen Sie die Anweisungen sorgfältig. Seien Sie vorsichtig bei der Anwendung von leitendem Gel, da es mäßig klebend ist und zusätzliche Zeit benötigen kann, damit die Maus auf das Gerät zu bringen. Dadurch verringert es das Risiko, dass sich die Maus bewegt, da die Elektroden kurzgehend sind und das Gerät korrekt verwendet werden kann. Mäuse sollten auf dem Gerät platziert werden, so dass der Kopf zu den Kabeln, die das Gerät mit dem USB-Anschluss verbinden und in einer anfälligen Position(Abbildung 3). Die Maus sollte mit Gummistoßstangen gesichert werden, um sie sicher an Ort und Stelle zu halten, mit zwei auf der Seite und einer auf der Oberseite (Abbildung 3). Diese Stoßfänger sollten die Maus sichern, aber nicht verhindern, dass die Maus ihren Kopf bewegt. Das Layout der Maus ist wichtig für die Lektüre, da die Leitungen stationär sind. Die Leitungen sind so aufgebaut, dass die vorderen beiden Elektroden Blei I sind (Abbildung 3). Die hinteren beiden Elektroden sind Leads II und III, wobei sich die Bodenelektrode auf dem Rumpf des Welpen begibt (Abbildung 3). Wenn Sie die Maus auf diese Weise nach oben setzen, können Sie bessere Ergebnisse erzielen.

Das verwendete Programm ermöglicht die Analyse des EKG im Programm. Dies ermöglicht die Analyse wichtiger Aspekte wie Herzfrequenz, R-R-Intervalle, QRS-Komplexintervall, QT-Intervall und PR-Intervall. Angesichts dieser Fähigkeit war es möglich, einen Datensatz mit normativen Werten für eine perinatale Maus festzulegen (Tabelle 1). Diese normativen Ergebnisse basierten auf Mäusen, die innerhalb eines Tages nach der Geburt analysiert wurden. Es wurde festgestellt, dass ein durchschnittlicher Herzschlag 357,2 Schläge pro Minute (bpm)betrug. Die durchschnittlichen R-R-, QRS-, QT- und PR-Intervalle betrugen 169,1, 16,9, 45,4 bzw. 36,3 Millisekunden (ms)(Tabelle 1). Wichtig ist, dass das Setup verwendet werden kann, um EKG-Muster von neonatalen Mäusen mit angeborenen Herzfehlern zu analysieren (Abbildung S2).

Pup Age Ave/STDEV Herzfrequenz (bpm) R-R-Intervall (ms) PR-Dauer (ms) QRS-Dauer (ms) QT-Dauer (ms) ST-Dauer (ms) T Dauer (ms) P Dauer (ms)
P1 Durchschnitt 357.2 169.1 36.3 16.9 45.4 16.4 18 12.8
Standardabweichung 36.3 20 10.9 5.8 16 7.4 7.2 3.1
P3 Durchschnitt 412.4 149.2 46.4 14.5 53 22.3 16.2 14.8
Standardabweichung 55.4 21.4 6.8 11 12.2 6.9 4.6 3.1
P5 Durchschnitt 505.5 119.2 46.7 11.7 51.3 20.8 18.8 14.2
Standardabweichung 19.2 4.6 13.3 5.8 8.1 11.4 4.6 2.3
P7 Durchschnitt 555.3 108.7 40 9.5 43.6 20.3 13.7 14
Standardabweichung 34.2 7 2.5 0.6 6 7.1 3.2 2.7

Tabelle 1: Repräsentative Ergebnisse von EKG-Messungen für den durchschnittlichen perinatale Mauswelpen P1, P3, P5 und P7.

Figure 1
Abbildung 1: Repräsentative elektrokardiographische Lesevorgänge von neonatalen Mäusen am ersten (A, P1.0), dritten (B, P3.0) und siebten (C, P7.0) postnatalen Tag.
(A-C) Bilder stellen Beispiele für hochwertige EKG-Tracings mit dem 2-leitern, nichtinvasiven Gerät dar, das in einem 1,5 s-Rahmen des Messwerts erfasst wurde. Bemerkenswerte Merkmale guter EKG-Lesungen sind klare, erkennbare Beats, wie sie zusammen durch das Vorhandensein konsistenter P-Wellen, gefolgt von einem QRS-Komplex, und nachfolgenden T-Wellen beschrieben werden, die in beiden Leads I-II jedes postnatalen Zeitpunkts sichtbar sind. Beispiele hierfür sind ein niedriges Signal-Rausch-Verhältnis (minimales Artefakt) und eine erkennbare isoelektrische Leitung. Top EKG-Streifen (rot): Blei I; Untere EKG-Streifen (grün): Blei II. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 2
Abbildung 2: Repräsentatives EKG liest mit Komplikationen.
Dieses Bild ist repräsentativ für eine schlechte EKG-Messung mit dem 2-leitern, nichtinvasiven Gerät am ersten postnatalen Tag (P1.0). Die obigen Bilder wurden in einem 1,5 s Leserahmen aufgenommen. Schlechte Qualität EKG-Tracings sind durch das Fehlen von erkennbaren Beats (und spezifischen Herzzyklus-Wellenformen), zusammen mit ausgeprägten Artefakt (hohes Signal:Rausch-Verhältnis) und bemerkenswerten Inkonsistenzen zwischen Leads I und II von einem bestimmten Mauswelpen gekennzeichnet. Um dieses EKG zu verbessern, müssten sowohl das Gerät als auch die Silikonstoßfänger, die den Welpen sichern, innerhalb des Faraday-Käfigs neu positioniert werden. Um elektromagnetische Störungen zu minimieren, müssten alle beweglichen Vorrichtungen in der Nähe des Geräts entfernt werden. Die endgültige Problembehandlungsmaßnahme würde eine Neupositionierung des Mauswelpen auf den Geräteelektroden und/oder mehr leitfähiges Gel beinhalten, das (wieder)angewendet werden müsste. Top EKG-Streifen (rot): Blei I; Untere EKG-Streifen (grün): Blei II. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 3
Abbildung 3: Platzierung des Mauswelpen und der Gliedmaßenbleielektroden zur Erfassung des frühen postnatalen EKG.
(A) Links: Vordere Perspektive der Mausplatzierung auf der Elektrodenplattform im Faraday-Käfig (schwarz). Rechts: Seitenansicht zur Veranschaulichung der richtigen Mausplatzierung auf erhöhten Elektroden/Plattform; unterstützende Silikonstoßfänger (nicht abgebildet) werden auf beiden Seiten und über der Oberseite des Mauswelpen innerhalb des Faraday Käfigs platziert. (B) Bipolare Gliedmaßenleitungen und Elektrodenplatzierung auf der Neonatalmaus. Die Abbildung zeigt den Kontaktpunkt für jede erhöhte Elektrode auf der ventralen Brustoberfläche des Mauswelpen. (B,C) Elektrodenplatzierung, Brustleitrichtung und (C) entsprechende, repräsentative EKG-Tracings von einem neonatalen Mauswelpen bei P1.0 (Lead I (rot); Blei II (grün)). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 4
Abbildung 4: Repräsentative EKG-Spuren von neonatalen Mäusen an mehreren postnatalen Zeitpunkten.
Repräsentatives EKG liest (oben 2 Spuren) und illustrierte Herzzyklen (untere Reihe) von neonatalen Mauswelpen am ersten (A, P1.0), dritten (B, P3.0) und siebten (C, P7.0) postnatalen Tag. Jedes Bild stellt eine beispielhafte EKG-Tracing mit dem 2-leiter, nichtinvasiven Gerät dar, das in einem 1,5-Sekunden-Frame des Messwerts erfasst wird (A-C, Lead I (oben/rot); Blei II (unten/grün)). Während einzelne Wellenformen morphologische Veränderungen mit zunehmendem Alter zu erfahren scheinen, umfassen bemerkenswerte und konsistente Eigenschaften klare, erkennbare Beats, wie sie zusammen durch das Vorhandensein konsistenter P-Wellen gefolgt von einem QRS-Komplex und nachfolgenden T-Wellen beschrieben werden, die in beiden Leads I-II jedes postnatalen Zeitpunktes sichtbar sind. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Abbildung S1: Abbildung traditioneller Gliedmaßen-Bleielektroden zur nichtinvasiven Erfassung des frühen postnatalen EKG. (A, links) Seitliche Ansicht der Maus- und Elektrodenplatzierung im Faraday-Käfig (Box). (B) Traditionelle Selbstkleben-Hautelektroden werden auf der dorsalen Oberfläche des Welpen positioniert. (A, rechts) EKG-ähnliches Signal kann mit der Verwendung von traditionellen Elektromyographie-Wandler interpretiert werden, um eine minimalistische EKG-Tracing zu erzeugen, die nur in Lead II (C, unten)erkennbar ist. (B-C) Elektrodenplatzierung, Brustleitrichtung und entsprechende, repräsentative EKG-Tracing von einem neonatalen Mauswelpen bei P1.0 (Lead II; violett). Bitte klicken Sie hier, um diese Abbildung herunterzuladen.

Abbildung S2: Vergleichende elektrokardiographische Lesungen von Wurfkarat-Kontrollwelpen und mutierten Welpen mit angeborener Herzkrankheit am ersten postnatalen Tag (P1.0). (A,B) Bilder stellen Beispiele für hochwertige EKG-Tracings von gesunden neugeborenen Welpen (A, CONTROL) im Vergleich zu Welpen dar, die mit CHD (B, CHD MUT) bei P1.0 geboren wurden. Das 2-leiter, nichtinvasive Gerät wurde verwendet, um EKG-Tracings bei 10,0 (A,B, top) und 1,5-Sekunden-Intervallen (A, B, unten )zu erfassen. Deutliche Unterschiede in der Herzfrequenz sind im CHD MUT (B) zu beobachten, wie die verringerte Anzahl von Herzzyklen (Komplexe) im gegebenen Zeitrahmen visualisiert. Der Vergleich zeigt auch Unregelmäßigkeiten in der allgemeinen Morphologie von QRS-Wellenformen, Häufigkeit und allgemeine Regelmäßigkeit der Herzzyklen in der CHD MUT (B) im Vergleich zur Steuerung (A). Blei I (rot); Blei II (grün)). Bitte klicken Sie hier, um diese Abbildung herunterzuladen.

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Discussion

Die Datenpunkte, die in perinatalem Tag 1 Mauswelpen gesammelt wurden, liegen leicht unter den erwarteten Durchschnittswerten für erwachsene Mäuse (500-700 Schläge pro Minute). 8 Die Herzfrequenz steigt mit zunehmendem Alter der Maus, die eher in der Linie der erwarteten Werte liegt (Tabelle 1). Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass neonatale Werte am unteren Ende dieses Bereichs lagen, was die Idee unterstützt, dass normative Werte altersspezifisch dokumentiert werden sollten. Diese Methode unterscheidet sich von anderen Elektrokardiogramm-Protokollen dadurch, dass es kein physisches Trauma für die Maus gibt. Das Protokoll ist völlig nicht invasiv, erfordert keine Anästhesie und ist für Mäuse unmittelbar nach der Geburt optimal. Kein anderes Elektrokardiogramm-Gerät erlaubt es Welpen dieses Jungen auf diese Weiseanalysiertwerden 9,10,11. Dieses Protokoll zielt darauf ab, eine zuverlässige Referenzmethode zur Generierung normativer Daten zu etablieren, die für die neonatale Mauspopulation spezifisch sind, aber für menschliche pädiatrische Populationen anwendbar sind.

Bei der Durchführung eines Elektrokardiogramms an einem so kleinen Tier ist es wichtig, bei allen Schritten vorsichtig zu sein. Es gibt jedoch einige wichtige Schritte, die die Qualität der Ergebnisse ändern können. Die erste ist die Anwendung des leitfähigen Gels. Wenn es zu viel Gel gibt, gibt es eine höhere Chance für die Elektroden zu verbinden und kurz. Wenn es nicht genug Gel gibt, gibt es keine sichere Verbindung. Die beste Methode, um das Gel anzuwenden, ist, sich der Elektrode von der außen Ecke zu nähern und das Gel über die Oberseite der Elektrode zu rollen. Es ist sehr wichtig, dass äußerste Vorsicht walten lässt, um sicherzustellen, dass es keine Fäden zwischen Elektroden gibt, was das Vorhandensein und/oder die Qualität der elektrischen Aktivität beeinträchtigen würde. Es kann nützlich sein, ein dünnes Werkzeug zu nehmen (z. B. Zange), und es zwischen den Elektroden laufen, um streunende Fäden zu sammeln, die möglicherweise nicht sichtbar sind. Obwohl dieser zusätzliche Schritt nicht formell als Teil des Protokolls erforderlich ist, könnte er als zusätzliche Vorsichtsmaßnahme dienen, um eine optimale Leitung und minimale Geräusche zu gewährleisten.

Wenn das Vorhandensein von statischem Rauschen dazu führt, dass das EKG nicht lesbar ist (Abbildung 2), kann es nützlich sein, alle elektronischen Geräte aus der unmittelbaren (Tischplatte) Umgebung zu entfernen. Dies ist besonders hilfreich, wenn sich eines der in der Nähe vorhandenen elektronischen Geräte bewegt, da diese Bewegung vom EKG-Aufnahmegerät12aufgenommen werden kann. Es ist auch wichtig, während der Datenerhebung keine Bewegungen von außen einzuführen. Äußere Bewegungen, die die Qualität des EKG beeinträchtigen könnten, können das Absetzen von Objekten auf derselben nahegelegenen Oberfläche umfassen und müssen bis nach Abschluss der Messung vermieden werden. Neben äußeren Geräten können sehr aktive Mauswelpen auch elektrische Störungen verursachen, die mit übermäßigen Körperbewegungen verbunden sind. Die Wahrscheinlichkeit dieser Art von Muskel-Skelett-Interferenz steigt mit zunehmendem Reife der Welpen, was bei der Auswahl von Altersfürfällen für die Datenerhebung berücksichtigt werden sollte. Für den Fall, dass sich der Welpen von den Elektroden in einer Weise verschiebt, die die Qualität der EKG-Messung erheblich beeinträchtigt, sollte eine Neupositionierung des Welpen in Betracht gezogen werden. Eine Neupositionierung der Maus vor der erneuten Anwendung des Elektrodengels kann in den meisten Fällen zu verbesserten Ergebnissen führen und zusätzliche Zeit und Reagenzien sparen. Bevor Sie den Welpen neu positionieren, wählen Sie die Pause-Taste in der Software aus. Durch das Anhalten des Laufs wird die aktive Aufzeichnung des EKG beendet, die Zeit wird jedoch weiterhin verfolgt. Beachten Sie, wenn die Aufnahme fortgesetzt wird, wird das EKG zu einem späteren Zeitpunkt als angehalten angezeigt. Schieben Sie die Geräteplattform aus dem Faraday-Zeitalter heraus, wobei die Maus noch zwischen den Stoßfängern positioniert ist. Entfernen Sie die Stoßfänger, die die Maus umgeben, und heben Sie den Welpen vorsichtig von den Elektroden ab. Repositionieren Sie den Welpen auf den Elektroden nach dem gleichen Protokoll, die Maus sanft an Ort und Stelle für 1 min für Gel zu haften (Schritt 3.4-3.5). Versuchen Sie, die Maus so neu zu positionieren, dass sich die Elektroden auf dem Thorax zwischen den oberen Gliedmaßen befinden (Abbildung 3). Obwohl sie als ideale, nichtinvasive Methode zur Erfassung von EKG bei neonatalen Mäusen konzipiert ist, wäre eine Einschränkung, die mit diesem Protokoll verbunden ist, die erhöhte Mobilität, die mit der Datenerfassung auf einer nicht-anesthetisierten Maus verbunden ist, da die Maus sich auch auf dem Gerät bewegen und verschieben kann, was die Qualität des Messwerts beeinflussen wird. Während die Bewegung mit der Positionierung von Silikonstoßfängern eingeschränkt werden kann, kann dies nicht ohne die Verwendung von Sedierung oder Anästhesie verhindert werden.

In der Situation, in der eine EKG-Aufnahme trotz der Minimierung aller elektrischen Störungen mit starken Interferenzen einhergeht (Abbildung 2), sollte der nächste Schritt erfolgen, um die externe Verdrahtung neu zu positionieren, die die Aufnahmeplattform mit dem Faraday-Käfig verbindet. Es ist sehr wichtig, dass die externe Verdrahtung während der Datenerfassung ordnungsgemäß mit der Aufzeichnungsplattform verbunden bleibt. Wenn die externe Verdrahtung neu positioniert wird, stellen Sie sicher, dass Sie diese Verdrahtung an beiden Enden vorsichtig wieder anbringen, bis eine klarere Aufzeichnung erhalten werden kann. Wenn die Verwendung des mit dem Gerät gelieferten Faraday-Käfigs nicht geeignet ist, kann das Gerät in anderen Faraday-Käfigen verwendet werden.

Wenn die Aufnahme nicht klar ist oder die Maus von den Elektroden bewegt wurde, entfernen Sie die Maus aus dem Gerät und reinigen Sie die Elektroden, indem Sie Zangen nehmen und das gesamte leitfähige Gel entfernen. Da das leitende Gel wasserlöslich ist, kann man auch warmes Wasser verwenden, um überschüssiges Gel sanft von der Haut des Welpen zu entfernen. Das Gel erneut auftragen und den Welpen neu positionieren.

Um die besten Ergebnisse zu erzielen, stellen Sie sicher, dass das Gerät vor und nach jedem Gebrauch ordnungsgemäß gereinigt wird. Das Gel trocknet und kann mit Zangen entfernt werden, um es aus dem Gerät zu ziehen, aber das Gel ist wasserlöslich, so dass ein feuchtes Tuch verwendet werden kann, um die Elektroden der Aufnahmeplattform zu reinigen.

Ältere Mäuse waren aktiver im Aufnahmeprozess, daher ist es wichtig, sie genau zu überwachen, da sie sich oft von den Elektroden bewegen und sich sogar von der Geräteplattform bewegen können. Während eine klare Lektüre nicht sofort geschehen kann, mit Fehlerbehebung und Neupositionierung, gab es Erfolg bei der Immern von verwendbaren Aufzeichnungen mit diesem Gerät (Abbildung 1). Aktive Mäuse müssen möglicherweise an ihre Mutter zurückgegeben und nach einer Pause neu analysiert werden. Sie können auch in der Handfläche gehalten und sanft bedeckt werden, um Wärme und Dunkelheit zu liefern, bis sich der Welpen niederlässt.

Dieses Gerät wurde entwickelt, um EKG-Daten auf Mauswelpen vom Geburtsalter bis P10 zu sammeln (Abbildung 4). Welpen, die älter als P10 sind, werden wahrscheinlich nicht in das Gerät mit dem Faraday-Käfig passen können, eine wesentliche Komponente zur Maximierung des Signal-Rausch-Verhältnisses. Selbst bei P10 müssen wahrscheinlich Positionierungsanpassungen vorgenommen werden, um eine größere Körpergröße in das Gerät aufzunehmen. Seien Sie äußerst vorsichtig, wenn Sie das Gerät in den Faraday-Käfig und aus dem Faraday-Käfig bewegen. Die Entfernung der oberen Stoßstange ermöglicht es der Maus, auf der Elektrodenplattform mit dem umgebenden Faraday Käfig zu liegen. Da die Mäuse in diesem Alter aktiver sind, sind sie eher geeignet, die Elektroden ohne die Stabilisierung der oberen Stoßstange zu bewegen. Die obere Stoßstange kann auch vor dem Welpen platziert werden, um den Welpen davon abzuhalten, sich vom Gerät zu bewegen.

Die Neuheit dieses Geräts und des entsprechenden Protokolls umfassen die Optimierung für den Einsatz unmittelbar nach der Geburt, die Fähigkeit des Systems, eine breitere Altersgruppe (P1-P10) zu berücksichtigen, und die Notwendigkeit, die durch diese Methode angesprochenen Notwendigkeit, die translationalen Anwendungen von in vivo-Forschungsmethoden im Bereich der kardiovaskulären Physiologie und darüber hinaus zu erweitern. Obwohl ausgeklügelte Geräte, die Echokardiographie zur Quantifizierung von Herzzyklen bei Neugeborenenmäusen verwenden,13verfügbar sind, ist ein großer Vorteil dieses Protokolls, dass es ein relativ einfaches und erschwingliches Mittel zur Behandlung grundlegender elektrophysiologischer Parameter ermöglicht, was in der aktuellen wissenschaftlichen Finanzierungsumgebung sehr attraktiv ist.

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Disclosures

Die Autoren berichten von keinen Interessenkonflikten.

Acknowledgments

Die Autoren würdigen die großzügige Unterstützung durch die Saving tiny Hearts Society (KLT), das UNE COBRE-Programm (NIGMS-Zuschussnummer P20GM103643; LAF) und das SURE Fellowship Program an der University of New England (VLB) sowie die technische Unterstützung von Ashish More (iWorx, Dover, NH). Abbildung 3, Abbildung 4 und Abbildung S1 wurden mit Der Biorender-Software erstellt.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

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Fitzsimons, L. A., Brewer, V. L.,More

Fitzsimons, L. A., Brewer, V. L., Forrester, J., Moran, A. M., Tucker, K. L. Noninvasive Electrocardiography in the Perinatal Mouse. J. Vis. Exp. (160), e61074, doi:10.3791/61074 (2020).

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