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Medicine

Elettrocardiografia non invasiva nel topo perinatale

Published: June 12, 2020 doi: 10.3791/61074

Summary

Qui presentiamo un protocollo di elettrocardiografia non invasiva (ECG), ottimizzato per i primi topi postnatali, che non richiede l'uso di anestetici.

Abstract

L'elettrocardiografia (ECG) è stata a lungo invocata come metodo efficace e affidabile per valutare la funzione cardiovascolare (e cardiopolmonare) sia nei modelli di malattia umani che animali. La frequenza cardiaca individuale, il ritmo e la regolarità, combinati con i parametri quantitativi raccolti dall'ECG, servono a valutare l'integrità del sistema di conduzione cardiaca e la fisiologia integrata del ciclocardiaco. Questo articolo fornisce una descrizione completa dei metodi e delle tecniche utilizzati per eseguire un ECG non invasivo sui cuccioli di topo perinatale e neonatale già il primo giorno postnatale, senza richiedere l'uso di anestetici. Questo protocollo è stato progettato per rispondere direttamente alla necessità di un metodo standardizzato e ripetibile per ottenere L'ECG nei topi appena nati. Da un punto di vista traslazionale, questo protocollo si rivela del tutto efficace per la caratterizzazione di difetti cardiopolmonari congeniti generati utilizzando linee transgeniche di topo, e in particolare per l'analisi di difetti che causano letalità nei primi giorni postnatali o durante i primi giorni postnatali. Questo protocollo mira anche ad affrontare direttamente una lacuna nella letteratura scientifica per caratterizzare e fornire dati normativi associati alla maturazione del sistema di conduzione cardiaca postnatale precoce. Questo metodo non si limita a uno specifico punto di tempo postnatale, ma consente piuttosto la raccolta di dati ECG nei cuccioli di topo neonatale dalla nascita al giorno postnatale 10 (P10), una finestra che è di importanza critica per modellare le malattie umane in vivo, con particolare attenzione alle malattie cardiache congenite (CHD).

Introduction

La funzione cardiaca può essere misurata in diversi modi, il più comune dei quali include l'uso dell'elettrocardiografia (ECG) per analizzare la conduzione della corrente elettrica attraverso il cuore, nonché il suo ciclo cardiaco complessivo e lafunzione 1. L'elettrocardiografia continua ad essere un utile strumento diagnostico per identificare e caratterizzare anomalie cardiache sia nei modelli umani che in quelloanimale della malattia 1,2. Irregolarità nella lettura di un elettrocardiogramma possono essere riscontrate nello sviluppo cardiaco anomalo (ad esempio, malattie cardiache congenite (CHD)), e possono includere aritmie che si manifestano come cambiamenti nella frequenza cardiaca (ad esempio, bradicardia) e nel ritmo (ad esempio, "blocchi cardiaci"), che indicano difetti nell'integrità e / o nella funzione del miocardio sottostante. Cambiamenti come questi possono predisporre i pazienti a disfunzioni cardiache potenzialmente letali (ad esempio, insufficienza cardiaca congestiva e / o arresto cardiaco) e aumento dellamortalità 3,4. Dati gli alti tassi di mortalità con CHD grave e non trattato, è fondamentale sviluppare un metodo standardizzato e ripetibile per la raccolta dell'ECG durante questo primo periodo postnatale.

Anche se non siamo i primi ad affrontare questo problema, i precedenti metodi di raccolta dell'ECG su un cucciolo di topo hanno tradizionalmente incluso procedure invasive (elettrodi di aghi sottocutanei o fili) e / o l'uso di anestetici5,6,7. I vantaggi dell'esecuzione di analisi ECG non invasiva includono la riduzione al minimo del dolore e l'annullamento dello stress sull'animale. Mentre lo sperimentatore deve ancora essere cauto nel causare lo stress del cucciolo, il dispositivo è progettato per evitare stressanti comuni al fine di produrre dati accurati. Nel contesto della valutazione della funzione cardiaca, l'introduzione dell'anestesia agli animali che possono avere anomalie cardiopolmonari potrebbe potenzialmente mascherare o addirittura esacerbare le condizioni sottostanti. Gli anestetici possono influenzare la conduzione elettrica alterando la depolarizzazione e/o la ripolarizzazione delle cellule. Infine, l'uso dell'anestesia può mettere il cucciolo appena nato a un rischio maggiore di ipotermia, che potrebbe ulteriormente confondere qualsiasi patologia intrinseca. Il seguente protocollo non introduce anestetici, procedure invasive o disagio pronunciato al cucciolo. Una volta completata la configurazione dell'apparecchiatura, la configurazione del dispositivo e la raccolta dei dati che coinvolgono l'animale possono essere completate in modo efficiente, dopo di che i cuccioli possono essere restituiti alla madre. Inoltre, questo sistema consente di eseguire analisi ripetute e/o seriali, ideali per esperimenti che richiedono analisi nel tempo, introduzione di terapie farmacologiche, ecc.

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Protocol

Il seguente protocollo segue gli standard dell'Institutional Animal Care and Use Committee dell'Università del New England. Una stretta osservazione del protocollo dovrebbe fornire letture ECG soddisfacenti in tutti i neonati esaminati (n > 70).

1. Preparazioni per dispositivi

  1. Collegare il dispositivo alla porta USB di un computer con il software ECG scaricato su di esso. Il dispositivo di misura inizierà automaticamente il riscaldamento fino a (37 °C/ 98,6 ° F). L'unità di riscaldamento interna è contenuta all'interno dell'unità di misura e riscalda solo la superficie plastica. Gli elettrodi metallici d'argento non vengono riscaldati.
  2. Lasciare circa 15 minuti affinché la superficie raggiunga la temperatura. Usa questo tempo per raccogliere e impostare gli animali.
    NOTA: Il protocollo potrebbe essere messo in pausa a questo punto e la piattaforma può rimanere collegata e riscaldarsi per un lungo periodo di tempo. In assenza di una piattaforma di elettrodi autoriscaldamento, un riscaldante sicuro per animali può anche essere utilizzato per impedire a madre e cuccioli di diventare ipotermici.

2. Preparazioni animali

  1. Raccogli la madre e i cuccioli e tieniti all'interno della gabbia abitativa fino a quando non è pronto per la raccolta.
  2. Una volta che l'unità di misura si è riscaldata alla temperatura, rimuovere il cucciolo di topo dalla gabbia e pulire il torace con il 70% di etanolo spruzzato su una salvietta. Posizionare il cucciolo sulla superficie riscaldata della plastica.
  3. Lasciare che il mouse si acclimati alla superficie al buio per circa 2-5 minuti.

3. Configurazione della piattaforma di mouse ed elettrodi (applicazione degli elettrodi)

  1. Utilizzare una spatola metallica, una sonda o un tassello di legno per raccogliere una piccola goccia di adesivo, gel conduttore elettrico (un gel per elettrodi ad alta conducibilità ad asciugatura rapida comunemente usato per il posizionamento di elettrodi per roditori).
    NOTA: Qualsiasi oggetto solido non solido può essere utilizzato per applicare il gel conduttore, purché l'oggetto non lasci fibre sintetiche o materiale simile sugli elettrodi che potrebbero interferire con la qualità del segnale elettrico.
  2. Utilizzando la spatola/tassello, toccare delicatamente la parte superiore di ciascuna delle quattro superfici degli elettrodi appiattite premendo delicatamente verso il basso e tirando il gel conduttore ad un angolo obliquo lontano dal centro del costrutto dell'elettrodo. Assicurarsi che ogni singolo elettrodo sia completamente coperto con il gel.
    ATTENZIONE: Questo passaggio è estremamente importante per garantire che il gel conduttivo dell'elettrodo non aderisca a più di un singolo elettrodo. I fili adesivi che si formano tra gli elettrodi possono condurre la carica e potenzialmente interferire o cortocircuitare il segnale elettrico desiderato. Il protocollo non deve essere messo in pausa in questo momento poiché il gel inizierà a solidificarsi e diventare aderente. Assicurarsi di impostare il mouse sulla piattaforma entro 5-10 minuti dall'applicazione del gel conduttore (o sostituzione equivalente del gel per elettrodi conduttivi).
  3. Posizionare la spatola metallica o il tassello di legno con il resto del gel di lato.
  4. Posizionare lo sterno neonatale del cucciolo di topo verso il basso e incline con la testa del cucciolo rivolto verso il bordo USB in uscita della piattaforma. Assicurarsi che una parte del torace del cucciolo copra ciascuno dei quattro elettrodi. Trattenere delicatamente gli adesmi del cucciolo al loro fianco tenendo premuto contemporaneamente per circa 1 minuto per consentire al gel conduttore di impostare.
  5. Posizionare paraurti in silicone di gomma sui lati destro e sinistro del cucciolo. I paraurti dovrebbero fissare il cucciolo su ciascun lato e fornire stabilità per prevenire movimenti eccessivi del mouse, ma NON dovrebbero impedire qualsiasi movimento del mouse. Una volta installato, guardare il mouse per un momento e regolare il posizionamento del paraurti in base alle esigenze.
    ATTENZIONE: Non comprimere troppo strettamente il mouse in quanto ciò può interferire con la meccanica respiratoria e la frequenza respiratoria.
  6. Utilizzare il tassello che è stato messo da parte per applicare il gel conduttore rimanente all'elettrodo della coda di messa a terra e posizionare sulla groppa del cucciolo. Applicare una pressione delicata per consentire al gel di impostare prima di rilasciare il cucciolo.
  7. Posizionare il paraurti in silicio finale sopra la groppa del mouse per mantenere l'elettrodo di messa a terra in posizione.
    ATTENZIONE: Non applicare una forza eccessiva durante il posizionamento del paraurti finale in quanto ciò potrebbe causare disagio al cucciolo e / o spostare l'elettrodo di messa a terra.
  8. Afferra l'intera piattaforma e posiziona delicatamente all'interno della gabbia di Faraday.
    ATTENZIONE: Prestare attenzione e assicurarsi che il paraurti superiore in silicone non si sposti una volta che la gabbia di Faraday è in posizione.
  9. Prima di registrare, assicurarsi che il cucciolo di mouse non si muova eccessivamente e assicurarsi che il corpo e la testa del mouse appaia sicuro.
    ATTENZIONE: Assicurarsi che la testa del cucciolo di topo sia in grado di muoversi un po 'liberamente all'interno dei paraurti e non sia completamente muso verso il basso nella piattaforma. La piattaforma rialzato è progettata per elevare leggermente il torace del topo e prevenire il soffocamento, ma questo dovrebbe essere monitorato da vicino.

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Representative Results

Un ECG ideale avrebbe un segnale chiaro e prominente che consente di analizzare tutte le onde in diversi tempi (Figura 1). Il laboratorio ha inizialmente utilizzato un'applicazione personalizzata di un apparato elettromiografico per produrre ECG di qualità insoddisfacente, che ci ha permesso solo di analizzare parametri di base come la frequenza cardiaca (Figura S1). Questo ha ispirato il lavoro con un'azienda per sviluppare un nuovo prototipo di dispositivo ECG specifico per l'analisi dei primi cuccioli di topo postnatale.

Una lettura di scarsa qualità non ha battiti distinguibili, mostra chiare interferenze e ha onde o incoerenze nella lettura (Figura 2). Per ottenere un ECG di altissima qualità, seguire attentamente le istruzioni. Prestare attenzione con l'applicazione del gel conduttore, in quanto è moderatamente adesivo, e potrebbe richiedere più tempo per consentire al mouse di adattarsi al dispositivo. In questo modo, riduce il rischio che il mouse si muova, che ci sia un cortocircuito di elettrodi e per un uso corretto del dispositivo. I mouse devono essere posizionati sul dispositivo in modo che la testa sia rivolta verso i cavi che collegano il dispositivo alla porta USB e in una posizione soggetta (Figura 3). Il mouse deve essere fissato da paraurti in gomma per tenerli saldamente in posizione, con due sul lato e uno sulla parte superiore (Figura 3). Questi paraurti dovrebbero fissare il mouse, ma non dovrebbero impedire al mouse di muovere la testa. Il layout del mouse è importante per la lettura, poiché i lead sono stazionari. I cavi sono impostati in modo che i due elettrodi anteriori siano piombo I (Figura 3). I due elettrodi posteriori sono Lead II e III, con l'elettrodo di terra sulla groppa del cucciolo (Figura 3). L'impostazione del mouse in questo modo consentirà risultati migliori.

Il programma utilizzato consente l'analisi dell'ECG nel programma. Ciò fornisce l'analisi di aspetti chiave tra cui frequenza cardiaca, intervalli R-R, intervallo complesso QRS, intervallo QT e intervallo PR. Data questa capacità, è stato possibile stabilire un insieme di dati di valori normativi per un topo perinatale (Tabella 1). Questi risultati normativi si basavano su topi che sono stati analizzati entro un giorno dalla nascita. È stato scoperto che un battito cardiaco medio era di 357,2 battiti al minuto(bpm) . Gli intervalli medi R-R, QRS, QT e PR erano rispettivamente di 169,1, 16,9, 45,4 e 36,3 millisecondi (ms)(tabella 1). È importante sottolineare che la configurazione può essere utilizzata per analizzare i modelli ECG dei topi neonatale affetti da difetti cardiaci congeniti (Figura S2).

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

Tabella 1: Risultati rappresentativi delle misurazioni ECG per il cucciolo medio di topo perinatale P1, P3, P5 e P7.

Figure 1
Figura 1: Letture elettrocardiografiche rappresentative da topi neonatale il primo (A, P1.0), il terzo (B, P3.0) e il settimo (C, P7.0) giorno postnatale.
(A-C) Le immagini rappresentano esempi di tracce ECG di buona qualità utilizzando il dispositivo a 2 lead e non invasivo, acquisito in un frame di 1,5 s della lettura. Caratteristiche notevoli di buone letture ECG includono battiti chiari e riconoscibili, come descritto collettivamente dalla presenza di onde P coerenti seguite da un complesso QRS e successive onde T, visibili in entrambi i lead I-II di ogni punto di tempo postnatale. Esempi includono anche un basso rapporto segnale-rumore (artefatto minimo) e una linea isoelettrica distinguibile. Striscia ECG superiore (rosso): Piombo I; striscia ECG inferiore (verde): Piombo II. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2: ECG rappresentativo letto con complicazioni.
Questa immagine è rappresentativa di una lettura ECG di scarsa qualità utilizzando il dispositivo a 2 lead e non invasivo il primo giorno postnatale (P1.0). Le immagini di cui sopra sono state catturate in una cornice di lettura di 1,5 s. Le tracce ECG di scarsa qualità sono caratterizzate dall'assenza di battiti riconoscibili (e forme d'onda specifiche del ciclo cardiaco), insieme a artefatto pronunciato (alto rapporto segnale:rumore) e notevoli incongruenze tra lead I e II da un dato cucciolo di topo. Per migliorare questo ECG, sia il dispositivo che i paraurti in silicone che fissano il cucciolo richiederebbero il riposizionamento all'interno della gabbia di Faraday. Per ridurre al minimo le interferenze elettromagnetiche, sarebbe necessario eliminare tutti i dispositivi in movimento vicino all'apparecchio. La misura finale di risoluzione dei problemi comporterebbe il riposizionamento del cucciolo di topo sugli elettrodi del dispositivo e/o un gel più conduttivo dovrebbe essere (ri)applicato. Striscia ECG superiore (rosso): Piombo I; striscia ECG inferiore (verde): Piombo II. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3: Posizionamento degli elettrodi di piombo del cucciolo di topo e degli arti per la raccolta dell'ECG postnatale precoce.
( A )A sinistra: prospettiva anteriore del posizionamento del topo sulla piattaforma degli elettrodi all'interno della gabbia di Faraday (nero). A destra: Vista laterale che illustra il corretto posizionamento del mouse sopra elettrodi/piattaforme rialzati; i paraurti in silicone di supporto (non nella foto) sono posizionati su entrambi i lati e sulla parte superiore del cucciolo di topo all'interno della gabbia di Faraday. (B) Cavi degli arti bipolari e posizionamento degli elettrodi sul topo neonatale. L'illustrazione mostra il punto di contatto per ogni elettrodo rialzato sulla superficie toracica ventrale del cucciolo di topo. (B,C) Posizionamento degli elettrodi, direzionalità del piombotoracicoe ( C ) corrispondenti, tracce ECG rappresentative da un cucciolo di topo neonatale a P1.0 (Piombo I (rosso); Piombo II (verde)). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4: Tracce rappresentative di ECG di topi neonatali in più punti di tempo postnatali.
L'ECG rappresentativo legge (prime 2 tracce) e cicli cardiaci illustrati (rigainferiore ) dai cuccioli di topo neonatale il primo (A, P1.0), terzo (B, P3.0) e settimo (C, P7.0) giorno postnatale. Ogni immagine rappresenta un tracciamento ECG esemplare utilizzando il dispositivo a 2 lead, non invasivo, catturato in un frame di 1,5 secondi della lettura(A-C, Lead I (in alto/rosso); Piombo II (in basso/verde)). Mentre le singole forme d'onda sembrano subire cambiamenti morfologici con l'aumentare dell'età, caratteristiche notevoli e coerenti includono battiti chiari e distinguibili, come descritto collettivamente dalla presenza di onde P coerenti seguite da un complesso QRS e successive onde T, visibili in entrambi i lead I-II di ogni punto di tempo postnatale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura S1: Illustrazione degli elettrodi tradizionali di piombo degli arti per la raccolta non invasiva dell'ECG postnatale precoce. (A, a sinistra) Vista laterale del posizionamento di topi ed elettrodi all'interno della gabbia di Faraday (scatola). (B) Gli elettrodi cutanei tradizionali autoaderente sono posizionati sulla superficie dorsale del cucciolo. (A, a destra) Il segnale simile all'ECG può essere interpretato con l'uso del tradizionale trasduttore elettromiografico per produrre un tracciamento ECG minimalista riconoscibile solo in Piombo II(C, fondo). (B-C) Posizionamento dell'elettrodo, direzionalità del piombo toracico e corrispondente ECG rappresentativo tracciato da un cucciolo di topo neonatale a P1.0 (Piombo II; viola). Clicca qui per scaricare questa cifra.

Figura S2: Letture elettrocardiografiche comparative da cuccioli di controllo littermate e cuccioli mutanti con malattie cardiache congenite il primo giorno postnatale (P1.0). (A,B) Le immagini rappresentano esempi di tracciamenti ECG di buona qualità da cuccioli neonatale sani (A, CONTROL) rispetto ai cuccioli nati con CHD (B, CHD MUT) a P1.0. Il dispositivo non invasivo a 2 lead è stato utilizzato per acquisire tracce ECG a intervalli di 10,0 (A,B, superiore) e 1,5 secondi(A, B, in basso). Notevoli differenze nella frequenza cardiaca sono evidenti nel CHD MUT (B), come visualizzato dalla diminuzione del numero di cicli cardiaci (complessi) visibili nel periodo di tempo specificato. Il confronto rivela anche irregolarità nella morfologia generale delle forme d'onda QRS, nella frequenza e nella regolarità complessiva dei cicli cardiaci nel CHD MUT (B) rispetto al controllo (A). Piombo I (rosso); Piombo II (verde)). Clicca qui per scaricare questa cifra.

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Discussion

I punti dati raccolti nel giorno perinatale 1 cuccioli di topo sono leggermente al di sotto dei valori medi previsti per i topi adulti (500-700 battiti al minuto). 8 Si è registrato un aumento della frequenza cardiaca con l'invecchiamento del mouse, che si allinea maggiormente ai valori previsti (tabella 1). Tuttavia, è importante sottolineare che i valori neonatale si trovavano nella fascia inferiore di questo intervallo, sostenendo l'idea che i valori normativi dovrebbero essere documentati in modo specifico per età. Questo metodo è diverso da altri protocolli di elettrocardiogramma in quanto non vi è alcun trauma fisico al topo. Il protocollo è totalmente non invasivo, non richiede l'uso dell'anestesia ed è ottimale per i topi immediatamente dopo la nascita. Nessun altro dispositivo elettrocardiogramma consente ai cuccioli di questo giovane di essere analizzati in questomodo 9,10,11. Questo protocollo mira a stabilire un metodo di riferimento affidabile per generare dati normativi specifici per la popolazione neonatale di topi, ma applicabili alle popolazioni pediatriche umane.

Quando si esegue un elettrocardiogramma su un animale così piccolo, è importante essere cauti con tutti i passaggi. Tuttavia, ci sono alcuni passaggi chiave che possono cambiare la qualità dei risultati. Il primo è l'applicazione del gel conduttivo. Se c'è troppo gel, ci saranno maggiori possibilità per gli elettrodi di connettersi e corti. Se non c'è abbastanza gel, non ci sarà una connessione sicura. Il metodo migliore per applicare il gel è avvicinarsi all'elettrodo dall'angolo esterno e rotolare il gel sopra la parte superiore dell'elettrodo. È molto importante che si ammonimenti estremi per assicurare che non ci siano fili tra elettrodi, il che interferirebbe con la presenza e / o la qualità dell'attività elettrica. Può essere utile prendere uno strumento sottile (ad esempio, forcep) ed emarla tra gli elettrodi per raccogliere eventuali fili vaganti che potrebbero non essere apparentemente visibili. Sebbene non sia formalmente richiesto come parte del protocollo, questo passaggio aggiuntivo potrebbe servire come precauzione aggiuntiva per garantire una conduzione ottimale e un rumore minimo.

Se la presenza di rumore statico fa sì che l'ECG sia illeggibile(Figura 2), può essere utile rimuovere tutti i dispositivi elettronici dalle immediate vicinanze (da tavolo). Ciò è particolarmente utile se uno dei dispositivi elettronici presenti nelle vicinanze si sta muovendo, in quanto questo movimento può essere prelevato dal dispositivo di registrazione ECG12. È anche importante non introdurre movimenti esterni durante la raccolta dei dati. I movimenti esterni che potrebbero interferire con la qualità dell'ECG potrebbero includere l'impostazione di oggetti sulla stessa superficie vicina e devono essere evitati fino al completamento della lettura. Oltre ai dispositivi esterni, i cuccioli di topo molto attivi possono anche causare interferenze elettriche associate a movimenti eccessivi del corpo. La probabilità di questo tipo di interferenza muscoloscheletricha aumenta man mano che i cuccioli maturano, che dovrebbero essere considerati quando si selezionano le età per la raccolta dei dati. Nel caso in cui il cucciolo si trasferisca dagli elettrodi in un modo che comprometta significativamente la qualità della lettura ECG, dovrebbe essere considerato il riposizionamento del cucciolo. Il riposizionamento del mouse prima di scegliere di riapplicare il gel dell'elettrodo può fornire risultati migliori nella maggior parte dei casi e risparmiare tempo e reagenti aggiuntivi. Prima di riposizionare il cucciolo, selezionare il pulsante di pausa nel software. La sospensione dell'esecuzione impedirà la registrazione attiva dell'ECG, ma continuerà a tenere traccia del tempo. Naturalmente, quando la registrazione viene ripresa, l'ECG apparirà in un secondo momento rispetto a quanto messo in pausa. Far scorrere la piattaforma del dispositivo fuori dall'era Faraday con il mouse ancora posizionato tra i paraurti. Rimuovere i paraurti che circondano il mouse e sollevare delicatamente il cucciolo dagli elettrodi. Riposizionare il cucciolo sugli elettrodi seguendo lo stesso protocollo di tenere delicatamente il mouse in posizione per 1 minuto affinché il gel aderisca (passaggio 3.4-3.5). Provare a riposizionare il mouse in modo che gli elettrodi si trovano sul torace tra gli arti superiori (Figura 3). Sebbene progettato come un metodo ideale e non invasivo per la raccolta dell'ECG nei topi neonatale, una limitazione associata a questo protocollo sarebbe la maggiore mobilità associata alla raccolta dei dati su un mouse non anestetizzato, poiché il mouse può anche muoversi e spostarsi sul dispositivo che influenzerà la qualità della lettura. Mentre il movimento può essere limitato con il posizionamento di paraurti in silicone, questo non può essere impedito senza l'uso di sedazione o anestesia.

Nella situazione in cui una registrazione ECG comporta pesanti interferenze (Figura 2) nonostante abbia ridotto al minimo tutte le interferenze elettriche, il passo successivo da fare è riposizionare il cablaggio esterno che collega la piattaforma di registrazione alla gabbia di Faraday. È molto importante che il cablaggio esterno rimanga correttamente collegato alla piattaforma di registrazione durante l'acquisizione dei dati. Se il cablaggio esterno viene riposizionato, assicurarsi di ricollegare attentamente questo cablaggio ad entrambe le estremità, fino a ottenere una registrazione più chiara. Se l'uso della gabbia Faraday fornita con il dispositivo non è adatto, il dispositivo può essere utilizzato in altre gabbie Faraday.

Se la registrazione non è chiara o il mouse si è spostato dagli elettrodi, rimuovere il mouse dal dispositivo e pulire gli elettrodi prendendo le forcep e rimuovendo tutto il gel conduttivo. Poiché il gel conduttore è solubile in acqua, si può anche usare acqua tiepida per rimuovere delicatamente il gel in eccesso dalla pelle del cucciolo. Riapplicare il gel e riposizionare il cucciolo.

Per ottenere i migliori risultati assicurarsi che il dispositivo sia pulito correttamente prima e dopo ogni utilizzo. Il gel si asciuga e può essere rimosso usando le forcep per estrarlo dal dispositivo, ma il gel è solubile in acqua, quindi un panno umido può essere utilizzato per pulire gli elettrodi della piattaforma di registrazione.

I topi più vecchi sono stati più attivi nel processo di registrazione, quindi è importante monitorarli da vicino poiché spesso si spostano dagli elettrodi e possono persino spostarsi dalla piattaforma del dispositivo. Anche se una lettura chiara potrebbe non accadere immediatamente, con la risoluzione dei problemi e il riposizionamento, è stato possibile ottenere registrazioni utilizzabili con questo dispositivo (Figura 1). I topi attivi potrebbero dover essere restituiti alla madre e rianalizzati dopo una pausa. Possono anche essere tenuti nel palmo di una mano e delicatamente coperti per fornire calore e oscurità fino a quando il cucciolo non si deposita.

Questo dispositivo è progettato per raccogliere dati ECG sui cuccioli di topo dall'età di nascita a P10 (Figura 4). I cuccioli di età superiore a P10 probabilmente non saranno in grado di adattarsi al dispositivo con la gabbia di Faraday, un componente essenziale per massimizzare i rapporti segnale/rumore. Anche a P10, è probabile che sia necessario apportare modifiche al posizionamento per adattarsi a un corpo più grande nel dispositivo. Prestare estrema attenzione quando si sposta il dispositivo in entrata e in uscita dalla gabbia di Faraday. La rimozione del paraurti superiore consentirà al mouse di posare sulla piattaforma dell'elettrodo con la gabbia faraday circostante. Dato che i topi a questa età sono più attivi, sono più inclini a spostare gli elettrodi senza la stabilizzazione del paraurti superiore. Il paraurti superiore può anche essere posizionato di fronte al cucciolo per aiutare a scoraggiare il cucciolo che si muove dal dispositivo.

La novità di questo dispositivo e il relativo protocollo includono l'ottimizzazione per l'uso subito dopo la nascita, la capacità del sistema di ospitare una fascia di età più ampia (P1-P10) e la necessità affrontata con questo metodo di espandere le applicazioni trasandali dei metodi di ricerca in vivo nel campo della fisiologia cardiovascolare e oltre. Sebbene siano disponibili dispositivi sofisticati che utilizzano l'ecocardiografia per quantificare i cicli cardiaci nei topi al neonati13, un grande vantaggio di questo protocollo è che consente un mezzo relativamente semplice e conveniente per affrontare i parametri elettrofisiologici di base, che è molto attraente nell'attuale ambiente di finanziamento scientifico.

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Disclosures

Gli autori non segnalano conflitti di interesse.

Acknowledgments

Gli autori riconoscono il generoso sostegno della Saving tiny Hearts Society (KLT), il programma UNE COBRE (numero di sovvenzione NIGMS P20GM103643; LAF), e il SURE Fellowship Program presso l'Università del New England (VLB), nonché il supporto tecnico del paziente di Ashish More (iWorx, Dover, NH). Figure 3, Figure 4 e Figure S1 sono state create con il software 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

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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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