Summary
Her presenterer vi en ikke-invasiv elektrokardiografi (EKG)-protokoll, optimalisert for tidlige postnatale mus, som ikke krever bruk av anestetika.
Abstract
Elektrokardiografi (EKG) har lenge vært avhengig av som en effektiv og pålitelig metode for å vurdere kardiovaskulær (og kardiopulmonal) funksjon i både menneskelige og animalske sykdomsmodeller. Individuell hjertefrekvens, rytme og regularitet, kombinert med kvantitative parametere samlet inn fra EKG, tjener til å vurdere integriteten til hjerteledningssystemet samt den integrerte fysiologien i hjertesyklusen. Denne artikkelen gir en omfattende beskrivelse av metodene og teknikkene som brukes til å utføre et ikke-invasivt EKG på perinatal og neonatalmusunger så tidlig som den første postnatale dagen, uten å kreve bruk av anestetika. Denne protokollen ble designet for å direkte adressere et behov for en standardisert og repeterbar metode for å oppnå EKG hos nyfødte mus. Fra et translasjonelt perspektiv viser denne protokollen seg å være helt effektiv for karakterisering av medfødte kardiopulmonale defekter generert ved hjelp av transgene muselinjer, og spesielt for analyse av defekter som forårsaker dødelighet på eller i løpet av de første postnatale dagene. Denne protokollen tar også sikte på å direkte adressere et gap i den vitenskapelige litteraturen for å karakterisere og gi normative data forbundet med modning av det tidlige postnatale hjerteledningssystemet. Denne metoden er ikke begrenset til et bestemt postnatal tidspunkt, men åpner heller for EKG-datainnsamling hos nyfødte musevalper fra fødsel til postnatal dag 10 (P10), et vindu som er av avgjørende betydning for modellering av menneskelige sykdommer in vivo, med særlig vekt på medfødt hjertesykdom (CHD).
Introduction
Hjertefunksjon kan måles på forskjellige måter, hvorav den vanligste inkluderer bruk av elektrokardiografi (EKG) for å analysere ledningen av elektrisk strøm gjennom hjertet, samt dens generelle hjertesyklus og funksjon1. Elektrokardiografi fortsetter å være et nyttig diagnostisk verktøy for å identifisere og karakterisere hjerteanomalier i både menneskelige og animalske modeller av sykdom1,2. Uregelmessigheter i en elektrokardiogramavlesning finnes i unormal hjerteutvikling (f.eks. medfødt hjertesykdom (CHD)), og kan omfatte arytmier som manifesterer seg som endringer i hjertefrekvens (f.eks. bradykardi) og rytme (f.eks. "hjerteblokker"), som tyder på defekter i integriteten og/eller funksjonen til det underliggende myokardiet. Slike endringer kan predisponere pasienter for livstruende hjertedysfunksjon (f.eks. kongestiv hjertesvikt og/eller hjertestans) og øktdødelighet 3,4. Gitt den høye dødeligheten med alvorlig og ubehandlet CHD, er det avgjørende å utvikle en standardisert og repeterbar metode for innsamling av EKG i denne tidlige postnatale perioden.
Selv om vi ikke er de første til å løse dette problemet, har tidligere metoder for å samle EKG på en musvalper tradisjonelt inkludert invasive prosedyrer (subkutane nåle- eller trådelektroder) og / eller bruk av anestetika5,6,7. Fordelene ved å utføre ikke-invasiv EKG-analyse inkluderer å minimere smerte og angre stress på dyret. Mens eksperimentereren fortsatt må være forsiktig med å forårsake pupstress, er enheten designet for å unngå vanlige stressfaktorer for å produsere nøyaktige data. I sammenheng med å evaluere hjertefunksjon, innføring av anestesi til dyr som kan ha kardiopulmonal abnormiteter kan potensielt maskere eller til og med forverre underliggende forhold. Anestetika kan påvirke den elektriske ledningen ved å endre depolarisering og/eller repolarisering av cellene. Til slutt kan bruk av anestesi sette den nyfødte valpen med økt risiko for hypotermi, noe som ytterligere kan forvirre enhver iboende patologi. Følgende protokoll introduserer ingen anestetika, invasive prosedyrer eller uttalt ubehag for valpen. Når utstyrsoppsettet er ferdig, kan enhetsoppsett og datainnsamling som involverer dyret fullføres effektivt, hvor etter som valpene kan returneres til sin mor. I tillegg gjør dette systemet det mulig å gjenta og/eller serielle analyser, noe som er ideelt for eksperimenter som krever analyse over tid, innføring av farmakologiske terapier osv.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Følgende protokoll følger standardene til Institutional Animal Care and Use Committee ved University of New England. Nøye observasjon av protokollen skal levere tilfredsstillende EKG-leser i alle undersøkte nyfødte (n > 70).
1. Preparater av enheten
- Koble enheten til USB-porten på en datamaskin med EKG-programvaren lastet ned på den. Måleenheten vil automatisk begynne å varme opp til (37 °C). Den interne varmeenheten finnes i måleenheten og varmer bare plastoverflaten. Sølvtrådelektrodene varmes ikke opp.
- La ca. 15 min for at overflaten skal nå temperaturen. Bruk denne tiden til å samle og sette opp dyr.
MERK: Protokollen kan settes på pause på dette tidspunktet, og plattformen kan forbli koblet til og varmes opp i lengre tid. I fravær av en selvoppvarming elektrode plattform, kan en dyr sikker varmepute også brukes til å holde mor og valper fra å bli hypotermisk.
2. Dyrepreparater
- Samle mor og valper og hold i boligburet til de er klare til å samle.
- Når måleenheten har varmet opp til temperaturen, fjern musevalpen fra buret og tørk thoraxen med 70% etanol sprayet på en klut. Plasser valpen på den oppvarmede overflaten av plasten.
- La musen akklimatisere seg til overflaten i mørket i ca 2-5 minutter.
3. Oppsett av mus- og elektrodeplattform (elektrodeapplikasjon)
- Bruk en metallspatel, sonde eller trewel til å samle en liten dråpe lim, elektrisk ledende gel (en hurtigtørkende elektrodegel med høy ledningsevne som vanligvis brukes til plassering av gnagerelektroder).
MERK: Ethvert ikke-fibrøst, fast objekt kan brukes til å påføre ledende gel, så lenge objektet ikke etterlater syntetiske fibre eller lignende materiale på elektrodene som kan forstyrre kvaliteten på det elektriske signalet. - Bruk slikkepotten/pluggen til å berøre toppen av hver av de fire, flate elektrodeflatene ved å trykke forsiktig ned og trekke den ledende gelen i skrå vinkel bort fra midten av elektrodekonstruksjonen. Pass på at hver enkelt elektrode er helt dekket med gelen.
FORSIKTIG: Dette trinnet er ekstremt viktig for å sikre at den ledende elektrodegelen ikke holder seg til mer enn en enkelt elektrode. Selvklebende tråder som dannes mellom elektroder kan utføre ladning og potensielt forstyrre eller kort ut ønsket elektrisk signal. Protokollen bør ikke settes på pause på dette tidspunktet da gelen vil begynne å stivne og bli tilhenger. Pass på å sette opp musen til plattformen innen 5-10 minutter etter påføring av gel (eller tilsvarende ledende elektrodegelerstatning). - Plasser metallspatelen eller tredelen med resten av gelen til siden.
- Plasser den nyfødte musvalpen sternum ned og utsatt med hodet på valpen mot den utgående USB-kanten av plattformen. Pass på at en del av valpens bryst dekker hver av de fire elektrodene. Hold forsiktig valpens underarmer ved siden mens de samtidig holder nede i ca. 1 min for å la den ledende gelen settes.
- Plasser gummi silikon støtfangere på høyre og venstre side av valpen. Støtfangere bør sikre valpen på hver side og gi stabilitet for å forhindre overdreven bevegelse av musen, men bør IKKE hindre all bevegelse av musen. Når den er installert, se på musen et øyeblikk og juster støtfangerplassering etter behov.
FORSIKTIG: Ikke komprimer musen for tett, da dette kan forstyrre åndedrettsmekanikk og respirasjonsfrekvens. - Bruk pluggen som ble satt til side for å bruke gjenværende ledende gel til jording hale elektrode og plassere på rump av valpen. Påfør mildt trykk for å la gelen stilles inn før du slipper valpen.
- Plasser den endelige silikonstøtfangeren på toppen av musens rumpe for å holde jordingselektroden på plass.
FORSIKTIG: Ikke bruk for mye kraft mens du plasserer den endelige støtfangeren, da dette kan føre til ubehag for valpen og/eller fortrenge jordingselektroden. - Ta tak i hele plattformen og legg forsiktig inne i Faraday-buret.
FORSIKTIG: Vær forsiktig og sørg for at den øverste silikonstøtfangeren ikke blir forskjøvet når Faraday-buret er på plass. - Før opptak må du kontrollere at musevalpen ikke beveger seg for mye og sørge for at kroppen og musens hode ser ut til å være sikker.
FORSIKTIG: Pass på at musvalpens hode er i stand til å bevege seg noe fritt i støtfangerne og ikke er helt snute ned i plattformen. Den hevede plattformen er designet for å heve musemoaxen litt og forhindre kvelning, men dette bør overvåkes nøye.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Et ideelt EKG ville ha et klart, fremtredende signal som gjør at alle bølger kan analyseres i flere forskjellige tidsrammer (figur 1). Laboratoriet brukte i utgangspunktet en tilpasset anvendelse av et elektromyografiapparat for å produsere ECGs av en utilfredsstillende kvalitet, som bare tillot oss å analysere grunnleggende parametere som hjertefrekvens (figur S1). Dette inspirerte arbeidet med et selskap for å utvikle en ny prototype EKG-enhet spesielt for analyse av tidlige postnatale musvalper.
En dårlig kvalitet lesing har ingen merkbare beats, viser klar interferens, og har bølger eller inkonsekvens over lesingen (Figur 2). Følg instruksjonene nøye for å oppnå EKG av høyeste kvalitet. Vær forsiktig med bruk av å utføre gel, da den er moderat lim, og kan kreve ekstra tid for å la musen imøtekomme enheten. Ved å gjøre dette senker det risikoen for at musen beveger seg, det er en shorting ut av elektroder, og for riktig bruk av enheten. Mus bør plasseres på enheten slik at hodet vender mot ledningene som kobler enheten til USB-porten og i utsatt stilling (figur 3). Musen skal festes av gummistøtfangere for å holde dem godt på plass, med to på siden og en på toppen (figur 3). Disse støtfangerne skal feste musen, men bør ikke hemme musen fra å bevege hodet. Utformingen av musen er viktig for lesing, som ledningene er stasjonære. Ledningene er satt opp slik at de to fremre elektrodene er Bly I (figur 3). De to bakre elektrodene er ledninger II og III, med jordelektroden på rumpen til valpen (figur 3). Sette musen opp på denne måten vil tillate bedre resultater.
Programmet som brukes gjør det mulig for analyse av EKG i programmet. Dette gir analyse av viktige aspekter, inkludert hjertefrekvens, R-R-intervaller, QRS-komplekst intervall, QT-intervall og PR-intervall. Gitt denne evnen var det mulig å etablere et datasett med normative verdier for en perinatal mus (tabell 1). Disse normative resultatene var basert på mus som ble analysert innen en dag etter fødselen. Det ble funnet at en gjennomsnittlig hjerterytme var 357,2 slag per minutt (bpm). Gjennomsnittlig R-R-, QRS-, QT- og PR-intervall var henholdsvis 169,1, 16,9, 45,4 og 36,3 millisekunder (tabell 1). Viktigere, oppsettet kan brukes til å analysere EKG mønstre fra neonatal mus som lider av medfødte hjertefeil (Figur S2).
| Pup Alder | Ave/STDEV | Hjertefrekvens (bpm) | R-R-intervall (ms) | PR Varighet (ms) | QRS Varighet (ms) | QT Varighet (ms) | ST Varighet (ms) | T Varighet (ms) | P Varighet (ms) |
| P1 (andre personer) | Gjennomsnitt | 357.2 | 169.1 | 36.3 | 16.9 | 45.4 | 16.4 | 18 | 12.8 |
| Standardavvik | 36.3 | 20 | 10.9 | 5.8 | 16 | 7.4 | 7.2 | 3.1 | |
| P3 (andre personer) | Gjennomsnitt | 412.4 | 149.2 | 46.4 | 14.5 | 53 | 22.3 | 16.2 | 14.8 |
| Standardavvik | 55.4 | 21.4 | 6.8 | 11 | 12.2 | 6.9 | 4.6 | 3.1 | |
| P5 (andre personer) | Gjennomsnitt | 505.5 | 119.2 | 46.7 | 11.7 | 51.3 | 20.8 | 18.8 | 14.2 |
| Standardavvik | 19.2 | 4.6 | 13.3 | 5.8 | 8.1 | 11.4 | 4.6 | 2.3 | |
| P7 | Gjennomsnitt | 555.3 | 108.7 | 40 | 9.5 | 43.6 | 20.3 | 13.7 | 14 |
| Standardavvik | 34.2 | 7 | 2.5 | 0.6 | 6 | 7.1 | 3.2 | 2.7 |
Tabell 1: Representative resultater av EKG-målinger for den gjennomsnittlige perinatalmusvalpen P1, P3, P5 og P7.
Figur 1: Representative elektrokardigrafiske leser fra neonatale mus på den første (A, P1.0), tredje (B, P3.0) og syvende (C, P7.0) postnatal dag.
(A-C) Bilder representerer eksempler på EKG-sporinger av god kvalitet ved hjelp av 2-bly, ikke-invasiv enhet, tatt i en 1,5 s ramme av lesingen. Bemerkelsesverdige egenskaper ved gode EKG-leser inkluderer klare, merkbare beats, som beskrevet kollektivt av tilstedeværelsen av konsistente P-bølger etterfulgt av et QRS-kompleks og påfølgende T-bølger, synlig i begge leads I-II av hvert postnatale tidspunkt. Eksempler inkluderer også et lavt signal-til-støy-forhold (minimal artefakt) og en merkbar isoelektrisk linje. Topp EKG-stripe (rød): Bly I; bunn EKG-stripe (grønn): Bly II. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Representativt EKG leses med komplikasjoner.
Dette bildet er representativt for en EKG-avlesning av dårlig kvalitet ved hjelp av den 2-d-d-lys, ikke-invasive enheten på den første postnatale dagen (P1.0). Bildene ovenfor ble tatt i en 1,5 s leseramme. EKG-sporinger av dårlig kvalitet er preget av fravær av merkbare slag (og spesifikke hjertesyklusbølgeformer), sammen med uttalt artefakt (høyt signal:støyforhold), og bemerkelsesverdige uoverensstemmelser mellom fører I og II fra en gitt musevalp. For å forbedre dette EKG, ville både enheten og silikonstøtfangerne som sikrer valpen, kreve reposisjonering i Faraday-buret. For å minimere elektromagnetisk interferens må fjerning av alle bevegelige enheter i nærheten av apparatet utføres. Det endelige feilsøkingstiltaket ville innebære reposisjonering av musevalpen på enhetenselektrodene og / eller mer ledende gel må (re-) brukes. Topp EKG-stripe (rød): Bly I; bunn EKG-stripe (grønn): Bly II. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Plassering av musen valp og lem bly elektroder for innsamling av tidlig postnatal EKG.
(A) Venstre: Fremre perspektiv på museplassering på elektrodeplattform i Faraday-buret (svart). Høyre: Sidevisning som illustrerer riktig museplassering på toppen av hevede elektroder / plattform; støttende silikon støtfangere (ikke avbildet) er plassert på hver side og over toppen av musen pup i Faraday buret. (B)Bipolar lem fører og elektrode plassering på neonatal mus. Illustrasjon viser kontaktpunktet for hver hevet elektrode på den ventrale thoraxoverflaten til musevalpen. (B, C) Elektrodeplassering, retningsbestemt brystledning og (C) tilsvarende, representative EKG-sporinger fra en neonatal musvalp ved P1.0 (Bly I (rød); bly II (grønn)). Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: Representative EKG-sporinger av neonatale mus ved flere postnatale tidspunkter.
Representative EKG leser (topp 2 spor) og illustrerte hjertesykluser(nederste rad)fra neonatal mus valper på den første (A, P1.0), tredje (B, P3.0) og syvende (C, P7.0) postnatal dag. Hvert bilde representerer en eksemplarisk EKG-sporing ved hjelp av 2-bly, ikke-invasiv enhet, tatt i en 1,5 sekunders bilde av lesingen (A-C, Lead I (topp / rød); bly II (bunn/grønn)). Mens individuelle bølgeformer ser ut til å gjennomgå morfologiske endringer med økende alder, inkluderer bemerkelsesverdige og konsekvente egenskaper klare, merkbare slag, som beskrevet kollektivt av tilstedeværelsen av konsekvente P-bølger etterfulgt av et QRS-kompleks og påfølgende T-bølger, synlig i begge fører I-II av hvert postnataltidspunkt. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur S1: Illustrasjon av tradisjonelle lem bly elektroder for ikke-invasiv samling av tidlig postnatal EKG. (A, venstre) Sidevisning av mus og elektrode plassering i Faraday bur (boks). (B)Tradisjonelle selv-stick hud elektroder er plassert på dorsal overflaten av valpen. (A, høyre) EKG-lignende signal kan tolkes ved bruk av tradisjonell elektromyografitransduser for å produsere en minimalistisk EKG-sporing som bare kan skjelnes i bly II (C, bunn). (B-C) Elektrodeplassering, brystblyretning og tilsvarende, representativ EKG-sporing fra en neonatal musvalp ved P1.0 (Bly II; lilla). Vennligst klikk her for å laste ned dette tallet.
Figur S2: Komparative elektrokardigrafiske leser fra kullmate kontrollvalper og muterte valper med medfødt hjertesykdom på den første postnatale dagen (P1.0). (A, B) Bilder representerer eksempler på EKG-sporinger av god kvalitet fra friske neonatale valper (A, CONTROL) sammenlignet med valper født med CHD (B, CHD MUT) på P1.0. Den 2-d-leder, ikke-invasive enheten ble brukt til å fange EKG-sporinger ved 10,0 (A,B, toppen) og 1,5-sekunders intervaller (A, B, bunn). Merkbare forskjeller i hjertefrekvensen er tydelige i CHD MUT (B), som visualisert av redusert antall hjertesykluser (komplekser) som er synlige i den gitte tidsrammen. Sammenligning avslører også uregelmessigheter i den generelle morfologien til QRS-bølgeformer, frekvens og generell regularitet av hjertesykluser i CHD MUT (B) sammenlignet med kontrollen (A). Led I (rød); bly II (grønn)). Vennligst klikk her for å laste ned dette tallet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Datapunktene som samles inn perinatal dag 1 musevalper er litt under de gjennomsnittlige forventede verdiene for voksne mus (500-700 slag per minutt). 8 Det er en økning i hjertefrekvensen etter hvert som musen eldes, noe som faller mer i kø for de forventede verdiene (tabell 1). Det er imidlertid viktig å understreke at neonatale verdier var på den nedre enden av dette området, og støtter ideen om at normative verdier skal dokumenteres på en aldersspesifikk måte. Denne metoden er forskjellig fra andre elektrokardiogramprotokoller ved at det ikke er noe fysisk traume til musen. Protokollen er helt ikke-invasiv, krever ikke bruk av anestesi, og er optimal for mus umiddelbart etter fødselen. Ingen annen elektrokardiogramenhet gjør det mulig for valper så unge å bli analysert på dennemåten 9,10,11. Denne protokollen tar sikte på å etablere en pålitelig referansemetode for å generere normative data som er spesifikke for den nyfødte muspopulasjonen, men gjelder for menneskelige pediatriske populasjoner.
Når du utfører et elektrokardiogram på et så lite dyr, er det viktig å være forsiktig med alle trinnene. Det er imidlertid noen viktige trinn som kan endre kvaliteten på resultatene. Den første er å bruke den ledende gelen. Hvis det er for mye gel, vil det være en høyere sjanse for elektrodene å koble til og kort. Hvis det ikke er nok gel, vil det ikke være en sikker tilkobling. Den beste metoden for å bruke gelen er å nærme elektroden fra utsiden av hjørnet og rulle gelen over toppen av elektroden. Det er svært viktig at det utvises ekstrem forsiktighet for å sikre at det ikke er noen tråder mellom elektroder, noe som vil forstyrre tilstedeværelsen og/ eller kvaliteten på den elektriske aktiviteten. Det kan være nyttig å ta et tynt verktøy (f.eks. tang), og kjøre det mellom elektrodene for å samle bort eventuelle bortkommen tråder som kanskje ikke er tilsynelatende synlige. Selv om det ikke formelt kreves som en del av protokollen, kan dette ekstra trinnet tjene som en ekstra forholdsregel for å sikre optimal ledning og minimal støy.
Hvis tilstedeværelsen av støy av statisk fører til at EKG er uleselig (figur 2), kan det være nyttig å fjerne alle elektroniske enheter fra umiddelbart (bord-top) nærheten. Dette er spesielt nyttig hvis noen av de elektroniske enhetene som finnes i nærheten beveger seg, da denne bevegelsen kan plukkes opp av EKG-opptaksenheten12. Det er også viktig å ikke innføre noen ytre bevegelser under datainnsamling. Utenfor bevegelser som kan forstyrre kvaliteten på EKG kan omfatte å sette objekter ned på samme nærliggende overflate, og må unngås før etter at avlesningen er fullført. I tillegg til eksterne enheter kan svært aktive musevalper også forårsake elektrisk interferens forbundet med overdreven kroppsbevegelser. Sannsynligheten for denne typen muskel- og skjelettforstyrrelser øker etter hvert som valpene modnes, noe som bør vurderes når de velger alder for datainnsamling. I tilfelle valpen skifter fra elektrodene på en måte som i betydelig grad kompromitterer kvaliteten på EKG-lesingen, bør reposisjonering av valpen vurderes. Flytting av musen før du velger å bruke elektrodegelen på nytt, kan gi bedre resultater i de fleste tilfeller og spare ekstra tid og reagenser. Før du omplasserer valpen, velger du pauseknappen i programvaren. Pause av kjøringen vil stoppe aktiv opptak av EKG, men vil fortsette å spore tid. Når opptaket gjenopptas, vises EKG på et senere tidspunkt enn satt på pause. Skyv enhetsplattformen ut fra Faraday-alderen med musen fortsatt plassert mellom støtfangerne. Fjern støtfangerne rundt musen, og løft forsiktig valpen av elektrodene. Plasser valpen på elektrodene etter samme protokoll for forsiktig å holde musen på plass i 1 min for gel å holde seg (trinn 3.4-3.5). Prøv å flytte musen slik at elektrodene er på thoraxen mellom de øvre lemmer (figur 3). Selv om den er utformet som en ideell, ikke-invasiv metode for innsamling av EKG hos neonatale mus, vil en begrensning knyttet til denne protokollen være den økte mobiliteten forbundet med datainnsamling på en bedøvet mus, da musen også kan bevege seg og skifte på enheten som vil påvirke kvaliteten på lesingen. Mens bevegelse kan være begrenset med posisjonering av silikon støtfangere, Dette kan ikke forebygges uten bruk av sedasjon eller anestesi.
I den situasjonen der et EKG-opptak kommer med kraftig interferens (figur 2) til tross for å ha minimert all elektrisk interferens, er neste skritt som bør tas å flytte de eksterne ledningene som forbinder opptaksplattformen til Faraday-buret. Det er svært viktig at de eksterne ledningene forblir riktig koblet til opptaksplattformen under datainnsamling. Hvis eksterne ledninger flyttes, må du passe på å feste ledningene forsiktig på nytt i begge ender, til et klarere opptak kan oppnås. Hvis bruken av Faraday-buret som følger med enheten ikke er egnet, kan enheten brukes i andre Faraday-bur.
Hvis opptaket ikke er klart eller musen har beveget seg fra elektrodene, fjern musen fra enheten og rengjør elektrodene ved å ta tang og fjerne all ledende gel. Fordi den ledende gelen er vannløselig, kan man også bruke varmt vann til å forsiktig fjerne overflødig gel fra valpens hud. Påfør gelen på nytt og flytt valpen på nytt.
For å oppnå de beste resultatene må du sørge for at enheten rengjøres riktig før og etter hver bruk. Gelen tørker og kan fjernes ved hjelp av tang for å trekke den fra enheten, men gelen er vannløselig, slik at en fuktig klut kan brukes til å rengjøre elektrodene på opptaksplattformen.
Eldre mus har vært mer aktive i opptaksprosessen, så det er viktig å overvåke dem nøye når de ofte beveger seg fra elektrodene og til og med kan bevege seg av enhetsplattformen. Selv om en klar lesing kanskje ikke skjer med en gang, med feilsøking og flytting, har det vært suksess med å få brukbare opptak med denne enheten (figur 1). Aktive mus må kanskje returneres til sin mor og reanalyseres etter en pause. De kan også holdes i håndflaten og forsiktig dekket for å gi varme og mørke til valpen legger seg ned.
Denne enheten er utformet for å samle EKG-data om musevalper fra fødselsalderen til P10 (figur 4). Valper eldre enn P10 vil sannsynligvis ikke kunne passe inn i enheten med Faraday-buret, en viktig komponent for å maksimere signal-til-støyforhold. Selv ved P10 må posisjoneringsjusteringer sannsynligvis gjøres for å imøtekomme en større kroppsstørrelse inn i enheten. Vær svært forsiktig når du flytter enheten inn og ut av Faraday-buret. Fjerning av den øverste støtfangeren vil tillate musen å ligge på elektrodeplattformen med det omkringliggende Faraday-buret. Gitt at musene i denne alderen er mer aktive, er de mer tilbøyelige til å bevege seg av elektrodene uten stabilisering av den øverste støtfangeren. Den øverste støtfangeren kan også plasseres foran valpen for å bidra til å motvirke at valpen beveger seg av enheten.
Nyheten om denne enheten og tilsvarende protokoll inkluderer optimalisering for bruk umiddelbart etter fødselen, systemets evne til å imøtekomme et bredere aldersgruppe (P1-P10) og behovet adressert av denne metoden for å utvide de translasjonelle anvendelsene av in vivo forskningsmetoder innen kardiovaskulær fysiologi og utover. Selv om sofistikerte enheter som bruker ekkokardiografi for å kvantifisere hjertesykluser i nyfødte mus ertilgjengelige 13,er en stor fordel med denne protokollen at det gir mulighet for et relativt enkelt og rimelig middel for å håndtere grunnleggende elektrofysiologiske parametere, noe som er svært attraktivt i dagens parlous vitenskapelige finansieringsmiljø.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne rapporterer ingen interessekonflikter.
Acknowledgments
Forfatterne anerkjenner sjenerøs støtte fra Saving tiny Hearts Society (KLT), UNE COBRE Program (NIGMS-tilskuddsnummer P20GM103643; LAF), og SURE Fellowship Program ved University of New England (VLB), samt pasientteknisk støtte fra Ashish More (iWorx, Dover, NH). Figur 3, figur 4 og figur S1 ble opprettet med Biorender-programvare.
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).
