围产期小鼠中的非侵入性心电图

摘要

在这里，我们提出了一个非侵入性心电图（ECG）协议，针对早期产后小鼠进行了优化，不需要使用麻醉剂。

摘要

心电图 （ECG） 长期以来一直被视为一种有效可靠的方法，用于评估人类和动物疾病模型中的心血管（和心肺）功能。个人心率、节律和规律性，结合从心电图收集的定量参数，有助于评估心脏传导系统的完整性以及心脏周期的综合生理学。 本文全面介绍了用于在产后第一天对围产期和新生儿小鼠幼崽进行非侵入性心电图的方法和技术，无需使用麻醉剂。该协议旨在直接满足对在新生小鼠中获取心电图的标准化和可重复方法的需要。从转化的角度来看，该协议证明完全有效，可用于使用转基因小鼠线产生的先天性心肺缺陷的表征，特别是用于分析在产后第一天或产后造成致命性的缺陷。该协议还旨在直接解决科学文献中与早期产后心脏传导系统成熟相关的特征和提供规范性数据的差距。这种方法不仅限于特定的产后时间点，而是允许在新生儿小鼠幼崽从出生到产后第10天（P10）中收集心电图数据，这一窗口对于在体内模拟人类疾病至关重要，尤其侧重于先天性心脏病（CHD）。

引言

心脏功能可以用不同的方式测量，其中最常见的包括使用心电图（ECG）来分析电流通过心脏的传导，以及其整体心脏周期和功能^1。心电图仍然是一个有用的诊断工具，用于识别和描述心脏异常在人类和动物模型^{的疾病1，2。}心电图读数中的不规则性可发现在异常心脏发育（即先天性心脏病 （CHD））中，并且可包括心律失常，表现为心率变化（例如心动过速）和节律变化（例如"心脏块"），暗示基础心肌完整性和/或功能的缺陷。诸如此类的变化可能使患者容易出现危及生命的心脏功能障碍（例如充血性心力衰竭和/或心脏骤停），死亡率增加 3，4。鉴于严重和未经治疗的CHD死亡率很高，在产后早期制定一种标准化和可重复的收集心电图的方法至关重要。

虽然我们不是第一个解决这个问题的方法，以前收集心电图对小鼠幼崽的方法传统上包括侵入性程序（皮下针或电线电极）和/或使用麻醉剂^5，6，7。执行无创心电图分析的优点包括尽量减少疼痛和消除对动物的压力。虽然实验者仍必须谨慎避免引起幼崽应力，但该装置旨在避免常见的应力，以便生成准确的数据。在评估心脏功能的背景下，将麻醉引入可能具有心肺异常的动物可能会掩盖甚至加剧基础疾病。麻醉剂通过改变细胞的去极化和/或再极化来影响电传导。最后，使用麻醉可以增加新生幼崽体温过低的风险，这可能进一步混淆任何固有的病理学。以下协议不引入任何麻醉剂，侵入性程序，或明显的不适小狗。一旦设备设置完成，设备设置和涉及动物的数据收集可以有效地完成，之后幼崽可以返回给其母亲。此外，该系统允许重复和/或连续分析，这是理想的实验需要分析随着时间的推移，引入药理疗法等。

研究方案

以下协议遵循新英格兰大学机构动物护理和使用委员会的标准。密切观察协议应提供令人满意的心电图读取在所有检查的新生儿（n > 70）。

1. 设备准备

1. 将设备插入计算机的 USB 端口，并下载 ECG 软件。测量装置将自动开始加热至 （37 °C/98.6 °F）。内部加热单元包含在测量单元中，仅加热塑料表面。银线电极未加热。
2. 表面达到温度大约需要 15 分钟。利用这段时间收集和设置动物。
   注:此时可能会暂停协议，平台可以长时间保持插入和加热。在没有自加热电极平台的情况下，动物安全加热垫也可以用来防止母幼体温过低。

2. 动物制剂

1. 收集母亲和幼崽，并留在住房笼内，直到准备收集。
2. 一旦测量单元加热到温度，从笼中取出鼠标幼崽，然后用喷洒在湿巾上的 70% 乙醇擦拭胸部。将小狗放在塑料的加热表面上。
3. 让鼠标在黑暗中适应表面约2-5分钟。

3. 鼠标和电极平台设置（电极应用）

1. 使用金属铲、探针或木制定位销收集一小滴胶粘剂、导电凝胶（一种快速干燥的高导电电极凝胶，通常用于啮齿动物电极的放置）。
   注:任何非纤维的固体物体都可用于应用导电凝胶，只要该物体不会将合成纤维或类似材料留在电极上，否则可能会干扰电信号的质量。
2. 使用铲/定位销，轻轻触摸四个电极表面的顶部，轻轻按下并以倾斜角度将导电凝胶拉离电极结构中心。确保每个电极都完全覆盖在凝胶上。
   注意:此步骤对于确保导电电极凝胶不会粘附在单个电极上非常重要。在电极之间形成粘合链可能会传导电荷，并可能干扰或短路所需的电信号。此时不应暂停协议，因为凝胶将开始凝固并成为粘附。确保在应用导电凝胶（或等效导电电极凝胶替代）后 5-10 分钟内将鼠标固定到平台上。
3. 将金属铲或木制定位销与凝胶的其余部分放在一边。
4. 将新生儿小鼠幼崽胸骨放下，容易与小狗的头朝向平台的外向USB边缘。确保幼崽胸部的一部分覆盖四个电极。轻轻地将幼崽的前臂侧部，同时按住约 1 分钟，让导电凝胶得到设置。
5. 将橡胶硅胶保险杠放在小狗的左右两侧。保险杠应固定小狗的每一侧，并提供稳定性，以防止鼠标的过度移动，但不应该阻止鼠标的所有移动。安装后，请观察鼠标片刻，并根据需要调整保险杠放置。
   注意:不要将鼠标压缩得太紧，因为这可能干扰呼吸力学和呼吸速率。
6. 使用预留的定位销将剩余的导电凝胶涂抹到接地尾电极上，并放在幼崽的臀部上。在释放幼崽之前施加温和的压力，让凝胶被设置。
7. 将最后的硅保险杠放在鼠标的臀部顶部，以将接地电极固定到位。
   注意:放置最终保险杠时不要施加过大的力，因为这可能会导致小狗不适和/或取代接地电极。
8. 抓住整个平台，轻轻地放在法拉第笼子里。
   注意:小心谨慎，确保顶部硅胶保险杠不会在法拉第笼就位后被移位。
9. 在录制之前，请确保鼠标幼崽不会过度移动，并确保鼠标的身体和头部看起来安全。
   注意:确保老鼠幼崽的头能够在保险杠内自由移动，并且不会完全向下鼻子进入平台。凸起的平台设计为稍微抬起鼠标胸部，防止窒息，但应密切监控。

结果

理想的心电图具有清晰、突出的信号，允许以不同的时间范围分析所有波（图1）。实验室最初采用一种定制应用的肌电学仪器来产生质量不理想的心电图，这只能让我们分析心率等基本参数（图S1）。这启发了与一家公司合作开发一种新颖的原型ECG设备，专门用于分析早期产后小鼠幼崽。

质量差的读数没有明显的节拍，显示明显的干扰，并...

讨论

围产期第1天收集的数据点略低于成年小鼠的平均预期值（每分钟500-700次）。⁸随着鼠标年龄的增长，心率会增加，这更符合预期值（表1）。然而，必须强调，新生儿价值观是这一范围的较低端，支持规范性价值观应以特定年龄的方式记录的想法。此方法不同于其他心电图方案，因为小鼠没有身体创伤。该协议是完全无创的，不需要使用麻醉，是最佳小鼠在出生后立?...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
LabScribe4	iWorx	LabScribe4	Software used to record ECG	https://www.iworx.com/users/teaching.php
Neonatal Mouse ECG & Respiration System	iWorx	RS-NMECG : Neonatal Mouse ECG	ECG device	https://www.iworx.com/research/cardiac-function/rs-nmecg/
Tensive Conductive Adhesive Gel	Parker Laboratories, Inc	22-60	Tac-gel used as conductive gel for ECG	https://www.parkerlabs.com/tensive.asp