周産期マウスにおける非侵襲性心電図

要約

ここでは、麻酔薬の使用を必要としない、早期出生後マウス用に最適化された非侵襲的心電図(ECG)プロトコルを提示する。

要約

心電図(ECG)は、長い間、疾患の人間と動物の両方のモデルで心血管(および心肺)機能を評価する効果的かつ信頼性の高い方法として頼られています。個々の心拍数、リズム、および規則性は、ECGから収集された定量的パラメータと組み合わせて、心臓伝導系の完全性ならびに心周期の統合された生理学を評価するのに役立つ。 本稿では、麻酔薬を使用することなく、出生後の最初の日の早い時期に周産期および新生児マウスの子犬に非侵襲的な心電図を実行するために使用される方法と技術の包括的な説明を提供する。このプロトコルは、新生児マウスでECGを得るための標準化された反復可能な方法の必要性に直接対処するように設計された。トランスジェニックマウスラインを用いて発生する先天性心肺欠損の特徴付け、特に出生後の最初の日に致死性を引き起こす欠陥の解析に対して、このプロトコルは完全に有効であることが証明されています。このプロトコルはまた、初期の出生後心伝導系の成熟に関連する規範的なデータを特徴付け、提供するために、科学文献のギャップに直接対処することを目的としています。この方法は、特定の出生後の時点に限定されるものではなく、出生から出生後10日目(P10)までの新生児マウスのECGデータ収集を可能にする。

概要

心臓機能は、心臓を通して電流の伝導を分析する心電図(ECG)の使用、ならびにその全体的な心周期および機能¹を含む、さまざまな方法で測定することができる。心電図は、疾患^1,2のヒトおよび動物モデルの心臓異常を同定し^、特徴付けるための有用な診断ツールであり続けている。心電図の読み取りの不規則性は、異常な心臓の発達(すなわち、先天性心疾患(CHD))に見られ、心拍数の変化として現れる不整脈(例えば、徐脈)、およびリズム(例えば、「心臓ブロック」)、基底心心筋の完全性および/または機能の欠陥を示唆する。このような変化は、患者が生命を脅かす心機能障害(例えば、うっ血性心不全および/または心停止)にかかり、死亡率^が3、4に増加する可能性がある_。重度および未治療のCHDによる死亡率が高いことを考えると、この出生後初期の間に心電図を収集するための標準化された反復可能な方法を開発することが重要である。

我々はこの問題に対処する最初のものではありませんが、マウスの子犬にECGを収集する以前の方法は、伝統的に侵襲的な手順(皮下針またはワイヤー電極)および/または麻酔薬^5、6、7の使用を含んでいた。非侵襲的なECG分析を行う利点は、痛みを最小限に抑え、動物のストレスを取り消すことを含む。実験者はまだ子犬のストレスを引き起こすことについて慎重でなければならないが、デバイスは正確なデータを生成するために一般的なストレーターを避けるように設計されている。心機能を評価する文脈では、心肺異常を有する可能性のある動物に麻酔を導入すると、潜在的にマスクまたは基礎的な状態を悪化させる可能性があります。麻酔薬は、細胞の脱分極および/または再分極化を変化させることによって電気伝導に影響を与える可能性があります。最後に、麻酔の使用は、新生児の子犬を低体温症のリスクを高めることができ、固有の病理をさらに混乱させる可能性があります。以下のプロトコルは、麻酔薬、侵襲的な手順、または子犬に顕著な不快感を導入しません。機器のセットアップが完了すると、デバイスのセットアップと動物を含むデータ収集を効率的に完了することができ、その後、子犬は母親に返すことができます。また、このシステムは、繰り返しおよび/またはシリアル分析を実行することができ、これは時間の経過とともに分析を必要とする実験、薬理療法の導入などに最適です。

プロトコル

以下の議定書は、ニューイングランド大学の制度的動物のケアと使用委員会の基準に従います。プロトコルの綿密な観察は、すべての検査された新生児(n > 70)で満足のいくECG読み取りを提供する必要があります。

1. デバイスの準備

1. デバイスをコンピュータのUSBポートに接続し、ダウンロードしたECGソフトウェアを使用します。測定装置は自動的に(37 °C/98.6 °F)まで加熱を開始します。内部加熱ユニットは測定ユニット内に含まれ、プラスチック表面のみを加熱します。銀線電極は加熱されません。
2. 表面が温度に達するまで約15分を待ちます。この時間を使って動物を集め、セットアップしてください。
   注: この時点でプロトコルが一時停止され、プラットフォームが接続されたままで、長時間加熱することができます。自己発熱電極プラットフォームがない場合、動物の安全な加熱パッドは、母親と子犬が低体温にならないようにするためにも使用できます。

2. 動物の準備

1. 母親と子犬を収集し、収集する準備ができるまで、住宅ケージ内に保管してください。
2. 測定ユニットが温度に加熱されたら、ケージからマウスの子犬を取り出し、70%エタノールを拭いて胸郭を拭きます。プラスチックの熱い表面に子犬を置きます。
3. マウスを暗闇の中で約2〜5分間表面に順応させます。

3. マウスと電極プラットフォームのセットアップ(電極アプリケーション)

1. 金属ヘラ、プローブ、または木製のダボを使用して、接着剤、電気伝導ゲル(げっ歯類電極の配置に一般的に使用される速乾性高伝導性電極ゲル)の小さな液滴を収集します。
   注:電気信号の品質を妨げる可能性のある電極に合成繊維または類似の材料を残さない限り、非繊維状の固体物体を使用して導電ゲルを塗布することができます。
2. スパチュラ/ダボを使用して、4つの平らな電極表面の上部を軽く押し下げ、導電ゲルを電極構築体の中心から斜めの角度で引っ張ります。個々の電極がゲルで完全に覆われていることを確認します。
   注意:このステップは、導電性、電極ゲルが単一の電極以上に付着しないことを保証するために非常に重要です。電極間に形成される接着剤ストランドは、電荷を伝導し、望ましい電気信号を妨害または短絡させる可能性があります。ゲルが固まり、付着し始めるので、この時点でプロトコルを一時停止しないでください。導電ゲル(または等価導電性電極ゲル置換)を適用してから5〜10分以内にプラットフォームにマウスを設置してください。
3. 残りのゲルを横に入れた金属スパチュラまたは木製のダボを置きます。
4. 新生児マウスの子犬の胸骨を下に置き、プラットフォームの発信USBエッジに面した子犬の頭を持ちやすくなります。子犬の胸の一部が4つの電極のそれぞれを覆っていることを確認してください。子犬の前腕を横にそっと押さえながら、約1分間押し続け、導電ゲルをセットします。
5. 子犬の左右にゴム製シリコーンバンパーを置きます。バンパーは、それぞれの側に子犬を固定し、マウスの過度の動きを防ぐために安定性を提供する必要がありますが、マウスのすべての動きを防ぐべきではありません。取り付けたら、マウスをしばらく見て、必要に応じてバンパーの配置を調整します。
   注意:呼吸の仕組みや呼吸数を妨げる可能性がありますので、マウスをあまりしっかりと圧縮しないでください。
6. 残りの導電ゲルを接地テール電極に適用し、子犬のランプに置くために確保されたダボを使用してください。穏やかな圧力を加え、子犬を放出する前にゲルをセットできるようにします。
7. 最終的なシリコンバンパーをマウスのランプの上に置き、接地電極を所定の位置に保持します。
   注意:最終的なバンパーを配置している間は、子犬に不快感を与えたり、接地電極を置き換えたりする可能性がありますので、過度の力を加えないでください。
8. プラットフォーム全体を手に入れ、ファラデーケージの中にそっと置きます。
   注意:ファラデーケージが設置されると、注意して上部のシリコーンバンパーが変位しないようにしてください。
9. 記録する前に、マウスの子犬が過度に動いないことを確認し、マウスの本体と頭部が安全に見えることを確認してください。
   注意:マウスの子犬の頭がバンパー内でいくらか自由に動くことができ、プラットフォームに完全に抜け出していないことを確認してください。上げられたプラットホームはマウスの胸郭をわずかに高め、窒息を防ぐように設計されているが、これは注意深く監視されるべきである。

結果

理想的なECGは、すべての波をいくつかの異なる時間枠で分析することを可能にする明確で顕著な信号を有するであろう(図1)。研究室は当初、不十分な品質のECGを生成するために、電図装置のカスタムアプリケーションを採用しました。これは、早期出生後マウスの子犬の分析のために特別に新しいプロトタイプ心電図装置を開発する会社との仕事にインス?...

ディスカッション

周産期1日目のマウスの子犬で収集されたデータポイントは、成体マウスの平均予想値(毎分500〜700拍)をわずかに下回っています。⁸マウスの年齢が高齢化するにつれて心拍数が増加し、期待値に対してより多くの値が下がります(表1)。しかし、新生児の値がこの範囲の下端にあったことを強調することが重要であり、規範的価値は年齢固有の方法で文書化される?...

資料

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