Électrocardiographie non invasive chez la souris périnatale
Summary
Ici, nous présentons un protocole d’électrocardiographie non invasive (ECG), optimisé pour les souris postnatales précoces, qui ne nécessite pas l’utilisation d’anesthésiques.
Abstract
L’électrocardiographie (ECG) est depuis longtemps utilisée comme méthode efficace et fiable d’évaluation de la fonction cardiovasculaire (et cardiopulmonaire) dans les modèles humains et animaux de la maladie. La fréquence cardiaque individuelle, le rythme et la régularité, combinés avec les paramètres quantitatifs recueillis auprès de l’ECG, servent à évaluer l’intégrité du système de conduction cardiaque ainsi que la physiologie intégrée du cyclecardiaque. Cet article fournit une description complète des méthodes et des techniques utilisées pour effectuer un ECG non invasif sur les chiots de souris périnatals et néonatals dès le premier jour postnatal, sans nécessiter l’utilisation d’anesthésiques. Ce protocole a été conçu pour répondre directement à un besoin d’une méthode normalisée et reproductible pour l’obtention de l’ECG chez les souris nouveau-nées. D’un point de vue translationnel, ce protocole s’avère tout à fait efficace pour la caractérisation des défauts cardiopulmonaires congénitaux générés à l’aide de lignes de souris transgéniques, et en particulier pour l’analyse des défauts causant la létalité aux premiers jours postnatals ou pendant les premiers jours postnatals. Ce protocole vise également à combler directement une lacune dans la littérature scientifique pour caractériser et fournir des données normatives associées à la maturation du système de conduction cardiaque postnatale précoce. Cette méthode ne se limite pas à un point de temps postnatal spécifique, mais permet plutôt la collecte de données ECG chez les chiots souris néonatales de la naissance au jour postnatal 10 (P10), une fenêtre qui est d’une importance critique pour la modélisation des maladies humaines in vivo, avec un accent particulier sur les maladies cardiaques congénitales (CHD).
Introduction
La fonction cardiaque peut être mesurée de différentes façons, dont la plus courante comprend l’utilisation de l’électrocardiographie (ECG) pour analyser la conduction du courant électrique à travers le cœur ainsi que son cycle cardiaque global et lafonction 1. L’électrocardiographie continue d’être un outil de diagnostic utile pour identifier et caractériser les anomalies cardiaques dans les modèles humains etanimaux de la maladie 1,2. Des irrégularités dans une lecture d’électrocardiogramme peuvent être trouvées dans le développement cardiaque anormal (c.-à-d., maladie cardiaque congénitale (CHD)), et peuvent inclure des arythmies se manifestant comme changements dans la fréquence cardiaque (par exemple, bradycardie), et le rythme (par exemple, « blocs cardiaques ») suggestif des défauts dans l’intégrité et/ou la fonction du myocarde sous-jacent. De tels changements peuvent prédisposer les patients à un dysfonctionnement cardiaque potentiellement mortel (p. ex., insuffisance cardiaque congestive et/ou arrêt cardiaque) et à une mortalitéaccrue 3,4. Compte tenu des taux élevés de mortalité par CHD grave et non traité, il est essentiel de mettre au point une méthode normalisée et reproductible pour la collecte de l’ECG au cours de cette période postnatale précoce.
Bien que nous ne sommes pas les premiers à nous attaquer à ce problème, les méthodes antérieures de collecte de l’ECG sur un chiot de souris ont traditionnellement inclus des procédures invasives (électrodes sous-cutanées d’aiguilles ou de fils) et/ou l’utilisation d’anesthésiques5,6,7. Les avantages d’effectuer une analyse ECG non invasive comprennent la minimisation de la douleur et l’perte de stress sur l’animal. Alors que l’expérimentateur doit toujours être prudent sur la cause du stress chiot, l’appareil est conçu pour éviter les facteurs de stress communs afin de produire des données précises. Dans le contexte de l’évaluation de la fonction cardiaque, l’introduction de l’anesthésie chez les animaux qui peuvent avoir des anomalies cardiopulmonaires pourrait potentiellement masquer ou même exacerber les conditions sous-jacentes. Les anesthésiques peuvent affecter la conduction électrique en modifiant la dépolarisation et/ou la repolarisation des cellules. Enfin, l’utilisation de l’anesthésie peut mettre le chiot nouveau-né à un risque accru d’hypothermie, ce qui pourrait confondre davantage toute pathologie inhérente. Le protocole suivant n’introduit aucun anesthésique, procédures invasives, ou inconfort prononcé chez le chiot. Une fois la configuration de l’équipement finalisée, la configuration de l’appareil et la collecte de données impliquant l’animal peuvent être complétées efficacement, après quoi les chiots peuvent être retournés à leur mère. En outre, ce système permet d’effectuer des analyses répétées et/ou en série, ce qui est idéal pour les expériences nécessitant une analyse au fil du temps, l’introduction de thérapies pharmacologiques, etc.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les points de données recueillis lors du jour périnatal 1 des chiots souris sont légèrement inférieurs aux valeurs moyennes attendues pour les souris adultes (500-700 battements par minute). 8 Il y a une augmentation de la fréquence cardiaque à mesure que la souris vieillit, ce qui est plus conforme aux valeurs attendues (tableau 1). Toutefois, il est important de souligner que les valeurs néonatales se trouvaient à l’extrémité inférieure de cette fourchette, soutena…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs reconnaissent le généreux soutien de la Saving tiny Hearts Society (KLT), le programme UN COBRE (numéro de subvention NIGMS P20GM103643; et le programme de bourses SURE de l’Université de Nouvelle-Angleterre (VLB), ainsi que le soutien technique des patients d’Ashish More (iWorx, Douvres, NH). La figure 3, la figure 4 et la figure S1 ont été créées avec le logiciel Biorender.
Materials
| 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 |
References
- Pappano, A. J., Wier, W. G. . Cardiovascular Physiology. 11, 40-41 (2019).
- Kaese, S., Verheule, S. Cardiac electrophysiology in mice: A matter of size. Frontiers in Physiology. 3, 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).
