تخطيط كهربائي غير كهربائي في ماوس الفترة المحيطة بالولادة
Summary
هنا، نقدم بروتوكول تخطيط القلب الكهربائي غير الباضع (ECG)، الأمثل للفئران ما بعد الولادة في وقت مبكر، التي لا تتطلب استخدام التخدير.
Abstract
منذ فترة طويلة تم الاعتماد على تخطيط القلب (ECG) كوسيلة فعالة وموثوق بها لتقييم وظيفة القلب والأوعية الدموية (والقلب والريائى) في كل من النماذج البشرية والحيوانية للمرض. معدل ضربات القلب الفردية، والإيقاع، والانتظام، جنبا إلى جنب مع المعلمات الكمية التي تم جمعها من تخطيط القلب، تعمل على تقييم سلامة نظام إيصال القلب، فضلا عن الفسيولوجيا المتكاملة لدورةالقلب. تقدم هذه المقالة وصفاً شاملاً للأساليب والتقنيات المستخدمة في إجراء تخطيط القلب غير الباضع على الجراء الماوس في الفترة المحيطة بالولادة وحديثي الولادة في وقت مبكر من اليوم الأول بعد الولادة، دون الحاجة إلى استخدام التخدير. وقد صُمم هذا البروتوكول ليعالج مباشرة الحاجة إلى طريقة موحدة وقابلة للتكرار للحصول على تخطيط القلب في الفئران حديثي الولادة. من منظور تحويلي، يثبت هذا البروتوكول فعاليته الكاملة في توصيف العيوب القلبية الخلقية التي يتم إنشاؤها باستخدام خطوط الماوس المعدلة وراثياً، ولا سيما لتحليل العيوب المسببة للفتاكة في أو خلال الأيام الأولى التالية للولادة. ويهدف هذا البروتوكول أيضا إلى معالجة مباشرة فجوة في المؤلفات العلمية لتوصيف وتوفير البيانات المعيارية المرتبطة بنضوج نظام التسيير القلبي المبكر بعد الولادة. ولا تقتصر هذه الطريقة على نقطة زمنية محددة بعد الولادة، بل تسمح بجمع بيانات تخطيط القلب في الجراء الماوس الوليدية منذ الولادة وحتى اليوم العاشر بعد الولادة (P10)، وهي نافذة ذات أهمية حاسمة لنمذجة الأمراض البشرية في الجسم الحي، مع التركيز بشكل خاص على أمراض القلب الخلقية (CHD).
Introduction
يمكن قياس وظيفة القلب بطرق مختلفة ، وأكثرها شيوعًا تشمل استخدام تخطيط القلب (ECG) لتحليل حركة التيار الكهربائي من خلال القلب وكذلك دورة القلب الشاملة والوظيفة1. لا يزال تخطيط القلب الكهربائي أداة تشخيصية مفيدة لتحديد وتسمّي التشوهات القلبية في كل من النماذج البشرية والحيوانية للمرض1،2. يمكن العثور على المخالفات في قراءة مخطط القلب في تطور القلب غير الطبيعي (أي أمراض القلب الخلقية (CHD))، ويمكن أن تشمل عدم انتظام ضربات القلب الذي يظهر كتغيّرات في معدل ضربات القلب (مثل بطء القلب)، والإيقاع (على سبيل المثال، “كتل القلب”)، موحية من العيوب في سلامة و/أو وظيفة عضلة القلب الكامنة. مثل هذه التغييرات قد تكون مهيأة للمرضى إلى ضعف القلب تهدد الحياة (على سبيل المثال، فشل القلب الاحتقاني و / أو توقف القلب) وزيادة الوفيات3،4. ونظراً لارتفاع معدلات الوفيات الناجمة عن الإصابة بمرض الوفيات الشديد وغير المعالج، فإن تطوير طريقة موحدة وقابلة للتكرار لجمع تخطيط القلب خلال هذه الفترة المبكرة بعد الولادة أمر بالغ الأهمية.
على الرغم من أننا لسنا أول من يعالج هذه المشكلة، وشملت الطرق السابقة لجمع ECG على الجراء الماوس تقليديا الإجراءات الغازية (إبرة تحت الجلد أو الأسلاك أقطاب) و / أو استخدام التخدير5،6،7. وتشمل مزايا إجراء تحليل تخطيط القلب غير الباضع تقليل الألم والتراجع عن الإجهاد على الحيوان. في حين أن المجرب يجب أن يكون حذرا حول التسبب في الإجهاد الجرو، تم تصميم الجهاز لتجنب الضغوطات المشتركة من أجل إنتاج بيانات دقيقة. في سياق تقييم وظيفة القلب، يمكن أن يؤدي إدخال التخدير إلى الحيوانات التي قد يكون لها تشوهات قلبية رئوية إلى احتمال أن يخفي أو حتى يفاقم الظروف الكامنة. قد يؤثر التخدير على التوصيل الكهربائي عن طريق تغيير إزالة القطب و /أو إعادة قطبية الخلايا. وأخيرا ، يمكن أن يؤدي استخدام التخدير إلى تعريض الجرو حديث الولادة لخطر متزايد لانخفاض حرارة الجسم ، مما قد يزيد من إرباك أي أمراض متأصلة. البروتوكول التالي لا يقدم أي تخدير، والإجراءات الغازية، أو عدم الراحة وضوحا للجرو. وبمجرد الانتهاء من إعداد المعدات، يمكن إكمال إعداد الجهاز وجمع البيانات التي تنطوي على الحيوان بكفاءة، وبعد ذلك يمكن إرجاع الجراء إلى أمهم. بالإضافة إلى ذلك، يسمح هذا النظام بإجراء التحليلات المتكررة و/أو المسلسلة، وهو مثالي للتجارب التي تتطلب التحليل بمرور الوقت، وإدخال العلاجات الدوائية، وما إلى ذلك.
Protocol
Representative Results
Discussion
نقاط البيانات التي تم جمعها في اليوم ما حول الولادة 1 الجراء الماوس أقل قليلا من متوسط القيم المتوقعة للفئران الكبار (500-700 نبضة في الدقيقة الواحدة). 8 هناك زيادة في معدل ضربات القلب مع الشيخوخة الماوس، الذي يقع أكثر في خط للقيم المتوقعة(الجدول 1). ومع ذلك، من المهم التأك?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
الكتاب الاعتراف الدعم السخي من إنقاذ القلوب الصغيرة المجتمع (KLT), برنامج COBRE UNE (NIGMS منحة رقم P20GM103643; LAF)، وبرنامج الزمالة SURE في جامعة نيو إنغلاند (VLB)، فضلا عن الدعم الفني للمرضى من آشيش مور (iWorx، دوفر، NH). الشكل 3، الشكل 4، والشكل S1 تم إنشاؤها باستخدام برنامج 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).
