Summary
Трансторакальной эхокардиографии предлагает неинвазивный метод для оценки функции сердца у мышей. Сочетание УЗИ и допплер условия могут быть использованы для получения пространственных измерений сердца и внутрисердечного кровотока, которые вместе обеспечивают оценку сердечной систолического и диастолического производительности.
Abstract
В последние годы мышиной модели стали основной путь для изучения молекулярных механизмов сердечной дисфункции в результате изменений в экспрессии генов. Трансгенные и генное планирование методы могут быть использованы для создания мышей с измененным сердечной размеру и функции,
Protocol
1. Подготовка Мыши для работы с изображениями исследований
- До изображений исследования, анестезию мыши (2% изофлуран смешать с 0,5 л / мин 100% O 2) в индукции камеры. Убедитесь, что фильтр отходящего газа для безопасности оператора. Удалить животное от индукции камеры и использование машинки для стрижки волос брить шерсть от шеи до середины уровня груди. Затем удалите оставшиеся волосы на теле волосы кремом удаления. Эта подготовка может осуществляться за день до исследования отображения свести к минимуму возможные нежелательные ответы стресса у мышей.
- Применить duralube гель для обоих глаз, чтобы предотвратить высыхание склеры (избегайте контакта с роговицей гель аппликатор). Место под наркозом мыши в лежачем положении на вершине грелку со встроенными отведений ЭКГ для поддержания температуры тела.
- Место мордой в носовом конусе подключен к системе анестезии для поддержания стационарного уровня седации в течение всей процедуры (1,0% до 1,5% изофлуран смешать с 0,5 л / мин 100% O 2). Выполните ноги или хвост щепотку, чтобы подтвердить седативного эффекта. В случае необходимости, уровень анестезии может быть отрегулирован для получения плановую частоту сердечных сокращений составляет 450 ± 50 ударов в минуту (BPM).
- Аккуратно вставьте ректальный зонд (после смазочные), чтобы непрерывно контролировать и регулировать температуру тела с помощью грелки. Важно, чтобы поддерживать температуру тела в пределах узкого диапазона (37,0 ° С ± 0,5 ° С), так как даже умеренные изменения температуры и частоты сердечных сокращений влияет на функцию сердца у мышей.
- Применяют электрод Гель с четырьмя лапами и ленты их ЭКГ электродов.
2. Оценка систолической функции сердца
- Для начала этой процедуры, нанесите слой разогретой геля ультразвук, чтобы грудь, в первую очередь области вышележащих сердце. Гель необходимо нагреть приблизить температуру тела. Объем холодный гель может быстро добавить в скорости тела потери температуры. Избегайте пузырьков воздуха в гель, который может повлиять на ультразвуковой визуализации.
- Остановите мыши в небольшой повышательной положение (голову) под небольшим углом. Использование микроманипулятора, обездвижить ультразвуковой датчик с углом 90 ° между зондом и сердце.
- Чтобы начать зарабатывать короткой оси эхокардиографических измерений, ниже датчика на грудную клетку parasternally. Не устанавливайте датчик непосредственно над грудиной или на коже, так как это приведет к искажению сигнала.
- Во-первых, мы будем выполнять двумерные (2D) изображения ("B-режим"), чтобы получить вид вдоль парастернальной короткой оси. Отрегулируйте область просмотра зонд для получения полного изображения в зависимости от размера сердца животного.
- Собственный образ в этой ориентации будет включать в себя левого желудочка и небольшой части правой стенки левого желудочка. Стрелкой (показано на видео) указывает на переднебоковой и задне-папиллярные мышцы, передней и задней стены Л.В., внутрижелудочковой перегородки стен, а также небольшие части правой стенки левого желудочка. В ходе этих измерений, обратите особое внимание на потенциальные нарушения движения стенки (например, гипокинезия, akinasia, асинхронность) или аневризмы.
- Далее, мы будем использовать М-режиме эхокардиографии, которая обеспечивает 1-мерный (1D) точки зрения, для получения тонких измерений сердечного размеры и сократимость. Магазин полученные изображения для последующей оценки параметров систолической функции левого желудочка.
3. Оценка диастолической функции сердца
- Хотя до сих пор читаете парастернальной короткой оси, мы можем выполнить ткани допплер (TDI), чтобы измерить скорость движения инфаркт. Интересующей нас области отмечен включить заднюю левую стену желудочка для радиальных оценки оси. Сигнал получен будет иметь четыре пики для оценки диастолической функции: IVRT, Е ',' и IVCT. S 'представляет систолической скорости. (Рис. 3В) Эти параметры будут описаны далее в разделе репрезентативные результаты.
- Импульсно-волновой Допплер (PWD) может быть использован для измерения скорости кровотока в пределах небольшого участка на определенной глубине в ткани миокарда. Чтобы создать образ, транс-митрального картины течения, наклон животное обратно в положение Тренделенбурга. Tilt зонд вверх, так, что зонд ортогональных верхушке сердца.
- Теперь увеличьте изофлуран уровне ниже частоты сердечных сокращений до 300-350 ударов в минуту, которая будет замедлять движение митрального клапана. Для сравнения исследований, важно поддерживать аналогичные темпы сердце между животными.
- Визуализация движения митрального клапана в качестве точки отсчета для измерения расхода через клапан. Место объем пробы на кончике митрального клапана.
- Мера картины течения через митральный клапан использованием PWD. Две волны характерно видели, одна из которых представляет пассивное заполнение желудочка (в начале [Е] волны), иодного согласованного с активным наполнения предсердий систола (мерцательная [] волна). В здоровом сердце, E-скорость волны немного больше, чем у волны (рис. 3С).
- Как только все измерения завершены, удалить электрод гель (, осторожно вытирая со стандартными марлевые компрессы) и ограничения от животного. Разрешить безудержной животных для восстановления на вершине подогревом ЭКГ площадку в вертикальное положение и выключить анестезии. Когда мышь просыпается, положите ее обратно в клетку.
4. Представитель Трансторакальная Результаты эхокардиографии
Неинвазивная эхокардиографические исследования могут быть использованы для оценки левого желудочка морфологии и функции в мышиной модели заболевания сердца. 4,5 Этот метод широко используется и является альтернативой терминал процедур для оценки функции ЛЖ, таких как внутрисердечного давления, объема цикла measurements.8 или исключая виво работающем сердце модели. 9 Оценка LV размеры камеры трансторакальной М-режиме эхокардиографии позволяет для обнаружения аномальных камеры LV расширения или увеличения толщины стенки в различных моделях болезни сердца. 5 Таким образом, трансторакальной эхокардиографии, в сочетании с пульсовой волны доплеровского , представляет собой всеобъемлющую возможности для неинвазивной оценки систолического и диастолического функции сердца у мышей.
Рисунок 1. Обзор Vevo 770 высокого разрешения в Vivo Micro-Imaging System для эхокардиографии и допплера. () Мы используем VisualSonics интегрированной железнодорожной системы с физиологическими подразделения по мониторингу, ЭКГ борту, и RMV 30 МГц сканирование головы. (Б) мышь позиционируется и правильно сдержанность отопления плата с интегрированным электроды ЭКГ (золотого цвета). Четыре конечности выявляются на ЭКГ электродов. (CD) Фотографии показывающие надлежащее углы для импульсно-доплеровский волны используются для получения диастолического измерения функции, как описано в разделе 4 протокола. Зонд ориентации для измерения систолического функции шоу в видео протокол.
Рисунок 2. Представитель 2D Эхокардиография Изображения (B-режим). () Пара-грудины короткой оси показывающее левой передней желудочка (AW) и задний (PW) стены, перегородки внутрижелудочкового стене (SW), а боковые стенки (LW). Диаметр левого желудочка просвет может быть измерена как левого желудочка внутренний диаметр (LVID). Звездочка указывает на задне-папиллярные мышцы. (B) апикальной четырех камерные представления с областью просмотра более митрального клапана для определения E / пик скоростей. MVAL, митральный клапан переднего листовки; MVPL, митральный клапан задней листовки; RV, правый желудочек; Л.В., левого желудочка.
Рисунок 3. Приобретение и количественной оценки доплеровской эхокардиографии и данных. Эта цифра содержится представитель изображений полученных данных соответствующие 2D изображения эхокардиографии представлены на рисунке 2. (А), М-режим трассировки линии, обозначающие конечного систолического (ОУР) и конечно-диастолического диаметра (EDD). LVAWD / S, левого желудочка передней толщиной стенки (диастола / систола); LVPWD / S, левого желудочка задней толщиной стенки (диастола / систола). (B), представитель обводка для тканевой доплеровской визуализации задней стенки ЛЖ. IVRT, изоволюмического время релаксации; IVCT, изоволюмического время сокращения. E 'волны соответствует движение митрального кольца в период раннего диастолического наполнения ЛЖ, и "волна исходит от предсердной систолы в конце наполнения ЛЖ. S 'представляют систолической скорости. (C) пульсовой волны доплеровского записи митрального советы листовки митрального клапана обеспечивает приток скорость модели, из которой рано диастолической скорости (Е), в конце диастолической скорости с диастолической сокращение (), и E / отношение может быть получена. IVRT также полезно переменную для характеристики диастолической функции и давления наполнения. ET указывает времени выброса.
Discussion
Важно, чтобы стандартизировать уровень анестезии, 10 температуры тела, частоты сердечных сокращений в когорту мышей для облегчения сравнения различных групп или генотипов мышей при использовании М-режиме эхокардиографии. Для PWD оценки диастолической функции сердца ставки должны быть снижены с целью оценки диастолического свойства мышиной сердце. Жизнедеятельности животных должны быть тесно наблюдается во избежание гемодинамической недостаточности и смерти. С другой стороны, для систолической функции измерения с помощью M-модели эхокардиография, частоты сердечных сокращений до 400 ударов в минуту может привести к конечно-диастолического диаметра увеличить за счет увеличения наполнения ЛЖ.
Acknowledgments
Мы хотели бы поблагодарить д-ра Кори Рейнольдс и Фенотипирование BCM Мышь Основные их квалифицированную помощь в этом проекте и добрый доступ к объектам. XHTW является WM Keck Фонд Уважаемые молодого ученого в области медицинских исследований, а также поддерживается NIH / NHLBI грантов R01-R01 и HL089598-HL091947 и мышечной дистрофии ассоциации грант № 69238. Эта работа также при частичной поддержке Фонда Leducq Альянс за CaMKII сигнализации в сердце.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Vevo 770 high-resolution in vivo micro-imaging system * | VisualSonics, inc. | www.visualsonics.com/products | |
| RMV (Real-time MicroVisualization) 707B 30MHz ccanhead with encapsulated transducer | VisualSonics, inc. | www.visualsonics.com/products | |
| Vevo integrated rail system including physiological monitoring unit | VisualSonics, inc. | www.visualsonics.com/products | |
| Vevo compact anesthesia system | VisualSonics, inc. | www.visualsonics.com/products | |
| Heating lamp | General Supply | ||
| Hair removal lotion (Nair) | General Supply | ||
| Sigma créme (electrode cream) | Parker Laboratories Inc. | Part#17-05; www.cardioogyshop.com | |
| Ecogel 100 ultrasound gel | Eco-Med Pharmaceuticals Inc. | Code 30GB;www.eco-med.com | |
| Standard gauze pads | Safe Cross First Aid | ||
| Tape/ cotton swabs/ heating pads (x2)/ Clidox/ ddH2O | General Supply | ||
* Required software is Vevo software including B-Mode application, pulse wave Doppler application, and cardiovascular analysis tools package. |
|||
References
- Zhang, T. M. aier, S, L., Dalton, N. D. The deltaC isoform of CaMKII is activated in cardiac hypertrophy and induces dilated cardiomyopathy and heart failure. Circ Res. 92 (8), 912-912 (2003).
- Srivastava, D., Thomas, T., Lin, Q. Regulation of cardiac mesodermal and neural crest development by the bHLH transcription factor, dHAND. Nat Genet. 16 (2), 154-154 (1997).
- Sood, S., Chelu, M. G., van Oort, R. J. Intracellular calcium leak due to FKBP12.6 deficiency in mice facilitates the inducibility of atrial fibrillation. Heart Rhythm. 5 (7), 1047-1047 (2008).
- Gardin, J. M., Siri, F. M., Kitsis, R. N. Echocardiographic assessment of left ventricular mass and systolic function in mice. Circ Res. 76 (5), 907-907 (1995).
- Tanaka, N., Dalton, N., Mao, L. Transthoracic echocardiography in models of cardiac disease in the mouse. Circulation. 94 (5), 1109-1109 (1996).
- Patten, R. D., Aronovitz, M. J., Bridgman, P. Use of pulse wave and color flow Doppler echocardiography in mouse models of human disease. J Am Soc Echocardiogr. 15 (7), 708-708 (2002).
- Garcia-Fernandez, M. A., Azevedo, J., Moreno, M. Regional Left Ventricular Diastolic Dysfunction Evaluated by Pulsed-Tissue Doppler Echocardiography. Echocardiography. 16 (5), 491-491 (1999).
- Pacher, P., Nagayama, T., Mukhopadhyay, P. Measurement of cardiac function using pressure-volume conductance catheter technique in mice and rats. Nat Protoc. 3 (9), 1422-1422 (2008).
- Larsen, T. S., Belke, D. D., Sas, R. Pflugers Arch. 437 (6), 979-979 (1999).
- Roth, D. M., Swaney, J. S., Dalton, N. D. Impact of anesthesia on cardiac function during echocardiography in mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 282 (6), H2134-H2134 (2002).
