Summary
Den nåværende protokollen beskriver ekkokardiografisk vurdering av venstre ventrikulær morfologi, funksjon og koronar blodstrøm hos 7 dager gamle nyfødte mus.
Abstract
Ekkokardiografi er en ikke-invasiv prosedyre som muliggjør evaluering av strukturelle og funksjonelle parametere i dyremodeller av kardiovaskulær sykdom og brukes til å vurdere virkningen av potensielle behandlinger i prekliniske studier. Ekkokardiografiske studier utføres vanligvis hos unge voksne mus (dvs. 4-6 ukers alder). Evalueringen av tidlig neonatal kardiovaskulær funksjon utføres vanligvis ikke på grunn av den lille størrelsen på musevalpene og tilhørende tekniske vanskeligheter. En av de viktigste utfordringene er at den korte lengden på valpenes lemmer hindrer dem i å nå elektrodene i ekkokardiografiplattformen. Kroppstemperatur er den andre utfordringen, da valper er svært utsatt for temperaturendringer. Derfor er det viktig å etablere en praktisk veiledning for å utføre ekkokardiografiske studier hos små musevalper for å hjelpe forskere med å oppdage tidlige patologiske forandringer og studere utviklingen av kardiovaskulær sykdom over tid. Det nåværende arbeidet beskriver en protokoll for å utføre ekkokardiografi hos musevalper i en tidlig alder av 7 dager gammel. Den ekkokardiografiske karakteriseringen av hjertemorfologi, funksjon og koronar strømning hos nyfødte mus er også beskrevet.
Introduction
Det overordnede målet med denne protokollen er å undersøke hjertemorfologi, funksjon og koronararteriestrøm hos 7 dager gamle neonatale musevalper ved hjelp av ekkokardiografi. Begrunnelsen for utviklingen av denne teknikken er å bestemme tidlige endringer i koronar strømning og hjertefunksjon i musemodeller av hjertesykdom1. Den ikke-invasive karakteren av ekkokardiografi er fordelaktig fordi den gjør det mulig for forskere å vurdere kardiovaskulær funksjon under fysiologiske forhold og gir forskere et screeningsverktøy for studier av målrettede terapier for å behandle kardiovaskulære sykdommer 2,3. Tradisjonelt utføres ekkokardiografiske studier med unge voksne mus (4-6 uker); Imidlertid viser noen musemodeller (dvs. genetisk modifiserte modeller) allerede patologiske forandringer og hjertedysfunksjon i denne alderen. Derfor har hjerteforskning ved hjelp av dyremodeller primært fokusert på terapeutiske midler som forbedrer eller behandler hjertedysfunksjon. I motsetning til dette har forskningsinnsatsen i nyere tid blitt omdirigert til å fokusere på forebyggende tiltak og tidlige intervensjoner ved hjertesykdommer4.
Tidligere studier har beskrevet bruk av ekkokardiografi for å måle hjertefunksjon i modeller av hjerteinfarkt hos nyfødte mus 5,6; Imidlertid klarte ikke disse studiene å måle koronar strømning og, viktigst, klarte ikke å registrere et elektrokardiogram (EKG) og hjertefrekvens (HR) data under prosedyren, mest sannsynlig på grunn av den lille størrelsen på valpens lemmer, som ikke kunne nå elektrodeputene. Vi løser dette problemet i denne protokollen ved å feste aluminiumsfolie til lemmene slik at de kan nå elektrodeputene og lage en EKG-krets. Videre beskriver og karakteriserer denne protokollen koronararteriestrømmen hos nyfødte mus.
Denne studien oppnådde B-modus og M-modus bilder i parasternale lange og korte aksevisninger for å måle strukturelle og funksjonelle parametere 2,3. De morfologiske parametrene inkluderte venstre atrielle dimensjoner, venstre ventrikkel (LV) dimensjoner, LV veggtykkelse, LV-masse og relativ veggtykkelse (RWT). De funksjonelle parametrene inkluderte ejeksjonsfraksjon (EF), fraksjonell forkortelse (FS), hjerteutgang (CO) og hastighet på omkretsfiberforkortelse (Vcf). Pulsbølge (PW) Doppler ble brukt til å måle aortastrømmen i den parasternale kortaksen (PSAX) og for å måle mitral blodstrøm i apikal firekammervisning. Den apikale firekammervisningen ble også brukt til å utføre Tissue Doppler ved septaldelen av mitralventilen annulus. Koronarstrømmen i venstre fremre nedadgående (LAD) koronararterie ble også undersøkt ved hjelp av en modifisert parasternal langakse (PLAX) visning. Koronar strømningsreserve (CFR) ble beregnet etter en stressutfordring indusert av økt isoflurankonsentrasjon.
Den nåværende protokollen viser at ekkokardiografiske studier kan utføres i svært tidlig alder hos nyfødte mus, og dermed muliggjøre tidlig anerkjennelse av hjertesykdommer og longitudinelle oppfølgingsstudier av LV-hemodynamikk og koronarstrømningsparametere i forskjellige musemodeller. Denne teknikken kan brukes til å studere rollen som genetiske endringer eller farmakologiske inngrep i hjertefunksjonen i tidlig postnatal alder. Videre gir protokollen et verdifullt verktøy for å bestemme utbruddet av hjertesykdommer tidlig i livet, slik at forskere kan låse opp de molekylære mekanismene som ligger til grunn for de første stadiene av hjertesykdommer i forskjellige musemodeller.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle forsøkene ble godkjent av Animal Care and Use Committee ved University of Illinois i Chicago. For forsøkene ble 7 dager gamle FVB / N-mus brukt. Protokollen er delt inn i musepreparering, ekkokardiografi bildeoppkjøp og post-imaging dyrepleie.
1. Forberedelse av mus
- Oppnå de 7 dager gamle musene fra avlsburet.
MERK: I denne tidlige alderen er det vanskelig å bestemme dyrets kjønn ved fysisk undersøkelse. - Plasser EKG-gel (se materialtabell) på elektrodeputene på den oppvarmede plattformen. Plasser aluminiumsfoliestrimler (~ 1,5 tommer x 0,25 tommer) på toppen av elektrodeputene for å utvide elektrodeområdet og festes med tape (figur 1A). Deretter plasserer du EKG-gelen på toppen av aluminiumsfoliestrimlene.
NOTAT: Forsikre deg om at gelen under aluminiumsfoliestrimlene ikke tørker ut under prosedyren. Hvis det skjer, tilsett mer gel for å opprettholde ledningsevnen. - Klipp ut en finger fra en nitrilhanske og sett den til å dekke både isofluran/oksygennesekjeglen på den ene siden og musenesen på den andre siden (figur 1B).
- Plasser musevalpen i isofluraninduksjonskammeret og start isoflurantilførselen ved 2,5 % konsentrasjon drevet av 100 % oksygen (figur 1C).
- Plasser den bedøvede valpen i en liggende stilling på bildeplattformen med potene på toppen av aluminiumsfolieputene og fest med tape. Forsikre deg om at den elektriske kretsen er komplett og at EKG registreres.
- Reduser isoflurantilførselen til 1,5 % drevet av 100 % oksygen. Fest den utskårne fingeren fra hansken rundt valpens nese med tape. Bekreft dybden av anestesi ved å klemme valpens poter.
- Legg et tykt lag med forvarmet ultralydgel på toppen av valpens overkropp. Bruk to gasbindruller for å holde ultralydgelen på plass (figur 1D).
- Bruk en varmelampe for å opprettholde valpens normale kroppstemperatur (figur 1E).
MERK: En rektal sonde ble ikke brukt til å overvåke kroppstemperaturen i den nåværende studien på grunn av den lille størrelsen på valpen.
2. Ekkokardiografisk bildeinnsamling og analyser
- Utfør transtorakal ekkokardiografi ved hjelp av et ekkokardiografiinstrument utstyrt med en lineær array-svinger ved 40 MHz for B-modus og ved 32 MHz for Doppler (bildefrekvens 233) (se Materialtabell), etter voksne mus ekkokardiografiprotokoller 7,8,9.
- Unngå å legge for høyt trykk på valpens brysthule når du plasserer ekkotransduseren under ekkokardiografisk bildeopptak.
MERK: På grunn av valpens lille størrelse kan vekten av transduseren i seg selv føre til endret hjertefunksjon eller død. - Registrer PLAX-visningen av venstre ventrikkels utstrømningskanal og venstre atrium.
- Plasser svingeren i holderen, med indeksmerket mot valpens høyre skulder.
- Senk transduseren til den er i kontakt med gelen og visualiser venstre ventrikkels utstrømningskanal i B-modus (figur 2A).
- Bruk M-modus ved aortabrosjyrene for å måle venstre atrium (LA) maksimale diameter ved end-systole (figur 2B, tabell 1). Trykk på Cine Store-knappen for å registrere dataene.
- Fang PSAX-visningen av venstre ventrikel for å måle kammerdimensjonene, veggtykkelsen, aortastrømmen og lungestrømmen.
- Drei svingeren ~90° med klokken på PLAX for å få PSAX-visningen.
- Plasser sonden på nivået med papillærmusklene og bruk M-modus for å måle venstre ventrikkels indre diametre (LVID), interventrikulær septumtykkelse (IVS) og PW under systole og diastol (figur 3A, tabell 1). Trykk på Cine Store-knappen for å registrere dataene.
- Beregn RWT, en indeks for hypertrofi, ved hjelp av diastoliske kammerdimensjoner som følger 3,10:
(PW + IVS ved end-diastole) / (LVID ved end-diastole) - Flytt transduseren mot bunnen av hjertet og bruk fargen Doppler for å visualisere lungearterien. Trykk PW Doppler for å kvantifisere pulmonal peak flow hastighet, pulmonal strømningsprofiler, pulmonal ejeksjonstid (PET) og pulmonal akselerasjonstid (PAT) 11,12 (figur 3B). Trykk på Cine Store-knappen for å registrere dataene.
- Flytt svingeren lenger mot basen, og bruk fargedoppler til å visualisere aortastrømmen (figur 3C). Bruk PW Doppler for å visualisere blodstrømmen og måle aortautkastingstiden (AET). Trykk på Cine Store-knappen for å registrere dataene.
- Beregn Vcf (circ/sek)13,14, en indikator på myokardytelse, ved hjelp av LVID end-diastole (LVIDd), LVID end-systole (LVIDs) og AET som følger (tabell 1):
(LVIDd - LVIDs) / (LVIDd x AET)
- Fang den apikale firekammervisningen.
- Plasser plattformen i Trendelenburg-posisjon, vipp den mot venstre og juster sonden for å visualisere de fire kamrene (figur 4A).
- Bruk fargedoppler for å visualisere blodstrømmen og PW Doppler på spissen av mitralventilbladene i midten av mitralventilåpningen for å registrere mitralstrømmen. Trykk på Cine Store for å registrere dataene.
- I denne visningen beregner du følgende parametere 2,3,10 (figur 4B og tabell 1):
- Beregn E / A-forhold, som er maksimal hastighet på blodstrømmen i den tidlige fasen av diastolen (E) over maksimal hastighet på blodstrømmen i den sene fasen av diastolen (A).
- Bestem E bølge retardasjonstid (DT), som er tiden fra topp E til slutten av den tidlige diastolen.
- Beregn LV isovolumisk avslapningstid (IVRT), som er tiden fra aortaklafflukking til mitralventilåpning.
- Beregn LV isovolumisk kontraksjonstid (IVCT), som er tiden fra mitralventillukking til aortaklaffåpning.
- Bruk Tissue Doppler på septalsiden av mitralklaffen annulus i firekammervisning for å måle maksimal myokardrelaksasjonshastighet i tidlig diastolisk fylling (e') og sen diastolisk fylling (a'), samt maksimal systolisk myokardial kontraksjonshastighet (s') (figur 4C og tabell 1). Trykk på Cine Store-knappen for å registrere dataene.
- Registrer den modifiserte PLAX-visningen for å undersøke venstre fremre nedadgående koronararterie.
- Bruk en modifisert PLAX-visning15, flytt transduseren sideveis og vipp strålen mot fremre (figur 5A).
- Flytt sonden og bruk fargedoppler for å visualisere opprinnelsen til venstre hovedkoronararterie (LCA) som genererer fra aorta. Identifiser LAD-arterien som genererer fra LCA og går mellom venstre ventrikulær fremre vegg og høyre ventrikulær utstrømningskanal16,17. I denne posisjonen bruker du PW Doppler for å måle LAD-strømmen (figur 5B). Trykk på Cine Store-knappen for å registrere dataene.
- Beregn følgende LAD koronarstrømningsparametere (figur 5C og tabell 2): topp koronar strømningshastighet (CFV), gjennomsnittlig CFV og hastighetstidsintegral (VTI).
MERK: Alle disse parametrene måles ved en basal isoflurankonsentrasjon på 1,5 % (baseline). - Øk isoflurankonsentrasjonen til 2,5 % og vent i 5 minutter for å oppnå maksimal gjennomstrømning (figur 5C). Trykk på Cine Store-knappen for å registrere dataene. Beregn CFR som forholdet mellom diastolisk maksimal CFV ved maksimal strømning og diastolisk topp CFV ved baseline18,19,20 (tabell 2):
CFR = diastolisk topp CFV (2,5%) / diastolisk topp CFV (1,5%)
3. Overvåking og pleie av dyr etter bildebehandling
- Etter å ha fullført ekkokardiografisk avbildning, rengjør valpen forsiktig og la den komme seg fra anestesien i ca. 2 minutter.
- Før du returnerer valpen til buret, smør valpen med burmorens sengetøy for å forhindre avvisning eller kannibalisering.
- Vær oppmerksom på mors oppførsel i ca 30 minutter etter prosedyren. Hvis aggressiv oppførsel observeres, avlive valpen etter retningslinjene for dyreprosedyren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Denne studien brukte 7 dager gamle musevalper til å karakterisere hjertemorfologi, funksjon og koronararteriestrøm. Mushåndtering må gjøres med forsiktighet, og museplattformen må tilpasses den lille størrelsen på valpene, som beskrevet i figur 1. Et representativt bilde av PLAX-visningen er vist i figur 2A og tilleggsvideo 1. I denne visningen ble M-modus brukt til å måle venstre atrium (LA) diameter (figur 2B). PSAX-visningen (Supplementary Video 2) ble brukt til å måle venstre ventrikkels kammerdimensjoner (figur 3A), lungestrøm (figur 3B) og aortastrøm (figur 3C). Den apikale firekammervisningen (tilleggsvideo 3 og figur 4A) ble brukt til å undersøke blodstrømningshastighetene over mitralklaffen (figur 4B), samt myokardrelaksasjons- og kontraksjonshastighetene ved mitralklaffen ringrommet (figur 4C).
Den modifiserte PLAX-visningen ble brukt til å undersøke LAD-koronararteriestrømningsparametrene (figur 5A, B og tilleggsvideo 4), som tidligere beskrevet15,16,21. I figur 5C er representative resultater av diastolisk maksimal CFV, gjennomsnittlig CFV og VTI vist ved hvilende strømningstilstand (1,5 % isofluran) og 5 minutter etter økning av isofluran til 2,5 % for å indusere maksimal vasodilatasjon. De økte verdiene av disse parametrene (dvs. maksimal CFV, gjennomsnittlig CFV og VTI) 5 minutter etter isofluranøkning bekrefter forventet respons på hyperemi hos nyfødte mus18. CFR ble beregnet som forholdet mellom diastolisk maksimal CFV under maksimal vasodilatasjon indusert av 2,5 % isofluran til diastolisk maksimal CFV ved en baseline på 1,5 % isoflurankonsentrasjon18. Alle målinger og beregninger ble gjennomsnitt over 3 påfølgende sykluser, og de representative resultatene er vist i tabell 1 og tabell 2.
Figur 1: Ekkokardiografisk plattformoppsett og 7 dager gammel musevalpeforberedelse . (A) Aluminiumsfoliestrimler plasseres på plattformens elektrodeputer og festes med tape. (B) Hanskefingeren er kuttet og tilpasset isofluran/oksygennesekjeglen. (C) Valpen plasseres i isofluraninduksjonskammeret, og isoflurantilførselen starter ved 2,5 % konsentrasjon. (D) Valpen er plassert i en liggende stilling med poter som berører aluminiumsfoliestrimlene og festes med tape. To ruller med gasbind brukes til å holde den akustiske gelen på plass. (E) En varmelampe er plassert nær valpen for å opprettholde kroppstemperaturen. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Parasternal langakse (PLAX) visning av venstre ventrikkel . (A) B-modus bilder av venstre ventrikkelkammer (LV), venstre atrium (LA) og aorta. (B) M-modus brukes til å måle LA-diameteren. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Parasternal kortakse (PSAX) visning av venstre ventrikkel. (A) B-modus bilder av venstre ventrikkelkammer. (B) M-modus prøve av interventrikulær septum ved diastole (IVSd), venstre ventrikkels indre diameter ved diastol (LVIDd) og bakre veggtykkelse ved diastol (PWd). (C) Representative bilder av pulmonal peak flow hastighet, pulmonal ejeksjonstid (PET) og pulmonal akselerasjonstid (PAT). (D) Representative bilder av aortautkastingstiden (AET). Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: Apikal firekammervisning. (A) B-modus bilde av venstre ventrikel (LV), høyre ventrikkel (RV), venstre atrium (LA) og høyre atrium (RA). (B) Representative bilder av maksimal blodinnstrømningshastighet i den tidlige fasen av diastolen (E), maksimal blodinnstrømningshastighet i sen fase av diastolen (A), retardasjonstid (DT), isovolumetrisk kontraksjonstid (IVCT) og isovolumetrisk relaksasjonstid (IVRT). (C) Vevsdopplerprøvebilder av maksimal myokardrelaksasjonshastighet i tidlig diastolisk fylling (e'), sen diastolisk fylling (a') og maksimal systolisk myokardhastighet (s'). Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 5: Modifisert parasternal langaksevisning. (A) Plattform og svingerposisjon i modifisert parasternal langaksevisning. (B) Visualisering og registrering av venstre fremre nedadgående (LAD) koronararteriestrøm. LVOT = venstre ventrikkels utstrømningskanal. (C) Maksimal koronar strømningshastighet (CFV), gjennomsnittlig CFV og hastighetstidsintegral (VTI) i diastolen måles til 1,5 % isofluran (baseline) og 5 minutter etter å ha økt isoflurankonsentrasjonen til 2,5 %; 7 dager gamle mus, N = 7; data presentert som gjennomsnitt ± SD. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
| Ekkokardiografiske parametere | WT (n = 7) | |
| Gjennomsnittlig ± SD | ||
| Morfologi | LA (mm) | 1,25 ± 0,11 |
| PWd (mm) | 0,40 ± 0,06 | |
| LVIDd (mm) | 1,98 ± 0,34 | |
| LV Masse (g) | 10,92 ± 3,53 | |
| RWT | 0,39 ± 0,09 | |
| Systolisk funksjon | HR (bpm) | 500,69 ± 40,04 |
| EF(%) | 81,97 ± 10,76 | |
| SV (ml) | 10.16 ± 3.44 | |
| CO (ml/min) | 5,04 ± 1,53 | |
| s' (cm/s) | 16.16 ± 3.56 | |
| Vcf (circ/s) | 10.50 ± 3.12 | |
| Diastolisk funksjon | E/A | 1,25 ± 0,11 |
| E / e ' | 45,58 ± 11,44 | |
| DT (er) | 23,97 ± 2,63 | |
| IVRT (er) | 16.27 ± 2.11 | |
Tabell 1: Ekkokardiografisk vurdering av venstre ventrikkels morfologi og funksjon hos 7 dager gamle museunger.
| Koronar strømningsparametere | Grunnlinje | 5 minutter | CFR | |
| Isofluran 1,5 % | Isofluran 2,5 % | 5 min/baseline | ||
| Diastole | Topphastighet (mm/s) | 516.58 ± 113.04 | 599,43 ± 101,34 | 1,18 ± 0,18 |
| Gjennomsnittlig hastighet (mm/s) | 308,50 ± 63,44 | 351,50 ± 53,98 | ||
| VTI (mm) | 25.23 ± 5.86 | 30,65 ± 7,75 | ||
| Sytole | Topphastighet (mm/s) | 121,81 ± 40,52 | 163,13 ± 32,59* | |
| Gjennomsnittlig hastighet (mm/s) | 84,82 ± 27.16 | 114,70 ± 21,84* | ||
| VTI (mm) | 5,21 ± 1,84 | 7,76 ± 2,08* | ||
| Hjertefrekvens (bpm) | 536.20 ± 128.90 | 540,80 ± 233,15 | ||
| Respirasjonsfrekvens (rpm) | 69.60 ± 15.89 | 38.80 ± 24.18 | ||
Tabell 2: Ekkokardiografisk evaluering av koronararteriestrømmen hos 7 dager gamle musevalper. Syv dager gamle mus, N = 7; data presentert som gjennomsnitt ± SD; Studentens t-test ble brukt til å analysere dataene; *p < 0,05; CFR = koronar strømningsreserve; VTI = hastighetstid integrert.
Tilleggsvideo 1: Den parasternale langaksevisningen av venstre ventrikulær utstrømning og venstre atrium. Vennligst klikk her for å laste ned denne videoen.
Tilleggsvideo 2: Den parasternale kortaksevisningen av venstre ventrikkelkammer. Vennligst klikk her for å laste ned denne videoen.
Tilleggsvideo 3: Den apikale firekammervisningen. Vennligst klikk her for å laste ned denne videoen.
Tilleggsvideo 4: Den modifiserte parasternale langaksevisningen av venstre fremre nedadgående koronararteriestrøm. Vennligst klikk her for å laste ned denne videoen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I en tid med forebyggende medisin er det nødvendig med tidlig vurdering av endringer i kardiovaskulær funksjon for å etablere sykdomsutbruddet og utforme passende intervensjonsbehandlinger. Mus blir i økende grad brukt som prekliniske modeller i hjerteforskning, og ekkokardiografiske studier utføres vanligvis med unge voksne mus. For å studere rollen som genetiske endringer eller farmakologiske inngrep i de tidlige stadiene av hjertesykdommer, må ekkokardiografisk avbildning imidlertid initieres tidligere i livet. Problematisk er ekkokardiografiske studier hos nyfødte mus teknisk utfordrende. I denne studien har vi etablert en protokoll for å utføre ekkokardiografiske målinger hos mus helt ned i 7-årsalderen. Dette er spesielt viktig for transgene musemodeller, der sletting eller overekspresjon av et gen antas å forårsake kardiovaskulær dysfunksjon. Tidlig anerkjennelse av kardiovaskulære abnormiteter i disse dyremodellene gjør det mulig for forskere å designe farmakologiske behandlinger som forhindrer sykdomsprogresjon.
På grunn av den lille størrelsen på de 7 dager gamle musene, inkluderte noen tekniske hensyn i denne protokollen å opprettholde sine normale kroppstemperaturer og minimere lengden på den ekkokardiografiske prosedyren. En oppvarmet plattform, en varmelampe og forvarmet akustisk gel ble brukt for å forhindre hypotermi. Ideelt sett bør dyrets temperatur overvåkes ved hjelp av en rektal sonde; På grunn av den lille størrelsen på valpene i denne studien, kunne vi imidlertid ikke bruke rektal sonde under prosedyren. Videre er hypertermi også en bekymring, og det må tas hensyn til å unngå at valpene er i nærheten av varmelampen. Varigheten av ekkoprosedyren må holdes på mindre enn 1 time for å minimere store temperaturvariasjoner og unngå de fysiologiske effektene av langvarig anestesi22. I tillegg, siden størrelsen på ekkokardiografisk sonde er designet for å avbilde voksne mus, anbefales det å justere brennvidden ved hjelp av et tykkere lag med akustisk gel for å justere brennvidden. Det er også viktig å nevne at bildesystemet som brukes i denne studien beregner respirasjonsfrekvens og hjertefrekvens fra EKG-signalet oppdaget av plattformelektrodeputene (tabell 2). Da EKG-putene ble utvidet for å nå valpens lemmer ved hjelp av aluminiumsfolie, kan signalet som ble oppdaget, ha blitt forvrengt. Et annet problem som oppstod var at vi ved slutten av prosedyren la merke til at gelen under aluminiumsfoliestrimlene hadde tørket ut, noe som kan ha påvirket ledningsevnen og EKG-signalet. Ideelt sett bør en plattform med elektrodeputer som samsvarer med dyrets størrelse eller nåleelektroder som kommer i kontakt med valpens lemmer, brukes til å oppnå et mer pålitelig EKG-signal23,24.
Begrensningene i den nåværende studien inkluderer de høyere isoflurankonsentrasjonene som trengs for anestesi av neonatale mus. Denne protokollen brukte 1,5 % isofluran til å utføre ekkokardiografiske analyser, inkludert koronar strømningsdynamikk. Isoflurankonsentrasjonen ble økt fra 1,5 % til 2,5 % for å indusere hyperemi og evaluere CFR. Hos voksne mus utføres hvilende vurdering av koronar strømningshastighet ved 1 % isofluran, og den hyperemiske responsen er laget hos 2,5 %18,25,26. Hos nyfødte mus er imidlertid 1 % isofluran ikke tilstrekkelig til å opprettholde et tilstrekkelig anestesinivå. Likevel økte skiftet fra 1,5 % til 2,5 % isofluran hos nyfødte mus maksimal CFV, gjennomsnittlig CFV og VTI (figur 5C og tabell 2), og bekreftet dermed isofluranindusert koronar vasodilatasjon. Det er også viktig å nevne at i denne protokollen ble en modifisert PLAX-visning brukt til å visualisere og undersøke LAD-koronarstrømningsparametrene15,16,21; LAD kan imidlertid også visualiseres ved hjelp av en modifisert PSAX 16,19,21 eller en modifisert apikal firekammervisning 16,21. I denne studien ga den modifiserte PLAX oss mer konsistente resultater i riktig visualisering og vurdering av LAD koronar strømning og CFR hos neonatale mus.
Denne artikkelen gir en praktisk veiledning for avbildning og vurdering av kardiovaskulær funksjon hos nyfødte mus. Det må vurderes at hjertefunksjonsparametere varierer i henhold til musbelastning og alder. I denne studien brukte vi FVB/N-mus, og disse resultatene kan brukes som referanseverdier for fremtidige studier med samme stamme (tabell 1 og tabell 2).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Forfatterne takker Chad M. Warren, MS (University of Illinois i Chicago), for redigering av dette manuskriptet. Dette arbeidet ble støttet av NIH/NHLBI K01HL155241 og AHA CDA849387 tilskudd til PCR.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Depilating agent | Nair Hair Remover | ||
| Electrode gel | Parker Laboratories | 15-60 | |
| High Frequency Ultrasound | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Vevo 2100 | |
| Isoflurane | MedVet | RXISO-250 | |
| Linear array high frequency transducer | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | MS550D | |
| Mice breeding pair | Charles River Laboratories | FVB/N | Strain Code 207 |
| Ultrasound Gel | Parker Laboratories | 11-08 | |
| Vevo Lab Software | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Verison 5.5.1 |
References
- Le, V. P., Wagenseil, J. E. Echocardiographic Characterization of Postnatal Development in Mice with Reduced Arterial Elasticity. Cardiovascular Engineering and Technology. 3 (4), 424-438 (2012).
- Nagueh, S. F., et al. Recommendations for the Evaluation of Left Ventricular Diastolic Function by Echocardiography: An Update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. European Heart Journal: Cardiovascular Imaging. 17 (12), 1321-1360 (2016).
- Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. European Heart Journal: Cardiovascular Imaging. 16 (3), 233-270 (2015).
- Chrysant, S. G. A new paradigm in the treatment of the cardiovascular disease continuum: focus on prevention. Hippokratia. 15 (1), 7-11 (2011).
- Blom, J. N., Lu, X., Arnold, P., Feng, Q. Myocardial infarction in neonatal mice, a model of cardiac regeneration. Journal of Visualized Experiments. (111), e54100 (2016).
- Mahmoud, A. I., Porrello, E. R., Kimura, W., Olson, E. N., Sadek, H. A. Surgical models for cardiac regeneration in neonatal mice. Nature Protocol. 9 (2), 305-311 (2014).
- Chowdhury, S. A. K., et al. Modifications of sarcoplasmic reticulum function prevent progression of sarcomere-linked hypertrophic cardiomyopathy despite a persistent increase in myofilament calcium response. Frontiers in Physiology. 11, 107 (2020).
- Batra, A., et al. Deletion of P21-activated kinase-1 induces age-dependent increased visceral adiposity and cardiac dysfunction in female mice. Molecular and Cellular Biochemistry. 476 (3), 1337-1349 (2021).
- Capote, A. E., et al. B-arrestin-2 signaling is important to preserve cardiac function during aging. Frontiers in Physiology. 12, 1302 (2021).
- Armstrong, W. F., Ryan, T., Feigenbaum, H. Feigenbaum's Echocardiography. 7th ed. , Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins. (2010).
- Su, J., et al. Impact of chronic hypoxia on proximal pulmonary artery wave propagation and mechanical properties in rats. American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology. 314 (6), 1264-1278 (2018).
- Rudski, L. G., et al. Guidelines for the echocardiographic assessment of the right heart in adults: a report from the American Society of Echocardiography endorsed by the European Association of Echocardiography, a registered branch of the European Society of Cardiology, and the Canadian Society of Echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 23 (7), 685-713 (2010).
- Wilson, J. R., Reichek, N. Echocardiographic indices of left ventricular function. A comparison. Chest. 76 (4), 441-447 (1979).
- Stypmann, J., et al. Echocardiographic assessment of global left ventricular function in mice. Lab Animal. 43 (2), 127-137 (2009).
- Wikstrom, J., Gronros, J., Bergstrom, G., Gan, L. M. Functional and morphologic imaging of coronary atherosclerosis in living mice using high-resolution color Doppler echocardiography and ultrasound biomicroscopy. Journal of the American College of Cardiology. 46 (4), 720-727 (2005).
- Douglas, P. S., Fiolkoski, J., Berko, B., Reichek, N. Echocardiographic visualization of coronary artery anatomy in the adult. Journal of the American College of Cardiology. 11 (3), 565-571 (1988).
- Lambertz, H., Lethen, H., Tries, H. P., Kersting, S. Non-invasive assessment of coronary flow reserve - valuable functional information in cardiac workflow. Ultraschall in der Medizin. 25 (1), 25-33 (2004).
- Lenzarini, F., Di Lascio, N., Stea, F., Kusmic, C., Faita, F. Time course of isoflurane-induced vasodilation: A Doppler ultrasound study of the left coronary artery in mice. Ultrasound in Medicine and Biology. 42 (4), 999-1009 (2016).
- Gan, L. M., Wikstrom, J., Bergstrom, G., Wandt, B. Non-invasive imaging of coronary arteries in living mice using high-resolution echocardiography. Scandinavian Cardiovascular Journal. 38 (2), 121-126 (2004).
- Gan, L. M., Wikstrom, J., Fritsche-Danielson, R. Coronary flow reserve from mouse to man--from mechanistic understanding to future interventions. Journal of Cardiovascular Translational Research. 6 (5), 715-728 (2013).
- Krzanowski, M., Bodzon, W., Dimitrow, P. P. Imaging of all three coronary arteries by transthoracic echocardiography. An illustrated guide. Cardiovascular Ultrasound. 1, 16 (2003).
- Constantinides, C., Mean, R., Janssen, B. J. Effects of isoflurane anesthesia on the cardiovascular function of the C57BL/6 mouse. ILAR Journal. 52 (3), 21-31 (2011).
- Ha, T. W., Oh, B., Kang, J. O. Electrocardiogram recordings in anesthetized mice using lead II. Journal of Visualized Experiments. (160), e61583 (2020).
- Chu, V., et al. Method for non-invasively recording electrocardiograms in conscious mice. BMC Physiology. 1, 6 (2001).
- Hartley, C. J., et al. Effects of isoflurane on coronary blood flow velocity in young, old and ApoE(-/-) mice measured by Doppler ultrasound. Ultrasound in Medicine and Biology. 33 (4), 512-521 (2007).
- You, J., Wu, J., Ge, J., Zou, Y. Comparison between adenosine and isoflurane for assessing the coronary flow reserve in mouse models of left ventricular pressure and volume overload. American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology. 303 (10), 1199-1207 (2012).
