Summary
Den nuværende protokol beskriver den ekkokardiografiske vurdering af venstre ventrikulær morfologi, funktion og koronar blodgennemstrømning hos 7-dages gamle nyfødte mus.
Abstract
Ekkokardiografi er en ikke-invasiv procedure, der muliggør evaluering af strukturelle og funktionelle parametre i dyremodeller af hjerte-kar-sygdomme og bruges til at vurdere virkningen af potentielle behandlinger i prækliniske undersøgelser. Ekkokardiografiske undersøgelser udføres normalt hos unge voksne mus (dvs. 4-6 uger). Evalueringen af tidlig neonatal kardiovaskulær funktion udføres normalt ikke på grund af museungernes lille størrelse og de dermed forbundne tekniske vanskeligheder. En af de vigtigste udfordringer er, at den korte længde af hvalpenes lemmer forhindrer dem i at nå elektroderne i ekkokardiografiplatformen. Kropstemperatur er den anden udfordring, da hvalpe er meget modtagelige for temperaturændringer. Derfor er det vigtigt at etablere en praktisk vejledning til udførelse af ekkokardiografiske undersøgelser i små museunger for at hjælpe forskere med at opdage tidlige patologiske ændringer og studere udviklingen af hjerte-kar-sygdomme over tid. Det nuværende arbejde beskriver en protokol til udførelse af ekkokardiografi hos museunger i den tidlige alder af 7 dage gammel. Den ekkokardiografiske karakterisering af hjertemorfologi, funktion og koronarstrøm hos neonatale mus er også beskrevet.
Introduction
Det overordnede mål med denne protokol er at undersøge hjertemorfologi, funktion og koronararteriestrøm i 7 dage gamle neonatale museunger ved hjælp af ekkokardiografi. Rationalet bag udviklingen af denne teknik er at bestemme tidlige ændringer i koronar flow og hjertefunktion i musemodeller af hjertesygdom1. Den ikke-invasive karakter af ekkokardiografi er fordelagtig, fordi den giver forskere mulighed for at vurdere kardiovaskulær funktion under fysiologiske forhold og giver forskere et screeningsværktøj til undersøgelse af målrettede terapier til behandling af hjerte-kar-sygdomme 2,3. Traditionelt udføres ekkokardiografiske undersøgelser med unge voksne mus (4-6 uger); Imidlertid udviser nogle musemodeller (dvs. genetisk modificerede modeller) allerede patologiske ændringer og hjertedysfunktion i denne alder. Derfor har hjerteforskning ved hjælp af dyremodeller primært fokuseret på terapeutiske midler, der forbedrer eller behandler hjertedysfunktion. I modsætning hertil er forskningsindsatsen for nylig blevet omdirigeret til at fokusere på forebyggende foranstaltninger og tidlige interventioner i hjertesygdomme4.
Tidligere undersøgelser har beskrevet brugen af ekkokardiografi til måling af hjertefunktion i modeller af myokardieinfarkt i neonatale mus 5,6; disse undersøgelser kunne imidlertid ikke måle koronar flow og vigtigst af alt undlod at registrere et elektrokardiogram (EKG) og puls (HR) data under proceduren, sandsynligvis på grund af den lille størrelse af hvalpenes lemmer, som ikke kunne nå elektrodepuderne. Vi overvinder dette problem i denne protokol ved at fastgøre aluminiumsfolie til lemmerne for at gøre det muligt for dem at nå elektrodepuderne og skabe et EKG-kredsløb. Desuden beskriver og karakteriserer denne protokol koronararteriestrøm hos neonatale mus.
Denne undersøgelse opnåede B-mode og M-mode billeder i parasternale lange og korte aksevisninger for at måle strukturelle og funktionelle parametre 2,3. De morfologiske parametre omfattede venstre atriedimensioner, venstre ventrikulære (LV) dimensioner, LV vægtykkelse, LV masse og relativ vægtykkelse (RWT). De funktionelle parametre omfattede udstødningsfraktion (EF), fraktioneret forkortelse (FS), hjerteudgang (CO) og hastighed af omkredsfiberforkortelse (Vcf). Pulsbølge (PW) Doppler blev brugt til at måle aortastrøm i parasternal kortakse (PSAX) visning og til at måle mitral blodgennemstrømning i den apikale fire-kammer visning. Den apikale firekammervisning blev også brugt til at udføre vævsdoppler ved septaldelen af mitralventilen annulus. Koronar flow ved venstre forreste faldende (LAD) koronararterie blev også undersøgt ved hjælp af en modificeret parasternal langakse (PLAX) visning. Koronar flowreserve (CFR) blev beregnet efter en stressudfordring induceret af øget isoflurankoncentration.
Den nuværende protokol viser, at ekkokardiografiske undersøgelser kan udføres i en meget tidlig alder i neonatale mus, hvilket muliggør tidlig genkendelse af hjertepatologier og langsgående opfølgningsundersøgelser af LV-hæmodynamik og koronarflowparametre i forskellige musemodeller. Denne teknik kan bruges til at studere rollen som genetiske ændringer eller farmakologiske indgreb i hjertefunktionen i tidlige postnatale aldre. Desuden giver protokollen et værdifuldt værktøj til at bestemme begyndelsen af hjertesygdomme tidligt i livet, hvilket gør det muligt for forskere at låse op for de molekylære mekanismer, der ligger til grund for de indledende stadier af hjertesygdomme i forskellige musemodeller.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle eksperimenter blev godkendt af Animal Care and Use Committee ved University of Illinois i Chicago. Til forsøgene blev der brugt 7 dage gamle FVB/N-mus. Protokollen er opdelt i museforberedelse, ekkokardiografi billedoptagelse og post-imaging dyrepleje.
1. Forberedelse af mus
- Få de 7 dage gamle mus fra avlsburet.
BEMÆRK: I denne tidlige alder er det svært at bestemme dyrets køn ved fysisk undersøgelse. - Placer EKG-gel (se Materialetabel) på de opvarmede platformelektrodepuder. Placer aluminiumsfoliestrimler (~ 1,5 in x 0,25 in) oven på elektrodepuderne for at udvide elektrodeområdet og fastgøre med tape (figur 1A). Placer derefter EKG-gelen oven på aluminiumsfoliestrimlerne.
BEMÆRK: Sørg for, at gelen under aluminiumsfoliestrimlerne ikke tørrer ud under proceduren. Hvis det sker, tilsættes mere gel for at opretholde ledningsevnen. - Skær en finger ud af en nitrilhandske, og sæt den i stand til at dække både isofluran/iltnæsekeglen på den ene side og musenæsen på den anden side (figur 1B).
- Placer musehvalpen i isofluraninduktionskammeret, og start isofluranafgivelsen ved 2,5% koncentration drevet af 100% ilt (figur 1C).
- Placer den bedøvede hvalp i liggende stilling på billedplatformen med poterne oven på aluminiumsfoliepuderne og fastgør med tape. Sørg for, at det elektriske kredsløb er komplet, og at EKG optager.
- Reducer isoflurantilførslen til 1,5% drevet af 100% ilt. Fastgør den udskårne finger fra handsken omkring hvalpens næse med tape. Bekræft dybden af anæstesi ved at klemme hvalpens poter.
- Placer et tykt lag forvarmet ultralydsgel oven på hvalpens overkrop. Brug to gasbind til at holde ultralydgelen på plads (figur 1D).
- Brug en varmelampe til at opretholde hvalpens normale kropstemperatur (figur 1E).
BEMÆRK: En rektal sonde blev ikke brugt til at overvåge kropstemperaturen i den aktuelle undersøgelse på grund af hvalpens lille størrelse.
2. Ekkokardiografisk billedoptagelse og analyser
- Udfør transthoracisk ekkokardiografi ved hjælp af et ekkokardiografiinstrument udstyret med en lineær array-transducer ved 40 MHz for B-tilstand og ved 32 MHz for Doppler (billedhastighed 233) (se materialetabel) efter voksne mus ekkokardiografiprotokoller 7,8,9.
- Undgå at lægge for stort pres på hvalpens brysthule, når du placerer ekkotransduceren under ekkokardiografisk billedoptagelse.
BEMÆRK: På grund af hvalpens lille størrelse kan vægten af selve transduceren resultere i ændret hjertefunktion eller død. - Fang PLAX-visningen af venstre ventrikulær udstrømningskanal og venstre atrium.
- Placer transduceren i holderen med indeksmærket mod hvalpens højre skulder.
- Sænk transduceren, indtil den er i kontakt med gelen, og visualiser den venstre ventrikulære udstrømningskanal i B-tilstand (figur 2A).
- Brug M-tilstand ved aortafolderne til at måle den maksimale diameter for venstre atrium (LA) ved endesystole (figur 2B, tabel 1). Tryk på Cine Store-knappen for at registrere dataene.
- Fang PSAX-visningen af venstre ventrikel for at måle kammerdimensioner, vægtykkelse, aortastrøm og lungestrøm.
- Drej transduceren ~90° med uret på PLAX'en for at få PSAX-visningen.
- Placer sonden på niveau med papillærmusklerne, og brug M-tilstand til at måle venstre ventrikulære indre diametre (LVID), interventrikulær septumtykkelse (IVS) og PW under systole og diastole (figur 3A, tabel 1). Tryk på Cine Store-knappen for at registrere dataene.
- RWT, et indeks for hypertrofi, beregnes ved hjælp af diastoliske kammerdimensioner som følger 3,10:
(PW + IVS ved slutdiastol) / (LVID ved endediastol) - Flyt transduceren mod bunden af hjertet, og brug farven Doppler til at visualisere lungearterien. Tryk på PW Doppler for at kvantificere pulmonal peak flow hastighed, pulmonale flowprofiler, pulmonal udstødningstid (PET) og pulmonal accelerationstid (PAT) 11,12 (figur 3B). Tryk på Cine Store-knappen for at registrere dataene.
- Flyt transduceren længere mod basen, og brug farvedoppler til at visualisere aortastrømmen (figur 3C). Brug PW Doppler til at visualisere blodgennemstrømningen og måle aortaudstødningstiden (AET). Tryk på Cine Store-knappen for at registrere dataene.
- Vcf (circ/sec)13,14, en indikator for myokardieydelse, beregnes ved hjælp af LVID-end-diastole (LVIDd), LVID-end-systole (LVID'er) og AET som følger (tabel 1):
(LVIDd - LVIDs) / (LVIDd x AET)
- Fang den apikale firekammervisning.
- Placer platformen i Trendelenburg-positionen, vip den til venstre, og juster sonden for at visualisere de fire kamre (figur 4A).
- Brug farve Doppler til at visualisere blodgennemstrømningen og PW Doppler ved spidsen af mitralventilens foldere i midten af mitralventilåbningen for at registrere mitralstrømmen. Tryk på Cine Store for at registrere dataene.
- I denne visning beregnes følgende parametre 2,3,10 (figur 4B og tabel 1):
- Beregn E / A-forhold, som er den maksimale hastighed af blodgennemstrømning i den tidlige fase af diastol (E) over den maksimale hastighed af blodgennemstrømning i den sene fase af diastol (A).
- Bestem E-bølgedecelerationstid (DT), som er tiden fra top E til slutningen af den tidlige diastol.
- Beregn LV isovolumisk afslapningstid (IVRT), som er tiden fra lukning af aortaklappen til mitralventilåbning.
- Beregn LV isovolumisk sammentrækningstid (IVCT), som er tiden fra mitralventillukning til åbning af aortaklappen.
- Brug vævsdoppler på septalsiden af mitralventilen annulus i en fire-kammervisning for at måle den maksimale myokardieafslapningshastighed i den tidlige diastoliske fyldning (e') og sen diastolisk fyldning (a') samt den maksimale systoliske myokardiekontraktionshastighed (s') (figur 4C og tabel 1). Tryk på Cine Store-knappen for at registrere dataene.
- Fang den modificerede PLAX-visning for at undersøge den venstre forreste faldende kranspulsåre.
- Brug en modificeret PLAX-visning15, der bevæger transduceren sideværts og vipper strålen mod den forreste (figur 5A).
- Flyt sonden og brug farve Doppler til at visualisere oprindelsen af den venstre hovedkranspulsåre (LCA), der genererer fra aorta. Identificer LAD-arterien, der genererer fra LCA og løber mellem den venstre ventrikulære forreste væg og den højre ventrikulære udstrømningskanal16,17. I denne position skal du anvende PW Doppler til at måle LAD-flowet (figur 5B). Tryk på Cine Store-knappen for at registrere dataene.
- Beregn følgende LAD-koronararterieflowparametre (figur 5C og tabel 2): maksimal koronar strømningshastighed (CFV), gennemsnitlig CFV og hastighedstidsintegral (VTI).
BEMÆRK: Alle disse parametre måles ved en basal isoflurankoncentration på 1,5% (baseline). - Forøg isoflurankoncentrationen til 2,5%, og vent i 5 minutter for at opnå maksimal strømning (figur 5C). Tryk på Cine Store-knappen for at registrere dataene. CFR beregnes som forholdet mellem diastolisk peak CFV ved maksimal strømning og diastolisk peak CFV ved baseline18,19,20 (tabel 2):
CFR = diastolisk top CFV (2,5%) / diastolisk top CFV (1,5%)
3. Overvågning og pleje af dyr efter billeddannelse
- Når du har afsluttet den ekkokardiografiske billeddannelse, skal du forsigtigt rengøre hvalpen og lade den komme sig efter anæstesien i ca. 2 minutter.
- Før du returnerer hvalpen til sit bur, skal du smøre hvalpen med burmoderens strøelse for at forhindre afvisning eller kannibalisering.
- Overhold moderens adfærd i ca. 30 minutter efter proceduren. Hvis der observeres aggressiv adfærd, skal du aflive hvalpen efter retningslinjerne for dyreforsøg.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Denne undersøgelse brugte 7 dage gamle museunger til at karakterisere hjertemorfologi, funktion og koronararteriestrøm. Musehåndtering skal udføres med omhu, og museplatformen skal tilpasses hvalpenes lille størrelse, som beskrevet i figur 1. Et repræsentativt billede af PLAX-visningen er vist i figur 2A og supplerende video 1. I denne visning blev M-tilstand brugt til at måle venstre atrium (LA) diameter (figur 2B). PSAX-visningen (supplerende video 2) blev brugt til at måle venstre ventrikulære kammerdimensioner (figur 3A), lungestrøm (figur 3B) og aortastrøm (figur 3C). Den apikale firekammervisning (supplerende video 3 og figur 4A) blev brugt til at undersøge blodgennemstrømningshastighederne over mitralventilen (figur 4B) samt myokardieafslapnings- og sammentrækningshastighederne ved mitralventilen annulus (figur 4C).
Den modificerede PLAX-visning blev brugt til at undersøge LAD-koronararterieflowparametrene (figur 5A, B og supplerende video 4), som tidligere beskrevet15,16,21. I figur 5C vises repræsentative resultater af den diastoliske top CFV, middel CFV og VTI ved hvilestrømningstilstand (1,5% isofluran) og 5 minutter efter forøgelse af isofluran til 2,5% for at inducere maksimal vasodilatation. De øgede værdier af disse parametre (dvs. peak CFV, gennemsnitlig CFV og VTI) 5 minutter efter isofluranforøgelse bekræfter det forventede respons på hyperæmi hos de neonatale mus18. CFR blev beregnet som forholdet mellem diastolisk peak CFV under maksimal vasodilatation induceret af 2,5% isofluran og diastolisk peak CFV ved en baseline på 1,5% isoflurankoncentration18. Alle målinger og beregninger blev beregnet som gennemsnit over 3 på hinanden følgende cyklusser, og de repræsentative resultater fremgår af tabel 1 og tabel 2.
Figur 1: Opsætning af ekkokardiografisk platform og 7 dage gammel forberedelse af musehvalpe . (A) Aluminiumsfoliestrimler placeres på platformens elektrodepuder og fastgøres med tape. (B) Handskefingeren skæres over og tilpasses, så den passer til isofluran/iltnæsekeglen. (C) Hvalpen placeres i isofluraninduktionskammeret, og isoflurantilførslen starter ved 2,5% koncentration. (D) Hvalpen placeres i en liggende stilling med poter, der berører aluminiumsfoliestrimlerne og fastgøres med tape. To ruller gasbind bruges til at holde den akustiske gel på plads. (E) En varmelampe placeres tæt på hvalpen for at opretholde dens kropstemperatur. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 2: Parasternal langakse (PLAX) visning af venstre ventrikel . (A) B-mode billeder af venstre ventrikulære kammer (LV), venstre atrium (LA) og aorta. (B) M-tilstand bruges til at måle LA-diameteren. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 3: Parasternal kortakse (PSAX) visning af venstre ventrikel. (A) B-mode billeder af venstre ventrikulære kammer. (B) M-mode prøve af interventrikulær septum ved diastol (IVSd), venstre ventrikulær indre diameter ved diastol (LVIDd) og bageste vægtykkelse ved diastol (PWd). (C) Repræsentative billeder af den pulmonale spidsstrømningshastighed, lungeudstødningstid (PET) og lungeaccelerationstid (PAT). (D) Repræsentative billeder af aortaudstødningstiden (AET). Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 4: Apikal fire-kammer visning. (A) B-mode billede af venstre ventrikel (LV), højre ventrikel (RV), venstre atrium (LA) og højre atrium (RA). (B) Repræsentative billeder af den maksimale blodindstrømningshastighed i den tidlige fase af diastol (E), maksimal blodindstrømningshastighed i den sene fase af diastol (A), decelerationstid (DT), isovolumetrisk sammentrækningstid (IVCT) og isovolumetrisk afslapningstid (IVRT). (C) Vævsdopplerprøvebilleder af den maksimale myokardieafslapningshastighed i den tidlige diastoliske fyldning (e'), sen diastolisk fyldning (a') og maksimal systolisk myokardiehastighed (s'). Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 5: Modificeret parasternal langaksevisning. (A) Perron- og transducerposition i modificeret parasternal langaksevisning. (B) Visualisering og registrering af venstre forreste faldende (LAD) koronararteriestrøm. LVOT = venstre ventrikulær udstrømningskanal. (C) Peak koronar strømningshastighed (CFV), gennemsnitlig CFV og hastighedstidsintegral (VTI) i diastole måles ved 1,5% isofluran (baseline) og 5 minutter efter at have øget isoflurankoncentrationen til 2,5%; 7 dage gamle mus, N = 7; data præsenteret som middel ± SD. Klik her for at se en større version af denne figur.
| Ekkokardiografiske parametre | WT (n = 7) | |
| Gennemsnitlig ± SD | ||
| Morfologi | LA (mm) | 1.25 ± 0,11 |
| PWd (mm) | 0,40 ± 0,06 | |
| LVIDd (mm) | 1,98 ± 0,34 | |
| LV Messe (g) | 10.92 ± 3,53 | |
| RWT | 0,39 ± 0,09 | |
| Systolisk funktion | 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 funktion | E/A | 1.25 ± 0,11 |
| E/e' | 45.58 ± 11.44 | |
| DT (s) | 23,97 ± 2,63 | |
| IVRT (er) | 16.27 ± 2.11 | |
Tabel 1: Ekkokardiografisk vurdering af venstre ventrikulær morfologi og funktion hos 7-dages gamle museunger.
| Koronar flow parametre | Grundlinje | 5 minutter | CFR | |
| Isofluran 1,5% | Isofluran 2,5% | 5 min/baseline | ||
| Diastole | Maksimal hastighed (mm/s) | 516,58 ± 113,04 | 599,43 ± 101,34 | 1,18 ± 0,18 |
| Middelhastighed (mm/s) | 308,50 ± 63,44 | 351,50 ± 53,98 | ||
| VTI (mm) | 25.23 ± 5,86 | 30.65 ± 7.75 | ||
| Sytole | Maksimal hastighed (mm/s) | 121,81 ± 40,52 | 163,13 ± 32,59* | |
| Middelhastighed (mm/s) | 84,82 ± 27,16 | 114,70 ± 21,84* | ||
| VTI (mm) | 5.21 ± 1,84 | 7,76 ± 2,08* | ||
| Puls (bpm) | 536,20 ± 128,90 | 540,80 ± 233,15 | ||
| Respirationsfrekvens (omdr./min.) | 69.60 ± 15.89 | 38.80 ± 24.18 | ||
Tabel 2: Ekkokardiografisk evaluering af koronararterieflow hos 7-dages gamle museunger. Syv dage gamle mus, N = 7; data præsenteret som middel ± SD; Den studerendes t-test blev brugt til at analysere dataene; *p < 0,05; CFR = koronar strømningsreserve; VTI = hastighedstidsintegral.
Supplerende video 1: Det parasternale langaksebillede af venstre ventrikulære udstrømning og venstre atrium. Klik her for at downloade denne video.
Supplerende video 2: Den parasternale kortaksevisning af venstre ventrikulære kammer. Klik her for at downloade denne video.
Supplerende video 3: Den apikale firekammervisning. Klik her for at downloade denne video.
Supplerende video 4: Det modificerede parasternale langaksebillede af venstre forreste faldende koronararteriestrøm. Klik her for at downloade denne video.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I en tid med forebyggende medicin er tidlig vurdering af ændringer i kardiovaskulær funktion nødvendig for at fastslå sygdommens begyndelse og designe passende interventionelle terapier. Mus bruges i stigende grad som prækliniske modeller i hjerteforskning, og ekkokardiografiske undersøgelser udføres typisk med unge voksne mus. For at studere rollen som genetiske ændringer eller farmakologiske indgreb i de tidlige stadier af hjertesygdomme skal ekkokardiografisk billeddannelse imidlertid initieres tidligere i livet. Problematisk er ekkokardiografiske undersøgelser i nyfødte mus teknisk udfordrende. I denne undersøgelse har vi etableret en protokol til udførelse af ekkokardiografiske målinger hos mus helt ned til 7 dage gamle. Dette er især vigtigt for transgene musemodeller, hvor sletning eller overekspression af et gen menes at forårsage kardiovaskulær dysfunktion. Tidlig anerkendelse af de kardiovaskulære abnormiteter i disse dyremodeller gør det muligt for forskere at designe farmakologiske behandlinger, der forhindrer sygdomsprogression.
På grund af den lille størrelse af de 7 dage gamle mus omfattede nogle tekniske overvejelser i denne protokol at opretholde deres normale kropstemperaturer og minimere længden af den ekkokardiografiske procedure. En opvarmet platform, en varmelampe og forvarmet akustisk gel blev brugt til at forhindre hypotermi. Ideelt set bør dyrets temperatur overvåges ved hjælp af en rektal sonde; I betragtning af den lille størrelse af hvalpene i denne undersøgelse var vi imidlertid ikke i stand til at bruge en rektal sonde under proceduren. Desuden er hypertermi også et problem, og man skal passe på at undgå, at hvalpene er i nærheden af varmelampen. Varigheden af ekkoproceduren skal holdes på mindre end 1 time for at minimere større temperaturvariationer og undgå de fysiologiske virkninger af langvarig anæstesi22. Da størrelsen på den ekkokardiografiske sonde er designet til at afbilde voksne mus, anbefales det desuden at bruge et tykkere lag akustisk gel til at justere brændvidden. Det er også vigtigt at nævne, at billeddannelsessystemet, der anvendes i denne undersøgelse, beregner respirationshastighed og puls fra EKG-signalet, der detekteres af platformens elektrodepuder (tabel 2). Da EKG-puderne blev forlænget for at nå hvalpens lemmer ved hjælp af aluminiumsfolie, kan det detekterede signal være blevet forvrænget. Et andet problem, der opstod, var, at vi ved afslutningen af proceduren bemærkede, at gelen under aluminiumsfoliestrimlerne var tørret ud, hvilket kan have påvirket ledningsevnen og EKG-signalet. Ideelt set bør en platform med elektrodepuder, der matcher dyrets størrelse eller nåleelektroder, der kommer i kontakt med hvalpens lemmer, bruges til at opnå et mere pålideligt EKG-signal23,24.
Begrænsningerne i den nuværende undersøgelse omfatter de højere isoflurankoncentrationer, der er nødvendige for anæstesi af neonatale mus. Denne protokol brugte 1,5% isofluran til at udføre ekkokardiografiske analyser, herunder koronar strømningsdynamik. Isoflurankoncentrationen blev øget fra 1,5% til 2,5% for at inducere hyperæmi og evaluere CFR. Hos voksne mus udføres hvilende koronar strømningshastighedsvurdering ved 1% isofluran, og det hyperemiske respons foretages ved 2,5% 18,25,26. Hos neonatale mus er 1% isofluran imidlertid ikke tilstrækkeligt til at opretholde et tilstrækkeligt niveau af anæstesi. Ikke desto mindre øgede skiftet fra 1,5% til 2,5% isofluran hos neonatale mus peak CFV, gennemsnitlig CFV og VTI (figur 5C og tabel 2), hvilket verificerede isofluraninduceret koronararterievasodilation. Det er også vigtigt at nævne, at der i denne protokol blev brugt en modificeret PLAX-visning til at visualisere og undersøge LAD-koronarflowparametrene15,16,21; LAD kan dog også visualiseres ved hjælp af en modificeret PSAX 16,19,21 eller en modificeret apikal firekammervisning 16,21. I denne undersøgelse gav den modificerede PLAX os mere konsistente resultater i den korrekte visualisering og vurdering af LAD koronar flow og CFR i neonatale mus.
Denne artikel giver en praktisk vejledning til billeddannelse og vurdering af kardiovaskulær funktion hos neonatale mus. Det skal overvejes, at hjertefunktionsparametre varierer alt efter musens stamme og alder. I denne undersøgelse brugte vi FVB/N-mus, og disse resultater kan bruges som referenceværdier for fremtidige undersøgelser med samme stamme (tabel 1 og tabel 2).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har intet at afsløre.
Acknowledgments
Forfatterne takker Chad M. Warren, MS (University of Illinois i Chicago), for at redigere dette manuskript. Dette arbejde blev støttet af NIH/NHLBI K01HL155241 og AHA CDA849387 tilskud 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).
