Method Article

تقييم القلب المورفولوجية والوظيفية التغييرات في الفأر نموذج من مستعرض الأورطي انقباض بواسطة تخطيط صدى القلب التصوير

DOI:

10.3791/54101

⸱

June 21st, 2016

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Physiology and Biophysics, University of Washington

* These authors contributed equally

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

والهدف من هذا البروتوكول هو تقييم noninvasively التغييرات الهيكلية والوظيفية القلب في نموذج الفأر من أمراض القلب التي أنشأتها انقباض الشريان الأورطي عرضية، وذلك باستخدام B- و M-وضع تخطيط صدى القلب واللون / نبض موجة دوبلر التصوير.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
< p class = 'jove_content'> تم استخدام انقباض الأبهر المستعرض (TAC) في الفئران كنموذج قيم لدراسة آليات تضخم القلب وفشل القلب1. تعد الطريقة غير الغازية الموثوقة ضرورية لتقييم التغيرات المورفولوجية والوظيفية للقلب في الوقت الفعلي في النماذج الحيوانية لأمراض القلب. يمثل تخطيط صدى القلب عبر الصدر أداة مهمة للتقييم غير الجراحي لبنية القلب ووظيفته2. استخدمنا هنا نظام تصوير بالموجات فوق الصوتية عالي الدقة لمراقبة إعادة تشكيل عضلة القلب وتطور قصور القلب بمرور الوقت في نموذج فأر من TAC. تم استخدام التصوير في الوضع B والوضع M وتصوير دوبلر لتقييم تضخم القلب والتوسع البطيني والتدهور الوظيفي في الفئران بعد العلاج الانتقالي الانتقالي بدقة تم استخدام تصوير دوبلر باللون والموجات النبضية (PW) لقياس تدرج الضغط بشكل غير جراحي عبر انقباض الأبهر الناتج عن TAC ولتقييم تدفق الدم الناقل في الفئران. وبالتالي ، يوفر تصوير صدى القلب عبر الصدر قياسات شاملة غير جراحية لأبعاد القلب ووظيفته في نماذج الفئران لأمراض القلب.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أثبتت نماذج الفئران لأمراض القلب ، مثل TAC واحتشاء عضلة القلب (MI) ، أنها ذات قيمة لدراسة آليات المرض وكذلك لتطوير استراتيجيات علاجية جديدة3. يحفز TAC في البداية تضخما تعويضيا ، لكن الحمل الزائد للضغط لفترات طويلة يؤدي إلى توسع القلب وفشل القلب4. يحدد ضيق انقباض الأبهر بشكل مباشر درجة تضخم القلب وانتقاله إلى قصور القلب. يعد القياس غير الجراحي والموثوق لتدرج الضغط عبر انقباض الأبهر أمرا ضروريا لنجاح هذه الدراسات. تم استخدام تصوير دوبلر لتقييم تدرج الضغط الناتج عن TAC5 ، وهو بديل غير جراحي لقياس الضغط القائم على القسطرة.

تم استخدام تخطيط صدى القلب على نطاق واسع لقياس مورفولوجيا القلب بشكل غير جراحي بالإضافة إلى الوظيفة الانقباضية والانبساطي في الفئران6-8. يستخدم التصوير ثنائي الأبعاد بالوضع B للكشف عن الحركات غير الطبيعية أو التغيرات الهيكلية للقلب. يستخدم التصوير أحادي البعد في الوضع M لقياس أبعاد القلب والانقماش. تم استخدام التصوير الملون و PW دوبلر مؤخرا في الموجات فوق الصوتية للقوارض ، والتي لها تطبيقات واسعة لتخطيط صدى القلب ، بما في ذلك قياس اتجاه التدفق والسرعة ، بالإضافة إلى الأداء الانقباضي والانبساطي9.

توفر المراقبة الطولية في الوقت الفعلي لوظائف القلب < p class = 'jove_content'> المراقبة الطولية في الوقت الفعلي لوظائف القلب باستخدام تخطيط صدى القلب في الوضع B والوضع M واللون ووضع PW Doppler تقييما شاملا لبنية القلب ووظيفته في الفئران في ظل الظروف الفسيولوجية والمرضية. نقدم هنا وصفا مفصلا لاستخدام تصوير صدى القلب لمراقبة التغيرات المورفولوجية والوظيفية الديناميكية للقلب في الفئران بعد جراحة TAC أو الجراحة الوهمية.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتبع بروتوكول للمبادئ التوجيهية للجنة رعاية واستخدام الحيوان المؤسسي من جامعة واشنطن.

1. إجراء العمليات الجراحية والتحضير للتصوير

  1. يخضع C57BL / 6 الفئران إلى معاهدة الصداقة والتعاون أو جراحة صورية كما هو موضح سابقا (10).
  2. بعد أسبوع واحد TAC أو جراحة صورية، تخدير الماوس في غرفة تحريض مع 2٪ الأيزوفلورين مختلطة مع 1 لتر / دقيقة O 2. تأكيد التخدير المناسبة من خلال تجاوب إلى أخمص القدمين أو معسر الذيل. استخدام مرهم البيطرية على العينين لمنع جفاف بينما تحت التخدير. إزالة شعر الصدر عن طريق تطبيق كريم إزالة الشعر. تطهير الجلد الفأر مع الايثانول 70٪.
  3. تأمين الماوس إلى منصة التعامل مع الحيوان في موقف ضعيف. للحفاظ على مستوى ثابت من التخدير، واستخدام الرؤوس لتقديم 0،5-1٪ الأيزوفلورين مختلطة مع 1 لتر / دقيقة O 2.
  4. تطبيق هلام الكهربائي إلى الكفوف من الفأرة والشريط لهم على لوحة إلكترود.
  5. إدراج التحقيق المستقيم لمراقبة درجة حرارة الجسم. الحفاظ على درجة حرارة الجسم عند 37 درجة مئوية عن طريق وسادة التدفئة أو مصباح.
  6. ضع طبقة من الهلام الموجات فوق الصوتية قبل تحسنت في الصدر الماوس، وعلى رأسها منطقة التي تغمر القلب. ملاحظة: إزالة هلام الموجات فوق الصوتية وتجفيف الفأر مع شاش معقم بعد إجراء التصوير.

2. في قوس الأبهر عرض، استخدم B-وضع ودوبلر التصوير لتقييم مستعرض الأورطي انقباض

  1. استخدام الإعداد B-وضع للحصول على عرض قوس الأبهر من أجل رؤية الشريان الأورطي، فروع الشرايين الرئيسية، وموقع انقباض.
    1. إمالة الجانب الأيسر من منصة يصل إلى أقصى حد ممكن لتدوير الماوس إلى موقف استلقاء نقاط. عقد محول بالموجات فوق الصوتية عن طريق الوقوف في وضع عمودي ووضعه على صدره على طول خط القص الصحيح، حيث يشير الشق نحو الذقن من الفأرة. ملاحظة: لا تضغط على القفص الصدري الماوس عندما خفض transducer. مطلوب الحد الأدنى من الضغط.
    2. إمالة محول حتى على مستوى الكتف وتدوير في اتجاه عقارب الساعة قليلا حتى يأتي قوس الأبهر في طريقة العرض. مراقبة عرضية الأبهر الموقع انقباض، والذي يقع بين المتفرعة من الشريان اللا اسم له (IA) وترك الشريان السباتي المشترك (LCCA) (الشكل 1).
      ملاحظة: يتم الكشف عن أي انقباض في الماوس الشام التي تديرها.
  2. انقر على زر "لون دوبلر" على محطة العمل للتبديل إلى وضع دوبلر لون لمراقبة اتجاهها وسرعة تدفق الدم عبر الموقع انقباض. حيازة وتخزين الصور من خلال النقر على زر "مخزن سينمائية".
  3. انقر على زر "PW دوبلر" للتبديل إلى نبض وضع موجة دوبلر، وحجم مكان العينة (مربع المؤشر متقطع) البعيدة على الفور إلى الموقع انقباض للبحث عن طائرة تضيقي وفقا لأعلى سرعة، ثم انقر فوق الزر "PW دوبلر" للحصول على الطول الموجي من فلوريدا الأبهرذروة سرعة جريان وقياس (الشكل 2).
  4. احسب التدرج الضغط عبر الموقع انقباض باستخدام برنولي تعديل في المعادلة: التدرج الضغط = 4 × V ماكس 2. تشمل فقط الفئران مع التدرج ضغط تتراوح 40-80 مم زئبق لمزيد من التحليل.

3. في محور مشاهدة القص طويل، استخدم B-وضع وM-وضع التصوير لتقييم القلب الأبعاد وانقباض

  1. مع الماوس الكذب في موقف ضعيف على المنصة، عقد محول بطريقة الرأسي، حيث يشير الدرجة الأولى لرأس الفأر. خفض محول على التوازي الصدر إلى خط القص اليسار وتدوير 30 درجة عكس اتجاه عقارب الساعة.
  2. استخدام التصوير B-وضع للحصول على محور طويل الكامل "سهمي" بالنظر إلى القلب. ضبط زاوية محول والتركيز عمق تصور البطين الأيسر، والجدار الحاجز البطيني، وجزء بسيط من الجدار البطين الأيمن. Sافي الصور للقياسات في وقت لاحق من القلب سمك الجدار والبعد غرفة. باستخدام "حزمة القلب"، حدد المعلمات مثل الحبس الاحتياطي أو LVAW، LVID، وLVPW، ثم انقر على الصورة لرسم خطوط المقابلة لكل معلمة للحصول على القياسات.
  3. مراقبة أنماط حركة جدار القلب والتحقق من وجود تشوهات الحركة الممكنة، بما في ذلك تعذر الحركة، تقييد الحركة، واتواقت.
    ملاحظة: تعذر الحركة وتقييد الحركة دلالة خسارة كاملة وجزئية لحركة جدار القلب، على التوالي. اتواقت يدل على غير النظامية، وغير منسقة حركة جدار القلب.
  4. التبديل إلى M-وضع ومكان M-وضع المؤشر عمودي على جدران LV على مستوى العضلة الحليمية، والحصول على صور لقياس وقت لاحق من أبعاد القلب وتقصير كسور (الشكل 3).

4. في القص القصير محور عرض، استخدم B-وضع وM-وضع التصوير لتقييم القلب الصرف وظيفة

  1. الابأوم رأي محور طويل القص، القص الحصول على عرض محور القصير من خلال تناوب محول 90 درجة في اتجاه عقارب الساعة. ضبط محول لإعطاء مستعرضة "عرضية" وجهة نظر الأفقي للقلب في B-وضع، مع كل من العضلات الحليمية واضحة للعيان، ويقع إلى اليمين (2 و 4:00 الموقف).
  2. التبديل إلى M-وضع ووضع محور M-وضع في المستوى المتوسط ​​من البطين الأيسر. حيازة وتخزين الصور لقياسات في وقت لاحق من القلب سمك الجدار، والبعد الغرفة، وتقصير كسور (الشكل 4). باستخدام "حزمة القلب"، حدد المعلمات في SAX (المحور قصيرة) بما في ذلك الحبس الاحتياطي أو LVAW، LVID، وLVPW، وانقر على الصورة لرسم خطوط المقابلة لكل معلمة للحصول على القياسات.
    ملاحظة: يجب أن القياسات التي تم الحصول عليها هنا ترتبط بشكل وثيق لتلك التي حصلت في رأي محور طويل القص (الشكل 5).

5. وفي قمي أربعة غرفة عرض، استخدمدوبلر التصوير لتقييم الانقباضي والانبساطي وظيفة

  1. الحصول على عرض أربعة غرفة-قمي لتصور البطينين الأيمن والأيسر على حد سواء مع الأذينين في الجزء السفلي من الشاشة. في B-وضع، من وجهة النظر محور القصير، إمالة الزاوية اليسرى العليا من منصة إلى زاوية رأس الفأر أسفل وتوجيه محول نحو الكتف الأيمن من الفأرة. وهذا هو الأساس لتحقيق رؤية "الإكليلي" من قلب أبحث يصل نحو قمة.
  2. تصور الصمام التاجي في B-الوضع، والتبديل إلى وضع لون دوبلر، ووضع حجم العينة (مربع المؤشر متقطع) في غيض من الصمام التاجي.
  3. التبديل إلى وضع PW دوبلر لتقييم أنماط التدفق عبر الصمام التاجي. محاذاة دوبلر التحقيق المؤشر موازية لاتجاه تدفق الدم التاجي. استخدام زاوية مسبار أقل من 20 درجة لتحديد الذروة سرعة (الشكل 6).
  4. حفظ الصور لقياس وقت لاحق. استخدام "حزمة القلب" وحدد "تدفق MV"انقر فوق كل معلمة ورسم خطوط المقابلة للحصول على القياسات تشمل القياسات المتوفرة: سرعة E الذروة (ملء وقت مبكر مع استرخاء البطين النشطة)، الذروة سرعة (ملء وقت متأخر مع انكماش الأذيني)، اارتخاء إسوي الحجم التاجي وأوقات الانكماش (IVRT و IVCT على التوالي)، والوقت طرد (ET).
  5. حساب مؤشر أداء عضلة القلب (MPI) من قبل معهد ماكس بلانك = (IVCT + IVRT) / ET.

العلاج 6. بعد الإجرائية من الحيوان

  1. إعطاء المسكنات و / أو المياه المالحة عقيمة البريتونى للحيوانات الجراحية عند الضرورة.
  2. السماح للحيوان للتعافي على وسادة التدفئة في وضعية الانبطاح. لا تترك حيوان غير المراقب حتى استعاد وعيه كافية للحفاظ على الاستلقاء القصية. لا عودة الحيوان الذي خضع الإجراء إلى الشركة من الحيوانات الأخرى حتى تعافى تماما.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويبين الشكل 1 صور B-وضع وترى قوس الأبهر من قلب فأر تعرض لخدعة (الشكل 1A) أو جراحة TAC (الشكل 1B). قوس الأبهر، الشريان اللا اسم له، غادر الشريان السباتي المشترك، وتعرض الشريان تحت الترقوة الأيسر. لاحظ أن انقباض الشريان الأورطي واضحة للعيان في معاهدة الصداقة والتعاون ولكن ليس صورية القلب. وتظهر الصور الملونة دوبلر من عرض الأبهر في الشكل 2A. تم القبض على الطول الموجي لتدفق الأبهر عبر ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد استخدم على نطاق واسع تخطيط صدى القلب لتقييم وظيفة القلب في نماذج القوارض من 2،6 أمراض القلب. مقارنة منهجيات الغازية أو الطرفية مثل حجم الضغط قياس حلقة 11 وخارج الحي العمل القلب 12، ويوفر تخطيط صدى القلب قوية وأداة موسع لتقييم التغيرات الهيكلية والوظيفية القلب الجارية في الحيوانات الحية. للحصول على بيانات موثوق بها، فمن المهم للحفاظ على درجة حرارة الجسم ومعدل ضربات القلب ضمن نطاق الفسيولوجية 13 من الحذر ضبط جهاز التدفئة ومستو...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم دعم هذا العمل جزئيا من خلال منح المعاهد الوطنية للصحة / NHLBI R00HL0908076 و R01HL116507 (إلى QL).

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
معدات التخديرهارفارد ، 84 أكتوبر هيل رود
هوليستون ، ماساتشوستس		723015
Vevo 2100 نظام التصويرVisualSonics Inc. ، 3080 Yonge Street Suite 6100 ، Box 66 ، تورنتو ، أونتاريو ، كنداVevo 2100
Aquasonic gel بالموجات فوق الصوتيةParker Laboratories ، 286 Eldridge Rd ، Fairfield ، NJ & nbsp ؛03-50
IsofluranePiramal Healthcare, Inc, 3950 Schelden Circle
Bethlehem, PA 		NDC 66794-017-25
F / وحدة فلتر غاز التخديرالهواء A.M. Bickford، Inc، 12318 Big Tree Rd، Wales Center، NY 80120

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Rockman, H. A., et al. Segregation of atrial-specific and inducible expression of an atrial natriuretic factor transgene in an in vivo murine model of cardiac hypertrophy. Proc Natl Acad Sci USA. 88 (18), 8277-8281 (1991).
  2. Tanaka, N., et al. Transthoracic echocardiography in models of cardiac disease in the mouse. Circulation. 94 (5), 1109-1117 (1996).
  3. Patten, R. D., Hall-Porter, M. R. Small animal models of heart failure: development of novel therapies, past and present. Circ Heart Fail. 2 (2), 138-144 (2009).
  4. Heineke, J., Molkentin, J. D. Regulation of cardiac hypertrophy by intracellular signalling pathways. Nat Rev Mol Cell Biol. 7 (8), 589-600 (2006).
  5. Oka, T., et al. Cardiac-specific deletion of Gata4 reveals its requirement for hypertrophy, compensation, and myocyte viability. Circ Res. 98 (6), 837-845 (2006).
  6. Gardin, J. M., Siri, F. M., Kitsis, R. N., Edwards, J. G., Leinwand, L. A. Echocardiographic assessment of left ventricular mass and systolic function in mice. Circ Res. 76 (5), 907-914 (1995).
  7. Respress, J. L., Wehrens, X. H. Transthoracic echocardiography in mice. J Vis Exp. (39), e1738(2010).
  8. Pistner, A., Belmonte, S., Coulthard, T., Blaxall, B. Murine echocardiography and ultrasound imaging. J Vis Exp. (42), e2100(2010).
  9. Patten, R. D., Aronovitz, M. J., Bridgman, P., Pandian, N. G. Use of pulse wave and color flow Doppler echocardiography in mouse models of human disease. J Am Soc Echocardiogr. 15 (7), 708-714 (2002).
  10. deAlmeida, A. C., van Oort, R. J., Wehrens, X. H. Transverse aortic constriction in mice. J Vis Exp. (38), e1729(2010).
  11. Pacher, P., Nagayama, T., Mukhopadhyay, P., Bátkai, S., Kass, D. A. Measurement of cardiac function using pressure-volume conductance catheter technique in mice and rats. Nat Protoc. 3 (9), 1422-1434 (2008).
  12. Larsen, T. S., et al. The isolated working mouse heart: methodological considerations. Pflugers Arch. 437 (6), 979-985 (1999).
  13. Roth, D. M., Swaney, J. S., Dalton, N. D., Gilpin, E. A., Ross, J. Jr Impact of anesthesia on cardiac function during echocardiography in mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 282 (6), H2134-H2140 (2002).
  14. Pearlman, A. S., Stevenson, J. G., Baker, D. W. Doppler echocardiography: applications, limitations and future directions. Am J Cardiol. 46 (7), 1256-1262 (1980).
  15. Bauer, M., et al. Echocardiographic speckle-tracking based strain imaging for rapid cardiovascular phenotyping in mice. Circ Res. 108 (8), 908-916 (2011).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Transverse Aortic ConstrictionEchocardiographic ImagingMouse ModelCardiac HypertrophyHeart FailureB mode ImagingM mode ImagingDoppler ImagingPressure GradientFractional Shortening

Related Articles