Method Article

使用经胸多巴酚丁胺负荷超声心动图揭示小鼠心脏功能的细微变化

DOI:

10.3791/62019

⸱

February 13th, 2021

 ,  , 
1Department of Cardiology and Vascular Medicine, West German Heart and Vascular Center, University Duisburg-Essen, Medical Faculty

In This Article

Summary

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左心室功能障碍是许多心脏疾病的最终共同途径。我们在这里提供了经胸多巴酚丁胺负荷超声心动图方法的详细方案，用于综合评估小鼠心脏病模型的左心室功能以及心脏表型。

Abstract

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左心室 （LV） 功能障碍为多种心脏疾病铺平了最终途径。随着人类无创高频经胸多巴酚丁胺负荷超声心动图，一种揭示心脏功能细微变化的还原主义调查方法已成为可能。在这里，我们提供了一种在小鼠中使用该技术的方案，以促进对生理学和病理学中 LV 结构和功能的扩展分析，从而能够观察隐藏在无压力心脏中的心脏病模型的改变。这项调查可以在同一只动物中进行，并允许进行基础和药理学应激诱导的测量。我们概述了适当麻醉、基于成像的 LV 分析、考虑观察者内部和观察者间变异性以及在接近生理条件下腹膜内注射多巴酚丁胺后小鼠可以获得的阳性正性肌力反应的详细标准。为了概括小动物模型中人类生理学和疾病的特征，我们强调了评估中的关键陷阱，例如，小鼠中明显的 Bowditch 效应。为了进一步满足转化目标，我们比较了压力诱导的人类和小鼠效应。当用于转化研究时，必须注意小鼠和人类之间的生理差异。实验的严谨性表明，由于小鼠模型的空间和时间分辨率的限制，在患者中评估的一些参数只能谨慎使用。

Introduction

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人类许多心脏病的标志是左心室 （LV） 的收缩期和/或舒张期功能障碍。对于结构异常的检测、收缩性心力衰竭的诊断和管理以及心力衰竭症状患者的舒张功能评估，超声心动图被用作基本评估方式。

由于症状不具有特异性，并且超过 1/3 的心力衰竭临床综合征患者可能没有实际的心力衰竭，因此为患者的临床表现找到客观的超声心动图相关性非常重要1。此外，一些在静息或静止状态下隐匿的症状可能在活动或压力条件下出现。在冠状动脉疾病患者中，冠状动脉灌注的微小变化可导致局部室壁运动异常。然而，这些细微的变化不能用传统的超声心动图来评估，因为心脏病的变化可能隐藏在无压力的心脏中。为了更深入地了解心脏生理病理学，负荷超声心动图提供了在运动或药物诱导的负荷条件下心肌结构和功能的动态评估，允许将症状与心脏检查结果相匹配2。此外，在小动物中，这种方法代表了一种非侵入性的可靠体内工具 3,4,5。与人类一致，心肌的应激反应可以通过药物诱导小鼠和大鼠。多巴酚丁胺是一种常用的药物，多巴酚丁胺负荷超声心动图广泛用于人类

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Protocol

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所有方法和程序均按照所有相关法规（"欧洲保护用于实验和其他科学目的的脊椎动物公约"（指令 2010/63/EU））执行，动物护理符合机构指南。根据所有机构、国家和国际人类福利指南对人类受试者的数据进行了分析，并获得了当地伦理委员会 （20-9218-BO） 的批准。所有实验均在 12 周龄时用雄性 C57BL/6JRj 进行。

1. 准备材料和设备

注: 图 1 显示了一个小动物超声工作场所的示例。

  1. 确保在具有可调光灯光的安静受控环境中作。
  2. 预热超声凝胶，例如，使用凝胶加热器。让凝胶升温至 37 °C。 这可能需要一段时间。
  3. 用消毒湿巾清洁所有仪器，包括平台。
  4. 打开平台并将平台预热至 37 °C。
  5. 打开超声波机。输入动物 ID 和实验方案 ID 以及其他相关信息。对于体重约为 30 g 的小鼠，使用中心发射频率为 30 MHz 的高频超声换能器。
  6. 确保使用主动气体排气系统。
    注意:如果使用活性炭过滤器吸附呼出流中的异氟醚，请务必检查重量并在达到指示的最大重量增加后更换过滤器。
  7. 如有必要，在蒸发器中加入适量的异氟醚。
    注意: 不要吸入挥发性麻醉剂。
  8. 根据制造商的说明，通过稀释即用型注射液或将....

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Results

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在 PSLAX 中获得的生理无应力超声心动图图像如图 3 所示。在舒张期，心室壁出现均匀（图 3A）并在一定程度上增厚（图 3B、C）。腹腔注射 5 μg/g 体重的多巴酚丁胺导致心率（正向变时作用）12 和 LVEF（正性肌力作用）显着增加（图 3、图 6）。正性肌力作用在图 3D-F 中可视化，舒张期 LV 前壁增厚 （LVAWd），收缩期 （LVAWs） 和 LV 舒张期和收缩期 LV 后壁增厚 （LVPWd;LVPWs）（图 3D，E

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Discussion

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压力诱导的心脏功能评估在人类临床环境中广泛使用运动测试或药物压力测试6,7。由于需要镇静，小鼠运动后立即超声心动图非常有限，因此多巴酚丁胺诱导的负荷超声心动图可能是评估负荷诱导的心脏生理病理学的最具转化性的方法。在最终方法中使用实时压力体积分析可以获得有关心脏功能的可靠信息23。超声心动图为长期检查增加了有价值的见解，因此还满足了 3R 原则（替换、减少、改进）的要求。

负荷超声心动图在患者中最常见的用途是寻找胎壁异常和心肌活力，以及评估瓣膜性心脏病，最近的指南指出了它们的重要性24,25。然而，这些应用只是心脏衰竭的生理病理学拼图的一部分。因此，我们相信，在临床前研究中使用药理学压力测试将有助于揭示疾病模型和心脏表型中心脏功能中隐藏和.......

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Disclosures

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作者没有什么可披露的。

Acknowledgements

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作者感谢以下资金来源:德国研究基金会（UMEA 初级临床医生科学家 Stephan Settelmeier;RA 969/12-1，蒂努什·拉萨夫;HE 6317/2-1， Ulrike Hendgen-Cotta）， Else-Kroener-Fresenius-Stiftung （2014_A216， Tienush Rassaf）.

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
活性炭过滤器UNO BV180000140http://www.unobv.com/Rest%20Gas%20Filters.html
Aquasonic 100 超声波透射凝胶Parker Laboratories001-02
https://www.parkerlabs.com/aquasonic-100.asp 化学脱毛 化妆水一般供应-
棉花交换一般供应-
ddH2O通用供应-
多巴酚丁胺Carinopharm71685.00.00https://www.carinopharm.de/stammsortiment/#103
实验动物麻醉流量计UNO BVSF3http://www.unobv.com/Flowmeters.html
排气装置UNOBV-http://www.unobv.com/Gas%20Exhaust%20Unit.html
加热灯飞利浦-
感应盒UNO BV-http://www.unobv.com/Induction%20box.html
医用锐器容器BD305626https://legacy.bd.com/europe/safety/de/products/sharps/
MX400 超声换能器 （20-46 Mhz）VisualSonicsMX400https://www.visualsonics.com/product/transducers/mx-series-transducers
Octenisept 消毒剂Schuelke173711https://www.schuelke.com/de-de/produkte/octenisept.php
Omnican F 带针头注射器 1mlB. Braun9161502Shttps://www.bbraun.de/de/products/b60/omnican-f.html
纸巾一般供应-
Signacreme 电极霜Parker Laboratories017-05https://www.parkerlabs.com/Signacreme.asp
标准纱布垫BeeSana Meditrade4852728https://www.meditrade.de/de/wundversorgung/verbandstoffe/beesana-mullkompresse/
Thermasonic 凝胶加热器Parker Laboratories82-03-20 CEhttps://www.parkerlabs.com/thermasonic_apta_sbp.asp
Transpore Tape3M1527NP-0https://www.3mdeutschland.de/3M/de_DE/unternehmen-de/produkte/~/3M-Transpore-Fixierpflaster/
蒸发器 Sigma DeltaUNO BV-http://www.unobv.com/Vaporizers.html
Vevo 3100 高频临床前超声成像系统VisualSonicsVevo3100https://www.visualsonics.com/product/imaging-systems/vevo-3100 * 所需软件包：心血管软件包;B 型、M 型、脉冲波多普勒模式
Vevo 成像站，带集成导轨系统、加热平台和生理监测装置VisualSonics-https://www.visualsonics.com/product/accessories/imaging-stations
VevoLab 分析软件VisualSonics版本 3.2.5https://www.visualsonics.com/product/software/vevo-lab *所需软件包：Vevo 应变，LV 分析

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Oh, J. Echocardiography in heart failure: Beyond diagnosis. European Journal of Echocardiography. 8 (1), 4-14 (2007).
  2. Lancellotti, P., et al.

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