新生小鼠左心室结构、功能和冠状动脉血流的超声心动图表征

Summary

本协议描述了7日龄新生小鼠左心室形态，功能和冠状动脉血流的超声心动图评估。

Abstract

超声心动图是一种非侵入性程序，可以评估心血管疾病动物模型中的结构和功能参数，并用于评估临床前研究中潜在治疗的影响。超声心动图检查通常在年轻成年小鼠（即4-6周龄）中进行。由于小鼠幼崽体积小和相关的技术困难，通常不进行早期新生儿心血管功能的评估。最重要的挑战之一是幼崽四肢的短长度阻止它们到达超声心动图平台中的电极。体温是另一个挑战，因为幼崽非常容易受到温度变化的影响。因此，建立对小小鼠幼崽进行超声心动图研究的实用指南非常重要，以帮助研究人员检测早期病理变化并研究心血管疾病随时间的进展。目前的工作描述了在7天大的早期小鼠幼崽中进行超声心动图的方案。还描述了新生小鼠心脏形态、功能和冠状动脉血流的超声心动图特征。

Introduction

该方案的总体目标是使用超声心动图检查 7 天大的新生小鼠幼崽的心脏形态、功能和冠状动脉血流。该技术开发背后的基本原理是确定心脏病小鼠模型中冠状动脉血流和心脏功能的早期变化¹。超声心动图的非侵入性是有利的，因为它允许研究人员评估生理条件下的心血管功能，并为研究人员研究治疗心血管疾病的靶向疗法提供了筛查工具^2，3。传统上，超声心动图研究是用年轻成年小鼠（4-6周）进行的;然而，一些小鼠模型（即转基因模型）在这个年龄已经表现出病理变化和心功能障碍。因此，使用动物模型的心脏研究主要集中在改善或治疗心功能障碍的治疗药物上。相比之下，最近，研究工作已转向关注心脏病的预防措施和早期干预⁴。

以前的研究已经描述了使用超声心动图测量新生小鼠心肌梗死模型中的心脏功能^5，6;然而，这些研究未能测量冠状动脉血流，最重要的是，未能在手术过程中记录心电图（ECG）和心率（HR）数据，很可能是由于幼崽的四肢尺寸小，无法到达电极垫。我们在本协议中通过将铝箔连接到四肢以使它们能够到达电极垫并创建ECG电路来克服这个问题。此外，该协议描述和表征新生小鼠的冠状动脉血流。

Protocol

所有实验均获得伊利诺伊大学芝加哥分校动物护理和使用委员会的批准。对于实验，使用7天龄的FVB / N小鼠。该方案分为小鼠制备、超声心动图图像采集和成像后动物护理。

1. 小鼠准备

1. 从繁殖笼中获取7日龄的小鼠。
   注意:在这个早期，很难通过体检来确定动物的性别。
2. 将ECG凝胶（见 材料表）放在加热的平台电极垫上。将铝箔条（~1.5 英寸 x 0.25 英寸）放在电极垫的顶部，以扩大电极范围并用胶带固定（图 1A）。随后，将ECG凝胶放在铝箔条的顶部。
   注意: 确保铝箔条下方的凝胶在手术过程中不会变干.如果发生这种情况，请添加更多凝胶以保持导电性。
3. 从丁腈手套上切出一根手指，使其覆盖一侧的异氟烷/氧气鼻锥和另一侧的小鼠鼻子（图1B）。
4. 将小鼠幼崽放入异氟烷诱导室中，并在100%氧气的驱动下以2.5%浓度开始异氟烷递送（图1C）。
5. 将麻醉的小狗仰卧在成像平台上，爪子放在铝箔垫的顶部并用胶带固定。确保电路完整且心电图正在记录。
6. 将异氟醚输送减少到1.5%，由100%氧气驱动。用胶带将切出的手指从手套上固定在幼犬鼻....

Results

这项研究使用7天大的小鼠幼崽来表征心脏形态、功能和冠状动脉血流。鼠标处理需要小心，并且鼠标平台必须适应幼崽的小尺寸，如图 1 所示。PLAX视图的代表性图像如图2A和补充视频1所示。在此视图中，M模式用于测量左心房（LA）直径（图2B）。PSAX视图（补充视频2）用于测量左心室腔尺寸（图3A），肺流（图3B）和主动脉血流（图3C）。顶端四腔视图（补充视频3和图4A）用于检查穿过二尖瓣的血流速度（图4B），以及二尖瓣环处的心肌松弛和收缩速度（

Discussion

在预防医学时代，需要早期评估心血管功能的改变，以确定疾病的发作并设计适当的介入疗法。小鼠越来越多地被用作心脏研究中的临床前模型，超声心动图研究通常在年轻成年小鼠中进行。然而，为了研究遗传改变或药物干预在心脏病早期阶段的作用，需要在生命的早期开始超声心动图成像。有问题的是，新生小鼠的超声心动图研究在技术上具有挑战性。在这项研究中，我们建立了一个协议，用于对7天大的小鼠进行超声心动图测量。这对于转基因小鼠模型尤其重要，其中基因的缺失或过表达被认为会导致心血管功能障碍。早期识别这些动物模型中的心血管异常使研究人员能够设计预防疾病进展的药物治疗。

由于7日龄小鼠的体型很小，该协议中的一些技术考虑因素包括保持其正常体温和最小化超声心动图程序的长度。加热平台、加热灯和预热的声学凝胶用于防止体温过低。理想情况下，应使用直肠探头监测动物的温度;然而，鉴于本研究中幼崽的体积小，我们无法在手术过程中使用直肠探针。此外，热疗也是一个问题，需要注意避免幼崽靠近加热灯。回声程序的持续时间需要保持在1小时以内，以尽量减少主要的温度变化并避免长时间麻醉的生理影响²²

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
脱毛剂	Nair 脱毛剂
电极凝胶	Parker Laboratories	15-60
高频超声	FUJIFILM VisualSonics， Inc.	Vevo 2100
异氟烷	MedVet	RXISO-250
线性阵列高频传感器	FUJIFILM VisualSonics， Inc.	MS550D
小鼠育种配对	Charles River Laboratories	FVB/N	菌株代码 207
超声凝胶	Parker Laboratories	11-08
Vevo 实验室软件	FUJIFILM VisualSonics， Inc.		版本 5.5.1