2012年2月23日
本文描述了在胚胎期和新生小鼠中测量左心室压力(LV)的方法。通过在超声引导下将连接至液体填充式换能器的针头插入左心室来测量压力。在实验过程中必须注意维持心脏的正常功能。
本实验的总体目标是测量晚期胚胎期和新生小鼠的左心室(LV)压力。首先,准备实验设备。连接至压力传感器的针头必须与超声探头对齐。
然后准备一只小鼠,并通过超声成像其左心室(LV)。接着将针头推进至左心室腔内,记录搏动性压力测量值。最终结果展示了利用这种超声引导的液体填充导管术,在晚期胚胎和早期新生小鼠中测得的收缩压。
与现有的伺服法、无压力测量法或固态导管法相比,该技术的主要优势在于能够以稳定且可重复的方式对晚期胚胎期和新生小鼠进行压力测量。通常,初次接触该技术的研究人员会遇到困难,因为在操作过程中难以维持胚胎在胚胎囊内的方向,胚胎容易发生旋转。在应用超声探头时,根据所研究小鼠的发育阶段,选择合适的探头并用蒸馏水填充。
将探头置于超声系统的可调节支架上。调节支架,使其对准固定在平台上的小鼠,获得左心室长轴切面图像,左心室心尖朝向注射臂。压力系统由充满液体的压力换能器、桥式放大器、数据采集系统和实验记录仪组成。
使用一个软件包和一个装有10%肝素化生理盐水的20毫升注射器冲洗管路。确保管路或换能器表面不残留气泡。管路通过三通旋塞阀、鲁尔锁和软管接头与换能器连接。
使用压力计校准压力传感器系统,并将针管和套管安装到注射臂上。用套管替换压力计,以将管路固定至注射臂。该套管仅为经过改装的3毫升注射器筒体。
将压力传感器夹在铁环架上,高度与成像平台大致相同,以避免堵塞。在针头导管上连接尽可能大规格的针头,并继续注入肝素化生理盐水,直至有少量液滴滴出。
再次退出针头。确保管路或换能器上未有气泡滞留。现在,在成像平台上放置一坨超声耦合剂。
将三毫升注射器针头旋转,使针头的斜面朝上。然后使用可调支架,仔细对准探针位置,以便针头能够直接插入凝胶中。在成像探针的中心下方,针头必须低于探针足够距离,以避免刺破探针保护罩,但又需足够接近,以确保位于探针的焦深范围内。
如有必要,可手动弯曲针头,以确保其在整个行进过程中保持在正确的平面内。保持对齐,回撤针头并抬起成像探头,将小鼠放置于成像平台上。在继续对小鼠进行麻醉前,需更换针头。
通过持续吸入1.5%异氟烷,可对妊娠定时的小鼠或新生小鼠进行麻醉,氟烷管路可插入标准鼻罩中,以适应早期新生小鼠较小的头部。对于新生小鼠,将其固定在超声系统成像平台上的仰卧位,使左心室心尖朝向注射臂方向。对于新生小鼠,需使用外部加热灯维持其体温。
怀孕的小鼠需要更多的准备工作。在四肢涂抹超声耦合凝胶,以确保与连接的心电图检测器良好接触,并监测心率。插入直肠温度计以获取反馈信息。
控制体温。使用脱毛膏去除腹部毛发,并用水冲洗。使用解剖剪刀和弯头镊子剪开腹部。
将一侧子宫角外置,并置于温热的生理盐水浸湿的纱布垫上。在整个操作过程中,保持所有胚胎及其母体腹部湿润。通过定期添加温热的生理盐水,小心地调整胚胎位置,以获得左心室的胸骨旁长轴切面。使用超声探头时,可用一卷纱布辅助维持胚胎的方位。
在对另一侧子宫角重复该过程之前,先完成同一子宫角内所有胚胎的压力测量。首先将预热的脱气超声耦合剂涂抹于胚胎或新生小鼠体表,随后降低成像探头,并调整成像平台的角度,以获得最佳的胸骨旁左心室长轴切面图像。
不要调整探头的角度,否则会导致针头错位。在超声屏幕监视左心室图像的同时,缓慢推进针头,直至接近探头底部。如有必要,调整针头和探头的位置,以校正对位偏差。
新生小鼠的图像显示了左心室(lv)的理想方位,而胚胎则很难达到这种方位。开始记录压力数据。用生理盐水轻轻冲洗针头,然后关闭通向20毫升注射器和大气的旋塞阀。
观察压力。调整程序以确保施加在针头上的压力最小。缓慢推进针头,直至其在超声图像边缘可见,但尚未进入左心室。
如有必要,调整针头位置,使其从心尖进入左心室。必要时调整探头位置,以保持针头影像清晰。在将针头推进左心室腔的同时,记录压力数据,并在超声图像上监测针头位置。
压力传感器记录到脉动波形,表明针尖已进入左心室腔内。若针尖看似位于左心室腔内,但记录到的压力波形无脉动特征,可轻轻敲击注射器活塞进行冲管,直至检测到压力上升为止。冲洗液体时必须尽量轻柔,以避免在压力测量过程中改变心脏的正常功能。
如果压力读数仍然无搏动性,针尖可能位于正确平面的上方或下方,未进入左心室腔内。此时应撤回针头,用生理盐水冲洗后再次推进。
如果仍无法获得脉动读数,则继续更换下一只小鼠,并且每次更换新小鼠时务必使用新的针头。整个操作过程应尽快完成,以尽量减少实验过程中对胚胎和新生鼠造成的应激。在 E18 小鼠中测定了 C57BL/6J 小鼠的心室压。
正如预期,当针头位于左心室(LV)外部时,压力接近于零;而对于一只较年长的 P14 小鼠,当针头进入左心室内部时,压力呈现出搏动性读数。由于压力幅度更大且心率更高,压力读数有所衰减。心率是通过 E18 至 P14 不同年龄段小鼠的搏动性压力读数频率确定的。
测量心率并计算左心室收缩压。进行该操作时,需注意定期湿润胚胎并检查母鼠的状况。该技术为心血管生理学领域的研究人员探索发育中 小鼠 的血压变化奠定了基础。
查看完整文字稿并访问数千部科学视频
本文介绍了一种利用超声引导在晚期胚胎和新生小鼠中测量左心室(LV)压力的方法。该方法包括将连接至压力传感器的针头插入左心室,同时确保心脏功能正常。
对晚期胚胎和新生小鼠左心室压力进行定量测量,可实现对心血管发育及疾病相关模型中机械转导的精确研究。该技术能力可提高血管和心脏研究中靶点验证的预测可信度,尤其适用于涉及机械应力和细胞外基质缺陷的研究场景。将可靠的血压测量整合到早期研究中,有助于降低心血管研究项目在后续转化医学和临床前阶段决策中的风险。
该方法通过在发育相关的鼠类模型中实现以假设为驱动的、定量的心功能评估,从而弥合了早期发现与临床前研究之间的鸿沟。