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
2022年4月7日
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。
该方案可用于研究遗传改变或药物干预在出生后早期心脏功能和冠状动脉血流中的作用。该技术的主要优点是早期识别心脏病学和不同小鼠模型中左心室血流动力学和冠状动脉血流参数的纵向随访研究。新生小鼠的超声心动图研究在技术上具有挑战性。
该方案旨在研究新生小鼠心血管疾病的早期发作，这可能使研究人员能够设计适当的治疗措施。首先将ECG凝胶放在加热的平台电极垫上。将铝箔条放在电极垫的顶部以扩大电极范围并用胶带固定它们。
随后，将ECG凝胶放在铝条的顶部。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。
将麻醉的小狗仰卧在成像平台上，并将切开的手套手指固定在小狗的鼻子周围。将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。
使用两个纱布卷将超声凝胶固定到位。在幼犬的上半身顶部放置一层厚厚的预热超声凝胶。使用加热灯来维持幼犬的正常体温。
按照成年小鼠超声心动图方案，使用配备有线性阵列换能器的超声心动图仪器进行经胸超声心动图检查，B型为40兆赫兹，多普勒为32兆赫兹。将换能器放在支架中，索引标记朝向幼犬的右肩。降低换能器，直到它与凝胶接触，并在B模式下观察左心室流出道。
在超声心动图图像采集过程中放置回声换能器时，避免对幼犬的胸腔施加过大的压力。捕获左心室、左心室流出道和左心房的胸骨旁长轴视图。在主动脉瓣处使用 M 模式测量 N 收缩时的左心房最大直径。
按"电影存储"按钮记录数据。将换能器顺时针旋转胸骨旁长轴 90 度，以获得胸骨旁短轴视图。捕获左心室的胸骨旁短轴视图，以测量腔室尺寸、壁厚、主动脉血流和肺血流。
将探头放在肌水平，并使用 M 模式测量收缩期和舒张期的左心室内径和壁厚。按"电影存储"按钮记录数据。将换能器移向心脏底部，并使用彩色多普勒观察肺动脉。
按脉搏波多普勒可量化肺峰值流速、肺血流曲线、肺射血时间和肺加速时间。按"电影存储"按钮记录数据。将换能器进一步移近基底，并使用彩色多普勒观察主动脉血流。
使用脉搏波多普勒可视化血流并测量主动脉射血时间。按"电影存储"按钮记录数据。要捕获顶端四腔室视图，请将平台放置在特伦德伦堡位置，将其向左倾斜，然后调整探头以可视化四个腔室。
使用彩色多普勒可视化血流，使用二尖瓣孔中央二尖瓣瓣叶尖端的脉搏波多普勒来记录二尖瓣血流。按"电影存储"按钮记录数据。使用二尖瓣环间隔侧的组织多普勒（Tissue Doppler）以四腔视图测量舒张期早期和舒张期晚期充盈时的心肌松弛速度峰值，以及收缩期心肌收缩速度峰值。
按"电影存储"按钮记录数据。捕获改良的胸骨旁长轴视图以检查左前降冠状动脉。使用改良的胸骨旁长轴视图，横向移动换能器。
移动探头并使用彩色多普勒可视化从主动脉产生的左主冠状动脉的起源。确定从左冠状动脉主动脉产生并在左心室前壁和右心室流出道之间运行的左前降动脉。在此位置，通过按脉搏波多普勒测量左前降冠状动脉血流。
按"电影存储"按钮记录数据。将异氟醚浓度增加到2.5%，等待五分钟以达到最大流量。按"电影存储"按钮记录数据。
在胸骨旁长轴视图中，M模式用于测量左心房直径。胸骨旁短轴视图用于测量左心室腔尺寸和壁厚、肺流和主动脉血流。心尖四腔视图用于检查穿过二尖瓣的血流速度以及二尖瓣环处的心肌松弛和收缩速度。
改良的胸骨旁长轴视图用于检查左前降冠状动脉血流参数。异氟醚增加后五分钟冠状动脉流速峰值、平均冠状动脉流速和速度/时间积分值的增加证实了新生小鼠对充血的预期反应。由于幼崽的体型很小，重要的是保持其正常体温并将铝箔条连接到它们的四肢以到达电垫并创建心电图电路。
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概述
本方案描述了对7日龄新生小鼠左心室形态、功能及冠状动脉血流的超声心动图评估方法。该方案旨在研究心血管疾病的早期发生，使研究人员能够设计相应的治疗措施。
关键研究组成部分
科学领域
- 心血管生理学
- 新生儿健康
- 超声心动图
背景
- 该方案重点在于评估新生小鼠的心脏功能和冠状动脉血流。
- 该方法解决了在此年龄段进行超声心动图研究的技术挑战。
- 早期识别心脏病理变化对于有效干预至关重要。
- 纵向研究可为左心室血流动力学提供深入见解。
研究目的
- 评估基因改变或药物干预对心脏功能的影响。
- 促进新生儿小鼠心血管疾病的早期检测。
- 实现对冠状动脉血流参数的纵向随访研究。
使用的方法
- 将心电图导电凝胶置于已加热的平台电极垫上。
- 使用铝箔条扩展电极的接触范围。
- 用胶带固定电极垫以确保稳定性。
- 进行超声心动图评估以测量心脏参数。
主要结果
- 成功评估左心室形态与功能。
- 评估新生小鼠冠状动脉血流。
- 识别心血管疾病的潜在早期标志物。
- 建立适用于未来研究的可靠实验方案。
结论
- 该方案为研究新生小鼠心脏功能提供了一个框架。
- 它强调了在心血管健康方面进行早期干预的重要性。
- 未来的研究可基于这些发现开发治疗策略。
常见问题
行业重要性概述
在新生小鼠中进行早期超声心动图评估，能够在明显疾病出现之前检测到心脏结构和功能的变化，从而提高心血管靶点验证的预测可信度。本方案通过在出生后最早期实现对左心室和冠状动脉血流参数的纵向、无创性评估，解决了临床前心血管研究中的一个关键空白。该方法增强了心血管药物研发项目在转化连续性方面的可靠性，并有助于降低研发风险。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 可检测基因或药物干预对新生心脏功能及冠状动脉血流的影响。
- 通过揭示疾病相关模型中的早期作用机制，支持生物学风险评估。
- 有助于提高心血管项目中靶点选择与优先级排序的预测可靠性。
筛选与检测方法开发
- 建立经过验证的定量超声心动图终点指标，用于后续化合物筛选。
- 标准化左心室尺寸、室壁厚度和血流速度的测量，以确保可重复性。
- 制备适用于可扩展、纵向评估治疗干预效果的新生动物模型。
转化与临床前研究
- 将早期心脏表型分析与疾病进展及生物标志物开发相整合。
- 实现从新生儿期发现到心血管治疗临床前验证的连续性研究。
- 基于早期功能读数支持经风险调整的推进决策。
流程与工作流整合
该超声心动图方案可融入从发现到临床前研究的连续流程，能够在新生儿心血管模型中实现早期假设验证和机制性风险排除。
- Discovery Biology：为假设驱动型研究提供心脏结构与功能的定量评估。
- Screening：为评估新生小鼠干预效果提供可重复、标准化的终点指标。
- Analytics：生成心腔尺寸、血流速度和心肌舒张参数等定量输出，实现可靠比较。
- Translational Research：将早期机制性发现与临床前生物标志物匹配及疾病建模相衔接。
- Enterprise Reuse：建立可重复使用的平台，支持多种遗传性和药理学心血管研究。
运营与企业影响
- 科学价值：提高心血管早期研究的预测可信度，降低机制上的模糊性。
- 操作价值：标准化并规模化超声心动图评估，实现跨研究的可重复性。
- 战略价值：通过早期风险排除，为决策提供依据，提升资金使用效率。
- 组合影响：支持经风险调整后的心血管项目优先排序与推进。
实施注意事项
- 需要具备新生儿小鼠操作和超声心动图成像的专业技术。
- 需要专用仪器设备，包括高频探头和心电图整合系统。
- 要求跨团队严格标准化，以确保数据采集与分析的可重复性。
- 针对不同小鼠品系或疾病模型可能需要进行方法调整。
- 技术局限性包括动物体型小和对温度敏感，需严格控制实验操作条件。
