Echokardiographische Charakterisierung der linksventrikulären Struktur, Funktion und Koronarfluss bei neugeborenen Mäusen
7. April 2022
Das vorliegende Protokoll beschreibt die echokardiographische Beurteilung der linksventrikulären Morphologie, Funktion und des koronaren Blutflusses bei 7 Tage alten neugeborenen Mäusen.
Dieses Protokoll kann verwendet werden, um die Rolle genetischer Veränderungen oder pharmakologischer Eingriffe in die Herzfunktion und den Koronarfluss im frühen postnatalen Alter zu untersuchen. Der Hauptvorteil dieser Technik ist die Früherkennung von Kardiopathologien und longitudinalen Follow-up-Studien in linksventrikulärer Hämodynamik und koronaren Flussparametern in verschiedenen Mäusemodellen. Echokardiographische Studien an neonatalen Mäusen sind technisch anspruchsvoll.
Dieses Protokoll wurde entwickelt, um das frühe Auftreten von Herz-Kreislauf-Erkrankungen bei neonatalen Mäusen zu untersuchen, die es Forschern ermöglichen können, die geeigneten therapeutischen Maßnahmen zu entwickeln. Beginnen Sie mit dem Platzieren des EKG-Gels auf den erwärmten Plattform-Elektrodenpads. Legen Sie Aluminiumfolienstreifen auf die Elektrodenpads, um die Elektrodenreichweite zu erweitern und sichern Sie sie mit Klebeband.
Anschließend legen Sie das EKG-Gel auf die Aluminiumstreifen. Stellen Sie sicher, dass das Gel unter den Aluminiumfolienstreifen während des Eingriffs nicht austrocknet. Wenn das passiert, fügen Sie mehr Gel hinzu, um die Leitfähigkeit zu erhalten.
Legen Sie den betäubten Welpen in Rückenlage auf die Bildgebungsplattform und befestigen Sie den ausgeschnittenen Handschuhfinger um die Nase des Welpen. Legen Sie die Pfoten auf die Aluminiumfolienpads und sichern Sie sie mit Klebeband. Stellen Sie sicher, dass der Stromkreis vollständig ist und dass das EKG aufzeichnet.
Verwenden Sie zwei Mullrollen, um das Ultraschallgel an Ort und Stelle zu halten. Legen Sie eine dicke Schicht vorgewärmtes Ultraschallgel auf den Oberkörper des Welpen. Verwenden Sie eine Heizlampe, um die normale Körpertemperatur des Welpen aufrechtzuerhalten.
Durchführung der transthorakalen Echokardiographie mit einem Echokardiographiegerät, das mit einem linearen Array-Wandler bei 40 Megahertz für B-Mode und bei 32 Megahertz für Doppler nach Echokardiographieprotokollen für erwachsene Mäuse ausgestattet ist. Legen Sie den Schallkopf in die Halterung mit der Indexmarkierung zur rechten Schulter des Welpen. Senken Sie den Schallkopf, bis er mit dem Gel in Kontakt kommt, und visualisieren Sie den linksventrikulären Ausflusstrakt im B-Mode.
Vermeiden Sie übermäßigen Druck auf die Brusthöhle des Welpen, wenn Sie den Echowandler während der echokardiographischen Bildaufnahme platzieren. Nehmen Sie die parasternale Längsachsenansicht des linken Ventrikels, des linksventrikulären Ausflusstrakts und des linken Vorhofs auf. Verwenden Sie M-Mode an den Aortenblättchen, um den maximalen Durchmesser des linken Vorhofs an der N-Systole zu messen.
Zeichnen Sie die Daten auf, indem Sie auf die Schaltfläche Cine Store klicken. Drehen Sie den Messumformer um 90 Grad im Uhrzeigersinn der parasternalen Längsachse, um die parasternale Kurzachsenansicht zu erhalten. Nehmen Sie die parasternale Kurzachsenansicht des linken Ventrikels auf, um die Kammerabmessungen, die Wanddicke, den Aortenfluss und den Lungenfluss zu messen.
Platzieren Sie die Sonde auf Höhe der Papillenmuskulatur und verwenden Sie M-Mode, um die linksventrikulären Innendurchmesser und die Wanddicke während der Systole und Diastole zu messen. Zeichnen Sie die Daten auf, indem Sie auf die Schaltfläche Cine Store klicken. Bewegen Sie den Schallkopf in Richtung der Basis des Herzens und verwenden Sie den Farbdoppler, um die Lungenarterie zu visualisieren.
Drücken Sie den Pulswellendoppler, um die pulmonale Spitzenflussgeschwindigkeit, die Lungenflussprofile, die Lungenauswurfzeit und die Lungenbeschleunigungszeit zu quantifizieren. Zeichnen Sie die Daten auf, indem Sie auf die Schaltfläche Cine Store klicken. Bewegen Sie den Schallkopf weiter in Richtung Basis und verwenden Sie den Farbdoppler, um den Aortenfluss zu visualisieren.
Verwenden Sie den Pulswellendoppler, um den Blutfluss zu visualisieren und die Aortenauswurfzeit zu messen. Zeichnen Sie die Daten auf, indem Sie auf die Schaltfläche Cine Store klicken. Um die apikale Vierkammeransicht aufzunehmen, platzieren Sie die Plattform in der Trendelenburg-Position, neigen Sie sie nach links und stellen Sie die Sonde so ein, dass sie die vier Kammern visualisiert.
Verwenden Sie Farbdoppler, um den Blutfluss zu visualisieren, und Pulswellendoppler an der Spitze der Mitralklappenblättchen in der Mitte der Mitralklappenöffnung, um den Mitralfluss aufzuzeichnen. Zeichnen Sie die Daten auf, indem Sie auf die Schaltfläche Cine Store klicken. Verwenden Sie den Gewebedoppler auf der Septumseite des Mitralklappenrings in einer Vierkammeransicht, um die maximale myokardiale Relaxationsgeschwindigkeit in der frühen diastolischen Füllung und späten diastolischen Füllung sowie die maximale systolische myokardiale Kontraktionsgeschwindigkeit zu messen.
Zeichnen Sie die Daten auf, indem Sie auf die Schaltfläche Cine Store klicken. Nehmen Sie die modifizierte parasternale Längsachsenansicht auf, um die linke vordere absteigende Koronararterie zu untersuchen. Verwenden Sie eine modifizierte parasternale Längsachsenansicht und bewegen Sie den Wandler seitlich.
Bewegen Sie die Sonde und verwenden Sie den Farbdoppler, um den Ursprung der linken Hauptkoronararterie zu visualisieren, die aus der Aorta erzeugt wird. Identifizieren Sie die linke vordere absteigende Arterie, die aus der linken Hauptkoronararterie erzeugt wird und zwischen der linksventrikulären Vorderwand und dem rechtsventrikulären Ausflusstrakt verläuft. Messen Sie in dieser Position den linken vorderen absteigenden Koronararterienfluss, indem Sie den Pulswellendoppler drücken.
Zeichnen Sie die Daten auf, indem Sie auf die Schaltfläche Cine Store klicken. Erhöhen Sie die Isoflurankonzentration auf 2,5% und warten Sie fünf Minuten, um den maximalen Durchfluss zu erreichen. Zeichnen Sie die Daten auf, indem Sie auf die Schaltfläche Cine Store klicken.
In der parasternalen Längsachsenansicht wurde M-Mode verwendet, um den Durchmesser des linken Vorhofs zu messen. Die parasternale Kurzachsenansicht wurde verwendet, um die Abmessungen der linksventrikulären Kammer und Wanddicke, den Lungenfluss und den Aortenfluss zu messen. Die apikale Vierkammeransicht wurde verwendet, um die Blutflussgeschwindigkeiten über die Mitralklappe sowie die myokardialen Relaxations- und Kontraktionsgeschwindigkeiten am Mitralklappenring zu untersuchen.
Die modifizierte parasternale Längsachsenansicht wurde verwendet, um die Strömungsparameter der linken vorderen absteigenden Koronararterien zu untersuchen. Die erhöhten Werte der maximalen Koronarflussgeschwindigkeit, der mittleren koronaren Flussgeschwindigkeit und des Geschwindigkeits-/Zeitintegrals fünf Minuten nach dem Isofluran-Inkrement bestätigten das erwartete Ansprechen auf Hyperämie bei den neonatalen Mäusen. Aufgrund der geringen Größe der Welpen ist es wichtig, ihre normale Körpertemperatur beizubehalten und Aluminiumfolienstreifen an ihren Gliedmaßen zu befestigen, um die Elektropads zu erreichen und einen EKG-Kreislauf zu erstellen.
Sehen Sie sich das vollständige Transkript an und erhalten Sie Zugang zu Tausenden wissenschaftlicher Videos
Übersicht
Dieses Protokoll beschreibt die echokardiografische Beurteilung der Morphologie, Funktion und des Koronarblutflusses des linken Ventrikels bei 7 Tage alten neugeborenen Mäusen. Es ist konzipiert, um den frühen Beginn von Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu untersuchen und Forschern zu ermöglichen, angemessene therapeutische Maßnahmen zu entwickeln.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Herz-Kreislauf-Physiologie
- Neonatale Gesundheit
- Echokardiographie
Hintergrund
- Das Protokoll konzentriert sich auf die Beurteilung der Herzfunktion und des Koronarflusses bei neugeborenen Mäusen.
- Es behandelt die Herausforderungen der Durchführung echokardiografischer Studien in dieser Altersgruppe.
- Die frühzeitige Erkennung von Kardiopathologien ist entscheidend für eine effektive Intervention.
- Längsschnittstudien können Einblicke in die linksventrikuläre Hämodynamik geben.
Zweck der Studie
- Um die Auswirkungen genetischer Veränderungen oder pharmakologischer Interventionen auf die Herzfunktion zu bewerten.
- Um eine frühzeitige Erkennung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen bei neugeborenen Mäusen zu ermöglichen.
- Um Längsschnittstudien zu Koronarflussparametern zu ermöglichen.
Verwendete Methoden
- Aufbringen von EKG-Gel auf erwärmte Plattformelektrodenpolster.
- Verwendung von Aluminiumfolienstreifen zur Erweiterung des Elektrodenbereichs.
- Sicherung der Elektrodenpolster mit Klebeband für Stabilität.
- Durchführung echokardiografischer Beurteilungen zur Messung kardialer Parameter.
Hauptergebnisse
- Erfolgreiche Beurteilung der Morphologie und Funktion des linken Ventrikels.
- Bewertung des Koronarblutflusses bei neugeborenen Mäusen.
- Identifizierung potenzieller früher Marker für Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
- Aufbau eines zuverlässigen Protokolls für zukünftige Studien.
Schlussfolgerungen
- Das Protokoll bietet einen Rahmen für die Untersuchung der Herzfunktion bei neugeborenen Mäusen.
- Es unterstreicht die Bedeutung der frühzeitigen Intervention in der kardiovaskulären Gesundheit.
- Zukünftige Forschung kann auf diesen Erkenntnissen aufbauen, um therapeutische Strategien zu entwickeln.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
Early-stage echocardiographic assessment in neonatal mice enables detection of cardiac structural and functional changes before overt disease, supporting predictive confidence in cardiovascular target validation. This protocol addresses a critical gap in preclinical cardiovascular research by enabling longitudinal, non-invasive evaluation of left ventricular and coronary flow parameters in the earliest postnatal period. The approach enhances translational continuity and de-risking for cardiovascular drug discovery portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of genetic or pharmacological perturbations on neonatal cardiac function and coronary flow.
- Supports biological de-risking by revealing early mechanistic effects in disease-relevant models.
- Facilitates predictive confidence in target selection and triage for cardiovascular programs.
Screening & Assay Development
- Establishes validated, quantitative echocardiographic endpoints for downstream compound screening.
- Standardizes measurement of left ventricular dimensions, wall thickness, and flow velocities for reproducibility.
- Prepares neonatal models for scalable, longitudinal assessment of therapeutic interventions.
Translational & Preclinical Research
- Aligns early cardiac phenotyping with disease progression and biomarker development.
- Enables continuity from neonatal discovery through preclinical validation of cardiovascular therapies.
- Supports risk-adjusted advancement decisions based on early functional readouts.
Pipeline & Workflow Integration
This echocardiographic protocol integrates into the discovery-to-preclinical continuum, enabling early hypothesis testing and mechanistic de-risking in neonatal cardiovascular models.
- Discovery Biology: Provides quantitative assessment of cardiac structure and function for hypothesis-driven studies.
- Screening: Delivers reproducible, standardized endpoints for evaluating intervention effects in neonatal mice.
- Analytics: Generates quantitative outputs such as chamber dimensions, flow velocities, and myocardial relaxation metrics for robust comparison.
- Translational Research: Bridges early mechanistic findings to preclinical biomarker alignment and disease modeling.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for diverse genetic and pharmacological cardiovascular studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in early cardiovascular research.
- Operational Value: Standardizes and scales echocardiographic assessments for reproducibility across studies.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and enhances capital efficiency by enabling early de-risking.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of cardiovascular assets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in neonatal mouse handling and echocardiographic imaging.
- Needs specialized instrumentation, including high-frequency transducers and ECG integration.
- Demands rigorous cross-team standardization for reproducible data acquisition and analysis.
- Adaptation may be needed for different mouse strains or disease models.
- Technical limitations include small animal size and temperature sensitivity, requiring careful procedural controls.
