Method Article

שינויים הערכה לב מורפולוגי תפקודי עכבר דגם של מועקה הרוחבית אב עורקים על ידי הדמית אקו

DOI:

10.3791/54101

⸱

June 21st, 2016

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Physiology and Biophysics, University of Washington

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מטרת פרוטוקול זה היא להעריך לב פולשנית לשינויים מבניים ותפקודיים במודל של עכברים של מחלת לב נוצר על ידי התכווצות רוחבי אבי העורקים, באמצעות B ו- M-mode אקוקרדיוגרפיה וצבע / הדמיה דופלר גל הדופק.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

התכווצות אבי העורקים הרוחבית (TAC) בעכברים שימשה כמודל רב ערך לחקר מנגנונים של היפרטרופיה לבבית ואי ספיקת לב1. שיטה לא פולשנית אמינה חיונית להערכת שינויים מורפולוגיים ותפקודיים לבביים בזמן אמת במודלים של מחלות לב בבעלי חיים. אקו לב טרנס-חזה מייצג כלי חשוב להערכה לא פולשנית של מבנה ותפקוד הלב2. כאן השתמשנו במערכת הדמיית אולטרסאונד ברזולוציה גבוהה כדי לנטר שיפוץ שריר הלב והתקדמות אי ספיקת לב לאורך זמן במודל עכבר של TAC. מצב B, מצב M והדמיית דופלר שימשו להערכה מדויקת של היפרטרופיה לבבית, התרחבות חדרים והידרדרות תפקודית בעכברים לאחר TAC. הדמיית דופלר בצבע וגל דופק (PW) שימשה למדידה לא פולשנית של שיפוע לחץ על פני התכווצות אבי העורקים שנוצר על ידי TAC ולהערכת זרימת הדם המשדרת בעכברים. לפיכך, הדמיה אקו לב טרנס-חזה מספקת מדידות מקיפות ולא פולשניות של ממדי הלב ותפקודם במודלים של מחלות לב בעכברים.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מודלים עכבריים של מחלות לב, כגון TAC ואוטם שריר הלב (MI), הוכחו כבעלי ערך לחקר מנגנוני מחלה כמו גם לפיתוחאסטרטגיות טיפוליות חדשות. TAC גורם בתחילה להיפרטרופיה מפצה, אך עומס לחץ ממושך מוביל להתרחבות הלב ואי ספיקת לב4. אטימות התכווצות אבי העורקים קובעת ישירות את מידת ההיפרטרופיה הלבבית ואת המעבר שלה לאי ספיקת לב. מדידה לא פולשנית ואמינה של שיפוע הלחץ על פני התכווצות אבי העורקים חיונית להצלחת מחקרים אלה. הדמיית דופלר שימשה להערכת שיפוע לחץ המיוצר על ידי TAC5, המהווה חלופה לא פולשנית למדידת לחץ מבוססת צנתר.

אקו לב נמצא בשימוש נרחב למדידה לא פולשנית של מורפולוגיה של הלב כמו גם תפקוד סיסטולי ודיאסטולי בעכברים6-8. הדמיה דו-ממדית במצב B משמשת לאיתור תנועות חריגות או שינויים מבניים של הלב. הדמיה חד-ממדית במצב M משמשת לכימות ממדי הלב והתכווצות. לאחרונה נעשה שימוש בהדמיית דופלר צבעונית ו-PW באולטרסאונד מכרסמים, שיש לו יישומים נרחבים לאקו לב, כולל מדידת כיווניות ומהירות זרימה, כמו גם ביצועים סיסטוליים ודיאסטוליים9.

ניטור אורכי בזמן אמת של תפקוד הלב באמצעות אקו לב במצב B, מצב M, צבע ומצב PW דופלר מספק הערכה מקיפה של מבנה ותפקוד הלב בעכברים בתנאים פיזיולוגיים ופתולוגיים. כאן אנו מספקים תיאור מפורט של השימוש בהדמיה אקו לב לניטור שינויים מורפולוגיים ותפקודיים לבביים דינמיים בעכברים לאחר TAC או ניתוח דמה.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הפרוטוקול פועל בהתאם להנחיות של ועדת טיפול בבעלי חיים מוסדיים השתמש של אוניברסיטת וושינגטון.

נוהל הכנת 1. כירורגי הדמיה

  1. עכברי C57BL / 6 בכפוף TAC או ניתוח דמה כפי שתוארו לעיל 10.
  2. שבוע לאחר TAC או ניתוח דמה, להרדים את העכבר בתא אינדוקציה עם 2% isoflurane מעורבב עם 1 ליטר / דקה O 2. אשר הרדמה תקינה על ידי חוסר תגובת מכף רגל או צביטת זנב. השתמש במשחה וטרינריים המשפיעים על העיניים כדי למנוע יובש לאחר הרדמה. הסרת שיער החזה ידי החלת קרם להסרת שיער. לחטא את עור עכבר עם 70% אתנול.
  3. אבטח את העכבר כדי פלטפורמה חיה-טיפול במצב שכיבה. כדי לשמור על רמה קבועה של הרדמה, להשתמש nosecone לספק 0.5 - 1% isoflurane מעורבב עם 1 ליטר / דקה O 2.
  4. החל ג'ל האלקטרודה הכפות של העכבר ואת קלטת אותם לרפד אלקטרודה.
  5. הכנס בדיקה רקטלית כדי לפקח על טמפרטורת הגוף. לשמור על טמפרטורת הגוף על 37 מעלות צלזיוס באמצעות כרית חימום או מנורה.
  6. למרוח שכבה של ג'ל אולטרסאונד מחומם מראש על חזה העכבר, בעיקר באזור שמעל הלב. הערה: להסיר ג'ל אולטרסאונד ולייבש את העכבר עם גזה סטרילי לאחר ההליך הדמיה.

2. בתצוגת קשת אבי העורקים, השתמש B-mode ו דופלר הדמיה להערכת התכווצות רוחבי אבי העורקים

  1. השתמש בהגדרת B-mode כדי לקבל את התצוגה קשה אב העורקים כדי להמחיש את אב העורקים, סניפי עורקים מרכזיים, ואתר ההתכווצות.
    1. הטה את אגף שמאל של פלטפורמת עד כמה שיותר רחוק כדי לסובב את העכבר למצב משכוב עזב. החזק את מתמר אולטרסאונד ידי עמדה במצב אנכי ומניח אותו על החזה לאורך קו ימין parasternal, עם הצבעת החריץ לכיוון הסנטר של העכבר. הערה: אין לדחוס את החזה העכבר בעת הורדת transducer; כמות הלחץ מינימלי נדרש.
    2. הטה את מתמר עד ברמה של השכמות ולסובב עם כיוון השעון מעט עד קשת אבי העורקים נגלה לעין. שים לב אתר ההתכווצות הרוחבי אב העורקים, הנמצא בין ההסתעפות של עורק innominate (IA) ואת עורק תרדמה משותפת שמאלה (LCCA) (איור 1).
      הערה: אין התכווצות מזוהה עכבר דמה מופעל.
  2. לחצו על כפתור ה "דופלר צבע" על תחנת עבודה כדי לעבור למצב דופלר צבע לפקח כיווניות ומהירות של זרימת הדם ברחבי האתר התכווצות. רוכש ולאחסן תמונות על ידי לחיצה על כפתור "חנות cine".
  3. לחץ על כפתור ה "דופלר PW" כדי לעבור דופק במצב דופלר גל, נפח דגימת המקום (תיבת הסמן המקווקות) מייד דיסטלי לאתר ההתכווצות לחפש סילון stenotic עם המהירות הגבוהה ביותר, ולאחר מכן לחץ על הכפתור "PW דופלר" להשיג גל של fl אבי העורקיםow ולמדוד מהירות שיא (איור 2).
  4. חישוב פרש לחצים ברחבי אתר המועקה באמצעות משוואה של ברנולי השונה: מקס V x 4 = הפרש לחצים 2. רק כוללים עכברים עם פרש לחץ הנע בין 40 ל 80 מ"מ כספי לניתוח נוסף.

3. בתצוגת ציר Parasternal הארוכה, ההדמיה השתמשתי B-mode ו- M-mode כדי להעריך מידות לב contractility

  1. עם העכבר שוכב במצב שכיבה על הרציף, להחזיק מתמר באופנה אנכית עם חריץ ההצבעה לראשו של העכבר. מנמיכים את מתמר על ההקבלה החזה לקו parasternal שמאל ולסובב 30 ° נגד כיוון השעון.
  2. השתמש הדמיה B-mode כדי לקבל תמונה "sagittal" ציר ארוך מלא של הלב. התאם את הזווית של מתמר ולהתמקד עומק לדמיין חדר שמאלי, קיר במחיצה תוך חדרים, וחלק קל של קיר החדר הנכון. Sותעיף את התמונות למדידות מאוחרות יותר של עובי ממד קאמרי קיר לב. באמצעות "חבילת לב", לבחור פרמטרים כגון IVS או LVAW, LVID, ו LVPW, ולאחר מכן לחצו על התמונה כדי לצייר קווים מתאימים עבור כל פרמטר להשיג את המידות.
  3. שים לב דפוסי תנועת קיר לב ולבדוק ליקויי תנועה אפשריים, כולל akinesia, hypokinesia, ו asynchrony.
    הערה: Akinesia ו hypokinesia לציין אובדן מוחלט וחלקית התנועה של קיר הלב, בהתאמה. Asynchrony מציין סדירה, תנועת קיר לב לא מתואמת.
  4. Switch to-במצב M, סמן במקום M-mode בניצב לקירות LV ברמה של שריר פפילרי, ולרכוש תמונות עבור מדידה עוקבת של מידות לב וקיצור שבר (איור 3).

4. צפה ציר קצר Parasternal, הדמיה השתמש B-mode ו- M-mode כדי להעריך מורפולוגיה לב ותפקוד

  1. frאום ותצוגת הציר הארוך parasternal, להשיג נוף ציר קצר parasternal ידי סיבוב עם כיוון השעון מתמר 90 °. התאם מתמר לתת תצוגה אופקית חתך "רוחבית" של הלב-מצב B, עם שני שרירים papillary נראו בבירור וממוקמים בצד הימין (עמדת השעה 2 ו -4).
  2. Switch to M-mode ומניחים ציר M-mode ברמת האמצע של החדר השמאלי. רוכשת ותמונות שמחכים למדידות מאוחרות יותר של עובי דופן לב, ממד קאמרי, וקיצור שבר (איור 4). באמצעות "חבילת לב", פרמטרים נבחרים SAX (ציר קצר) כולל IVS או LVAW, LVID, ו LVPW, ולחץ על התמונה כדי לצייר קווים מתאימים עבור כל פרמטר להשיג את המידות.
    הערה: מדידות שהושג כאן צריך לתאם מקרוב לאלה שהושגו בתצוגת ציר זמן parasternal (איור 5).

5. בתצוגה הקאמרית ארבעה Apical, השתמשדופלר הדמיה להעריך הסיסטולי ותפקוד הדיאסטולי

  1. השג את נוף Four-קאמרי הפסגה לדמיין שני חדרים על ימין ועל שמאל עם הפרוזדורים בתחתית המסך. In-מצב B, מתצוגת הציר הקצרה, הטה את הפינה השמאלית העליונה של הפלטפורמה כדי מסובב את ראשו של העכבר למטה לכוון מתמר לכיוון כתף ימין של העכבר. זהו למעשה על הסתכלות "עטרה" של הלב מביט לעבר הקודקוד.
  2. דמיינו את שסתום מיטרלי ב-במצב B, ולעבור למצב דופלר צבע, הצבת נפח דגימה (התיבה הסמן מקווקו) בקצה של המסתם המיטרלי.
  3. עבור למצב דופלר PW כדי להעריך דפוסי זרימת פני המסתם המיטרלי. יישר את הקבלת סמן הבדיקה דופלר לכיוון זרימת דם צניפי. השתמש זווית בדיקה פחות מ -20 מעלות כדי לקבוע מהירות שיא (איור 6).
  4. שמור את התמונות למדידות מאוחר יותר. השתמש "חבילת לב" ובחר "זרימת MV. "לחץ על כל פרמטר ולהסיק מקביל קו להשיג את מידות מדידות זמינות כוללות:. מהירות E שיא (מוקדם מילוי עם הרפית חדרית פעילה), שיא מהירות (מילוי מאוחר עם התכווצות פרוזדורים), רוגע ורגעי התכווצות isovolumic צניפי (IVRT ו IVCT בהתאמה), וזמן פליטה (ET).
  5. חישוב מדד ביצועים שריר הלב (MPI) על ידי MPI = (IVCT + IVRT) / ET.

טיפול בבעלי חיים 6. פוסט-פרוצדורליים

  1. תן שיכוך כאבים ו / או מי מלח סטרילית intraperitoneally לבעלי חיים כירורגית בעת הצורך.
  2. אפשר החיה להתאושש על כרית חימום במצב המועדים. אל תשאירו חיה ללא השגחה עד שהוא שב להכרתו מספיק כדי לשמור שכיבה sternal. אל תחזור חיה עברה הליך לחברה של בעלי חיים אחרים עד התאושש לחלוטין.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

איור 1 מציג תמונות-מצב ב 'של נוף קשת אבי העורקים של הלב העכבר נתון דמה (איור 1 א) או ניתוח TAC (איור 1B). קשת אבי העורקים, העורק innominate, עזב עורק התרדמה המשותף, העורק התת-בריחי השמאלי מוצגים. שים לב היצרות אבי העורקים הוא נראה בבירור TAC אבל לא דמה הלב. תמונות דופלר הצבע מעין אב עורקים מוצגות באיור 2A. צורות הגל של זרם אב עורקים ברחבי אתר ההתכווצות נתפסו על ידי הדמית דופלר PW <...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אקו נעשה שימוש נרחב על מנת להעריך תפקוד לב במודלים של מכרסמים של 2,6 מחלת לב. לעומת מתודולוגיות פולשנית או מסוף כגון מדידת לולאה לחץ-נפח 11 ו vivo לשעבר עובד לב 12, אקו מספק כלי רב עצמה, לא פולשנית להעריך שינויים מבניים ותפקודיים לב מתמשכים בעלי חיים. כדי לקבל נתונים מהימנים, חשוב לשמור על טמפרטורת הגוף וקצב הלב בטווח הפיזיולוגי 13 על ידי זהיר התאמת מנגנון חימום ורמת הרדמה. כל התמונות אמורות להיות שנאספו ונותחו באופן עקבי בהתאם ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי מענקי NIH/NHLBI R00HL0908076 ו-R01HL116507 (ל-Q.L).

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

למחברים אין מה לחשוף.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
ציוד הרדמהמכשיר הרווארד, 84 אוקטובר Hill Road
Holliston, MA		723015
Vevo 2100 Imaging SystemVisualSonics Inc., 3080 Yonge Street Suite 6100, Box 66, Toronto, Ontario, CanadaVevo 2100
Aquasonic ג'ל אולטרסאונדמעבדות פרקר, 286 Eldridge Rd, פיירפילד, ניו ג'רזי;03-50
IsofluranePiramal Healthcare, Inc, 3950 Schelden Circle
בית לחם, פנסילבניה 		NDC 66794-017-25
יחידת מסנן גז הרדמה F/אווירA.M. ביקפורד, בע"מ, 12318 ביג טרי רואד, מרכז וויילס, ניו יורק 80120

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Rockman, H. A., et al. Segregation of atrial-specific and inducible expression of an atrial natriuretic factor transgene in an in vivo murine model of cardiac hypertrophy. Proc Natl Acad Sci USA. 88 (18), 8277-8281 (1991).
  2. Tanaka, N., et al. Transthoracic echocardiography in models of cardiac disease in the mouse. Circulation. 94 (5), 1109-1117 (1996).
  3. Patten, R. D., Hall-Porter, M. R. Small animal models of heart failure: development of novel therapies, past and present. Circ Heart Fail. 2 (2), 138-144 (2009).
  4. Heineke, J., Molkentin, J. D. Regulation of cardiac hypertrophy by intracellular signalling pathways. Nat Rev Mol Cell Biol. 7 (8), 589-600 (2006).
  5. Oka, T., et al. Cardiac-specific deletion of Gata4 reveals its requirement for hypertrophy, compensation, and myocyte viability. Circ Res. 98 (6), 837-845 (2006).
  6. Gardin, J. M., Siri, F. M., Kitsis, R. N., Edwards, J. G., Leinwand, L. A. Echocardiographic assessment of left ventricular mass and systolic function in mice. Circ Res. 76 (5), 907-914 (1995).
  7. Respress, J. L., Wehrens, X. H. Transthoracic echocardiography in mice. J Vis Exp. (39), e1738(2010).
  8. Pistner, A., Belmonte, S., Coulthard, T., Blaxall, B. Murine echocardiography and ultrasound imaging. J Vis Exp. (42), e2100(2010).
  9. Patten, R. D., Aronovitz, M. J., Bridgman, P., Pandian, N. G. Use of pulse wave and color flow Doppler echocardiography in mouse models of human disease. J Am Soc Echocardiogr. 15 (7), 708-714 (2002).
  10. deAlmeida, A. C., van Oort, R. J., Wehrens, X. H. Transverse aortic constriction in mice. J Vis Exp. (38), e1729(2010).
  11. Pacher, P., Nagayama, T., Mukhopadhyay, P., Bátkai, S., Kass, D. A. Measurement of cardiac function using pressure-volume conductance catheter technique in mice and rats. Nat Protoc. 3 (9), 1422-1434 (2008).
  12. Larsen, T. S., et al. The isolated working mouse heart: methodological considerations. Pflugers Arch. 437 (6), 979-985 (1999).
  13. Roth, D. M., Swaney, J. S., Dalton, N. D., Gilpin, E. A., Ross, J. Jr Impact of anesthesia on cardiac function during echocardiography in mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 282 (6), H2134-H2140 (2002).
  14. Pearlman, A. S., Stevenson, J. G., Baker, D. W. Doppler echocardiography: applications, limitations and future directions. Am J Cardiol. 46 (7), 1256-1262 (1980).
  15. Bauer, M., et al. Echocardiographic speckle-tracking based strain imaging for rapid cardiovascular phenotyping in mice. Circ Res. 108 (8), 908-916 (2011).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Transverse Aortic ConstrictionEchocardiographic ImagingMouse ModelCardiac HypertrophyHeart FailureB mode ImagingM mode ImagingDoppler ImagingPressure GradientFractional Shortening

Related Articles