Method Article

Valutazione del Cardiac morfologiche e funzionali Variazioni modello murino di trasversale aortica costrizione da parte ecocardiografica Imaging

DOI:

10.3791/54101

⸱

June 21st, 2016

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

In This Article

Summary

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

L'obiettivo di questo protocollo è quello di valutare in modo non invasivo i cambiamenti strutturali e funzionali cardiaci in un modello murino della malattia di cuore creato da trasversali costrizione aortica, con B e M-mode ecocardiografia e colore / impulsi di imaging onda Doppler.

Abstract

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

La costrizione aortica trasversa (TAC) nei topi è stata utilizzata come modello prezioso per studiare i meccanismi dell'ipertrofia cardiaca e dell'insufficienza cardiaca1. Un metodo affidabile e non invasivo è essenziale per valutare in tempo reale i cambiamenti morfologici e funzionali cardiaci in modelli animali di malattie cardiache. L'ecocardiografia transtoracica rappresenta uno strumento importante per la valutazione non invasiva della struttura e della funzione cardiaca2. Qui abbiamo utilizzato un sistema di imaging a ultrasuoni ad alta risoluzione per monitorare il rimodellamento miocardico e la progressione dell'insufficienza cardiaca nel tempo in un modello murino di TAC. L'imaging B-mode, M-mode e Doppler sono stati utilizzati per valutare con precisione l'ipertrofia cardiaca, la dilatazione ventricolare e il deterioramento funzionale nei topi dopo TAC. L'imaging Doppler a colori e a onde di polso (PW) è stato utilizzato per misurare in modo non invasivo il gradiente di pressione attraverso la costrizione aortica creata dalla TAC e per valutare il flusso sanguigno trasmissivo nei topi. Pertanto, l'imaging ecocardiografico transtoracico fornisce misurazioni complete e non invasive delle dimensioni e della funzione cardiaca in modelli murini di malattie cardiache.

Introduction

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

I modelli murini di malattie cardiache, come la TAC e l'infarto del miocardio (IM), si sono dimostrati preziosi per studiare i meccanismi della malattia e per sviluppare nuove strategie terapeutiche3. La TAC induce inizialmente ipertrofia compensatoria, ma un sovraccarico di pressione prolungato porta a dilatazione cardiaca e insufficienza cardiaca4. La tenuta della costrizione aortica determina direttamente il grado di ipertrofia cardiaca e la sua transizione all'insufficienza cardiaca. La misurazione non invasiva e affidabile del gradiente di pressione attraverso la costrizione aortica è essenziale per il successo di questi studi. L'imaging Doppler è stato utilizzato per valutare il gradiente di pressione prodotto dal TAC5, che è un'alternativa non invasiva per la misurazione della pressione basata su catetere.

L'ecocardiografia è stata ampiamente utilizzata per misurare in modo non invasivo la morfologia cardiaca e la funzione sistolica e diastolica nei topi6-8. L'imaging bidimensionale B-mode viene utilizzato per rilevare movimenti anomali o cambiamenti strutturali del cuore. L'imaging monodimensionale in modalità M viene utilizzato per la quantificazione delle dimensioni cardiache e della contrattilità. L'imaging Color e PW Doppler è stato recentemente utilizzato sull'ecografia dei roditori, che ha ampie applicazioni per l'ecocardiografia, tra cui la misurazione della direzionalità e della velocità del flusso, nonché delle prestazioni sistoliche e diastoliche9.

Il monitoraggio longitudinale in tempo reale della funzione cardiaca utilizzando l'ecocardiografia in modalità B, M-mode, a colori e PW Doppler fornisce una valutazione completa della struttura e della funzione cardiaca nei topi in condizioni fisiologiche e patologiche. Qui forniamo una descrizione dettagliata dell'uso dell'imaging ecocardiografico per monitorare i cambiamenti dinamici cardiaci, morfologici e funzionali nei topi dopo TAC o chirurgia fittizia.

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Protocol

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Il protocollo segue le linee guida del Comitato Cura e uso istituzionale animali dell'Università di Washington.

1. Procedura chirurgica e preparazione per l'imaging

  1. Soggetto C57BL / 6 topi per TAC o la chirurgia sham come descritto in precedenza 10.
  2. Una settimana dopo la TAC o la chirurgia sham, anestetizzare il mouse nella camera di induzione con il 2% isoflurano mescolato con 1 L / min O 2. Verificare il corretto anestesia per mancanza di risposta alla punta o la coda pizzicare. Usare pomata veterinario occhi per prevenire la secchezza mentre sotto anestesia. Rimuovere i peli del torace applicando crema depilatoria. Disinfettare la pelle del mouse con il 70% di etanolo.
  3. Fissare il mouse per una piattaforma di gestione degli animali in posizione supina. Per mantenere un livello costante di anestesia, utilizzare un nosecone per fornire 0,5-1% isoflurano mescolato con 1 L / min O 2.
  4. Applicare il gel degli elettrodi alle zampe del mouse e incollate al pad elettrodi.
  5. Inserire una sonda rettale per controllare la temperatura del corpo. Mantenere la temperatura corporea a 37 ° C tramite una piastra elettrica o lampada.
  6. Applicare uno strato di gel ultrasuoni pre-riscaldato al petto mouse, principalmente zona sovrastante cuore. Nota: rimuovere gel per ultrasuoni e asciugare il mouse con garza sterile dopo la procedura di imaging.

2. Nella aortico vista, utilizzare B-mode e Doppler Imaging per valutare trasversale aortica Costrizione

  1. Utilizzare l'impostazione B-mode per ottenere la vista arco aortico per visualizzare l'aorta, grandi rami arteriosi, e il sito costrizione.
    1. Inclinare il lato sinistro della piattaforma fino, per quanto possibile ruotare il mouse in decubito partita. Tenere il trasduttore a ultrasuoni dal basamento in posizione verticale e posizionarlo sul petto lungo la linea parasternale destra, con la tacca di mira verso il mento del mouse. Nota: Non comprimere il torace del mouse quando si abbassa il trasducer; è necessaria quantità minima di pressione.
    2. Inclinare il trasduttore fino al livello della scapola e ruotare leggermente in senso orario fino a quando aortico entra in vista. Osservare il sito costrizione aortica trasversale, che si trova tra la ramificazione di innominate dell'arteria (IA) e di sinistra arteria carotide comune (LCCA) (Figura 1).
      Nota: Non costrizione viene rilevato nel topo sham-operated.
  2. Fare clic sul pulsante "color Doppler" sulla stazione di lavoro per passare alla modalità Doppler colore per monitorare la direzionalità e la velocità del flusso di sangue attraverso il sito costrizione. Acquisire e memorizzare le immagini facendo clic sul pulsante "store cine".
  3. Fare clic sul pulsante "PW Doppler" per passare a pulsare modalità onda Doppler, e il volume posto del campione (la casella del cursore tratteggiata) immediatamente distale al sito di costrizione per cercare il getto stenotica con la più alta velocità, quindi fare clic sul pulsante "PW Doppler" per ottenere forme d'onda di fl aorticavelocità di picco ow e misurare (Figura 2).
  4. Calcola gradiente di pressione attraverso il sito costrizione utilizzando il modificata di Bernoulli equazione: gradiente di pressione = 4 x V max 2. includere solo topi con un gradiente di pressione compresa da 40 a 80 mmHg per ulteriori analisi.

3. Nella parasternale asse lungo View, Usa B-mode e M-mode Imaging per valutare cardiache Dimensioni e della contrattilità

  1. Con il mouse giace in posizione supina sulla piattaforma, tenere il trasduttore in modo verticale con la punta tacca alla testa del mouse. Abbassare il trasduttore sul torace parallelo alla linea parasternale sinistra e ruotare di 30 ° in senso antiorario.
  2. Utilizzare immagini B-mode per ottenere un asse lungo pieno "sagittale" del cuore. Regolare l'angolo del trasduttore e concentrarsi profondità di visualizzare ventricolo sinistro, la parete del setto intraventricolare, e un leggero porzione della parete ventricolare destra. Save le immagini per le misurazioni successive di spessore della parete cardiaca e dimensione della camera. Utilizzando "pacchetto cardiaco", selezionare i parametri come IVS o LVAW, LVID e LVPW, quindi fare clic sull'immagine per disegnare le linee corrispondenti per ogni parametro per ottenere le misurazioni.
  3. Osservare schemi di movimento della parete cardiaca e verificare la presenza di eventuali anomalie di movimento, tra cui acinesia, ipocinesia, e asincronia.
    Nota: Acinesia e ipocinesia denotare perdita totale e parziale di movimento della parete cardiaca, rispettivamente. Asincronia denota irregolare, scoordinato movimento della parete cardiaca.
  4. Passare M-mode, posto cursore M-mode perpendicolare alle pareti LV a livello del muscolo papillare, e acquisire immagini per la misurazione successiva di dimensioni cardiaci e accorciamento frazionale (Figura 3).

4. Nella parasternale asse corto View, Usa B-mode e M-mode Imaging cardiaco per valutare Morfologia e funzione

  1. from la vista parasternale asse lungo, ottenere parasternale asse corto ruotando il trasduttore di 90 ° in senso orario. Regolare il trasduttore che invia un trasversale vista orizzontale "trasversale" del cuore in B-mode, con entrambi i muscoli papillari chiaramente visibili e situati a destra (posizione 2 e 4:00).
  2. Passare M-mode e posizionare l'asse M-mode a metà del livello del ventricolo sinistro. Acquisire e memorizzare immagini per le misure successive di spessore della parete cardiaca, dimensione della camera, e un accorciamento frazionale (Figura 4). Utilizzando "pacchetto cardiaco", selezionare i parametri in SAX (asse corto) tra cui IVS o LVAW, LVID, e LVPW, e fare clic sull'immagine per disegnare linee corrispondenti per ogni parametro per ottenere le misurazioni.
    Nota: Le misurazioni ottenute qui devono correlare strettamente a quelli ottenuti nel lungo vista dell'asse parasternale (Figura 5).

5. Nella vista apicale quattro camere, UsaDoppler Imaging Per valutare sistolica e funzione diastolica

  1. Ottenere la vista apicale quattro camere di visualizzare ventricoli destro e sinistro con atri in basso dello schermo. In B-mode, dal asse corto, inclinare l'angolo superiore sinistro della piattaforma di angolo di testa del mouse e orientare il trasduttore verso la spalla destra del mouse. Ciò è essenzialmente di ottenere una vista "coronale" del cuore guardando verso l'apice.
  2. Visualizzare la valvola mitrale in B-mode, e passare alla modalità colore Doppler, ponendo il volume del campione (casella cursore tratteggiata) alla punta della valvola mitrale.
  3. Passa alla modalità PW Doppler per valutare schemi di flusso attraverso la valvola mitrale. Allineare la sonda Doppler cursore parallelo alla direzione del flusso sanguigno mitrale. Utilizzare un angolo sonda meno di 20 ° per determinare la velocità di picco (Figura 6).
  4. Salvare le immagini per le misurazioni successive. Utilizzare "pacchetto cardiaco" e selezionare "flusso MV. "Fare clic su ogni parametro e disegnare linee corrispondenti per ottenere le misure misure disponibili sono:. Velocità e di picco (riempimento iniziale con il rilassamento ventricolare attiva), il picco una velocità (in ritardo di riempimento con la contrazione atriale), mitrale relax isovolumetrico e tempi di contrazione (IVRT e IVCT, rispettivamente), e il tempo di eiezione (ET).
  5. Calcolare l'indice prestazioni miocardica (MPI) di MPI = (IVCT + IVRT) / ET.

Trattamento 6. post-procedurale di Animal

  1. Dare analgesia e / o soluzione salina sterile per via intraperitoneale ad animali chirurgiche quando necessario.
  2. Lasciare che l'animale di recuperare su una piastra elettrica in posizione prona. Non lasciare un animale incustodito fino a quando non ha ripreso conoscenza sufficiente a mantenere decubito sternale. Non restituire un animale che ha subito la procedura per la compagnia di altri animali fino alla completa guarigione.

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Results

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La figura 1 mostra le immagini B-mode della vista aortico del cuore del mouse sottoposti a sham (Figura 1A) o la chirurgia TAC (Figura 1B). L'arco aortico, arteria anonima, ha lasciato l'arteria carotide comune, e l'arteria succlavia sinistra sono mostrati. Si noti che costrizione aortica è chiaramente visibile nel TAC, ma non sham cuore. Immagini Color Doppler da vista aortica sono mostrati nella Figura 2A. Le forme d'o...

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Discussion

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L'ecocardiografia è stato ampiamente utilizzato per valutare la funzione cardiaca in modelli di roditori di malattie cardiache 2,6. Rispetto alle metodologie invasive o terminali, come la pressione-volume di misura del ciclo 11 e ex vivo di lavoro del cuore 12, l'ecocardiografia fornisce un potente, strumento non invasivo per valutare i cambiamenti strutturali e funzionali cardiache in corso in animali viventi. Per ottenere dati affidabili, è importante mantenere la temp...

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Disclosures

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Questo lavoro è stato sostenuto in parte dalle sovvenzioni NIH/NHLBI R00HL0908076 e R01HL116507 (a Q.L.).

Acknowledgements

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

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Apparecchiature per anestesiaHarvard Apparatus, 84 October Hill Road
Holliston, MA		723015
Vevo 2100 Imaging SystemVisualSonics Inc., 3080 Yonge Street Suite 6100, Box 66, Toronto, Ontario, CanadaVevo 2100
Aquasonic gel per ultrasuoniParker Laboratories, 286 Eldridge Rd, Fairfield, NJ 03-50
IsofluranePiramal Healthcare, Inc, 3950 Schelden Circle
Bethlehem, PA 		NDC 66794-017-25
Unità di filtraggio del gas per anestesia F/airAM Bickford, Inc, 12318 Big Tree Rd, Wales Center, NY Codice 80120

References

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