June 21st, 2016
このプロトコルの目的は、非侵襲的B-およびMモード心エコー法およびカラー/脈波ドップラーイメージングを用いて、横方向の大動脈狭窄によって作成された心臓病のマウスモデルにおいて心臓の構造的および機能的変化を評価することです。
この手順の全体的な目標は、横行性大動脈収縮 (TAC) によって誘発される心臓病のマウスモデルで心エコーイメージングを使用して心臓の構造と機能を評価することです。この方法は、動物モデルにおける心臓病の画像に関する心血管研究分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、非侵襲的な方法で心臓病の進行を経時的に確実に監視するために使用できることです。
一般に、この方法の導入は、心エコーイメージングと測定値の取得が実際のデモンストレーションなしでは困難であるため、非常に困難です。イメージングを開始する前に、横行大動脈収縮マウスの足に電極ゲルを塗布し、足を電極パッドにテープで固定します。次に、直腸プローブを挿入して、処置中の体温を監視します。
動物の準備ができたら、イメージャーをBモードに設定し、プラットフォームの左側をできるだけ上に傾けて、マウスを左の褥瘡の位置に回転させます。超音波トランスデューサーをスタンドで垂直位置に保持し、ノッチがあごを向くようにして、プローブを右胸骨傍線に沿って動物の胸に置きます。次に、トランスデューサーを肩甲骨まで傾け、大動脈弓が見えるまでプローブを少し時計回りに回転させます。
無名動脈の分岐と左総頸動脈との間に位置する横行大動脈狭窄部位を観察します。狭窄部位が特定されたら、ワークステーションのカラードップラーボタンをクリックして、カラードップラーモードに切り替えます。そして、狭窄部位を横切る血流の方向性と速度の画像を取得します。
「cine store」をクリックして、画像を保存します。次に、脈波ドップラーボタンをクリックして、脈波ドップラーモードに切り替えます。破線のカーソルサンプルボリュームボックスを狭窄部位のすぐ遠位に配置して、最も高い速度の狭窄ジェットを見つけ、脈波ドップラーボタンをもう一度クリックして大動脈流の波形を取得し、ピーク速度を測定し、修正されたベルヌーイ方程式を使用して狭窄部位を横切る圧力勾配を計算します。
心臓の寸法と収縮性を評価するには、TAC手術を受けたマウスをプラットフォーム上の仰臥位に置き、ノッチがマウスの頭を向くようにトランスデューサーを垂直に配置します。探触子を左胸骨傍線と平行に胸部に下ろし、プローブを反時計回りに30度回転させます。イメージャーをBモードに設定します。
トランスデューサーの角度を調整し、深さに焦点を合わせて、左心室、心室中隔壁、および右心室壁のわずかな部分を視覚化します。「cine store」をクリックして画像を保存し、後で心臓壁の厚さとチャンバーの寸法を測定します。適切なイメージングソフトウェアの心臓パッケージを使用して、目的のパラメータを選択し、目的の心エコー画像の各ペラメーターに対応する線を引いて、心臓壁の厚さとチャンバーの寸法測定値を取得します。
次に、心臓壁の動きのパターンを観察して、動きの異常の可能性がないか確認します。次に、Mモードに切り替えて、Mモードカーソルを乳頭筋の左心室壁に対して垂直に配置します。次に、cine storeをクリックして画像を取得し、後で心臓の寸法とフラクショナル短縮を測定します。
胸骨傍長軸図から、トランスデューサーを時計回りに90度回転させて、傍胸骨短軸図を取得します。トランスデューサーを調整して、Bモードの心臓の水平断面横方向図を表示し、乳頭筋を2時位置と4時位置に表示します。次に、Mモードに切り替えて、左心室の中央にMモード軸を配置します。
「cine store」をクリックして画像を保存します。次に、心臓パッケージを使用して、適切な短軸パラメータを選択し、画像をクリックして各パラメータに対応する線を描画し、測定値を取得します。Bモードの短軸ビューから左心室と右心室、および心房の両方を視覚化するには、プラットフォームの左上隅を傾けてマウスの頭を下向きにし、トランスデューサーを右肩に向けます。
心臓の冠状視が達成されます。僧帽弁を視覚化します。次に、カラードップラーモードに切り替えて、破線のカーソルボックスのサンプルボリュームを僧帽弁の先端に配置します。
僧帽弁を横切る流れのパターンを評価するには、脈波ドップラーモードに切り替え、ドップラープローブカーソルを20度未満の角度で僧帽弁の血流の方向に平行に合わせ、ピーク速度を決定します。画像を保存した後、心臓パッケージを選択し、僧帽弁の流れを選択します。目的のパラメータを選択し、対応する線を引いて適切な測定値を取得します。
次に、心筋パフォーマンス指数を計算します。これらの代表的なBモード画像で示されているように、シャム手術とTAC手術の心臓の両方で、大動脈弓、無名動脈、左総頸動脈、および左鎖骨下動脈が観察できます。しかし、大動脈の狭窄はTACの心臓にしか見えません。
狭窄部位を横切る大動脈流のカラーおよびパルス波ドップラーイメージングは、TACが成功すると、狭窄部位から下流の流速が大幅に増加することを示しています。さらに、シャムおよびTAC手術心臓からのいくつかの心周期のMモードトレーシングは、対照のシャム手術心臓と比較して、TACを受けた心臓における壁の厚さおよびチャンバー拡張の有意な増加を示している。胸骨傍短軸図では、TAC心臓では、壁の厚さの増加、心室拡張、収縮性の減少、および左心室質量の増加がさらに明らかです。
さらに、拡張期または収縮期の心機能障害を伴う病理学的状態では、TACを受けたマウスのように、EおよびAの速度比の低下および心筋パフォーマンス指数値の増加も、通常、頂端4チャンバービュー内で観察されます。このテクニックを習得すると、適切に実行すれば、30分以内に完了することができます。この手順を試みる際には、動物実験に関する機関のガイドラインに従うことを忘れないでください。
この手順に続いて、系統的分析などの他の方法を実行して、圧力体積の関係をさらに評価できます。開発後、この技術は、心血管研究の分野の研究者が動物モデルで心肥大と心不全を研究する道を開きます。このビデオを見た後、心内心図イメージングを使用して心拍の動物モデルの心臓構造と機能変化を評価する方法について十分に理解できるはずです。
イソフルランでの作業は危険である可能性があり、この手順を実行する際には常に適切な工学的制御と個人用保護具を使用する必要があることを忘れないでください。
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このプロトコルは、横隔大動脈絞扼(TAC)によって誘発された心臓病のマウスモデルで、心臓の構造的および機能的変化を評価するための非侵襲的方法を概説しています。心エコー検査のイメージング技術を活用することで、このアプローチは研究者が時間の経過とともに心臓病の進行をモニタリングすることを可能にします。
Noninvasive longitudinal monitoring of cardiac structure and function in preclinical models is essential for de-risking cardiovascular target validation and lead identification. Echocardiographic imaging in the TAC mouse model provides quantitative, repeatable readouts of hypertrophy, dysfunction, and hemodynamic stress, enabling predictive confidence in mechanistic studies. This approach supports go/no-go decisions by translating molecular interventions into functional outcomes before costly preclinical advancement.
The method integrates into the cardiovascular discovery continuum from target validation through lead optimization to preclinical efficacy assessment, providing functional anchors for molecular screening hits.