Method Article

Subtiele veranderingen in de hartfunctie onthullen met behulp van transthoracale dobutaminestress-echocardiografie bij muizen

DOI:

10.3791/62019

⸱

February 13th, 2021

 ,  , 
1Department of Cardiology and Vascular Medicine, West German Heart and Vascular Center, University Duisburg-Essen, Medical Faculty

In This Article

Summary

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

Linkerventrikeldisfunctie vormt de laatste gemeenschappelijke route voor een groot aantal hartaandoeningen. We bieden hier een gedetailleerd protocol van transthoracale dobutamine-stress-echocardiografiebenadering voor uitgebreide evaluatie van de linkerventrikelfunctie van muismodellen van hartaandoeningen, evenals cardiale fenotypering.

Abstract

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

Linkerventrikel (LV) disfunctie effent de uiteindelijke weg voor een groot aantal hartaandoeningen. Met de niet-invasieve hoogfrequente transthoracale dobutamine-stress-echocardiografie bij mensen is een reductionistische onderzoeksbenadering mogelijk geworden om subtiele veranderingen in de hartfunctie te ontmaskeren. Hier bieden we een protocol voor het gebruik van deze techniek bij muizen om een uitgebreide analyse van de LV-architectuur en -functie in fysiologie en pathologie mogelijk te maken, waardoor veranderingen in modellen van hartaandoeningen verborgen in niet-gestreste harten kunnen worden waargenomen. Dit onderzoek kan worden uitgevoerd in één en hetzelfde dier en maakt zowel basale als farmacologisch stress-geïnduceerde metingen mogelijk. We schetsen gedetailleerde criteria voor geschikte anesthesie, op beeldvorming gebaseerde LV-analyse, rekening houden met intra- en interobservervariabiliteit en het verkrijgen van een positieve inotrope respons die bij muizen kan worden bereikt na intraperitoneale injectie van dobutamine onder bijna fysiologische omstandigheden. Om de kenmerken van de menselijke fysiologie en ziekte in kleine diermodellen samen te vatten, belichten we kritieke valkuilen bij de evaluatie, bijvoorbeeld een uitgesproken Bowditch-effect bij muizen. Om verder te voldoen aan de translationele doelstellingen, vergelijken we stress-geïnduceerde effecten bij mensen en muizen. Bij gebruik in translationele studies moet aandacht worden besteed aan fysiologische verschillen tussen muizen en mensen. Experimentele nauwkeurigheid dicteert dat sommige parameters die bij patiënten zijn beoordeeld, alleen met de nodige voorzichtigheid kunnen worden gebruikt vanwege beperkingen in ruimtelijke en temporele resolutie in muismodellen.

Introduction

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

Het kenmerk van veel hartaandoeningen bij de mens is een systolische en/of diastolische functionele stoornis van de linkerventrikel (LV). Voor de opsporing van structurele afwijkingen, de diagnose en de behandeling van systolisch hartfalen, evenals de evaluatie van de diastolische functie bij patiënten met symptomen van hartfalen, wordt echocardiografie gebruikt als een fundamentele beoordelingsmodaliteit.

Aangezien de symptomen niet-specifiek zijn en meer dan een derde van de patiënten met het klinische syndroom van hartfalen mogelijk geen last heeft van het daadwerkelijke hartfalen, is het belangrijk om een objectieve echocardiografische correlatie te vinden voor de klinische presentatie van de patiënt1. Bovendien kunnen sommige symptomen die occult zijn in de rust- of statische toestand optreden onder omstandigheden van activiteit of stress. Bij patiënten met coronaire hartziekte kunnen reeds kleine veranderingen in de coronaire perfusie leiden tot regionale afwijkingen in de wandbeweging. Deze subtiele veranderingen kunnen echter niet worden geëvalueerd met behulp van conventionele echocardiografie, omdat veranderingen van hartaandoeningen verborgen kunnen zijn in niet-gestreste harten. Om een beter begrip van de cardiale fysiopathologie te krijgen, biedt stress-echocardiografie een dynamische evaluatie van de myocardiale structuur en functie onder omstandigheden van inspanning of farmacologisch geïnduceerde stress, waardoor symptomen kunnen worden vergeleken met cardiale bevindingen2. Ook bij kleine dieren vertegenwoordigt deze methode een niet-invasief betrouwbaar in-vivo-hulpmiddel 3,4,5. In lijn met mensen kan een stressreactie van het myocardium worden geïnduceerd via farmacologische middelen bij muizen en ratten. Dobutamine is een veelgebruikt medicijn en dobutamine-stressechocardiografie wordt veel uitgevoerd bij mensen 6,7, maar wordt soms alleen gebruikt in kleine diermodellen om de cardiale stressreactie te beoordelen 8,9,10,11. Dobutamine is een synthetisch catecholamine met een overwegend β1-agonistisch effect, resulterend in positieve inotropie en chronotropie van het hart. Om tot een correcte vertaling van mens naar muis te komen, moet rekening worden gehouden met de technologie en het conceptuele kader van echocardiografie, technische beperkingen met betrekking tot bijvoorbeeld het kleine formaat en de snelle hartslag in de muis. De menselijke doelhartslag bij dobutamine-stressechocardiografie is [(220 jaar) x 0,85], wat resulteert in een gemiddelde hartslagverhoging van ongeveer 150 ± 10% bij gezonde vrijwilligers12,13. Voor muizen ontbreekt zo'n formule. Er wordt beschreven dat de ejectiefractie (EF) wordt verhoogd door stress-echocardiografie bij mensen met 5-20%12,14. De EF bij muizen wordt, afhankelijk van de hartslag, gerapporteerd tussen 58 ± 11% (< 450 bpm) en 71 ± 11% (≥ 450 bpm) en verandert met bijna 20% bij hogere hartslagen4. Het belangrijkste mechanisme bij muizen om het hartminuutvolume te verhogen, is een verhoging van de hartslag. Gedeeltelijk verantwoordelijk voor dit mechanisme is het Bowditch-effect of trapfenomeen, een frequentieafhankelijke calcium-gemedieerde positief-inotrope hartrespons, die meer uitgesproken is bij muizen dan bij mensen 15,16. Daarnaast ligt (stress) echocardiografie ten grondslag aan intra- en interobserver variabiliteit. Daarom is een sterk gestandaardiseerde procedure onmisbaar 17,18.

Hier presenteren we de gedetailleerde procedure van dobutamine-stress-echocardiografie om gestandaardiseerde beelden te verkrijgen om subtiele veranderingen in de hartfunctie bij muizen te ontrafelen in modellen van gezondheid en ziekte. Belangrijke componenten zijn onder meer adequate anesthesie, adequate hartslagmeting en mogelijke valkuilen bij door stress geïnduceerde beeldvorming bij muizen. De belangrijkste parameters zijn de evaluatie van de systolische en diastolische functie, waarbij rekening wordt gehouden met de LVEF. Omdat muizen resistent zijn tegen door afterload geïnduceerde hartdisfunctie17, kan dit protocol ook waardevolle informatie toevoegen voor gebruik in modellen van hartklepaandoeningen.

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

Protocol

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

Alle methoden en procedures werden uitgevoerd in overeenstemming met en in overeenstemming met alle relevante voorschriften ("Europees Verdrag voor de bescherming van gewervelde dieren die voor experimentele en andere wetenschappelijke doeleinden worden gebruikt" (Richtlijn 2010/63/EU) en de dierenverzorging was in overeenstemming met de institutionele richtlijnen. Gegevens van menselijke proefpersonen werden geanalyseerd in overeenstemming met alle institutionele, nationale en internationale richtlijnen voor menselijk welzijn en werden goedgekeurd door de Lokale Ethische Commissie (20-9218-BO). Alle experimenten zijn uitgevoerd met mannelijke C57BL/6JRj op de leeftijd van 12 weken.

1. Voorbereiding van materialen en apparatuur

OPMERKING: Figuur 1 toont een voorbeeld van een echografiewerkplek voor kleine dieren.

  1. Zorg ervoor dat u werkt in een stille, gecontroleerde omgeving met dimbaar licht.
  2. Verwarm de ultrasone gel voor, bijv. met behulp van een gelverwarmer. Laat de gel opwarmen tot 37 °C. Dit kan even duren.
  3. Reinig alle instrumenten, inclusief het platform, met een desinfecterend doekje.
  4. Zet het platform aan en verwarm het voor op 37 °C.
  5. Zet het echoapparaat aan. Voer de dier-ID en protocol-ID in, evenals andere relevante informatie. Gebruik een hoogfrequente ultrasone transducer met een middenzender van 30 MHz voor muizen met een lichaamsgewicht van ongeveer 30 g.
  6. Zorg ervoor dat u werkt met een actief gasafzuigsysteem.
    OPMERKING: Als u een actief koolfilter gebruikt voor het adsorberen van het isofluraan in de uitgeademde stroom, controleer dan het gewicht en vervang het filter zodra de aangegeven maximale gewichtstoename is bereikt.
  7. Vul de verdamper indien nodig met de juiste hoeveelheid isofluraan.
    LET OP: Adem geen vluchtige anesthetica in.
  8. Bereid een dobutamine-werkoplossing van 2,5 μg/μl door verdunning van een kant-en-klare injectieoplossing of door dobutaminehydrochloridepoeder op te lossen in 0,9% zoutoplossing volgens de instructies van de fabrikant. De oplossing is ten minste 24 uur houdbaar wanneer deze bij kamertemperatuur wordt bewaard.

​figure-protocol-1
Figuur 1: Werkplek voor cardiale echografie bij kleine dieren. Een ergonomische instelling is onmisbaar voor stress-echocardiografie bij kleine dieren, omdat de onderzoekstijden kort moeten blijven. De werkplek bestaat uit een echografieapparaat, een anesthesiesysteem voor kleine dieren met zuurstoftoevoer en actieve gasafvoer, een verwarmd echocardiografieplatform met ingebed ECG en bewegingsmogelijkheden via micromanipulatoren als onderdeel van een geïntegreerd spoorwegsysteem, evenals een fysiologische bewakingseenheid. Een gelverwarmer om te verwarmen ultrasone gel en een warmtelamp zijn nuttige hulpmiddelen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

2. Voorbereiding van de muis op beeldvorming en inductie van anesthesie

  1. Vul de inductiekamer met 3%-4% v/v isofluraan in een met zuurstof verrijkt gasmengsel (met 1 L/min 100% O2).
  2. Weeg de muis. Pak de muis voorzichtig bij de staart op en breng hem over naar de inductiekamer. Zorg ervoor dat het dier binnen enkele seconden verdoofd is door de bewegingen van het dier nauwlettend te observeren.
  3. Verander indien nodig de gasstroom naar de neuskegel die is aangesloten op het anesthesiesysteem (1,0-1,5 vol% isofluraan met 1 l/min 100 % O2 om een stabiele sedatie te behouden). Haal de muis uit de inductiekamer en plaats deze voorzichtig op het voorverwarmde platform. Zorg ervoor dat de poten op de ECG-sensoren liggen die in het platform zijn ingebed.
  4. Om uitdroging van de sclera te voorkomen, brengt u zalfgel aan op beide ogen.
    LET OP: Stressmetingen nemen hun tijd in beslag.
  5. Breng een zeer kleine hoeveelheid elektrodecrème aan op de ECG-sensoren. Zet het dier voorzichtig vast met plakband op alle vier de ledematen. Gebruik een klein stukje plakband om de positie van de kop van het dier in de neuskegel vast te zetten. Het ECG wordt gebruikt om de hartslag te registreren tijdens het maken van beelden. Pas het fysiologische beeldvormingssysteem aan voor een stabiel en helder ECG-signaal.
    OPMERKING: Te veel elektrodecrème kan leiden tot een slechte ECG-signaalkwaliteit.
  6. Om het dier tijdens de procedure tegen stress te beschermen, controleert u de juiste diepte van de sedatie door het hartslagbereik op 400-450 slagen per minuut te houden. De hartslag wordt gemeten door het ECG. Een variatie van 50 bpm binnen het bereik is acceptabel.
    OPMERKING: Bewegingen van het dier kunnen duiden op een te nauwe mate van sedatie. De anesthesie mag niet leiden tot cardio-depressie van de muis. De sedatie kan worden aangepast om de bovengenoemde doelhartslag te verkrijgen.
  7. Breng met behulp van glijmiddel voorzichtig een rectale thermometer in voor continue controle van de lichaamstemperatuur. Houd de temperatuur binnen het fysiologische bereik (normaal tussen 36,5 °C en 37,5 °C, afhankelijk van de belasting van de muis en de experimentele opstelling). In een niet-milieugecontroleerd laboratorium voor cardiale echografie bij dieren kan het gebruik van infraroodverlichting worden overwogen.
  8. Gebruik chemische ontharingscrème om het lichaamshaar van de borst te verwijderen. Gebruik een schone, vochtige papieren handdoek om de borst schoon te vegen. Zorg ervoor dat u alle resterende crèmecomponenten verwijdert (Figuur 2A).
    OPMERKING: Een elektrische tondeuse kan ook worden gebruikt voor het ontharingsmiddel. Het dier wordt nu voorbereid op beeldvorming. Omdat het van cruciaal belang is om de beeldvormingstijd kort te houden, duurt de hele voorbereiding vóór de beeldvorming minder dan 3 minuten.

figure-protocol-2
Figuur 2: Positionering van dieren en transducers. (A) De muis is bevestigd aan het verwarmde platform met alle vier de ledematen gefixeerd op de zilveren ECG-elektroden. Een rectale thermometer wordt ingebracht voor het meten van de lichaamstemperatuur. De snuit wordt voorzichtig ingebracht in de neuskegel van het anesthesiesysteem. (B) Sondeoriëntatie voor parasternale weergave van de lange as (PSLAX); Zie stap 3.2. (C) Sondeoriëntatie voor parasternale weergave van de korte as (PSSAX); Zie stap 3.3. (D) Sondeoriëntatie voor apicale vierkamerweergave (4CH); Zie stap 3.4. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

3. Basis cardiovasculaire beeldvorming

OPMERKING: Beelden kunnen worden verkregen met behulp van twee basistransducerposities (parasternaal en apicaal echografievenster) (Figuur 2) en ten minste drie ultrasone modaliteiten (B(juistheid)-modus, M(otion)-modus en Doppler-modus (kleurendoppler en gepulseerde golf (PW) doppler) (Figuur 3, Figuur 4, Figuur 5). Voor de basisprincipes van beeldvorming verwijzen wij u naar eerder gepubliceerde artikelen16,18. Het is van cruciaal belang om duidelijke beelden te verkrijgen voor de vergelijking met later verkregen stressbeelden.

  1. Breng voorverwarmde ultrasone gel bubble-free aan op de borst.
    OPMERKING: Niet-verwarmde ultrasone gel zal resulteren in een snel verlies van de lichaamstemperatuur, wat de hartslag zal beïnvloeden.
  2. Voer parasternale lange as (PSLAX) weergave uit.
    OPMERKING: PSLAX wordt uitgevoerd om de LV in zijn lange as te visualiseren. Hiermee kunnen bijvoorbeeld de afmetingen van de aortawortel en de proximale aortadimensie en de LV-lengte worden verkregen.
    1. Met het hoofd van de onderzoeker af, kantelt u de tafel ongeveer 10-20° naar links en 5-10° naar voren om het hart zo naar voren te brengen als Plaats de transducer parasternaal in lijn met de lange as van het hart met de markering (inkeping) naar de rechterschouder van het dier (Figuur 2B).
    2. Gebruik micromanipulatoren om het optimale zicht aan te passen. Gebruik de besturingselementen van het afbeeldingsbedieningspaneel om de afbeelding te optimaliseren. Verkrijg ten minste één 2D B-modus foto en één M-modus foto op midventriculair niveau.
    3. Verkrijg eventuele extra afbeeldingen indien nodig voor de specifieke vraag. Verkrijg ten minste 100 frames en ten minste 3 (-6) volledige hartcycli.
  3. Voer de parasternale korte as (PSSAX) weergave uit.
    OPMERKING: PSSAX wordt uitgevoerd om de LV in zijn korte as te visualiseren. Vanuit deze visie kunnen bijvoorbeeld het linkerventrikel eindsystolisch volume (LVESV), het linkerventrikel einddiastolisch volume (LVEDV), het slagvolume (SV) en het hartminuutvolume (CO) worden berekend.
    1. Draai de transducer 90° met de klok mee zonder de hoeking te veranderen (markering wijst nu naar de linkerschouder van het dier) (Figuur 2C). Verkrijg ten minste één beeld in de B-modus in de basale, midventriculaire (niveau van de papillaire spieren) en apicale weergave.
    2. Om de meest basale en de meest apicale weergave te definiëren, scrolt u langs de lange as naar de meest afgelegen punten, waar de volledige hartcyclus van de LV-kamer nog steeds zichtbaar is. Maak foto's op midventrikelniveau, ongeveer in een tussenpositie ter hoogte van de papillaire spieren.
    3. Verkrijg ten minste één M-modusbeeld in de midventriculaire weergave.
      OPMERKING: Sommige ultrasone apparaten bieden voorinstellingen voor de verschillende weergaven; Het wordt aanbevolen om te controleren op de juiste voorinstelling voordat u afbeeldingen verkrijgt.
  4. Voer apicale weergave met vier kamers (4CH) uit.
    OPMERKING: 4CH is belangrijk omdat het voornamelijk kan worden gebruikt om de mitralisklep te evalueren met behulp van PW doppler.
    1. Kantel het platform waarop het dier zich in een aangepaste Trendelenburg-positie bevindt met het hoofd naar beneden. Richt de transducer op het hoofd van de muis, de markering naar de linkerkant van het dier gericht (Figuur 2D).
    2. Verkrijg ten minste één B-modus-afbeelding en een kleurendoppler- en PW-dopplerafbeelding van de mitralis- en tricuspidalisklep. Afhankelijk van de experimentele vraag, breng weefseldoppler aan in de 4CH-weergave.
      OPMERKING: De eenvoudigste manier om de apicale 4CH-positie te bereiken, is door de tafel vanuit de PSAX-weergave te kantelen en de transducer te anguleren. Zorg ervoor dat u niet te veel druk uitoefent op de borstkas, omdat dit de metingen van bijvoorbeeld de diastolische functie kan verstoren.

4. Beeldvorming van dobutaminestress

OPMERKING: Zodra de doelhartslag is bereikt, moeten gestandaardiseerde weergaven worden verkregen zolang de doelhartslag stabiel is. Dit vereist doorgaans meer dan één omschakeling tussen PSLAX en PSSAX. Omdat de omschakeling tussen PSLAX en PSSAX slechts een rotatie van 90° vereist, kunnen de weergaven eenvoudig in beeld worden gebracht.

  1. Voer dobutamine-stresstests uit bij één en hetzelfde dier met behoud van dezelfde anesthesie om vergelijkbaarheid te garanderen. Zorg ervoor dat de starthartslag stabiel blijft in het bereik van 400-450 slagen per minuut. Neem de ECG-metingen op en sla deze op samen met en op de verkregen beelden. Zorg ervoor dat het ECG-signaal duidelijk is. Probeer anders alle vier de ledematen opnieuw af te plakken totdat een duidelijk ECG-signaal wordt weergegeven.
  2. Voer opnieuw de PSLAX-weergave uit (B-modus en M-modus beelden). Sla de afbeeldingen op als "baseline" -afbeelding. Zorg ervoor dat u opslaat en houd ook rekening met de initiële hartslag.
  3. Vul de spuit voor en injecteer 5 μg/g lichaamsgewicht dobutamine intraperitoneaal met behulp van een naald van 27 g en een spuit van 1 ml. Let goed op de hartslag. Neem echocardiografische beelden op totdat de doelhartslag is bereikt en gebruik de verhoging van de hartslag voor latere analyse. Een duurzame significante door dobutamine geïnduceerde hartslagverhoging wordt bereikt na een toename van 15-30% na ongeveer 1 minuut, afhankelijk van de dosis dobutamine.
    OPMERKING: Gebruik altijd steriele injectienaalden voor eenmalig gebruik voor elk dier om infecties te voorkomen. De gevoeligheid voor dobutamine en de (sub)maximale belasting kunnen variëren afhankelijk van de muizenstam en kunnen afhankelijk zijn van de experimentele opstelling en moeten worden gedefinieerd in pre-experimenten. Het wordt aanbevolen om de dosis dobutamine aan te passen aan de experimentele opstelling.
    LET OP: Volg de richtlijnen van de instelling voor het gebruik van scherpe en mogelijk besmettelijke voorwerpen. Gooi de naald altijd weg in een goedgekeurde container voor medisch afval!
  4. Zodra de doelhartslag is bereikt en ongeveer 30 s stabiel blijft, maakt u PSLAX B-modus- en M-modusbeelden zoals beschreven in stap 3.
  5. Draai de transducer opnieuw met de klok mee om de PSSAX-weergave te verkrijgen zoals beschreven in stap 3. Hier verkrijg je B-modus beelden van het basale, midventriculaire (niveau van papillaire spieren) en apicale niveau en M-modus beelden van het midventriculair (niveau van de papillaire spieren) niveau. Geruststellen, dat de doelhartslag stabiel blijft. Schakel anders terug naar de PSLAX-positie en begin opnieuw met beeldvorming.
    OPMERKING: Aangezien de hartslag zal dalen zonder continue infusie van dobutamine12 (niet behandeld in dit artikel), zouden de beelden binnen twee minuten moeten worden verkregen. PSLAX- en PSSAX-beelden zijn essentieel voor de meeste relevante stress-geïnduceerde metingen (zie het hoofdstuk "Representatieve resultaten").
  6. Voer nu de apicale 4CH-weergave opnieuw uit (zoals uitgelegd in stap 3.4.). Meet met behulp van PW doppler de stroompatronen die van belang zijn (zoals uitgelegd in stap 3.4.2.). Onder niet-belaste omstandigheden worden twee karakteristieke golven gemeten met behulp van PW-doppler, één die de passieve vulling van het ventrikel vertegenwoordigt (E(arly)-golf) en één die de actieve vulling na atriale contractie vertegenwoordigt (A(trial) golf). Bij toenemende hartslag hebben deze golven de neiging om samen te smelten en zijn ze mogelijk niet onderscheidend meetbaar onder door dobutamine geïnduceerde stress.

5. Laatste stappen

  1. Na ongeveer 5 minuten, wanneer de hartslag weer begint te dalen, zorg er dan voor dat alle weergaven zijn vastgelegd.
  2. Verwijder de ultrasone gel voorzichtig van de borst met behulp van een schone, vochtige papieren handdoek. Verwijder voorzichtig de tapebevestiging. Besteed speciale aandacht aan de tape die de kop van het dier bevestigt om te voorkomen dat de snorharen eruit worden getrokken.
  3. Zet de verdoving uit. Als u een actieve gasuitlaat gebruikt, zorg er dan voor dat u doorgaat met gasafzuiging. Leg het dier tijdens de wekperiode op een papieren handdoek in een afgescheiden verwarmde kooi. Observeer het dier goed. Het mag niet onbeheerd worden achtergelaten totdat het voldoende bewustzijn heeft herwonnen om sternaal liggen te behouden. Zodra het dier wakker en volledig hersteld is, brengt u het dier over naar zijn kooi.
    OPMERKING: Vanwege het niet-definitieve karakter van deze techniek mag het dier in overeenstemming met alle relevante voorschriften binnen het experiment blijven.

6. Offline evaluatie

  1. Breng de beeldgegevens over naar de offline analysesoftware op een werkstation om een gedetailleerde evaluatie van de hartfunctie uit te voeren. Besteed speciale aandacht aan het verschil tussen een niet-gestreste en gestreste hartfunctie. De hartslag moet altijd worden geregistreerd en gepresenteerd.
    OPMERKING: Omdat software-analyse varieert tussen verschillende software, wordt dit niet behandeld in dit protocol. Raadpleeg de instructies van de fabrikant.

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

Results

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

Een fysiologisch onbelast echocardiografisch beeld verkregen in PSLAX wordt weergegeven in figuur 3. Bij diastole verschijnen de ventrikelwanden uniform (Figuur 3A) en worden ze tot op zekere hoogte dikker (Figuur 3B,C). De injectie van 5 μg/g lichaamsgewicht dobutamine i.p. leidt tot een significante verhoging van de hartslag (positief chronotroop e...

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

Discussion

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

Door stress geïnduceerde evaluatie van de hartfunctie wordt veel gebruikt bij mensen in een klinische setting met behulp van inspanningstesten of farmacologische stresstesten 6,7. Omdat onmiddellijke echocardiografie na inspanning van muizen zeer beperkt is vanwege de noodzaak van sedatie, is dobutamine-geïnduceerde stress-echocardiografie waarschijnlijk de meest translationele methode om door stress geïnduceerde cardiale fysiopa...

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

Disclosures

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

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgements

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

De auteurs erkennen de volgende financieringsbronnen: Duitse Onderzoeksstichting (UMEA Junior Clinician Scientist, Stephan Settelmeier; RA 969/12-1, Tienush Rassaf; HE 6317/2-1, Ulrike Hendgen-Cotta), Else-Kroener-Fresenius-Stiftung (2014_A216, Tienush Rassaf).

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Activated Charcoal FilterUNO BV180000140http://www.unobv.com/Rest%20Gas%20Filters.html
Aquasonic 100 Ultrasound Transmission GelParker Laboratories001-02https://www.parkerlabs.com/aquasonic-100.asp
Chemical Hair removal lotionGeneral Supply-
Cotton SwapsGeneral Supply-
ddH2OGeneral Supply-
DobutamineCarinopharm71685.00.00https://www.carinopharm.de/stammsortiment/#103
Flowmeter for laboratory animal anesthesiaUNO BVSF3http://www.unobv.com/Flowmeters.html
Gas Exhaust UnitUNO BV-http://www.unobv.com/Gas%20Exhaust%20Unit.html
Heating LampPhilips-
Induction BoxUNO BV-http://www.unobv.com/Induction%20box.html
Medical Sharps ContainerBD305626https://legacy.bd.com/europe/safety/de/products/sharps/
MX400 ultrasound transducer (20-46 Mhz)VisualSonicsMX400https://www.visualsonics.com/product/transducers/mx-series-transducers
Octenisept disinfectantSchuelke173711https://www.schuelke.com/de-de/produkte/octenisept.php
Omnican F syringe with needle 1mlB. Braun9161502Shttps://www.bbraun.de/de/products/b60/omnican-f.html
Paper TowelsGeneral Supply-
Signacreme Electrode CreamParker Laboratories017-05https://www.parkerlabs.com/Signacreme.asp
Standard Gauze PadsBeeSana Meditrade4852728https://www.meditrade.de/de/wundversorgung/verbandstoffe/beesana-mullkompresse/
Thermasonic Gel WarmerParker Laboratories82-03-20 CEhttps://www.parkerlabs.com/thermasonic_apta_sbp.asp
Transpore Tape3M1527NP-0https://www.3mdeutschland.de/3M/de_DE/unternehmen-de/produkte/~/3M-Transpore-Fixierpflaster/
Vaporizer Sigma DeltaUNO BV-http://www.unobv.com/Vaporizers.html
Vevo 3100 high-frequency preclinical ultrasound imaging systemVisualSonicsVevo3100https://www.visualsonics.com/product/imaging-systems/vevo-3100 *vereist softwarepakket: Cardiovascular package; B-mode, M-mode, pulsed-wave doppler mode
Vevo Imaging Station with integrated rail system, heated platform and physiological monitoring unitVisualSonics-https://www.visualsonics.com/product/accessories/imaging-stations
VevoLab Analysis SoftwareVisualSonicsVers. 3.2.5https://www.visualsonics.com/product/software/vevo-lab *vereist softwarepakket: Vevo Strain, LV analysis

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Oh, J. Echocardiography in heart failure: Beyond diagnosis. European Journal of Echocardiography. 8 (1), 4-14 (2007).
  2. Lancellotti, P., et al. The clinical use of stress echocardiography in non-ischaemic heart disease: Recommendations from the european association of cardiovascular imaging and the american society of echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 30 (2), 101-138 (2017).
  3. Lindsey, M. L., Kassiri, Z., Virag, J. A. I., de Castro Bras, L. E., Scherrer-Crosbie, M. Guidelines for measuring cardiac physiology in mice. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 314 (4), 733-752 (2018).
  4. Zacchigna, S., et al. Toward standardization of echocardiography for the evaluation of left ventricular function in adult rodents: a position paper of the ESC Working Group on myocardial function. Cardiovascular Research. , 110(2020).
  5. Hendgen-Cotta, U. B., et al. A novel physiological role for cardiac myoglobin in lipid metabolism. Scientific Reports. 7, 43219(2017).
  6. Al-Lamee, R. K., et al. Dobutamine stress echocardiography ischemia as a predictor of the placebo-controlled efficacy of percutaneous coronary intervention in stable coronary artery disease: The stress echocardiography-stratified analysis of ORBITA. Circulation. 140 (24), 1971-1980 (2019).
  7. Cadeddu Dessalvi, C., Deidda, M., Farci, S., Longu, G., Mercuro, G. Early ischemia identification employing 2D speckle tracking selective layers analysis during dobutamine stress echocardiography. Echocardiography. 36 (12), 2202-2208 (2019).
  8. Li, Z., et al. Reduced myocardial reserve in young x-linked muscular dystrophy mice diagnosed by two-dimensional strain analysis combined with stress echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 30 (8), 815-827 (2017).
  9. Puhl, S. L., Weeks, K. L., Ranieri, A., Avkiran, M. Assessing structural and functional responses of murine hearts to acute and sustained beta-adrenergic stimulation in vivo. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 79, 60-71 (2016).
  10. Ferferieva, V., et al. Assessment of strain and strain rate by two-dimensional speckle tracking in mice: comparison with tissue Doppler echocardiography and conductance catheter measurements. European Heart Journal Cardiovascular Imaging. 14 (8), 765-773 (2013).
  11. Wiesmann, F., et al. Dobutamine-stress magnetic resonance microimaging in mice : acute changes of cardiac geometry and function in normal and failing murine hearts. Circulation Research. 88 (6), 563-569 (2001).
  12. Pellikka, P. A., et al. Guidelines for performance, interpretation, and application of stress echocardiography in ischemic heart disease: From the American Society of Echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 33 (1), 1-41 (2020).
  13. Ahonen, J., et al. Pharmacokinetic-pharmacodynamic relationship of dobutamine and heart rate, stroke volume and cardiac output in healthy volunteers. Clinical Drug Investigation. 28 (2), 121-127 (2008).
  14. Nath Das, R. Determinants of cardiac ejection fraction for the patients with dobutamine stress echocardiography. Epidemiology. 07 (03), (2017).
  15. Balcazar, D., et al. SERCA is critical to control the Bowditch effect in the heart. Scientific Reports. 8 (1), 12447(2018).
  16. Zhang, B., Davis, J. P., Ziolo, M. T. Cardiac catheterization in mice to measure the pressure volume relationship: Investigating the Bowditch Effect. Journal of Visualized Experiments. (100), e52618(2015).
  17. Casaclang-Verzosa, G., Enriquez-Sarano, M., Villaraga, H. R., Miller, J. D. Echocardiographic approaches and protocols for comprehensive phenotypic characterization of valvular heart disease in mice. Journal of Visualized Experiments. (120), e54110(2017).
  18. Respress, J. L., Wehrens, X. H. Transthoracic echocardiography in mice. Journal of Visualized Experiments. (39), e1738(2010).
  19. Rea, D., et al. Strain analysis in the assessment of a mouse model of cardiotoxicity due to chemotherapy: Sample for preclinical research. In Vivo. 30 (3), 279-290 (2016).
  20. Beyhoff, N., et al. Application of speckle-tracking echocardiography in an experimental model of isolated subendocardial damage. Journal of the American Society of Echocardiography. 30 (12), 1239-1250 (2017).
  21. Pappritz, K., et al. Speckle-tracking echocardiography combined with imaging mass spectrometry assesses region-dependent alterations. Scientific Reports. 10 (1), 3629(2020).
  22. Krahwinkel, W., et al. Dobutamine stress echocardiography. European Heart Journal. 18, suppl_D 9-15 (1997).
  23. Michel, L., et al. Real-time pressure-volume analysis of acute myocardial infarction in mice. Journal of Visualized Experiments. (137), e57621(2018).
  24. Baumgartner, H., et al. ESC/EACTS Guidelines for the management of valvular heart disease. European Heart Journal. 38 (36), 2739-2791 (2017).
  25. Knuuti, J., et al. 2019 ESC Guidelines for the diagnosis and management of chronic coronary syndromes. European Heart Journal. 41 (3), 407-477 (2020).
  26. Schoensiegel, F., et al. High throughput echocardiography in conscious mice: Training and primary screens. European Journal of Ultrasound. 32, Suppl 1 124-129 (2011).
  27. Gao, S., Ho, D., Vatner, D. E., Vatner, S. F. Echocardiography in Mice. Current Protocols in Mouse Biology. 1, 71-83 (2011).
  28. Scherrer-Crosbie, M., Thibault, H. B. Echocardiography in translational research: of mice and men. Journal of the American Society of Echocardiography. 21 (10), 1083-1092 (2008).
  29. Tanaka, N., et al. Transthoracic echocardiography in models of cardiac disease in the mouse. Circulation. 94 (5), 1109-1117 (1996).
  30. Roth, D. M., et al. Cardiac-directed adenylyl cyclase expression improves heart function in murine cardiomyopathy. Circulation. 99 (24), 3099-3102 (1999).
  31. Castle, P. E., et al. Anatomical location, sex, and age influence murine arterial circumferential cyclic strain before and during dobutamine infusion. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 49 (1), 69-80 (2019).
  32. Ren, S., et al. Implantation of an isoproterenol mini-pump to induce heart failure in mice. Journal of Visualized Experiments. (152), e59646(2019).
  33. Carillion, A., Biais, M., Riou, B., Amour, J. Comparison of Dobutamine with Isoproterenol in echocardiographic evaluation of cardiac β-adrenergic response in rats: 4AP8-9. European Journal of Anaesthesiology. 29, (2012).
  34. Lang, R. M., et al. Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging. European Heart Journal Cardiovascular Imaging. 16 (3), 233-270 (2015).
  35. Lindsey, M. L., et al. Guidelines for experimental models of myocardial ischemia and infarction. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 314 (4), 812-838 (2018).
  36. Pieske, B., et al. How to diagnose heart failure with preserved ejection fraction: the HFA-PEFF diagnostic algorithm: a consensus recommendation from the Heart Failure Association (HFA) of the European Society of Cardiology (ESC). European Heart Journal. 40 (40), 3297-3317 (2019).
  37. Riehle, C., Bauersachs, J. Small animal models of heart failure. Cardiovascular Research. 115 (13), 1838-1849 (2019).
  38. Rammos, C., et al. Impact of dietary nitrate on age-related diastolic dysfunction. European Journal of Heart Failure. 18 (6), 599-610 (2016).
  39. Koshizuka, R., et al. Longitudinal strain impairment as a marker of the progression of heart failure with preserved ejection fraction in a rat model. Journal of the American Society of Echocardiography. 26 (3), 316-323 (2013).
  40. Bunting, K. V., et al. A practical guide to assess the reproducibility of echocardiographic measurements. Journal of the American Society of Echocardiography. 32 (12), 1505-1515 (2019).
  41. Grune, J., et al. Accurate assessment of LV function using the first automated 2D-border detection algorithm for small animals - evaluation and application to models of LV dysfunction. Cardiovascular Ultrasound. 17 (1), 7(2019).
  42. Lau, E. M. T., et al. Dobutamine stress echocardiography for the assessment of pressure-flow relationships of the pulmonary circulation. Chest. 146 (4), 959-966 (2014).

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

Dobutamine Stress EchocardiographyCardiac FunctionTransthoracic EchocardiographyLeft Ventricular DysfunctionMouse Cardiac ModelsInotrope ResponseCardiac Disease ModelsLV ArchitectureCardiac ImagingBowditch Effect
Video Coming Soon

Related Articles