Echokardiografia płodu u myszy
15 lutego 2013
Śmierć płodu i okołoporodowa jest częstym zjawiskiem podczas badania zmian genetycznych wpływających na rozwój serca. Obrazowanie ultrasonograficzne o wysokiej częstotliwości poprawiło rozdzielczość 2D i może dostarczyć doskonałych informacji na temat wczesnego rozwoju serca i jest idealną metodą wykrywania wpływu na strukturę i funkcję serca przed śmiercią.
Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest zbadanie struktury i funkcji serca w macicy za pomocą ultrasonografii o wysokiej częstotliwości. Osiąga się to poprzez odpowiednie uspokojenie i przygotowanie zapory. W drugim kroku zidentyfikuj płody z rogami macicy.
Następnie uzyskaj dane dotyczące trybu B, trybu M i zatrzymania impulsu. W celu identyfikacji i ilościowego określenia nieprawidłowości strukturalnych lub funkcjonalnych uzyskuje się wyniki, które pokazują in vivo strukturę i funkcję serca płodu myszy ze zmianami genetycznymi. Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak histopatologia, jest to, że echokardiografia płodu zapewnia wgląd w czynność serca w czasie rzeczywistym i może identyfikować strukturalne wady serca in vivo.
Przygotuj mysz do obrazowania, najpierw znieczulając ją dwoma do 3% izofluoru w komorze indukcyjnej. Umieść znieczuloną mysz na wznak na poduszce grzewczej z wbudowanymi przewodami EKG, aby utrzymać temperaturę ciała, zabezpiecz łapy taśmą. Wyjmij mysz z komory i użyj maszynki do strzyżenia włosów, aby ogolić jej futro od połowy klatki piersiowej do kończyn dolnych.
Użyj kremu do depilacji, aby usunąć pozostałe włosy na ciele. Następnie umieść pysk w stożku nosowym podłączonym do systemu znieczulającego, aby utrzymać stały poziom sedacji przez cały zabieg. Dostosuj poziom znieczulenia, aby utrzymać docelowe tętno 450 plus minus 50 uderzeń na minutę.
Następnie nałóż żel elektrodowy na cztery łapy i przyklej je do elektrod EKG. Następnie nasmaruj i delikatnie włóż sondę doodbytniczą do myszy, aby monitorować temperaturę ciała za pomocą poduszki grzewczej. Utrzymuj temperaturę ciała w granicach 37 stopni Celsjusza, plus minus 0,5 stopnia.
Kontrolowane znieczulenie i stała temperatura ciała są niezbędne dla stabilności hemodynamicznej zarówno matki, jak i płodów. Rozpocznij obrazowanie, używając pęcherza matki jako punktu orientacyjnego, najpierw wyreguluj manipulatory Z, a następnie wyreguluj manipulatory XY. Płody na lewym rogu macicy są oznaczone jako L jeden, drugi i trzeci.
Podczas gdy te na prawym rogu macicy są oznaczone jako R, jeden, dwa i trzy. Odnotowanie lokalizacji zarodka jest przydatne podczas pobierania zarodków. Po obrazowaniu zeskanuj zarodki, które znajdują się głęboko w jamie brzusznej, aby udokumentować ich obecność, ale wyklucz je z analizy danych z powodu słabej rozdzielczości.
Modyfikowanie płaszczyzn skanowania poprzez zmianę orientacji myszy w stosunku do płaszczyzny skanowania. Uzyskaj obrazy w dwóch płaszczyznach ortogonalnych dla każdego zarodka. Staraj się uzyskać widoki przybliżające płaszczyznę poprzeczną czołową i strzałkową, chociaż czasami widoki są ograniczone do płaszczyzn skośnych przez położenie macicy w jamie brzusznej.
Użyj obrazów w trybie skanowania B, aby zidentyfikować podstawowe struktury serca, takie jak przedsionki, przegroda śródkomorowa, komory komorowe oraz drogi odpływu lewej i prawej komory. Następnie uzyskaj obrazy w trybie M z widoku krótkiej osi i użyj ich do pomiaru grubości ścianki komory i wymiarów komory. Następnie wizualizuj lewą i prawą komorę.
Echogeniczna krew embrionalna wytwarza widoczne strumienie przepływu, co ułatwia dokładne umieszczenie objętości próbki Dopplera w otworze mitralnym. Określić prędkość napływu lewej komory z zastawek mitralnych w wierzchołkowych widokach czterokomorowej długiej osi LV. Zmierz skurczowy czas wyrzutu za pomocą pomiarów odpływu z aorty.
Oblicz tętno na podstawie pomiarów z jednego cyklu przepływu do następnego cyklu przepływu. Użyj obrazów w trybie skanowania B, aby zidentyfikować typowe wrodzone nieprawidłowości strukturalne, takie jak ubytki przegrody międzykomorowej. Zidentyfikuj przepływ przez przegrodę komorową za pomocą objętości próbki Dopplera w komorach.
Reprezentatywne oceny funkcji prawej komory są przedstawione tutaj. Oto reprezentatywne obrazy echokardiografii 2D widoku długiej osi serca w dniu embrionalnym, 14,5 i widoku czterokomorowego tutaj. Śledzenie w trybie M jest pokazane za pomocą linii wyraźnie wskazujących wewnętrzną średnicę lewej i prawej komory przy rozkurczu, oznaczonych małą literą D i skurczem oznaczonych małą literą S. Przegroda międzykomorowa lub IVS jest tutaj również uwidoczniona.
Widoczne są reprezentatywne obrazy echokardiografii 2D serca w dniu embrionalnym 14,5 w widoku wierzchołkowym czterokomorowym. Lewy przedsionek i jama lewej komory są obrysowane na niebiesko. Pokazane tutaj jest reprezentatywne rozmieszczenie objętości próbki Dopplera fali tętna do rejestrowania napływu zastawki mitralnej, pokazano tutaj wzorce dopplerowskie napływu zamitralnego, z których można zmierzyć wczesną prędkość rozkurczową oznaczoną E i skurcz przedsionków oznaczony prędkościami.
Pokazany tutaj jest reprezentatywny przebieg dopplerowski aorty. Strumień dopplerowski aorty może być używany do pomiaru czasu wyrzutu. Tętno można również obliczyć na podstawie pomiaru jednego cyklu przepływu do następnego.
Tutaj widzimy reprezentatywne wykrywanie ubytku przegrody międzykomorowej lub tryb VSDB, tutaj widać obrazy serca embrionalnego dnia 14,5 w wierzchołkowym widoku czterokomorowym. Jama prawej i lewej komory są tutaj zaznaczone odpowiednio na niebiesko i czerwono. Zauważ, że pokazana tutaj przegroda międzykomorowa jest poprzecznym przekrojem tego obrazowanego serca zabarwionym hematem, toiną i eozyną.
Jest to obrazowanie w trybie B dnia embrionalnego, 14,5 serca z VSD A, jak wskazuje biała strzałka. Tutaj widzimy jamy prawej i lewej komory zaznaczone odpowiednio na niebiesko i czerwono. Efektywnie pokazany jest tutaj poprzeczny przekrój tego zobrazowanego serca poplamionego hematyną i eoiną.
Oto obraz w trybie B dnia embrionalnego, 14,5 serca z ubytkiem przegrody międzykomorowej wskazanym strzałką z nałożonym umieszczeniem objętości próbki Dopplera fali tętna do rejestracji przepływu przez przegrodę międzykomorową. Oto reprezentatywne śledzenie dopplerowskie z poprzedniego rysunku pokazujące przepływ od lewej do prawej komory po jego opracowaniu. Technika ta utorowała drogę naukowcom zajmującym się rozwojem serca do zbadania funkcji serca przed rozpoczęciem prac w kopalniach.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie bada strukturę i funkcję serca w macicy z wykorzystaniem wysokoczęstotliwowego ultrasonografii. Technika ta pozwala na uzyskanie wglądu w czasie rzeczywistym w funkcję serca i identyfikację wad wrodzonych serca u myszy płodowych z genetycznymi zmianami.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Rozvoj serca
- Ultrasonografia
- Zmiany genetyczne
Tło
- Śmierć płodowa i perinatalna często wiąże się ze zmianami genetycznymi wpływającymi na rozwój serca.
- Wysokoczęstotliwe obrazowanie ultrasonograficzne poprawia rozdzielczość 2-D do wczesnej oceny rozwoju serca.
- Ta metoda jest idealna do wykrywania wpływu na strukturę i funkcję serca przed śmiercią.
- Echokardiografa płodowa oferuje zalety w porównaniu z tradycyjnymi metodami, takimi jak histopatologia.
Cel badania
- Badanie struktury i funkcji serca w macicy.
- Wykorzystanie wysokoczęstotliwowego ultrasonografii do oceny serca w czasie rzeczywistym.
- Identyfikacja i ilościowa ocena nieprawidłowości strukturalnych lub funkcjonalnych u myszy płodowych.
Stosowane metody
- Właściwa sedacja i przygotowanie matki.
- Identyfikacja płodów w różgach macicy.
- Uzyskiwanie danych w trybie B, trybie M i Dopplera impulsowego.
- Analiza struktury i funkcji serca in vivo.
Główne wyniki
- Osiągnięto wgląd w czasie rzeczywistym w funkcję serca.
- W żywych organizmach zidentyfikowano wady wrodzone serca.
- Wyniki wykazały skuteczność wysokoczęstotliwowego ultrasonografii.
- Echokardiografa płodowa okazała się lepsza od istniejących metod.
Wnioski
- Wysokoczęstotliowa ultrasonografia jest cennym narzędziem do badania rozwoju serca.
- Technika ta pozwala na wczesne wykrywanie nieprawidłowości serca.
- Dostarcza nieinwazyjnej metody oceny zdrowia serca płodowego.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
High-frequency fetal echocardiography in murine models enables real-time, noninvasive assessment of cardiac structure and function during embryonic development. This capability is critical for early discovery teams investigating genetic or pharmacologic impacts on cardiovascular development, supporting predictive confidence and mechanistic de-risking at key inflection points. The method enhances portfolio decision-making by providing quantitative, longitudinal data on disease-relevant phenotypes before perinatal lethality.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of genetic hypotheses affecting cardiac morphogenesis and function in vivo.
- Supports biological de-risking by identifying structural and functional cardiac abnormalities prior to lethality.
- Facilitates functional target validation through direct measurement of developmental cardiac endpoints.
- Provides predictive confidence for triaging genetic models in cardiovascular research pipelines.
Screening & Assay Development
- Establishes validated, quantitative imaging endpoints for downstream phenotypic screening of genetic or pharmacologic interventions.
- Standardizes measurement of ventricular wall thickness, chamber dimensions, and flow velocities for reproducible assay outputs.
- Enables scalable, noninvasive screening of multiple embryos within a single dam, increasing throughput and data robustness.
- Supports reliable evaluation of candidate compounds or genetic modifications impacting cardiac development.
Translational & Preclinical Research
- Aligns murine cardiac phenotypes with human congenital heart disease models for translational biomarker development.
- Provides continuity from early discovery through preclinical validation by enabling longitudinal, in utero monitoring.
- Reduces risk of late-stage attrition by identifying functional deficits before birth.
- Supports mechanistic de-risking in disease-relevant systems for cardiovascular drug discovery.
Pipeline & Workflow Integration
Murine fetal echocardiography integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling early, quantitative assessment of cardiac phenotypes in genetically engineered models.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification for genes or compounds affecting cardiac development.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative imaging endpoints suitable for high-content phenotypic screening.
- Analytics: Provides real-time measurements of heart rate, wall thickness, and flow velocities for robust statistical comparison.
- Translational Research: Bridges murine findings to human disease by modeling congenital cardiac defects and functional outcomes.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable imaging platform for diverse cardiovascular research programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in cardiovascular target validation.
- Operational Value: Standardizes and scales noninvasive cardiac phenotyping across multiple embryos and models.
- Strategic Value: Enables earlier go/no-go decisions and capital-efficient portfolio advancement.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of genetic models and candidate interventions.
Implementation Considerations
- Requires expertise in high-frequency ultrasound imaging and murine anesthesia management.
- Demands access to specialized imaging platforms with B mode, M mode, and Doppler capabilities.
- Necessitates cross-team standardization of imaging planes and measurement protocols for reproducibility.
- May require adaptation for different embryonic stages or genetic backgrounds to ensure data quality.
- Resolution limitations may exclude deeply situated embryos from quantitative analysis.
