Врожденные пороки сердца (ИБС) являются наиболее распространенным врожденным дефектом новорожденных 1,2, затрагивающим около 0,8-1,7% новорожденных и приводящим к значительной неонатальной смертности и заболеваемости3. Генетическая этиология сильно показана при ИБС 4,5. Генетически модифицированные мышиные модели широко использовались для понимания сложности ИБС и механизмов, которые их вызывают из-за того, что мыши имеют четырехкамерные сердца и сопоставимые последовательности ДНК развития сердца у мышей и человеческих плодов6. Идентификация фенотипа мышиных мутантов является фундаментальным первым шагом в характеристике функции гена-мишени. Мышиные модели, выражающие эффекты дозирования генов, в которых одна генетическая мутация может привести к спектру сердечных дефектов, имитирующих ИБС человека, важны для понимания сложности ИБС и механизмов, которые их вызывают.
В этой статье описывается конвейер для характеристики сердечных фенотипов в мышиных моделях. Применяемые методы используют эхокардиограмму плода7, за которой следуют некропсия и гистопатология ECM 7,8, которая может отображать подробную анатомию развивающихся мышиных сердечных фенотипов. Эхокардиограмма плода является неинвазивной модальностью, которая позволяет напрямую визуализировать несколько эмбрионов с разумным разрешением изображения. Кроме того, эхокардиограмма плода обеспечивает быстрое определение общего количества эмбрионов в помете, стадий их развития, а также относительной ориентации и расположения в роге матки. Используя спектральный допплеровский / цветовой поток, аномальные эмбрионы могут быть идентифицированы на основе структуры, гемодинамического нарушения, ограничения роста или развития водянки. Поскольку исследование эхокардиограммы плода является неинвазивным методом, его можно использовать для сканирования в течение нескольких дней и наблюдения за изменениями гемодинамики или морфологии сердца. Получение качественной визуализации эхокардиограмм плода требует практики и мастерства, так как специфические пороки сердца могут быть пропущены из-за отсутствия опыта и знаний. Из-за этого более точный анализ морфологии сердца может быть получен путем сочетания некропсии и гистопатологии ECM. Некропсия обеспечивает прямую визуализацию структуры дуги, относительных отношений аорты и легочной артерии, размера желудочков и предсердий, положения сердца относительно грудной клетки и бронхолегочных структур. Тем не менее, внутренние особенности, такие как сердечные клапаны и толщина стенки, могут быть трудно оценить только с помощью некропсии. Таким образом, Гистопатология ECM рекомендуется для окончательного диагноза. Гистопатология ECM - это метод визуализации с высоким разрешением, который позволяет как 2D, так и 3D-реконструкцию стека изображений9. Эти изображения получаются с помощью последовательной эпископической флуоресцентной визуализации образца, встроенного в парафин, поскольку он тонко секционируется через последовательный интервал автоматическим микротомом. В отличие от классической гистологии, изображения захватываются в виде сечения, прежде чем он будет вырезан из блока, так что все изображения захватываются в одной системе отсчета. Из-за этого стек 2D-изображений, созданный гистопатологией ECM, может быть легко и надежно реконструирован в трех измерениях. Это делается с помощью средства просмотра DICOM, которое позволяет 3D-визуализацию изображений в трех анатомических плоскостях: корональной, сагиттальной и поперечной. Из этих 3D-реконструкций с высоким разрешением может быть поставлен окончательный сердечный диагноз. Применение этих трех различных модальностей визуализации, по отдельности или в комбинации, может обеспечить точную характеристику структурных пороков сердца у эмбрионов мышей.