Summary
L'échocardiographie transthoracique propose une méthode non invasive pour l'évaluation de la fonction cardiaque chez la souris. Une combinaison de l'échographie Doppler et les modalités d'imagerie peuvent être utilisées pour obtenir des mesures dimensionnelles du cœur et la circulation sanguine intracardiaque, qui, ensemble, fournissent une évaluation de la performance cardiaque et systolique diastolique.
Abstract
Ces dernières années, les modèles murins sont devenus la principale voie pour l'étude des mécanismes moléculaires de la dysfonction cardiaque résultant de changements dans l'expression des gènes. Transgéniques et des méthodes de ciblage génique peut être utilisée pour générer des souris dont la taille et la fonction cardiaque altérée,
Protocol
1. Souris prépare à des études d'imagerie
- Avant les études d'imagerie, anesthésier la souris (2% d'isoflurane mélange avec 0,5 L / min à 100% O 2) dans la chambre de l'induction. Soyez sûr de filtrer des effluents gazeux pour la sécurité de l'opérateur. Retirez les animaux de la chambre de l'induction et l'utilisation tondeuses à raser le poil de l'encolure au niveau de la poitrine mi. Puis enlever les poils du corps qui restent à la crème d'épilation. Cette préparation peut être effectuée un jour avant les études d'imagerie afin de minimiser le potentiel des réactions de stress indésirable chez les souris.
- Appliquer duralube gel pour les deux yeux pour éviter le dessèchement de la sclérotique (éviter tout contact avec la cornée avec l'applicateur de gel). Placez la souris anesthésiés en décubitus dorsal au sommet d'un coussin chauffant intégré avec des dérivations ECG afin de maintenir la température du corps.
- Placer le museau dans un cône de nez connecté au système d'anesthésie à maintenir un niveau de sédation état stable pendant toute la procédure (1,0% à 1,5% d'isoflurane mélange avec 0,5 L / min à 100% O 2). Effectuer un pincement de l'orteil ou la queue pour confirmer la sédation. Si nécessaire, le niveau d'anesthésie peut être ajustée pour obtenir une fréquence cardiaque cible de 450 ± 50 battements par minute (bpm).
- Insérez doucement une sonde rectale (après lubrification) pour surveiller en permanence et ajuster la température du corps via le coussin chauffant. Il est important de maintenir la température du corps dans une fourchette étroite (37,0 ° C ± 0,5 ° C), comme des changements, même modérée de la température et la fréquence cardiaque affectent la fonction cardiaque chez la souris.
- Appliquer le gel d'électrode sur les quatre pattes et collez-les sur les électrodes de l'ECG.
2. Évaluer la fonction systolique du coeur
- Pour commencer cette procédure, appliquer une couche de gel échographique préchauffé à la poitrine, surtout la zone recouvrant le cœur. Gel doit être réchauffé à la température du corps approximatives. Un volume de gel froid peut rapidement ajouter au taux de perte de température corporelle. Eviter les bulles d'air dans le gel, qui peut interférer avec l'imagerie par ultrasons.
- Immobiliser la souris dans une position légèrement à la hausse (jusqu'à la tête) sous un angle léger. L'utilisation d'un micromanipulateur, immobiliser la sonde d'échographie avec un angle de 90 ° entre la sonde et le cœur.
- Pour commencer à faire des courts-axe mesures échocardiographiques, abaisser la sonde sur le thorax parasternale. Evitez de placer la sonde directement sur le sternum ou sur la peau, car cela va fausser le signal.
- Tout d'abord, nous allons effectuer deux dimensions (2D) d'imagerie («B-mode") pour obtenir une vue sur l'axe parasternale court. Ajustez la zone de visualisation de la sonde afin d'obtenir une image complète en fonction de la taille du cœur de l'animal.
- Une image correcte dans cette orientation comprendra le ventricule gauche et une partie légère de la paroi ventriculaire droite. La flèche (montré dans la vidéo) indique les muscles antéro-latérale et postéro papillaire, la paroi postérieure et antérieure de la BT, le mur intraventriculaire septale, et une partie légère de la paroi ventriculaire droite. Lors de ces mesures, une attention particulière aux possibilités de mouvement de la paroi des anomalies (par exemple, hypokinésie, akinasia, asynchronisme) ou des anévrismes.
- Ensuite, nous allons utiliser l'échocardiographie en mode M, qui fournit une 1-dimensionnel (1D) de vue, d'obtenir des mesures fines de dimensions cardiaque et la contractilité. Boutique images acquises pour une évaluation ultérieure des paramètres de la fonction systolique ventriculaire gauche.
3. Évaluer la fonction diastolique du coeur
- Alors que la visualisation de l'axe parasternale bref, nous pouvons effectuer Doppler tissulaire (TDI) à mesurer la vitesse de mouvement du myocarde. La région d'intérêt est marqué pour inclure une paroi ventriculaire gauche à l'évaluation postérieure axe radial. La forme d'onde obtenue aura quatre sommets pour évaluer la fonction diastolique: IVRT, E ', A', et IVCT. S 'représente la vitesse systolique. (Figure 3B) Ces paramètres seront décrits plus loin dans la section des résultats représentatifs.
- Pulse-Doppler (PWD) peut être utilisé pour mesurer la vitesse du flux sanguin dans une petite zone à une profondeur spécifique dans le tissu myocardique. Pour l'image du modèle d'écoulement trans-mitral, l'inclinaison de l'animal vers l'arrière en position de Trendelenburg. Inclinez la sonde vers le haut, telles que la sonde est orthogonale à la pointe du cœur.
- Maintenant augmenter le niveau de l'isoflurane pour abaisser la fréquence cardiaque à 300-350 bpm, ce qui va ralentir le mouvement de la valve mitrale. Pour les études de comparaison, il est important de maintenir le rythme cardiaque similaire entre les animaux.
- Visualisez les mouvements de la valvule mitrale comme point de référence pour mesurer le débit dans la vanne. Placez le volume d'échantillon à l'extrémité de la valve mitrale.
- Mesurer les modèles d'écoulement à travers la valve mitrale à l'aide PWD. Deux vagues sont typiquement vus, l'un représentant le remplissage passif du ventricule (début [E]-ondes), etune compatible avec le remplissage actif avec la systole auriculaire (atrial [A]-ondes). Dans un cœur sain, la vitesse E-onde est légèrement supérieure à celle de l'onde A (figure 3C).
- Une fois que toutes les mesures sont terminées, enlever le gel de l'électrode (par essuyant doucement avec des tampons de gaze standard) et les contraintes de l'animal. Permettre à l'animal effrénée pour récupérer au sommet de la chauffée pad ECG dans une position verticale et éteindre l'anesthésie. Lorsque la souris se réveille, le retourner dans sa cage.
4. Représentant Résultats échocardiographie transthoracique
Non invasive des études échocardiographiques peuvent être utilisés pour évaluer la morphologie et la fonction ventriculaire gauche dans les modèles murins de maladies cardiaques 4,5. Cette technique est largement utilisée et offre une alternative aux procédures de terminal pour évaluer la fonction ventriculaire gauche, tels que la pression intracardiaque volume de la boucle measurements.8 ou le modèle ex vivo coeur de travail. 9 Évaluation des dimensions de la chambre par le LV transthoracique échocardiographie en mode M permet la détection de l'élargissement de la chambre anormale BT ou l'épaisseur de paroi accrue dans divers modèles de maladie cardiaque. 5 Ainsi, l'échocardiographie transthoracique, combinée à impulsions Doppler , constitue une avenue complète pour l'évaluation non invasive de la tension systolique et diastolique de la fonction cardiaque chez la souris.
Figure 1. Vue d'ensemble de Vevo 770 haute résolution in vivo de micro-système d'imagerie pour l'échocardiographie et l'imagerie Doppler. (A) Nous utilisons le système ferroviaire intégré VisualSonics avec l'unité de surveillance physiologique, ECG bord, et RMV 30MHz scan tête. (B) La souris est positionné et correctement de retenue sur le plateau chauffant avec des électrodes ECG intégré (couleur or). Les quatre membres sont enregistrés dans les électrodes ECG. (CD) photographies montrant les angles appropriés pour impulsion-Doppler utilisé pour obtenir des mesures de la fonction diastolique, tel que décrit dans l'article 4 du protocole. Orientation de la sonde pour des mesures de la fonction systolique est montrer dans le protocole vidéo.
Figure 2. Images représentant échocardiographie 2D (mode B) (A). Para-sternale petit axe vue montrant la face antérieure du ventricule gauche (AW) et postérieur (TP) des murs, le mur intraventriculaire septale (SW), et le mur latéral (LW). Le diamètre de la lumière du ventricule gauche peut être mesuré que le diamètre interne du ventricule gauche (LVID). L'astérisque indique le muscle papillaire postéro. (B) apicale quatre cavités avec une zone de visualisation au cours de la valve mitrale pour la détermination des E / A des vitesses de pointe. Mval, dépliant de la valve mitrale antérieure; MVPL, dépliant de la valve mitrale postérieure; RV, ventricule droit; LV, ventricule gauche.
Figure 3. Acquisition et quantification des données échocardiographie et doppler. Ce chiffre contient des images représentant des données acquises correspondant aux images échocardiographie 2D présenté dans la Figure 2. (A) en mode M avec le traçage des lignes indiquant en fin de systole (ESD) et de fin de diastole diamètres (EDD). LVAWD / S, à gauche épaisseur de la paroi ventriculaire antérieure (diastole / systole); LVPWD / S, a quitté l'épaisseur des parois ventriculaires postérieures (diastole / systole). (B) tracés Représentant pour Doppler tissulaire de la LV paroi postérieure. IVRT, temps de relaxation isovolumique; IVCT, temps de contraction isovolumique. L'E 'onde correspond à la requête de l'anneau mitral diastolique au cours remplissage précoce de la LV, et les A' d'onde provient de la systole auriculaire au cours retard de remplissage de la BT. S 'représentent vélocité systolique. (C) Pulse Doppler enregistrement de conseils mitrale valve de valvule mitrale fournit les modèles de vitesse apport à partir de laquelle la vitesse diastolique début (E), la vélocité diastolique fin à la contraction diastolique (A), et le rapport E / A peuvent être dérivées. Le IVRT est aussi une variable utile pour caractériser la fonction diastolique et des pressions de remplissage. HE indique le temps d'éjection.
Discussion
Il est important de normaliser le niveau de l'anesthésie, 10 la température du corps, et la fréquence cardiaque au sein d'une cohorte de souris pour faciliter la comparaison entre les différents groupes ou des génotypes de souris lors de l'utilisation en mode M échocardiographie. Pour l'évaluation des personnes handicapées de la fonction diastolique, la fréquence cardiaque doit être abaissé afin d'évaluer les propriétés diastoliques du cœur murin. Les fonctions vitales de l'animal doivent être étroitement surveillés afin d'éviter une défaillance hémodynamique et la mort. D'autre part, pour des mesures en utilisant la fonction systolique du modèle M-taux échocardiographie cardiaque, en dessous de 400 battements par minute peuvent causer fin de diastole diamètres d'augmenter à cause de remplissage accru de la LV.
Acknowledgments
Nous tenons à remercier le Dr Corey Reynolds et le Core BCM phénotypage de souris pour leur aide d'experts à ce projet et l'accès aux installations type. XHTW est un WM Keck Foundation Distinguished Scholar jeunes en recherche médicale, et est également soutenu par le NIH / NHLBI subventions R01 et R01-HL089598-HL091947 et Muscular Dystrophy Association subvention no 69238. Ce travail est également soutenu en partie par la Fondation Leducq l'Alliance pour la CaMKII Signalisation Cœur.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Vevo 770 high-resolution in vivo micro-imaging system * | VisualSonics, inc. | www.visualsonics.com/products | |
| RMV (Real-time MicroVisualization) 707B 30MHz ccanhead with encapsulated transducer | VisualSonics, inc. | www.visualsonics.com/products | |
| Vevo integrated rail system including physiological monitoring unit | VisualSonics, inc. | www.visualsonics.com/products | |
| Vevo compact anesthesia system | VisualSonics, inc. | www.visualsonics.com/products | |
| Heating lamp | General Supply | ||
| Hair removal lotion (Nair) | General Supply | ||
| Sigma créme (electrode cream) | Parker Laboratories Inc. | Part#17-05; www.cardioogyshop.com | |
| Ecogel 100 ultrasound gel | Eco-Med Pharmaceuticals Inc. | Code 30GB;www.eco-med.com | |
| Standard gauze pads | Safe Cross First Aid | ||
| Tape/ cotton swabs/ heating pads (x2)/ Clidox/ ddH2O | General Supply | ||
* Required software is Vevo software including B-Mode application, pulse wave Doppler application, and cardiovascular analysis tools package. |
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References
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