Summary
O ecocardiograma transtorácico oferece um método não invasivo para a avaliação da função cardíaca em camundongos. A combinação de ultra-som Doppler e modalidades podem ser usadas para obter medições dimensionais do coração eo fluxo sangüíneo intracardíaco, que juntos fornecem uma avaliação da pressão arterial sistólica cardíaca diastólica e desempenho.
Abstract
Nos últimos anos, tornaram-se modelos murinos da avenida principal de estudar os mecanismos moleculares da disfunção cardíaca decorrente de alterações na expressão genética. Gene transgênico e métodos de segmentação podem ser usados para gerar ratos com tamanho alterado cardíaca e função,
Protocol
1. Ratos se preparando para estudos de imagem
- Antes de os estudos de imagem, anestesiar o rato (isoflurano a 2% misturado com 0,5 L / min 100% O 2) na câmara de indução. Certifique-se de filtro de fumo para a segurança do operador. Remover o animal da câmara de indução e use cortar cabelo para raspar a pele do decote no peito ao nível médio. Em seguida, retire o cabelo com o creme restante do corpo depilação. Esta preparação pode ser realizada um dia antes de estudos de imagem para minimizar potenciais respostas ao estresse indesejado nos ratos.
- Aplicar duralube gel para ambos os olhos para evitar a secagem da esclera (evitar contato com a córnea com o aplicador de gel). Posicione o mouse anestesiados em decúbito dorsal sobre uma almofada de aquecimento com embutidos ECG, a fim de manter a temperatura corporal.
- Coloque o focinho dentro de um cone de nariz ligado ao sistema de anestesia para manter um nível de sedação steady-state durante todo o procedimento (1,0% para 1,5%, isoflurano misturado com 0,5 L / min 100% O 2). Realizar uma pitada toe ou cauda para confirmar sedação. Se necessário, o nível de anestesia pode ser ajustado para obter uma freqüência cardíaca alvo de 450 ± 50 batimentos por minuto (bpm).
- Suavemente inserir uma sonda retal (após lubrificação) para monitorar continuamente e ajustar a temperatura do corpo através da almofada de aquecimento. É importante para manter a temperatura corporal dentro de uma faixa estreita (37,0 ° C ± 0,5 ° C), como até mesmo mudanças moderadas na temperatura e freqüência cardíaca afetam a função cardíaca em camundongos.
- Aplique gel eletrodo aos quatro patas e gravá-los para os eletrodos de ECG.
2. Função Sistólica avaliação do Coração
- Para iniciar este procedimento, aplique uma camada de gel de ultra-som pré-aquecido até o peito, principalmente a área que cobre o coração. Gel deve ser aquecido à temperatura corporal aproximados. Um volume de gel frio pode rapidamente aumentar a taxa de perda de temperatura corporal. Evite bolhas de ar no gel, o que pode interferir com a imagem ultra-sônica.
- Imobilizar o mouse em uma posição ligeiramente para cima (até a cabeça) com um pequeno ângulo. Usando um micromanipulador, imobilizar a sonda de ultra-som com um ângulo de 90 ° entre a sonda eo coração.
- Para começar a fazer curto-eixo medidas ecocardiográficas, menor a sonda sobre o tórax parasternally. Evite colocar a sonda diretamente sobre o esterno ou sobre a pele, pois isso irá distorcer o sinal.
- Primeiro, vamos realizar duas dimensões (2D) imagem ("B-mode ') para obter uma visão ao longo do eixo curto paraesternal. Ajustar a área de visualização da sonda para obter uma imagem completa, dependendo do tamanho do coração do animal.
- Uma imagem adequada neste orientação irá incluir o ventrículo esquerdo e uma pequena parte da parede do ventrículo direito. A seta (mostrado no vídeo) indica os músculos ântero-lateral e póstero-papilar, as paredes anterior e posterior do VE, a parede septal intraventricular, e uma parcela pequena da parede do ventrículo direito. Durante essas medidas, preste especial atenção ao potencial de anormalidades na movimentação das paredes (por exemplo, hipocinesia, akinasia assincronia) ou aneurismas.
- Em seguida, vamos usar no modo M, que fornece uma visão 1-dimensional (1D), para obter medidas multa de dimensões e contratilidade cardíaca. Armazenar as imagens adquiridas para posterior avaliação de parâmetros de função sistólica ventricular esquerda.
3. Avaliar a função diastólica do Coração
- Enquanto a visualização do eixo curto paraesternal, podemos realizar o Doppler tecidual (TDI) para medir a velocidade de movimentação do miocárdio. A região de interesse é marcado para incluir uma parede posterior do ventrículo esquerdo para avaliação do eixo radial. A forma de onda obtida terá quatro picos para avaliar a função diastólica: TRIV, E ', A', e TCIV. S 'representa velocidade sistólica. (Figura 3B) Estes parâmetros serão descritos mais adiante na seção de resultados representativos.
- Pulso de onda Doppler (PWD) pode ser usado para medir a velocidade do fluxo sanguíneo dentro de uma pequena área de uma determinada profundidade no tecido do miocárdio. Para a imagem do padrão de fluxo trans-mitral, incline o animal para trás na posição de Trendelenburg. Inclinação da sonda para cima, tais que a sonda é ortogonal com o ápice do coração.
- Agora aumentar o nível de isoflurano para diminuir a freqüência cardíaca a 300-350 bpm, o que irá atrasar o movimento da válvula mitral. Para estudos comparativos, é importante para manter a freqüência cardíaca semelhante entre os animais.
- Visualize os movimentos da válvula mitral como ponto de referência para medir o fluxo através da válvula. Coloque o volume da amostra na ponta da válvula mitral.
- Medida os padrões de fluxo através da válvula mitral usando PWD. Duas ondas são caracteristicamente vistos, uma representando o enchimento passivo do ventrículo (precoce [E] wave), econsistente com o preenchimento ativa com a sístole atrial (onda [A] atrial). Em um coração saudável, a velocidade da onda E é ligeiramente maior do que a onda A (Figura 3C).
- Uma vez que todas as medições são concluídos, remova o gel do eletrodo (suavemente limpar com compressas de gaze padrão) e as restrições do animal. Permitir que o animal desenfreada para recuperar em cima da almofada aquecida ECG em uma posição ereta e desligue a anestesia. Quando o mouse desperta, devolvê-lo à sua jaula.
4. Representante transtorácico Resultados Ecocardiografia
Não-invasivo ecocardiografia pode ser usada para avaliar a morfologia e função ventricular esquerda em modelos murinos de doenças cardíacas. 4,5 Esta técnica é amplamente utilizada e fornece uma alternativa aos procedimentos de terminal para avaliar a função LV, tais como ciclo pressão-volume intracardíaco measurements.8 ou ex vivo modelo de coração de trabalho. 9 Avaliação de dimensões LV câmara por ecocardiografia transtorácica modo-M permite a detecção de aumento anormal da câmara do VE ou aumento da espessura da parede em vários modelos de doença cardíaca. 5 Assim, o ecocardiograma transtorácico, combinado com pulso de onda Doppler , constitui um caminho completo para a avaliação não-invasiva da função cardíaca sistólica e diastólica em camundongos.
Figura 1. Visão geral do Vevo Resolução 770 Alta In Vivo Sistema de Micro-Imaging para Ecocardiografia e Doppler. (A) Usamos o sistema ferroviário VisualSonics integrada com unidade de monitoração fisiológica, placa EKG, e 30MHz RMV cabeça de leitura. (B) O mouse é posicionado corretamente e contenção na placa de aquecimento com eletrodos integrados ECG (cor ouro). Os quatro membros são gravadas na eletrodos de ECG. (CD) Fotografias mostrando ângulos adequados para pulso-Doppler de onda usado para obter medidas de função diastólica, como descrito no ponto 4 do protocolo. Sonda de orientação para as medições da função sistólica são mostrados no protocolo de vídeo.
Figura 2. Representante 2D Imagens de Ecocardiografia (B-mode). (A) Para-esternal visão de curto eixo mostrando o anterior do ventrículo esquerdo (AW) e posterior (PW) paredes, a parede septal intraventricular (SW), e da parede lateral (PV). O diâmetro do lúmen do ventrículo esquerdo pode ser medida como o diâmetro do ventrículo esquerdo interna (DIVE). O asterisco indica o músculo papilar póstero-medial. (B) vista de quatro câmaras apical com uma área de visualização sobre a válvula mitral para a determinação de E / A velocidades de pico. MVAL, folheto anterior da valva mitral; MVPL, folheto posterior da válvula mitral; RV, ventrículo direito; LV, do ventrículo esquerdo.
Figura 3. Aquisição e Quantificação de Dados Ecocardiografia e Doppler. Este número contém imagens representativas de dados adquiridos correspondentes às imagens 2D ecocardiografia apresentado na Figura 2. (A) M-mode traçado com linhas indicando sistólico final (ESD) e diastólica final diâmetros (EDD). LVAWD / S, do ventrículo esquerdo a espessura da parede anterior (diástole / sístole); PPVED / S, do ventrículo esquerdo a espessura da parede posterior (diástole / sístole). (B) traçados Representante para Doppler tecidual da parede posterior do VE. TRIV, o tempo de relaxamento isovolumétrico; TCIV, tempo de contração isovolumétrica. E a 'onda corresponde ao movimento do anel mitral durante enchimento diastólico inicial do LV, e os A' onda origina-sístole atrial durante o final de enchimento do VE. S 'representam velocidade sistólica. (C) pulso de onda de gravação Doppler de dicas folheto da valva mitral fornece padrões de fluxo mitral velocidade a partir do qual a velocidade diastólica precoce (E), velocidade diastólica final com a contração diastólica (A), ea relação E / A pode ser obtida. O TRIV também é uma variável útil para caracterizar a função diastólica e pressões de enchimento. ET indica tempo de ejeção.
Discussion
É importante padronizar o nível de anestesia, 10, temperatura corporal e freqüência cardíaca dentro de uma coorte de ratos para facilitar a comparação entre os grupos ou genótipos diferentes de camundongos ao usar modo M da ecocardiografia. PWD para avaliação da função diastólica, freqüência cardíaca deve ser reduzida a fim de avaliar as propriedades diastólicas do coração de camundongos. As funções vitais do animal devem ser cuidadosamente observados para evitar falência hemodinâmica e da morte. Por outro lado, para medições de função sistólica usando modelo M-ecocardiografia taxas, coração abaixo de 400 batimentos por minuto pode causar diastólica final diâmetros a aumentar devido ao enchimento aumento do VE.
Acknowledgments
Gostaríamos de agradecer ao Dr. Corey Reynolds eo BCM Núcleo Fenotipagem do mouse para a sua ajuda de peritos, com este projecto e acesso às instalações de tipo. XHTW é um WM Keck Foundation Scholar Distinguished Jovens em Pesquisa Médica, e também é suportado pelo NIH / NHLBI concede R01-R01-HL089598 e HL091947 e Muscular Dystrophy Association conceder # 69238. Este trabalho também é suportado, em parte, pela Leducq Fundação Aliança para Sinalização CaMKII no Coração.
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
- Zhang, T. M. aier, S, L., Dalton, N. D. The deltaC isoform of CaMKII is activated in cardiac hypertrophy and induces dilated cardiomyopathy and heart failure. Circ Res. 92 (8), 912-912 (2003).
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