Summary
La ecocardiografía transtorácica ofrece un método no invasivo para la evaluación de la función cardiaca en ratones. Una combinación de ultrasonido y las modalidades de Doppler puede ser usado para obtener mediciones dimensionales del corazón y el flujo sanguíneo intracardíaco, que en conjunto proporcionan una evaluación de la presión sistólica y el rendimiento cardiaco diastólico.
Abstract
En los últimos años, los modelos murinos se han convertido en el principal camino para estudiar los mecanismos moleculares de la disfunción cardíaca como resultado de cambios en la expresión génica. Transgénicos y los métodos de selección de genes puede ser utilizado para generar ratones alterados con el tamaño y la función cardiaca,
Protocol
1. Los ratones preparando para estudios de imágenes
- Antes de los estudios de imagen, anestesiar el ratón (2% isoflurano se mezcla con 0,5 l / min 100% O 2) en la cámara de inducción. Asegúrese de filtro de gases residuales para la seguridad del operador. Quitar el animal de la cámara de inducción y el uso de máquinas de cortar el cabello para afeitar los pelos del cuello a la altura del pecho medio. A continuación, eliminar el vello del cuerpo restante con crema depilatoria. Esta preparación puede llevar a cabo un día antes de los estudios por imágenes para minimizar el potencial de las respuestas al estrés no deseado en los ratones.
- Aplicar duralube gel en los dos ojos para prevenir la sequedad de la esclerótica (evitar el contacto con la córnea con el aplicador de gel). Coloque el ratón anestesiado en posición supina sobre una almohadilla de calefacción integrado con derivaciones del ECG con el fin de mantener la temperatura corporal.
- Coloque el hocico en un cono de la nariz conectada al sistema de anestesia para mantener un nivel de sedación en estado estable durante todo el procedimiento (1,0% a 1,5% isoflurano se mezcla con 0,5 l / min 100% O 2). Realizar una pizca dedo del pie o la cola para confirmar la sedación. Si es necesario, el nivel de anestesia puede ser ajustada para obtener una frecuencia cardíaca de 450 ± 50 latidos por minuto (ppm).
- Suavemente inserte una sonda rectal (después de la lubricación) para controlar y ajustar continuamente la temperatura del cuerpo a través de la almohadilla. Es importante mantener la temperatura corporal dentro de un rango estrecho (37,0 ° C ± 0,5 ° C), ya que incluso cambios moderados en la temperatura y la frecuencia cardiaca afectar la función cardiaca en ratones.
- Aplique el gel de electrodos para las cuatro patas y con cinta adhesiva a los electrodos de ECG.
2. Sistólica evaluar la función del corazón
- Para iniciar este procedimiento, aplicar una capa de gel de ultrasonido precalentado en el pecho, sobre todo el área que cubre el corazón. Gel debe ser calentada a la temperatura corporal aproximado. Un volumen de gel frío rápidamente puede aumentar la tasa de pérdida de temperatura corporal. Evite las burbujas de aire en el gel, que puede interferir con las imágenes de ultrasonido.
- Inmovilizar el ratón en una posición ligeramente hacia arriba (hasta la cabeza) en un ligero ángulo. El uso de un micromanipulador, inmovilizar la sonda de ultrasonido con un ángulo de 90 ° entre la sonda y el corazón.
- Para empezar a hacer el eje corto mediciones ecocardiográficas, baje la sonda en el tórax paraesternalmente. Evite colocar la sonda directamente sobre el esternón o en la piel, ya que esto distorsiona la señal.
- En primer lugar, vamos a realizar en dos dimensiones (2D) de imágenes ("B-mode ') para obtener una vista a lo largo del eje corto paraesternal. Ajuste el área de visualización de la sonda para obtener una imagen completa, dependiendo del tamaño del corazón del animal.
- Una imagen adecuada en esta orientación se incluyen el ventrículo izquierdo y una porción pequeña de la pared del ventrículo derecho. La flecha (que se muestra en el video) indica que los músculos papilares anterolateral y posteromedial, las paredes anterior y posterior del ventrículo izquierdo, la pared del tabique intraventricular, y una porción pequeña de la pared del ventrículo derecho. Durante estas medidas, prestando especial atención a los posibles alteraciones de la motilidad de la pared (por ejemplo, hipocinesia, akinasia, asincronía) o aneurismas.
- A continuación, vamos a utilizar Ecocardiografía en modo M, que proporciona un 1-dimensión (1D) punto de vista, para obtener mediciones muy bien de dimensiones y la contractilidad cardíaca. Guardar las imagenes adquiridas para su posterior evaluación de los parámetros de la función sistólica del ventrículo izquierdo.
3. Evaluación de la función diastólica del corazón
- Mientras siguen viendo el eje corto paraesternal, podemos realizar Doppler tisular (TDI) para medir la velocidad de movimiento del miocardio. La región de interés está marcado para incluir una pared posterior del ventrículo izquierdo para la evaluación del eje radial. La forma de onda obtenida tendrá cuatro picos para evaluar la función diastólica: TRIV, E ', A', y IVCT. S 'representa la velocidad sistólica. (Figura 3B) Estos parámetros se describen más adelante en la sección de resultados representativos.
- La onda de pulso Doppler (PWD) se puede utilizar para medir la velocidad del flujo sanguíneo en un área pequeña, a una profundidad específica en el tejido miocárdico. A la imagen del patrón de flujo de trans-mitral, la inclinación del animal hacia atrás en posición de Trendelenburg. Inclinación de la sonda hacia arriba, de tal manera que la sonda es ortogonal con el ápice del corazón.
- Ahora aumentar el nivel de isoflurano para reducir el ritmo cardíaco a 300-350 latidos por minuto, lo que hará más lento el movimiento de la válvula mitral. Para los estudios de comparación, es importante para mantener tasas similares entre los animales del corazón.
- Visualizar los movimientos de la válvula mitral como punto de referencia para medir el flujo en la válvula. Coloque el volumen de la muestra en la punta de la válvula mitral.
- Medir los patrones de flujo a través de la válvula mitral con personas con discapacidad. Dos ondas se caracterizan por ser visto, uno en representación de llenado pasivo del ventrículo (a principios de [E] de onda), yconsistente con el relleno activo con la sístole atrial (auricular [A] de onda) una. En un corazón sano, la velocidad de la onda E es ligeramente mayor que la de la onda A (Figura 3C).
- Una vez que todas las mediciones se han completado, quitar el gel de los electrodos (por limpie suavemente con gasas estándar) y las restricciones de los animales. Deje que el animal suelto para recuperar la cima de la plataforma de ECG se calienta en una posición vertical y apagar la anestesia. Cuando el ratón se despierta, vuelve a su jaula.
4. Representante Resultados ecocardiografía transtorácica
No invasiva estudios ecocardiográficos se pueden utilizar para evaluar la morfología y función del ventrículo izquierdo en modelos murinos de enfermedad cardíaca. 4,5 Esta técnica es ampliamente utilizado y ofrece una alternativa a los procedimientos de la terminal para evaluar la función del VI, como intracardiaca bucle presión-volumen measurements.8 o el ex vivo modelo de trabajo del corazón. 9 Evaluación de las dimensiones de la cámara baja tensión por transtorácica Ecocardiografía en modo M permite la detección de un aumento anormal cámara del VI o mayor espesor de la pared en varios modelos de enfermedades del corazón. 5 Por lo tanto, la ecocardiografía transtorácica, en combinación con la onda de pulso Doppler , constituye una vía integral para la evaluación no invasiva de la función sistólica y diastólica cardiaca en ratones.
Figura 1. Resumen de Vevo Resolución 770 de alta in vivo Micro-Imaging System de Ecocardiografía y Doppler. (A) Utilizamos el sistema ferroviario VisualSonics integrada con la unidad de monitorización fisiológica, tabla de EKG, y RMV cabeza 30MHz exploración. (B) El ratón está posicionado correctamente y moderación en el tablero de calefacción integrado con electrodos de ECG (color oro). Los cuatro miembros se graban en los electrodos de ECG. (CD) Fotografías que muestran ángulos apropiados para la onda de pulso Doppler para obtener mediciones de la función diastólica, como se describe en la sección 4 del protocolo. Orientación de la sonda de medición de la función sistólica se muestran en el protocolo de vídeo.
Figura 2. Representante 2D imágenes de ecocardiografía (modo B). (A) para-esternal de eje corto que muestra la parte anterior del ventrículo izquierdo (OI) y posterior paredes (PW), la pared del tabique intraventricular (SW), y la pared lateral (LW). El diámetro de la luz del ventrículo izquierdo puede ser medido como el diámetro interno del ventrículo izquierdo (LVID). El asterisco indica que el músculo papilar posteromedial. (B) apical de cuatro cámaras, con un área de visión sobre la válvula mitral para la determinación de E / A velocidades máximas. MVal, valva de la válvula mitral anterior; folleto MVPL, la válvula mitral posterior; VD: ventrículo derecho, ventrículo izquierdo, del ventrículo izquierdo.
Figura 3. Adquisición y cuantificación de los datos de ecocardiografía y Doppler. Esta cifra contiene imágenes representativas de los datos obtenidos correspondientes a las imágenes de ecocardiografía 2D presenta en la Figura 2. (A) en modo M trazado con líneas que indican fin de sístole (ESD) y diámetros diastólicos (EDD). LVAWD / S, el espesor del ventrículo izquierdo de la pared anterior (la diástole / sístole); LVPWD / S, a la izquierda de espesor de la pared ventricular posterior (diástole / sístole). (B) Representante de los trazados de Doppler tisular de la pared posterior del ventrículo izquierdo. TRIS: tiempo de relajación isovolumétrica; IVCT tiempo, la contracción isovolumétrica. El E 'corresponde a la onda de movimiento del anillo mitral durante la diástole temprana de llenado del ventrículo izquierdo, y el A' ola se origina en la sístole auricular a finales de llenado del ventrículo izquierdo. S 'representa la velocidad sistólica. (C) la onda de pulso registro Doppler de la válvula mitral folleto ofrece consejos mitral patrones de velocidad de entrada de la que puede ser la velocidad diastólica precoz (E), velocidad diastólica tardía con contracción diastólica (A), y la relación E / A deriva. La TRIV es también una variable útil para caracterizar la función diastólica y las presiones de llenado. ET indica el tiempo de eyección.
Discussion
Es importante normalizar el nivel de anestesia, 10 la temperatura corporal y la frecuencia cardíaca en una cohorte de ratones para facilitar la comparación entre los diferentes grupos o genotipos de los ratones cuando se utiliza en modo M ecocardiografía. Para la evaluación de personas con discapacidad de la función diastólica, frecuencia cardíaca debe ser reducido con el fin de evaluar las propiedades diastólicas del corazón murino. Las funciones vitales de los animales deben ser observados cuidadosamente con el fin de evitar el fracaso hemodinámico y muerte. Por otro lado, para las mediciones de la función sistólica mediante ecocardiografía M-modelo, la frecuencia cardíaca por debajo de 400 latidos por minuto puede causar diámetros diastólicos a aumentar debido al aumento de llenado del ventrículo izquierdo.
Acknowledgments
Nos gustaría agradecer al Dr. Corey Reynolds y el ratón BCM núcleo fenotipo por su ayuda de expertos con este proyecto y el acceso a las instalaciones de clase. XHTW es un WM Keck Foundation Distinguished Scholar jóvenes en la investigación médica, y también es apoyado por el NIH / NHLBI subvenciones R01-R01 y HL089598 HL091947, y Asociación de Distrofia Muscular de subvención # 69238. Este trabajo también es apoyado en parte por la Fundación Alianza Leducq de CaMKII en el Corazón de señalización.
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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