Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Эхокардиографическое Оценка правых отделов сердца у мышей

23.3K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/50912

⸱

27 ноября 2013 г.

 ,  ,  , 
1Division of Cardiovascular Medicine, Vanderbilt University Medical Center, 2Pulmonary and Critical Care Medicine, Vanderbilt University Medical Center

В этой статье

Краткое содержание

Эта статья предоставляет протокол для эхокардиографической оценки правильного размера желудочка и легочной гипертензии у мышей. Приложения включают определение фенотипа и серийный оценку в трансгенных и токсинного индуцированных мышиных моделях кардиомиопатии и легочного сосудистого заболевания.

Аннотация

Трансгенные и токсичные модели легочной артериальной гипертензии (ЛАГ) широко используется для изучения патофизиологии ЛАГ и исследовать потенциальные терапии. Учитывая расходы и время участвует в создании животных моделях болезни, очень важно, чтобы исследователи имеют инструменты для точной оценки фенотипическую экспрессию болезни. Право дисфункция желудочка является основным проявлением легочной гипертензии. Эхокардиография является основой неинвазивной оценки правой желудочковой функции в моделях грызунов и имеет преимущество четкого перевода для людей, у которых используется тот же инструмент. Опубликованные протоколы эхокардиография в мышиных моделях ЛАГ не хватает.

В этой статье мы опишем протокол для оценки жилых автофургонов и легочного сосудистого функцию в мышиной модели ПАУ с доминантной негативной мутации BMPRII, однако этот протокол применяется к любым заболеваний, поражающих легочную сосудистую или правых отделов сердца. Мыпредоставить подробное описание подготовки животных, получения изображений и расчета гемодинамики ударного объема, сердечного выброса и оценки давления в легочной артерии.

Введение

Повышенные легких давление и правого желудочка (ПЖ) дисфункция являются отличительными чертами легочного сосудистого заболевания на животных моделях и больных людей с легочной артериальной гипертензии (ЛАГ). Трансгенные и токсичные (например monocrotaline или гипоксия) модели ПАУ широко используются для изучения патофизиологии ЛАГ и исследовать потенциальные терапии. Учитывая расходы и время участвует в создании животных моделях болезни, очень важно, чтобы исследователи имеют инструменты для точной оценки фенотипическую экспрессию болезни.

Эхокардиография является основой неинвазивной оценки функции желудочков в моделях грызунов 1,2. Эхокардиография имеет преимущество четкого перевода для людей, у которых используется тот же инструмент. Кроме того, некоторые генетические модели обладают неполной пенетрантностью 3; способность неинвазивного выявления пострадавших животных экономит ценное время и ресурсы. Неинвазивная оценка DiseaТяжесть себе без ущерба для животного также позволяет исследователям серийно изучения влияния следственных методов лечения. Это особенно важно, учитывая скорость, с которой трансляционные методы лечения могут прогрессировать до испытаний на людях 4,5.

У людей, эхокардиографии оценка размера RV и легочной гипертензии является особенно сложным в связи с грудиной положения и неправильной формы НЭС 6. Модели грызунов имеют дополнительные проблемы небольшого размера и очень высокие темпы сердца (300-700 бит / мин). Последние достижения в том числе большей частотой кадров и небольших датчиков улучшили качество изображения и даже позволил сознательное изображений в некоторых экспериментальных протоколов, хотя большинство изображений грызунов делается под наркозом 7,8. Отлично экспериментальные протоколы эхокардиографии в крысиных моделях ЛАГ были описаны и сверяются как МРТ и инвазивных гемодинамики 1,9. Тем не менее, опубликованные эхокардиографияпротоколы в мышиных моделях ЛАГ не хватает.

В этой статье мы опишем протокол для оценки жилых автофургонов и легких сосудистую функцию в мышиной модели ЛАГ с доминантной негативной мутации BMPRII и модели изолированной RV постнагрузки после кольцевания легочной артерии, однако этот протокол применяется к любым заболевания, поражающие легочной сосудистой сети или правых отделов сердца. Мы опишем подготовку животных и детальную оценку размера RV и функции, а также главной легочной артерии (ПА) размера. Мы также продемонстрировать методы и расчеты, необходимые для оценки ударного объема и сердечного выброса. Технические ограничения исключает точные оценки доплеровских легочной давлением, но мы применили хорошо проверенную человеческое суррогат, время в легочной артерии ускорение, чтобы оценить PA давление.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

1. Подготовка оборудования

  1. Изучите ультразвуковой датчик на наличие дефектов. В зависимости от используемого оборудования, этот шаг может оказаться ненужным.
    1. При обнаружении воздушный пузырь, удалите винт, расположенный на правой стороне преобразователя головы, и добавить стерильную воду через отверстие с 26 G иглу. Пузырьки воздуха внутри преобразователя головы являются общими. Они будут препятствовать приобретению качественных изображений.
    2. Проверьте мембрану, покрывающую зонд на предмет утечек или отверстий. При необходимости замените.
  2. Откройте программу и инициализировать датчик.
    1. Выберите сердечную пакет из выпадающего меню, вместе с соответствующим датчиком. Нажмите кнопку "инициализации". Используйте 20-60 МГц зонд с для мышей под 35 г и 15-45 МГц зонда в течение мышей, превышающих 35 г.
    2. Выберите оператор, животных & даты на экране демографии и выберите "старт".

2. Мышь Preparatионный числе анестезии, удаление волос, и позиционирование

  1. Анестезия: Место мышь в индукционной камере и обезболить с портативным, столешницы анестезии машины, содержащей ИФ испаритель и газовый контейнер для отходов.
    1. Установите испаритель до 3% с расходом кислорода от 3 л / мин. Относительно высокие темпы анестезия применяется для достижения быстрого эффекта анестетика и, следовательно, минимизировать реакцию на стресс, которые могут повлиять сердечную функцию. Малая длительность протокола минимизирует потенциальный риск для животного. Это очень важно, чтобы всегда держать скорость анестезия то же самое. Этот протокол был оптимизирован для исключительного использования изофлураном как анестетика, поэтому оптимальные условия для других агентов может варьироваться от этого протокола. Ниже глубины анестезии может быть выбрана в зависимости от экспериментальных потребностей, но как только протокол анестетик установлено, она не должна быть изменена. Анестезия влияет частоту сердечных сокращений и Кетег гемодинамики измерений. Таким образом, если глубина анестезии изменяется во время эксперимента, данные могут не быть полезен для анализа. Если несколько мышей для включения в образ в один день, обезболить их отдельно.
    2. Монитор комнатной температуры, чтобы обеспечить это то же самое между экспериментальными группами. Температура в помещении может повлиять Вазореактивное, даже когда мышь на нагретой таблице, так что должны быть проверены и все же между экспериментальными группами, которые будут сравниваться. Хотя этот протокол не измерять температуру животных непосредственно, постоянная температура и таблица гарантирует, что есть небольшое изменение в температуре между экспериментальными группами.
  2. Удаление волос: Удалить волосы с груди с депиляции кремом после мышь под наркозом. Начать применение ватным наконечником аппликатора, на ключиц, и продолжают чуть ниже диафрагмы.
    1. Наведите мышь обратно в анестезии камере в течение 1 минчтобы позволить работать для удаления волос. Чтобы определить, анестезия эффективна, плотно прижмите свой эскиз в отношении одного из лап мыши. Если нет отозвать, анестезия является адекватной. Если конечности отзывает поместите мышь обратно в анестезии камеры в течение другой минуты.
    2. Нанесите небольшое количество смазочного мазь для глаз мыши, чтобы избежать повреждения роговицы.
    3. Удалить волосы с груди с 2 в X 2 в марлевой салфеткой. Химическое вещество, используемое в депиляционного крема каустическая, и повредит кожу, если он не слишком долго, поэтому следует соблюдать осторожность, чтобы удалить весь продукт с кожи.
    4. Нанесите увлажняющий крем кожи после удаления волос.
  3. Позиционирование: Наведите мышь в состоянии в направлении от живота к спине на нагретой таблицы установлен в 37 ° С Правильное позиционирование важно с приобретением качественных изображений. Используйте таблицу, которая может захватить температуру тела, дыхания и частоты сердечных сокращений. Использование интегрированной железнодорожной системы всехРМО для точного позиционирования и впоследствии, оптимизации изображений.
    1. Аккуратно лента вниз все четыре лапы и применить количество размер копейки из трансдукции геля в грудь.

3. Приобретение Изображения: изображений в парастернальной длинной оси View

  1. Блокировка ультразвуковой преобразователь на место внутри установки на железнодорожной системы, и повернуть его 10 ° против часовой стрелки, так что металлический зонд преобразователя располагается непосредственно над сердцем. В частности, зонд должен находиться на левой стороне груди, в 2-м или 3-м межреберье, и латеральнее грудины.
    1. Манипулировать х и у, топоры, расположенных на железнодорожной системы, пока не будет получена правильное мнение.
    2. Выберите "B Mode". Это находится в верхней правой части системной консоли, чтобы проецировать живой 2D изображения.
    3. Просмотр следующие анатомические структуры на мониторе:
      1. Весь сердце от вершины к aort- Вершина будет визуализируется на дальнем левом углу экрана, и аорты на дальнем правом углу.
      2. Просвет левого желудочка (ЛЖ)
      3. Задняя стенка левого желудочка (LPW)
      4. Межжелудочковой перегородки (ИВС)
      5. Просвет правого желудочка (ПЖ)
      6. Передние и боковые митрального клапана листовки (ОМЛ и ПМЛ)
      7. Восходящей аорты (АО)
      8. Левое предсердие (LA)
  2. Получить один диаметральное измерение аорты с этой точки зрения, нажав на кнопку сканирования / замораживания "заморозить" изображение. Затем с помощью мыши, чтобы вытащить обратно через видео петлей на нижней части изображения, пока левый желудочек не в систолу и аорта на ее наибольшего диаметра.
    1. Выберите инструмент измерения в верхнем левом углу экрана и выберите значок, который выглядит как диагональной линии. Щелкните левой кнопкой мыши мыши и нарисовать прямую линию от передней к задней стенке аорты, perpendiculaг в его длинной оси. Сохранить, нажав на кнопку "Рамка Store".
    2. Создание видео цикл, нажав кнопку "Cine Store"

. 4 Приобретение Изображения: изображений в парастернальной короткой оси View

  1. Измените положение датчика на позиции 3 и 9:00 (поперечных). Угол слегка каудально, манипулируя преобразователь монтировать для достижения наилучшего вид на аорте и низкого просвета. Металлический датчик расположен горизонтально и непосредственно над грудиной.
    1. Манипулировать х и у, топоры на железнодорожной системы, пока не будет получено правильное мнение. Просвет LV будет видно, наряду с передне-и задне-папиллярных мышц, которые видны на правой панели монитора. Это стандартная ориентиром для короткой оси, с указанием средней части левого желудочка, Где измерения размеров сделаны. Отклонение немного от контрольной точки с х и у топоров, чтобы принести различные анатомические структуры с учетом будет необходимо, но позиционирование объясняется ссылки выше вид.
  2. Получить следующие измерения в краткосрочной зрения оси:
    1. Режим B
      1. Еще два диаметрально измерения аорты.
      2. Три измерения легочной тракта оттока.
    2. Импульсный режим волна Doppler (PW)
      1. Три времени скорость интегральные измерения (VTI) аорты
      2. Три VTI измерения легочной артерии измеряется только проксимальнее клапана легочной артерии.
      3. Измерьте время в легочной артерии ускорения, прослеживая кривую VTI с начала кровотока до пика скорости.
    3. Режим М
      1. Три измерения левого желудочка внутренним диаметром в диastole (LVIDd)
      2. Три измерения левого желудочка внутренним диаметром в систолу (LVIDs)
      3. Три измерения правого желудочка внутренним диаметром (RVID). В RV просвет будут видны только в этом представлении, если он расширены.
      4. Измерение частоты сердечных сокращений три раза с использованием М-режим, прослеживая расстояние между двумя диастолического пиков передней стенке ЛЖ во время трех различных сердечных циклов.
  3. Измерения в режиме B:
    1. Манипулирование ось Y краниально от папиллярного зрения мышечной, пока полулунный клапан аорты не входит в фокус.
    2. Получение измерения аорты как раз над клапане, при наибольшего диаметра.
    3. Выберите инструмент измерения в верхнем левом углу экрана, и выберите значок, который выглядит как диагональной линии.
    4. Щелкните левой кнопкой мыши мыши и нарисовать прямую линию от передней к задней стенки аорты.
    5. Манипулирование тон х-и у-оси, пока главный легочной артерии не раздваивается. Эта структура будет видно спереди, а справа от аорты на мониторе.
    6. Манипулирование оси у краниально, пока кольцо из главной легочной артерии не попадает в поле зрения. Он не будет, как четко определены как аорта.
    7. "Заморозить" изображение и получить измерения в систолу.
    8. Соберите три измерения в общей сложности.
  4. Импульсный (PW) доплеровские измерения: PW режим в основном используется для оценки гемодинамики кровотока через артерии и вены. В этом протоколе, он будет использоваться для извлечения три часовых скорость интегральные замеры аорты и легочной артерии.
    1. Принесите аорты обратно в поле зрения, как описано в шаге 4.3.1, и пули точки 1.
      1. Выберите "PW Mode". Это находится на верхнем правом углу системной консоли и будет производить считывание доплеровского потока крови через аорту.
      2. Поместите саОбъем чуть выше уровня аортального клапана mple. Х-и Y-оси, возможно, потребуется немного изменены для получения достаточных доплеровские конверты. Конверты должны иметь белых полей и полый внутри, указывающий кровоток ламинарный.
      3. Как только достаточное вид получается, «заморозить» изображение и проследить границу Доплера конверте. Это будет рассчитать VTI.
      4. Вращая ручку "угол", расположенный на системной консоли по часовой стрелке до сегментированной желтой линии видно на изображении в верхней правой части монитора не при 0 °. Это желтая линия представляет направление кровотока через сосуд. Так как сам датчик расположен под углом таким образом, чтобы производить поперечное сечение или поперечное вид на сердце, линия должна быть отрегулирована до 0 °, для согласования с вертикальным потоком крови через восходящей аорты.
    2. Поместите объем образца проксимально по отношению к уровню легочного клапана в центреправого желудочка выносящего тракта и повторить измерения VTI, как указано выше. Поток крови должны отображаться инвертирована, или напротив потока крови по отношению к аорте на мониторе.
  5. Измерения режим M: M-томография режим обеспечивает высокое временное разрешение движения ткани вдоль одного пучка ультразвука, и используется для количественного определения размеров резонатора, а также изучить клапанной, инфаркт, и движение стенки сосуда.
    1. Резюме "Режим B" и переместить датчик для получения "опорной вид" (поперечный разрез левого желудочка на уровне папиллярных мышц).
    2. Нажмите кнопку "М-режим". Это приведет к непрерывную подачу видео, в котором движение из следующих анатомических структур будут видны как "лентой". Если расширены, что RV просвет появится в верхней части корма в виде очень тонкой черной лентой. Межжелудочковой перегородки (ИВС) будут видны в виде непрозрачного лентой прямо под RVлюмен. Просвет LV будет видно прямо под ИВС. Это большой черный пространство, которое занимает большую часть корма. Ниже просвета НН является задней стенки левого желудочка (LVPW), который будет рассматриваться как непрозрачной лентой.
    3. Замораживание образ и отступить через видео петли в случае необходимости к точке, где дыхание не происходит. Когда дышит мыши, приобретение изображение нарушается движение диафрагмы и грудной стенки, таким образом производя искаженное "размазан" артефакт в сырье, которое происходит с регулярной частотой.
    4. Получить следующие измерения с помощью значка диагональной линии:
      1. Три измерения LV конечный диастолический объем, который появляется в качестве крупнейшего расстояния между ИВС и LVPW.
      2. Три измерения Л.В. конечного систолического размера, который появляется как кратчайшее расстояние между ИВС и LVPW.
      3. Три измерения частоты сердечных сокращений, которые можно сделать, нажав значок сердца и измерения со систолического пика досистолическое пик LVPW.
      4. Если RV просвет расширены, получить три измерения с помощью значка диагональной линии.
    5. Запись видео петлю короткого парастернальной зрения оси в режиме "B", нажав кнопку "Cine Store".
    6. Выберите "Файл" выберите "Обзор исследование", чтобы резюмировать ваши измерения, нажмите кнопку "End Session", а затем "Commit к сессионным данным."
    7. Восстановление мышь, как описано в протоколе IACUC, а также очистит.
    8. Экспорт данных в файл CSV на флэш-накопитель для последующего анализа.
  6. Рассчитать следующие параметры сердечной функции (табл. 1):
    1. Площадь левого желудочка выносящего тракта
    2. Слева ударный объем желудочка
    3. Левого желудочка сердечный выброс
    4. Фракционное укорочение
    5. Площадь легочной артерии
    6. Время разгона легочной артерии
    7. Право объем желудочка ход
    8. Сердечный индекс

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Основными целями этого протокола являются количественно размер RV и функции, а также понять, в какой степени легочной сосудистой болен. Соответствующая подготовка обоих мыши и эхокардиографии оборудования имеет важное значение для получения точных и воспроизводимых результатов. Мыши должны были их груди депилированной и конечности прикреплены к визуализации платформе с лентой. Анестезия, в данном случае изофлураном, вводят через носовой конус. Преобразователь должны быть проверены на наличие дефектов, в частности пузырь...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Мышиные модели заболевания, либо трансгенные или токсин, связанных, требуют фенотипическую проверку, что модель на самом деле повторяет человеческую болезнь она предназначена для эмуляции. Эта проверка часто может быть достигнуто путем присутствии или отсутствии конкретной функции, например, развитие опухоли. Тем не менее, модели, которые приводят к гемодинамики аномалии, такие как сужением аорты моделей гипертрофии левого желудочка или наш трансгенной модели ЛАГ труднее проверить. Эти модели требуют либо терминала изме...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторы не имеют ничего раскрывать.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Микроультразвуковая система высокого разрешения Vevo 770 VisualsonicsInc.получить более подробную информацию на www.visualsonics.com/products
RMV (Real-Time MicroVisualization) 704B 40 mH Scanhead with Encapsulated TransducerVisualsonics Inc.Получите больше информации на www.visualsonics.com/products
Vevo Integrated Rail System, включая систему физиоогального мониторингаVisualsonics Inc.Получите дополнительную информацию в www.visualsonics.com/products
Монитор компьютера, настроенный для использования с Vevo770DELL или другой
, настроенной для использования с программным обеспечением Vevo770Cardiac
PackageVisualsonics Inc.получить больше информации в www.visualsonics.com/products
VetEquip Портативный настольный наркозный аппарат с изофлурановым испарителемVetEquipполучить больше информации в vetequip.com
Контейнеры для отработанных газов с активированным углемVetEquip/Vaporguard931401получить больше информации в vetequip.com
Puralube Eye OintmentHenry Scheinполучить больше информации в henryschein.com
Ecogel 100 Ultrasound GelEcoMed Pharmaceuticals30GBполучить больше информации в ecomed.com
3M Transpore TapeFisher Scientific1527-0получить больше информации в fishersci.com
Small Flathead ScrewdriverGeneral Supplier
Sterile H2ODDI H2O из крана, а затем автоклав
6 в хлопке Аппликаторы с наконечникамиFisher Scientificполучить больше информации на fishersci.com
Nair (крем для депиляции)Генеральный поставщик
2 в x 2 в марлевых губкахFisher Scientificполучить больше информации на fishersci.com
компьютерной мышью общего поставщика

Ссылки

  1. Urboniene, D., Haber, I., Fang, Y. H., Thenappan, T., Archer, S. L. Validation of high-resolution echocardiography and magnetic resonance imaging vs. high-fidelity catheterization in experimental pulmonary hypertension. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 299, 401-412 (2010).
  2. Rottman, J. N., Ni, G., Brown, M. Echocardiographic evaluation of ventricular function in mice. Echocardiography. 24, 83-89 (2007).
  3. West, J., et al. Pulmonary hypertension in transgenic mice expressing a dominant-negative BMPRII gene in smooth muscle. Circ. Res. 94, 1109-1114 (2004).
  4. Ghofrani, H. A., Seeger, W., Grimminger, F. Imatinib for the treatment of pulmonary arterial hypertension. N. Engl. J. Med. 353, 1412-1413 (2005).
  5. Gomberg-Maitland, M., et al. A dosing/cross-development study of the multikinase inhibitor sorafenib in patients with pulmonary arterial hypertension. Clin. Pharmacol. Ther. 87, 303-310 (2010).
  6. Brittain, E., et al. Right ventricular plasticity and functional imaging. Pulm. Circ. 2, 309-326 (2012).
  7. Yang, X. P., et al. Echocardiographic assessment of cardiac function in conscious and anesthetized mice. Am. J. Physiol. 277, 1967-1974 (1999).
  8. Suehiro, K., et al. Assessment of segmental wall motion abnormalities using contrast two-dimensional echocardiography in awake mice. Am. J. Physiol. Heart Circ Physiol. 280, 1729-1735 (2001).
  9. Jones, J. E., et al. Serial noninvasive assessment of progressive pulmonary hypertension in a rat model. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 283, 364-371 (2002).
  10. Devaraj, A., et al. Detection of pulmonary hypertension with multidetector CT and echocardiography alone and in combination. Radiology. 254, 609-616 (2010).
  11. Kitabatake, A., et al. Noninvasive evaluation of pulmonary hypertension by a pulsed Doppler technique. Circulation. 68, 302-309 (1983).
  12. Yared, K., et al. Pulmonary artery acceleration time provides an accurate estimate of systolic pulmonary arterial pressure during transthoracic echocardiography. J. Am. Soc. Echocardiogr. 24, 687-692 (2011).
  13. Cheung, M. C., et al. Body surface area prediction in normal, hypermuscular, and obese mice. J. Surg. Res. 153, 326-331 (2009).
  14. Patten, R. D., Hall-Porter, M. R. Small animal models of heart failure: development of novel therapies, past and present. Circ. Heart Fail. 2, 138-144 (2009).
  15. Baumgartner, H., et al. Echocardiographic assessment of valve stenosis: EAE/ASE recommendations for clinical practice. J. Am. Soc. Echocardiogr. 22, 1-23 (2009).
  16. Arkles, J. S., et al. Shape of the right ventricular Doppler envelope predicts hemodynamics and right heart function in pulmonary hypertension. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 183, 268-276 (2011).
  17. Wiesmann, F., et al. Analysis of right ventricular function in healthy mice and a murine model of heart failure by in vivo MRI. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 283, 1065-1071 (2002).
  18. West, J., et al. A potential role for Insulin resistance in experimental pulmonary hypertension. Eur. Respir. J. , (2012).
  19. Johnson, J. A., et al. Cytoskeletal defects in Bmpr2-associated pulmonary arterial hypertension. Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 302, L474-L484 (2012).
  20. Johnson, J. A., West, J., Maynard, K. B., Hemnes, A. R. ACE2 improves right ventricular function in a pressure overload model. PLoS One. 6, e20828(2011).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Больше статей

Эхокардиографияправый желудочеклегочная артериямодель на мышахударный объемсердечный выбросдавление в легочной артериифункция правого желудочказаболевание легочных сосудоврасчет гемодинамики
Эхокардиографическое Оценка правых отделов сердца у мышей
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.