Summary
التصوير بالموجات فوق الصوتية عالية التردد للماوس الجنين قد تحسن القرار التصوير ويمكن أن توفر دقة توصيف غير الغازية للتنمية القلب والعيوب الهيكلية. تم تصميم البروتوكول المبينة هنا لتنفيذ الفئران الجنينية في الوقت الحقيقي تخطيط صدى القلب في فيفو.
Abstract
عيوب القلب الخلقية (CHDs) هي السبب الأكثر شيوعاً للطفولة الاعتلال والوفاة المبكرة. الكشف عن الآليات الجزيئية الكامنة CHDs قبل الولادة أمر حاسم لابتكار استراتيجيات وقائية وعلاجية جديدة. نماذج الماوس متحولة هي أدوات قوية لاكتشاف آليات جديدة ومعدلات الإجهاد البيئي التي تدفع التنمية القلب وتلك التعديلات المحتملة في CHDs. بيد الجهود الرامية إلى إقامة العلاقة السببية لهذه المساهمة المفترضة كانت تقتصر على الدراسات الجزيئية وغذائها في التجارب على الحيوانات غير البقاء على قيد الحياة، في الذي رصد البارامترات الفيزيولوجية والفسيولوجية الرئيسية التي تغيب غالباً. تكنولوجيا التصوير الحي أصبح أداة أساسية تحديد مسببات CHDs. على وجه الخصوص، يمكن استخدام التصوير بالموجات فوق الصوتية بريناتالي دون تعريض جراحيا الأجنة، مما يتيح الحفاظ على علم وظائف الأعضاء الأساسية في حين رصد أثر الإجهاد البيئي على الجوانب الفسيولوجية والهيكلية لدائرة القلب التنمية. وهنا، نستخدم نظام "الموجات فوق الصوتية" عالية التردد (30/45) لدراسة نظام القلب والأوعية الدموية في الفئران الجنينية في E18.5 في الرحم في خط الأساس، واستجابة للتعرض لنقص قبل الولادة. ونحن تثبت جدوى النظام قياس حجم الدائرة القلب ومورفولوجيا، وظيفة البطين، معدل قلب الجنين، والأرقام القياسية لتدفق الشريان السري، وهذه التعديلات في الجنين الفئران المعرضة لنقص مزمن النظمية في الرحم في الوقت الحقيقي الوقت.
Introduction
التشوهات الخلقية للقلب هي العيوب الهيكلية غير المتجانسة التي تحدث أثناء التنمية القلب في وقت مبكر. التقدم التقني الحالي للإجراءات التشغيلية أدت إلى تحسينات كبيرة في معدلات بقاء الأطفال الرضع مع CHDs1،2. ومع ذلك، نوعية الحياة هو غالباً الثانوية الشبهة للاستشفاء المطول والاحتياجات لقاموا بإجراءات جراحية1،2،3،،من45. الكشف عن الآليات الجزيئية الكامنة CHDs قبل الولادة بالغ الأهمية من أجل تخطيط التدخلات المبكرة، الاضطلاع باستراتيجيات جديدة لمنع، وتحسين النتائج مدى الحياة6،7.
على الرغم من أن العوامل الوراثية والبيئية متعددة قد تورطت في CHDs المرضية، إقامة العلاقة السببية ما زالت حاجة غير ملباة لتحسين التشخيص والعلاج، والاستراتيجيات الوقائية1،8،9 ،10،،من1112. وعلاوة على ذلك، دراسة الأدوار في الرحم عوامل الإجهاد والمعدلات جينية فتح أماكن جديدة لإجراء تحقيقات في المستقبل11،12. وقد شهد العقد الأخير الواقع التقدم السريع في تكنولوجيا الجيل القادم تسلسل بما في ذلك ميكرواري تعدد الأشكال (SNP) النوكليوتيدات واحدة وتسلسل عزمي كله ودراسات مثلايشن المجين على نطاق المنظومة، والاستفادة منها في دراسة الوراثية يسبب الأمراض البشرية المعقدة، بما في ذلك1،CHDs9،،من1011 مما يمهد الطريق للتعرف على الطفرات الرواية والمتغيرات الجينية التي لم يتم بعد8، اختبار على القدرة الإمراضية في نماذج حيوانية مناسبة.
بين النظم النموذجية أمراض مختلفة، الفأر هو نموذج الحيوان المفضل، ليس فقط للتحقيق وآليات ل CHDs خلال وقت مبكر كارديوجينيسيس13،14،،من1516، ولكن أيضا توضيح أثرها على نضوج دائرة القلب ووظيفة في وقت متأخر من الحمل في عوامل الإجهاد قبل الولادة وفترة ما حول الولادة. ومن ثم، أداء في فيفو المظهرية توصيف قلب الماوس الجنين المسخ، خلال المراحل المبكرة والمتأخرة على حد سواء للتنمية، أمر بالغ الأهمية لفهم دور هذه الاختلافات الجينية والعوامل البيئية على التنمية القلب، و الأثر المحتمل مستقبلا في غرفة عمليات نضج معينة في الفئران.
الكشف المبكر والتشخيص الدقيق للعيوب القلبية أثناء التطوير أمر بالغ الأهمية للتخطيط التدخلية17،18. بالموجات فوق الصوتية الجنين، كونها آمنة وبسيطة، ومحمولة وقابلة للتكرار، أصبح الواقع المعيار التصوير تقنية لتقييم القلب في العيادة. تقييم الدورة الدموية الجنين باستخدام الموجات فوق الصوتية دوبلر قد استخدمت على نطاق واسع في الممارسة السريرية ليس فقط للكشف عن العيوب القلبية، ولكن أيضا للكشف عن تشوهات الأوعية الدموية، وقصور المشيمة وتقييد النمو داخل الرحم، وتقييم الجنين رفاه ردا على الإهانات في الرحم بما في ذلك نقص تاكسج الدم ومرض الأمهات والمخدرات سمية17،18. وبالتوازي مع قيمته في تقييم العيوب البشرية والأمراض، اكتسب التقييم بالموجات فوق الصوتية للجنين الفئران زيادة فائدة في إعدادات التجريبية19،،من2021،22، 23. على وجه الخصوص، يتيح قلب الجنين بالموجات فوق الصوتية (تخطيط صدى القلب) متسلسلة في فيفو التصور القلب النامية. واستخدمت العديد من الدراسات التجريبية تكنولوجيا-التصوير بالموجات فوق الصوتية لمراقبة التطور الجنيني القلب والأوعية الدموية في الفئران الجنينية وراثيا. وقد تم دوبلر بالموجات فوق الصوتية مفيدة بشكل خاص توضيح المعايير الفيزيولوجية المرضية، مثل أنماط التدفق في دوران الجنين تحت التحديات الفسيولوجية أو المرض ظروف10،19. في البشر والحيوانات على حد سواء، يمكن أن يؤدي إلى إمدادات الدم غير طبيعية التدفق أو الأكسجين للجنين من الظروف المختلفة التي يمكن أن تعطل بيئة الجنين في الرحم وتؤثر على المحور فيتوبلاسينتال، بما في ذلك شذوذ المشيمة، نقص الأمهات، السكري الحملي، وانقباض الأوعية الدموية المستحث فارماسيوتيكالي15،22. ولذلك، إنشاء أساليب موحدة لأداء الموجات فوق الصوتية دوبلر على الفئران الجنينية هائلة ستمكن الدراسات المستقبلية من CHDs بتيسير أنماط تدفق الرصد والمؤشرات الفسيولوجية الرئيسية لدوائر القلب والأوعية الدموية خلال مراحل مختلفة من التنمية القلب في نماذج الماوس الوراثية.
الموجات فوق الصوتية عالية التردد قد برز كأداة قوية لقياس المعلمات الإنمائية والفسيولوجية لنظام القلب والأوعية الدموية في نماذج الماوس والأمراض التي تصيب الإنسان18. وقد تم صقل هذه التكنولوجيا في السنوات الأخيرة. ونحن، وغيرهم من الباحثين قد أثبتت جدوى هذا النظام لإجراء دراسات بالموجات فوق الصوتية تردد فوق العالي على الماوس الجنين قلب15،19،،من2021،22 ،23. النظام مجهز بلون دوبلر تدفق رسم الخرائط ومحولات الطاقة الصفيف الخطية التي تولد صوراً ثنائية الأبعاد، ودينامية في معدلات الإطار عالية التردد (30 إلى 50 ميغا هرتز). توفر هذه المزايا، بالمقارنة مع نظم الموجات فوق الصوتية ذات التردد المنخفض والجيل السابق عالية التردد الموجات فوق الصوتية،من21إلى22، الحساسية اللازمة والقرار لتقييم متعمق للجنين الدورة الدموية النظام، بما في ذلك توصيف شامل هياكل القلب ووظيفة الدائرة، ومؤشرات تدفق من الفئران الجنينية في إعدادات التجريبية. هنا، فإننا مخطط أساليب إجراء تقييم سريع لدوران القلب ودوران الجنين المشيمة في يوم الجنينية E18.5 في فيفو باستخدام نظام عالية تردد. لقد اخترنا محول ميغاهرتز 30/45 التي توفر حل محوري لحوالي 60 ميكرومتر وقرار أفقي من 150 ميكرون. ومع ذلك، يمكن اختيار محول تردد العالي (40/50 ميغاهيرتز) لتحليل مراحل النمو في وقت سابق باتباع منهجية مماثلة. م-وضع المحدد يسمح تصور الأنسجة في الحركة على مستويات عالية الدقة الزمنية (1,000 إطارات/ثانية). وأخيراً، علينا أن نظهر جدوى عالية بالموجات فوق الصوتية لتوصيف الحالة الفسيولوجية القلب والأوعية الدموية الجنينية والدالة في الفئران عند خط الأساس، وفي الاستجابة للإجهاد قبل الولادة نقص المظهرية مفصلة شاملة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
وقد وافقت جامعة كاليفورنيا، لوس أنجليس، والعناية بالحيوان واستخدام اللجنة جميع الإجراءات المبينة في هذا البروتوكول. وقد أجريت هذه التجارب كجزء من دراسة جارية تحت بروتوكولات الحيوانات النشطة المعتمدة برعاية الحيوان المؤسسية واستخدام اللجنة لجامعة كاليفورنيا، لوس أنجلس، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية. التعامل مع الحيوانات والرعاية اتباع معايير الدليل لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية.
1-إعداد نظام تصوير الموجات فوق الصوتية عالية التردد
- قم بتشغيل نظام التصوير بالموجات فوق الصوتية، ووحدة الرصد فسيولوجيا.
- قم بتوصيل محول ميغاهرتز 30/45.
- مكان المقابلة رئيس المسح الضوئي على حامل القرب من منصة التصوير.
- حدد خيار القلب قياس البرنامج .
- مكان الموجات فوق الصوتية جل رأسا على عقب في حاويته الاحترار مسبقاً تعيين إلى 37 درجة مئوية.
- تأكيد نظام أنابيب مناسبة للتخدير والتحقق من مستويات الأوكسجين وإيسوفلوراني.
- تطهير منهاج التصوير ومجال العمل.
- تعيين مستوى الحرارة منصة التصوير للحفاظ على درجة حرارة الجسم ثابتة ومعدل ضربات القلب للسدود.
2. إعداد الماوس الحوامل
- مكان السد حامل الماوس (C57/BL6) في قاعة تحريض التخدير.
- حمل التخدير باستخدام باستمرار تسليم isoflurane استنشاق (إيسوفلوراني 2%-% 3) مختلطة مع الأكسجين 100% (100% O2) بمعدل تدفق 200 مل/دقيقة في قاعة التعريفي.
- نقل الحيوان مخدراً إلى ساحة التصوير في موقف ضعيف.
- يقدم التخدير حالة ثابتة باستخدام فاسيماسك متصلاً isoflurane نظام توصيل أنابيب التخدير (1.0%-1.5%) مختلطة مع 100 ٪ س2 في 200 مل/دقيقة.
تنبيه: التحكم في تسرب غاز مخدر باستخدام نظام تهوية مجهزة بمرشح فحم التي تحتوي على مجموعة اسطوانة. - الشريط أطرافه بلطف إلى أقطاب electrocardiographic المضمنة بعد تطبيق هلام القطب لتحقيق الرصد المستمر للأمهات معدلات أمراض القلب والجهاز التنفسي.
- قم بضبط مستوى إيسوفلوراني للحفاظ على معدل القلب (450 +/-50 نبضة في الدقيقة (بي بي أم)).
- الحفاظ على درجة حرارة الجسم في نطاق معين من 37.0 درجة مئوية +/-0.5 درجة مئوية. مراقبة درجة حرارة الجسم ومعدل ضربات القلب الذي يتم عرضه على وحدة تحكم فسيولوجيا.
- الوثيقة العلامات الحيوية من الماوس مخدراً كل 15 دقيقة خلال عملية التصوير.
- تقييم مستوى التخدير بتقييم الموقف للماوس ومعدل ضربات القلب واستجابة إلى أخمص القدمين يقرصه.
- تطبيق بلسم العيون (1 قطره في كل عين) لمنع جفاف العين وتلف القرنية.
- إزالة الفراء من مستوى منتصف الصدر السفلية باستخدام كريم مزيل الشعر لتقليل توهين الموجات فوق الصوتية. إزالة كريم 1-1.5 دقيقة بعد أن تقضي على التطبيق بالتناوب الشاش الرطب والجاف لمنع الأضرار بالجلد.
3-الجنين تحديد الهوية
- جس جدار البطن برفق تحديد موقع الأجنة وانتشرت منهم.
- إضافة تعليق توضيحي كل الجنين في البطن السد وتحديد تلك التوجهات الأمامي الخلفي والظهريه البطني باستخدام علامة.
- استخدام عنق الرحم السد مخدراً كعلامة بارزة. قم بتسمية الأجنة في ابواق اليسار واليمين من الرحم ك L1, L2, 3 لتر، إلخ (الجانب الأيسر) و R1، R2، R3، إلخ (الجانب الأيمن)، على التوالي (الشكل 1A).
تحذير: تجنب نشر الأجنة قوة. 1-2 الأجنة في كل القمامة قد تتداخل مع الآخرين، مما يجعل تحديد المواقع والتصوير لا يمكن الاعتماد عليها. استبعاد هذه الأجنة من التحليل.
4-الجنين قلب التصور والشرح
- تطبيق هلام المعالجون مسبقاً بالموجات فوق الصوتية على البطن وتنتشر بعناية لتجنب تكوين فقاعة. إضافة كمية إضافية من جل في مجال التصوير بالمسح الضوئي.
- وضع مسبار الموجات فوق الصوتية على صاحبها الميكانيكية وتعبئة ذلك تدريجيا نحو الجلد للاتصال مع طبقة سميكة من هلام بينما تبحث عن قلب ينبض باستخدام وضع المسح الضوئي ب-(الشكل 1).
- انقر فوق الزر ب وضع المسح الضوئي للحصول على صور ثنائية الأبعاد. استخدم المثانة كعلامة بارزة لتحديد الجنين الأولى المتمركزة في الحق أو القرن الرحم الأيسر ووضع علامة عليه ك R1 أو L1، على التوالي.
- تأكيد الاتجاه الأيمن والأيسر للجنين الفردية في الوقت الحقيقي عن طريق تحريك منصة التصوير في الطائرة الأفقي. المسح الضوئي من الرأس إلى الذيل لإضافة تعليق توضيحي الآنف، وأطرافه، والعمود الفقري كمعالم (الشكل 1B، 1 الفيديو).
- تصور قلب ينبض وتعليم البطين الأيسر (LV) والبطين الأيمن (RV). استخدام وضع لون دوبلر لتحسين التصور القلب (الشكل 1 ج-ز، كليب 1-2).
- انقر فوق الزر ب وضع المسح الضوئي للحصول على محور قصير parasternal-رأي، LV ورف المعروضة في قطرها الأقصى في وسط الإطار اقتناء البيانات. بدء التصوير الحي (الشكل 1B-ج).
- تغيير اتجاه الماوس فيما يتعلق بفحص طائرات للحصول على طريقة عرض أربعة-الدائرة طولية (الشكل 1). أولاً، تحديد الهياكل المتبقية للقلب مثل الاذينين، وحاجز إينتيرفينتريكولار، ومساحات إلى اليسار واليمين من الخارج. المقبل، أن الدوائر البطين والرجفان المعروضة في قطرها الأقصى. ثم البدء في الحصول على الصور.
- استبعاد الصور غير مثلى، ومنحرف التحليل النهائي. انقر فوق الزر سيني للحصول على تسجيل مستمر 'سينيلوبس' للحد ني 10 s، ثم احفظ الصور المسجلة.
5-تقييم معدل قلب الجنين ووظيفة البطين
- انقر فوق الزر M-وضع المسح الضوئي للحصول على صور القلب من أربع طائرات الدائرة (3 فيديو).
- عرض قائمة بالتسجيلات لتحليل مرة صور جميع الأجنة كاملة.
- استبعاد الصور غير مثلى، ومنحرف التحليل النهائي.
- انقر فوق الزر تحليل لقياس سمك الجدار وقطرها الداخلي بطيني اليسار/اليمين في االنبساط (لفيد، د؛ رفيد، د) واالنقباض (لفيد, s; رفيد, s)، كما هو موضح في الشكل 2.
- تحديد متوسط معدل قلب الجنين عن طريق اللعب كل سجل M-وضع دورة اقتفاء الأثر وحساب قياس تدفق واحد دورة في تدفق التالية (التباعد بين قمم متجاورة).
- إجراء قياسات متعددة (على الأقل 5 في البحث عن المفقودين) للحصول على معدل القلب (الشكل 2).
- قياس التغيرات الزمنية بين اليسار بطيني القطر االنبساطي الداخلية (لفيد، د) وقطرها الداخلي البطين الأيسر في نهاية االنقباض (لفيد, s) في جميع أنحاء دورة القلب. ثم حساب نسبة التقصير كسرية (خ ٪) على النحو التالي: % خ م = [(LVID,d-LVID,s)/لفيد، د] x100.
- إجراء قياسات متعددة (على الأقل 5 في البحث عن المفقودين) للحصول على متوسط القيم % خ.
6-تقييم معلمات تدفق القلب
- ضبط هذا القطاع في زاوية اقتناء أقل من 60س. انقر فوق الزر دوبلر لإجراء قياسات دوبلر موجه نابض من الطائرة تصوير الدائرة الأربع 2-د باستخدام محول 45 ميجاهرتز.
- أولاً، تصور التشعب الشريان الرئوي لتحديد المسالك التدفق الصحيح. بعد ذلك، انقر فوق الزر موجه نابض دوبلر للحصول على نمط التدفق من خلال في الرئة والصمامات الابهري (الشكل 3A، 4 فيديو).
- الحصول على قياسات تدفق الرئوي من موجه نابض دوبلر التتبع، بما في ذلك السرعة القصوى الانقباضية (PkV) وتسارع الوقت (في) وقت الإخراج (ET).
- إجراء قياسات متعددة (على الأقل 5 في البحث عن المفقودين) للحصول على قياسات متوسط كما هو موضح في الشكل 3 ألف (يمين).
- حساب AT ET نسبة لكل تدفق صمام كمؤشر سالكيه مساحات تدفق وتدفق الدم.
- المضي قدما للحصول على أنماط التدفق التاجي والابهري من 2-د قمي الدائرة أربع طرق العرض باستخدام موجه نابض دوبلر. أولاً، تحديد الدوائر البطين الأيسر أذينية الأيمن والأيسر. ثم، ضع حجم العينة دوبلر موجه نابض لتسجيل أنماط دوبلر تدفق التاجي وقياس سرعة االنبساطي المبكر (ه) والسرعة خوارج انقباض (أ)24،(الشكل 3B)25.
- ضبط حجم العينة دوبلر للحصول على نمط جت دوبلر الشريان الابهر. يستخدم jet دوبلر الابهري تتبع لقياس التسارع (في) ووقت الإخراج (ET) كما هو موضح في الشكل 3 (يمين) (5 فيديو)
7-تقييم على محور الجنين المشيمة
- استخدام الفحص الدوبلري اللون لتصور الشريان الرحمي والمشيمة الجنين شجرة الأوعية الدموية باستخدام محول 45 ميجاهرتز (الشكل 4 أ).
- تحديد السفن الحبل السري (اثنين من الشرايين والاوردة واحد) في الجزء داخل السلي الحبل السري، فقط بعد خروج الحبل السري من البطن الجنين.
- مكان موجه نابض حجم العينة دوبلر للحصول على نمط تدفق الشريان السري (الشكل 4 أ).
- قياس معلمات تدفق الذروة الأوعية الدموية بما في ذلك تسريع وقت (الوقت)، طرد (ET)، وذروة سرعة تدفق في نهاية االنقباض (بكف, s) باستخدام موجه نابض دوبلر سجل المسح الضوئي (الشكل 4 باء).
- الحصول على الطول الموجي على التوالي 5 في كل سفينة، في غياب حركات الجنين والحركات التنفسية الأمهات، لقياس سرعة معدل الذروة لكل سفينة.
- المضي قدما للجنين القادم.
8-بعد انتهاء تصوير الحيوان الرصد
- إيقاف حاوية isoflurane عقب انتهاء عملية التصوير.
- مواصلة رصد درجة حرارة الجسم ومعدل التنفس ومعدل ضربات القلب خلال مرحلة الانتعاش.
- إزالة facemask ونظام توصيل أنابيب حالما يبدأ السد حركات عفوية.
- يعود السد إلى السكن الملائم، ومواصلة المراقبة وفقا للبروتوكولات القياسية بعد انتهاء الإجراءات المؤسسية.
- الوثيقة الوقت لاستئناف النشاط العادي بالكامل.
9-أداء المتطلبات والاعتبارات التقنية
- تحديد وقت التجهيز للأجنة ~ 8 إلى حوالي 1 ح لتجنب الآثار السلبية للتخدير فترات طويلة على العلامات الحيوية والمعلمات الفسيولوجية.
- إكمال التدريب مع 8-10 الفئران الحوامل لتحسين تقنيات لأنماط حيازة وتدفق الصور تتبع في فترة زمنية قصيرة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
تم إجراء التحليلات الإحصائية للمؤشرات الفسيولوجية والقلب دون اتصال. وقد حسبت وسائل 5 قياسات متتالية في 3 صور الأمثل. وأعرب عن البيانات يعني ± sem. الطالب تي-تم استخدام اختبار لاستنتاج المقارنات انترجروب. واعتبرت قيمة P من ≤0.05 يعتد به إحصائيا.
في أعقاب البروتوكول أعلاه، نحن تتميز أثر التعرض المزمن لنقص ما قبل الولادة في مركز القلب والأوعية الدموية للفئران الجنينية في وقت متأخر من الحمل بالحصول على تسجيلات الموجات فوق الصوتية في الوقت الحقيقي عالية التردد في الفئران الحوامل C57/BL6 في الوقت المناسب في يوم الحملي (GD) 18.5.
بعد إنشاء تربية الجماعات، وأكد التزاوج الناجحة. وأبقى على توقيت السدود الحوامل في أقفاص تحت نظام ضوء الظلام ح 12 بالأغذية والمياه libitum الإعلانية حتى. في GD14.5، خصصت الفئران الحوامل أما إلى مجموعة نورموكسيا (وتظل في الهواء المحيط) أو إلى نقص الفريق (توضع في دائرة نقص في قوة المراقبة الدولية 10%2 للحث على نقص النظامية). بعد الولادة، وما زالت السدود وتلك الجراء المخصصة لحالتهم التجريبية حتى يوم الولادة 7 (P7).
في 6 مجموع السدود ودرست في هذه التجارب والأجنة 42 تم تصويرها بنجاح في GD18.5. واستخدمت البيانات التي تم الحصول عليها من الأجنة 36 من هذه، للتحليل اللاحق (الجدول 1). وأظهر تحليل لمعدل قلب الجنين في GD18.5 أن الأجنة التاكسج تعاني من بطء قلب الجنين (انخفاض معدل ضربات القلب)، وشهدت انخفاض ملحوظ لمؤشرات الدالة القلب الجنين (EF % و FS %) (الجدول 1). بشكل ملحوظ، قد انخفضت ذروة تدفق سرعات (بكفس) من الشريان السري بكفس في الأجنة المعرضة لنقص (الشكل 4 باء و الجدول 1). وعلاوة على ذلك، الوقت الشريان السري تسارع الوقت/الطرد (في/ET) كشفت عن نسب كبيرة القيم الدنيا في التاكسج مقارنة بالأجنة نورموكسيك، مما يوحي بزيادة مقاومة تدفق الأوعية الدموية في الحبل السري. في الاتفاق، تمت زيادة سمك جدار البطين الأيمن في الأجنة المعرضة لنقص قياسا على 2-د/م-وضع الصور (الشكل 5). منذ RV تتولى مضخة المهيمنة الدالة أثناء التطور الجنيني، بينما المشيمة بمثابة السرير الأوعية الأولية للأوكسجين، توحي هذه المعطيات مجتمعة مقاومة تدفق مرتفعة في حلبة الجنين المشيمة الأوعية الدموية مما يؤدي إلى رف تضخم. الأهم من ذلك، تواجه نقص يتعرض الأطفال حديثي الولادة الفتك بعد الولادة المبكرة. فشل RV وزيادة مقاومة الأوعية الدموية الناجمة عن التعرض المزمن لنقص قبل الولادة يحتمل أن تساهم قضية. لا يمكن استبعاد العوامل الأخرى، مثل سمية الأكسدة الناتجة عن الأوكسجين إعادة الإصابة، وسوء التغذية، والمرض الأمهات. ومع ذلك، لا يزال يتعين تحديد في الدراسات المستقبلية الآلية الكامنة وراء الدقيقة لنقص قبل الولادة الناجمة عن أمراض القلب والفتك المبكر الأجنة.
الشكل 1: الشرح الفئران الجنينية وقلب التصور في الرحم باستخدام المسح الضوئي ب-الوضع ولون دوبلر الاستجواب. التمثيل التخطيطي (أ) تحديد الفئران الجنينية والشرح (l: تركت، ص: الحق). (ب) صورة تمثيلية من المعالم التشريحية في جنين لتوجيه اتجاه قلب الجنين الحملي يوم 18.5 من عرض المحور قصيرة parasternal البطين الأيسر (LV) والبطين الأيمن (RV) والغشاء إينتيرفينتريكولار (الحبس). (ج) صورة الممثل لعرض المحور قصيرة parasternal LV ورف مع الاستجواب اللون لتسهيل قلب دائرة التصور. (د) طولية أربعة-دائرة عرض الوقف و RV، غادر الاذينين (LA) ولون الاذينين الأيمن (RA) دوبلر. (ه) عرض الدائرة أربع طولية LV ورف، مع لون دوبلر الاستجواب لتسهيل تصور مساحات التدفق: الحق تدفق البطين الأيمن والشريان الاورطي (AO)، البطين تدفق المسالك (رفعت) والمسالك البطين الأيسر إلى الخارج (لفوت) المسالك (رفعت). (و) ممثل لون دوبلر الاستجواب رفعت والسلطة الفلسطينية. (ز) ممثل لون دوبلر استجواب لفوت و AO. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 2: تقييم معدل قلب الجنين ووظيفة البطين. (أ) ممثل M-وضع التتبع التي تم الحصول عليها من رأي 4-الدائرة محور طويل في GD 18.5. (LV: غادر البطين؛ RV: البطين الأيمن؛ لوس أنجليس: الاذين الأيسر؛ RA: الحق Atrium). (ب) الأسلوب الكمي الممثل (خطوط سددت ضربة قوية بعيداً) البطين الأبعاد بما في ذلك القطر الداخلي الأيسر والبطين الأيمن في االنبساط (لفيد، د؛ رفيد، د) واالنقباض (لفيد, s; رفيد, s) واليسار واليمين سمك جدار البطين في االنبساط (لفو، د؛ حاجز رفو، د)، إينتيرفينتريكولار (الحبس)، وتظهر فوز إلى فوز قياس الموارد البشرية من الأربعة الدائرة تصوير الطائرة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3: نابض موجه دوبلر تتبع مؤشرات تدفق الرئوي والاورطي والتاجي الجنين. (أ) صورة الممثل من الشريان الرئوي موجه نابض دوبلر التتبع (يسار). أساليب القياس الكمي (خطوط) مؤشرات تدفق الرئوي PkV (السرعة القصوى)، في (تسارع الوقت)، تظهر ET (وقت الإخراج) (يمين) من عرض أربعة-الدائرة الطولية. (ب) صورة تمثيلية من التاجي والابهري نابض نمط تدفق دوبلر (يسار) والتحديد الكمي لمؤشرات تدفق الصمام التاجي ه (سرعة االنبساطي المبكر) و (خوارج انقباض)، ومؤشرات تدفق الابهري في, ET، وتظهر بكف (يمين) من 4-دائرة التصوير الطائرة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4: تقييم للجنين-المشيمة الدورة الدموية. (A) صورة الممثل للجنين-المشيمة الدوائر الأوعية الدموية باستخدام لون دوبلر الاستجواب (العليا)، والأمهات ECG السجلات (السفلي). (ب) صورة تمثيلية من موجه نابض دوبلر التسجيل والتحديد الكمي القياسات (خطوط) مؤشرات تدفق الشريان السري في نقص (العلوي) ومراقبة نورموكسيا تعرض الفئران الجنينية (السفلي). PkV (السرعة القصوى)، في (تسارع الوقت)، آخرون (وقت الإخراج). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 5: تقييم لسمك جدار البطين الأيمن في نقص يعامل الفئران الجنينية. (أ وب) الممثل M-وضع التتبع التي تم الحصول عليها من رأي الدائرة أربعة المحور الطويل في GD 18.5 في ظروف نورموكسيا ونقص. LV: غادر البطين، RV: الحق بطين، جدار البطين الأيمن. تشير الخطوط إلى قياسات كمية سمك رفو في االنقباض (s) واالنبساط (د). رفو (ج)، يظهر الكمي s زيادة سمك رفو في الفئران المعالجة بنقص الجنين مقارنة مع نورموكسيا. شريط الخطأ: الخطأ المعياري للوسط. (د) الصور المقطعية الممثل من قلوب الأجنة في تصور GD 18.5 زيادة سمك الجدار RV في نقص العلاج والجماعات نورموكسيا معاملة. التكبير الأصلي 10 X. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
| المعلمة، وحدة | نورموكسيا | نقص قبل الولادة |
| عدد الأجنة المصورة بنجاح | 20 | 16 |
| معدل وفيات ما بعد الولادة | 5% | 68.75% |
| المعلمة الفسيولوجية | (يعني ± ووزارة شؤون المرأة) | (يعني ± ووزارة شؤون المرأة) |
| نبض قلب الجنين، بي بي أم | 138 ± 4 | 89 ± 8 * * * |
| البطين الأيسر EF، % | 71.2 ± 3 | 55 ± 2 * * |
| البطين الأيسر خ، ٪ | 43 ± 2 | 29 ± 4 * * |
| بكف الشريان الرئوي، mm/s | 102 ± 10 | 129 ± 8 * * |
| في الشريان الرئوي إلى نسبة ET | 0.42 ± 0.05 | 0.03* 0.35 ± |
| الشريان السري بكف، mm/s | 58 ± 4 | 40 ± 1.5* * * |
| الشريان السري في نسبة ET | 0.5 ± 0.03 | 0.025* 0.42 ± |
| الوريد السري بكف، mm/s | 13 ± 1.2 | 19.6 ± 3 * * |
| تأخير الشرياني الوريدي السري، مرض التصلب العصبي المتعدد | 122 ± 4 | 238 ± 20 * |
| الإنكليزية والفرنسية، كسر قذفي; خ، كسرى تقصير؛ نا، غير متاحة؛ NS، ليست كبيرة؛ بكف، سرعة الذروة؛ بكف، د، السرعة القصوى خلال االنبساط؛ بكف, s، والسرعة القصوى خلال االنقباض؛ استخدم اختبار t للطالب لاستنتاج الاختلافات انترجروب. ف < 0.005. * * ف < 0.01. * ف < 0.05 يمثل فرقا كبيرا في المقارنات بين المجموعات. الطالب اختبار t. أهمية عدم ترك فارغاً. | ||
الجدول 1: معلمات الفسيولوجية نورموكسيك والفئران الجنينية التاكسج في يوم الحملي 18.5. الإنكليزية والفرنسية، كسر قذفي; خ، كسرى تقصير؛ بكف، سرعة الذروة؛ في، وقت التسارع؛ ET, وقت الإخراج. استخدم اختبار t للطالب لاستنتاج الاختلافات انترجروب. * * * ف < 0.005. ف < 0.01، و * ف < 0.05 يمثل فرقا كبيرا في المقارنة بين المجموعات.
الفيديو 1: عرض المحور قصيرة ب-وضع- من فضلك انقر هنا لمشاهدة هذا الفيديو. (انقر بالزر الأيمن التحميل.)
الفيديو 2: لون دوبلر – عرض طولية قمي. من فضلك انقر هنا لمشاهدة هذا الفيديو. (انقر بالزر الأيمن التحميل.)
الفيديو 3: وضع م. من فضلك انقر هنا لمشاهدة هذا الفيديو. (انقر بالزر الأيمن التحميل.)
الفيديو 4: الشريان الرئوي – موجه نابض دوبلر- من فضلك انقر هنا لمشاهدة هذا الفيديو. (انقر بالزر الأيمن التحميل.)
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
تشوهات القلب والأوعية الدموية وأمراض تتأثر إلى حد كبير بالعوامل الوراثية والعناصر البيئية19. قد أثبتنا سابقا أثر كبير من الأمهات تقييد السعرات الحرارية، بدأت خلال الربع الثاني، على الجنين-المشيمة تدفق الدورة الدموية، ووظيفة القلب الجنين9.
قبل الولادة نقص عامل آخر الشائعة الإجهاد أثناء التطور الجنيني هائلا قد تؤثر على الجنين-المشيمة علم وظائف الأعضاء ونظام الدورة الدموية. قد يكون تأثير التعرض قبل الولادة نقص أكثر عمقاً في ما يتعلق أمراض الشرايين التاجية مما يؤدي إلى سوء التكيف مع الحياة بعد الولادة الفترة المحيطة بالولادة. معدل ضربات القلب غير طبيعية، ومؤشرات القلب الكشف عنها في هذه الدراسة هي مؤشرات هامة في الواقع من إجهاد القلب وغيرت فسيولوجيا الدورة الدموية المشيمية، وهكذا تشكل العناصر الأولية الأساسية للكشف عن العيوب التنموية و ما يترتب عليها من التغييرات الفسيولوجية التي قد تصبح واضحة كذلك في الاستجابة للإجهاد التاكسج قبل الولادة مما يؤدي إلى فشل القلب المبكر. وخلافا للتوقعات، قد نقص تعرض الأجنة انخفاض معدل ضربات القلب. وقد تعكس هذه الظاهرة آليات غير ناضجة أوتوريجوليشن القلب في الفئران الجنينية في استجابة لنقص في GD18.5. غير أن الآلية المرضية الدقيق لا يزال غير معروف.
على الرغم من أن التصوير الأساليب، المتقدمة الأخرى مثل الجنين القلب التصوير بالرنين المغناطيسي، تسمح التصوير الحي هياكل القلب أثناء تطوير20، غالباً ما الحالة الفسيولوجية فقدت بسبب الصور الثابتة والإجراءات المطولة. من ناحية أخرى، تسمح التكنولوجيا موسع بالموجات فوق الصوتية، وأداء في فيفو دينامية التصوير الذي يحافظ على فسيولوجيا خط الأساس. علاوة على ذلك، مع توافر محولات الطاقة عالية التردد مع القرار المحسنة، تصور قلب الجنين في مختلف مراحل نمو الجنين كل فردية يمكن أن تصبح أكثر جدوى في الفئران المعدلة وراثيا بالاستفادة المثلى من الشرح الجنين أساليب. وأخيراً، التكلفة لكل تجربة أقل بكثير باستخدام هذا الأسلوب.
في تقرير سابق "هرمون النمو كيم" وآخرون، قدم الكتاب أفكاراً هامة ومبتكرة فيما يتعلق بالتصوير خطة التحسين للحصول على البيانات باستخدام جيل سابق من21من نظام التصوير بالموجات فوق الصوتية عالية التردد. تقرير آخر بزهو YQ et al.، أنشأت خط الأساس الموحد قياسات الجنين التداول على المستوى الفيزيولوجي باستخدام الموجات فوق الصوتية عالية تردد مجهزة بلون نظام دوبلر22. ومن ثم، بروتوكول المعروضة هنا يكمل البروتوكولات المحددة سابقا، ويوسع لتحديد أسلوب شامل أمرا ممكناً وعملياً في الوقت الحقيقي في إطار تجريبي. واستخدمت نظام الموجات فوق الصوتية عالية تردد متقدمة وحساسة للغاية في هذه الدراسة لفحص الدارة الجنين المشيمة كوحدة. البروتوكول المحدد بسيطة وموحدة لتوظيف هذا النظام قوية فعالة كما يتضح من تحقيق قياسات قابلة للقياس الكمي لتأثير نقص في الدورة الدموية الجنينية في الفئران في GD18.5.
ومع ذلك، ينبغي أن نعترف بأوجه القصور الهامة والتحديات لتصوير القلب فادح: وكلاء أولاً، مخدر، بما في ذلك إيسوفلوراني، قد تؤثر على المعلمات الفسيولوجية للجنين. التخدير فترات طويلة، وتساقط الشعر، وجل بالموجات فوق الصوتية يمكن أن يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة الجسم، التي يمكن أن تؤثر على معدل ضربات القلب والمؤشرات الفسيولوجية للسد، فضلا عن الأجنة. في الوقت الحاضر، لا يوجد أي أسلوب متاح لتقييم مستوى وكلاء مخدر وآثارها على الجنين. للالتفاف حول هذا القيد، ونحن تيتراتي المستنشق مستويات إيسوفلوراني بعناية لتحقيق التخدير المناسبة للسدود، مع الحفاظ على معدل ضربات القلب القاعدية، والعلامات الحيوية. ثانيا، تصور الأجنة الموجودة في عمق البطن صعبة ودون المستوى الأمثل، مما يؤدي إلى استبعاد هذه الأجنة من تحليل البيانات النهائية. لون دوبلر يتيح تحسين أمثلية أقسام التصوير والمواءمة الكافية بين محول طاقة وتدفق الدم. وثالثاً، إجراء التحليل المتزامن لجميع الأجنة يتطلب الكفاءة للمشغل في اكتساب التصور والصورة سريعة ودقيقة سريعاً، ينطوي على أهمية التدريب العملي.
وأخيراً، تحتاج الخطوات الرئيسية في هذا الأسلوب يمكن التأكيد بما في ذلك 1) الإعداد السليم للنظام. 2) الحفاظ على درجة حرارة الجسم ثابتة ومعدل ضربات القلب للحوامل الماوس. 3) تحسين معدل التدفق إيسوفلوراني للحفاظ على الأساس الدول الفسيولوجية للأجنة للحصول على بيانات موثوق بها. 4) واتساقا والحصول على كفاءة الصور في أقرب وقت ممكن. 5) عمر الحمل والجنس والسلالة الحيوانية هي المتغيرات الهامة التي قد تؤثر تأثيراً كبيرا على النتائج. ولذلك، ينبغي تصميم البروتوكول التجريبي بعناية لمراعاة هذه المتغيرات قبل بما في ذلك عناصر التحكم المتطابقة من نفس السلالة الحيوانية في تحليل البيانات وتفسيرها.
وفي الختام، نظام الموجات فوق الصوتية عالية تردد هو وسيلة فعالة لتحقيق المظهرية توصيف نظم القلب والأوعية الدموية الجنينية في الرحم مع القيمة العلمية والتجريبية الهامة والتطبيقات المستقبلية المحتملة التي قد وتشمل 1) فهم ديناميات الفسيولوجية أثناء تطوير القلب. 2) تحقيق المظهرية تحليلاً شاملا لنماذج الوراثية CHDs. 3) توضيح أثر تداول الجنين المشيمة في تطوير دائرة القلب والنضج والتكيف مع التشديد على. 4) أداء الموجات فوق الصوتية تسترشد حقن الأجنة لدراسة السموم أو تيراتوجينس أو العوامل العلاجية في المستقبل. 6) تنفيذ تتبع البقع واللطخ وتحليل إجهاد قدرات للحصول على وظيفة عضلة القلب الإقليمية المفصلة لعضلة القلب النامية قد يوفر أساسا للدراسات المستقبلية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
وأعلن عدم تضارب المصالح.
Acknowledgments
ونحن نشكر الأساسية الفيزيولوجيا الحيوانية، شعبة الطب الجزيئي في جامعة كاليفورنيا لتوفير الدعم التقني والوصول المفتوح للنظام بيوميكروسكوبي (UBM) الموجات فوق الصوتية Vevo 2100. وأيده هذه الدراسة في مركز بحوث الصحة المعاهد الوطنية للصحة والطفل (5K12HD034610/K12) واكتشاف معهد جامعة كاليفورنيا الأطفال والصندوق اليوم وغدا الأطفال، وديفيد جيفن مدرسة من الطب البحوث جائزة الابتكار إلى توما م.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Vevo 2100 | VisualSonics, Toronto, Ontario, Canada | N/A | High Freequency Ultrasound Biomicroscopy. The set up is available in animal physiology core facility, division of molecular medicine, UCLA. USA |
| inbred mice (c57/BL6) | Charles River Laboratories | N/A | Inbread wild type mouse strain |
References
- Touma, M., Reemtsen, B., Halnon, N., Alejos, J., Finn, J. P., Nelson, S. F., Wang, Y. A Path to Implement Precision Child Health Cardiovascular Medicine. Front Cardiovasc Med. 4, 36 (2017).
- Triedman, J. K., Newburger, J. W. Trends in Congenital Heart Disease. The Next Decade. Circulation. 133, 2716-2733 (2016).
- Gilboa, S. M., et al. Congenital Heart Defects in the United States Estimating the Magnitude of the Affected Population in 2010. Circulation. 134, 101-109 (2016).
- Pruetz, J. D., et al. Outcomes of critical congenital heart disease requiring emergent neonatal cardiac intervention. Prenat Diagn. 34, 1127-1132 (2014).
- Peterson, C., et al. Mortality among Infants with Critical Congenital Heart Disease: How Important Is Timely Detection? Birth Defects Res A Clin Mol Teratol. 97 (10), 664-672 (2013).
- Atz, A. M., et al. Prenatal Diagnosis and Risk Factors for Preoperative Death in Neonates with Single Right Ventricle and Systemic Outflow Obstruction: Screening Data from the Pediatric Heart Network Single Ventricle Reconstruction Trial. J Thorac Cardiovasc Surg. 140 (6), For the Pediatric Heart Network Investigators 1245-1250 (2010).
- Lalani, S. R., Belmont, J. W. Genetic Basis of Congenital Cardiovascular Malformations. Eur J Med Genet. 57 (8), 402-413 (2014).
- Hanchard, N. A., Swaminathan, S., Bucasas, K., Furthner, D., Fernbach, S., Azamian, M. S., et al. A genome-wide association study of congenital cardiovascular left-sided lesions shows association with a locus on chromosome 20. Hum Mol. 11, 2331-2341 (2016).
- Arsenijevic, V., Davis-Dusenbery, B. N. Reproducible, Scalable Fusion Gene Detection from RNA-Seq. Methods Mol Biol. 1381, 223-237 (2016).
- LaHaye, S., Corsmeier, D., Basu, M., Bowman, J. L., Fitzgerald-Butt, S., Zender, G., et al. Utilization of Whole Exome Sequencing to Identify Causative Mutations in Familial Congenital Heart Disease. Circ Cardiovasc Genet. 9 (4), 320-329 (2016).
- Zaidi, S., Choi, M., Wakimoto, H., Ma, L., Jiang, J., Overton, J. D., et al. De novo mutations in histone modifying genes in congenital heart disease. Nature. 498 (7453), 220-223 (2016).
- Leirgul, E., Brodwall, K., Greve, G., Vollset, S. E., Holmstrom, H., Tell, G. S., et al. Maternal Diabetes, Birth Weight, and Neonatal Risk of Congenital Heart Defects in Norway, 1994-2009. Obstet Gynecol. 128 (5), 1116-1125 (2016).
- Garry, D. J., Olson, E. N. A Common Progenitor at the Heart of Development. Cell. 127 (6), 1101-1104 (2006).
- Postma, A. V., Bezzina, C. R., Christoffels, V. M. Genetics of congenital heart disease: the contribution of the noncoding regulatory genome. J Hum Genet. 61, 13-19 (2016).
- Ganguly, A., Touma, M., Thamotharan, S., De Vivo, D. C., Devaskar, S. U. Maternal Calorie Restriction Causing Uteroplacental Insufficiency Differentially Affects Mammalian Placental Glucose and Leucine Transport Molecular Mechanisms. Endocrinology. Oct. 157 (10), 4041-4054 (2016).
- Lluri, G., Huang, V., Touma, M., Liu, X., Harmon, A. W., Nakano, A. Hematopoietic progenitors are required for proper development of coronary vasculature. J Mol Cell Cardiol. 86, 199-207 (2015).
- Bishop, K. C., Kuller, J. A., Boyd, B. K., Rhee, E. H., Miller, S., Barker, P. Ultrasound Examination of the Fetal Heart. Obstet Gynecol Surv. 72 (1), 54-61 (2017).
- He, H., Gan, J., Qi, H. Assessing extensive cardiac echography examination for detecting foetal congenital heart defects during early and late gestation: a systematic review and meta-analysis. Acta Cardiol. 71 (6), 699-708 (2016).
- Hobbs, C. A., Cleves, M. A., Karim, M. A., Zhao, W., MacLeod, S. L. Maternal Folate-Related Gene Environment Interactions and Congenital Heart Defects. Obstet Gynecol. 116 (2 Pt 1), 316-322 (2016).
- Gabbay-Benziv, R., et al. A step-wise approach for analysis of the mouse embryonic heart using 17.6 Tesla MRI. Magn Reson Imaging. 35, 46-53 (2017).
- Kim, G. H. Murine fetal echocardiography. J Vis Exp. (72), e4416 (2013).
- Zhou, Y. Q., Cahill, L. S., Wong, M. D., Seed, M., Macgowan, C. K., Sled, J. G. Assessment of flow distribution in the mouse fetal circulation at late gestation by high-frequency Doppler ultrasound. Physiol Genomics. 46 (16), 602-614 (2014).
- Greco, A., Coda, A. R., Albanese, S., Ragucci, M., Liuzzi, R., Auletta, L., Gargiulo, S., Lamagna, F., Salvatore, M., Mancini, M. High-Frequency Ultrasound for the Study of Early Mouse Embryonic Cardiovascular System. Reprod Sci. 22 (12), 1649-1655 (2015).
- Deneke, T., Lawo, T., von Dryander, S., Grewe, P. H., Germing, A., Gorr, E., Hubben, P., Mugge, A., Shin, D. I., Lemke, B. Non-invasive determination of the optimized atrioventricular delay in patients with implanted biventricular pacing devices. Indian Pacing Electrophysiol J. 10 (2), 73-85 (2010).
- Kono, M., Kisanuki, A., Ueya, N., Kubota, K., Kuwahara, E., Takasaki, K., Yuasa, T., Mizukami, N., Miyata, M., Tei, C. Left ventricular global systolic dysfunction has a significant role in the development of diastolic heart failure in patients with systemic hypertension. Hypertens Res. 33 (11), 1167-1173 (2010).
