Summary
Здесь мы описываем и сравниваем две позиции для получения апригальный четырехкамерный вид у мышей. Эти позиции позволяют количественно определить правую функцию желудочков, дают сопоставимые результаты и могут быть использованы взаимозаменяемы.
Abstract
Диастолическая дисфункция является отличительной чертой правого желудочка (РВ) ремоделирования, связанные с условиями перегрузки давления. Тем не менее, Р. диастолическая функция редко количественно в экспериментальных исследованиях. Это может быть связано с техническими трудностями в визуализации Р.В. в априго-четырехкамерном представлении у грызунов. Здесь мы описываем две позиции, облегчающие визуализацию актической четырехкамерной зрения у мышей для оценки диастолической функции Р.В.
Акциальный четырехкамерный вид включен путем наклона платформы фиксации мыши влево и caudally (LeCa) или вправо и кранистом (RiCr). Обе позиции обеспечивают изображения сопоставимого качества. Результаты диастолической функции Р.В., полученные с двух позиций, существенно не отличаются. Обе позиции сравнительно просты в выполнении. Этот протокол может быть включен в опубликованные протоколы и позволяет детально изыскать функцию Р.В.
Introduction
Диастолическая дисфункция является отличительной чертой правого желудочка (РВ) ремоделирования1 и связана с условиями перегрузки давления2. Эхокардиография (EchoCG) может быть использована для характеристикиР. диастолической дисфункции 3,4. Несмотря на последние изменения в эхокардиографии мелких животных, измерения диастолических параметров редко сообщаются. В отличие от этого, измерения систолической функции широко используютсядля характеристики трансгенных мышей 5, а также для оценки ответ лечения6.
Отчасти это можно объяснить трудностями в измерении диастолических параметров с априго-четырехкамерного обзора. Визуализация сердца в таком положении может быть облегчена путем наклона платформы фиксации LeCa или RiCr. Даже если эти манипуляции используются, эхокардиографы несообщают о них в своих рукописях 4,7. Поэтому остается неясным, дают ли эти манипуляции сопоставимые результаты. Кроме того, это также исключает развитие стандартизированной номенклатуры этой позиции для мышей.
Цель этого исследования состояла в том, чтобы описать две позиции для априго-четырехкамерной визуализации зрения и сравнить их результаты. Для определения различий между двумя позициями, мы использовали мышь легочной артерии полосирования (PAB) модель, в которой тантал клип приводит к частичной окклюзии легочной артерии. Это окклюзия приводит к правильному желудочка ремоделирования и дисфункции. Полную информацию о операции PAB можно найти в ранее опубликованной работе3. Для сравнения использовались шам-управляемые мыши, где клип был помещен рядом с легочной артерией. Исследования EchoCG проводились через три недели после операции с использованием системы визуализации с сканом 30 МГц (см. Таблицу материалов для обоих). Номенклатура для описания позиций и ориентаций между мышью и ультразвуковым лучом используется, как описано Чжоу и др.7.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Исследование проводилось в соответствии с национальными правилами для экспериментов на животных и Директивой ЕС 2010/63. Подготовка оборудования, как описано ранее Brittain и др.8.
1. Подготовка мыши
- Получить от 12 до 13 недельных мужчин C57Bl6/J мышей и разместить их с 12 ч свет / темный цикл, при постоянной комнатной температуре, и с объявлением libitum доступ к стандартной лаборатории чау и воды, до начала эксперимента.
- Анестезия мыши с помощью общей анестезии утвержденных институтом и проверить на отсутствие реакции на нос. Под мягкой анестезией с изофрураном 0,8%-1,2%, зафиксировать мышь на нагретой платформе. Нанесите электродный гель на его конечности для непрерывного мониторинга частоты и температуры сердца.
- Depilate волосы на груди мыши с помощью depilation крем. Чтобы уменьшить давление на грудную клетку, не наносите ультразвуковой гель непосредственно на грудную клетку; скорее нанесите слой геля на кончик преобразователя.
2. Приобретение изображения
- Апригчетырехальное четырехкамерное представление с левым и каудальным наклоном платформы
- После подготовки мыши, ангулят платформу влево на 10 "-15", а затем caudally на 10 "15" ".
- Расположите преобразователь над вершиной с помощью плоскости визуализации (45) к корональной плоскости и центральной оси ультразвукового луча, направленной краниально, задним и влево, чтобы получить афикатические четырехкамерные виды. Нажмите кнопку B-Mode, чтобы активировать изображение B-mode/2-D.
ПРИМЕЧАНИЕ: Преобразователь может быть проведен вручную или закреплен этапом. Термин "B-режим" происходит от системы визуализации, которая использовалась вместо более привычного термина "двухмерный" (2-D) и используется во всем протоколе. - Ищите внешний вид следующих структур в акустическом окне: левый желудочек (LV), левый предсердий (LA), Р.В., правое предсердие (РА), митральный клапан (MV), и трикуспидный клапан (ТВ).
- Манипулируйте плоскостью изображения в корональной плоскости и вращайте часы и против часовой стрелки вокруг центральной оси до тех пор, пока оба желудочка не будут визуализированы в их длинном измерении и оба предплеки видны. Это четырехкамерный вид(рисунок 1).
- Нажмите кнопку Cine store, чтобы сохранить запись.
- Нажмите кнопку Scan/Freeze, чтобы приостановить систему.
- Измерение скорости транстрикцеппидного кровотока
- Нажмите кнопку Scan/Freeze, чтобы активировать систему.
- Нажмите кнопку Overlay несколько раз, чтобы активировать объем образца для режима PW (пульсированная волна).
- Сохраняя полученный четырехкамерный вид, используйте трекбол для позиционирования объема образца при открытии трикуспидальных клапанов для измерения скорости притока (E и Пиковые скорости).
- Нажмите кнопку режима PW для измерения скорости притока (E и Пиковые скорости).
ПРИМЕЧАНИЕ: Поскольку трикуспидные клапаны трудно визуализировать в этом положении, выполнение нескольких измерений помогает правильно выровнять объем образца с кровотока. Выполните выборку Доплера с наименьшим углом падения между лучом Доплера и направлением кровотока. Полученный профиль кровотока должен соответствовать следующим критериям: 1) профиль притока, похожий на M-образную форму с первым пиком ниже второго; 2) дыхательная модуляция с увеличенной амплитудой при вдохновении; 3) максимальная амплитуда скоростей в нескольких измерениях(рисунок 2). - Нажмите кнопку Cine Store, чтобы сохранить оптимизированную запись.
- Нажмите кнопку Scan/Freeze, чтобы приостановить систему.
- Измерение трикуспидального кольцевой плоскости систолической экскурсии (TAPSE)
- Нажмите кнопку Scan/Freeze, чтобы активировать систему.
- Переключитесь на B-режим, нажав кнопку B-Mode. Некоторые манипуляции на изображении могут быть необходимы для восстановления правильного четырехкамерного обзора.
- Нажмите кнопку Overlay несколько раз, чтобы активировать объем образца M-режима. Используя трекбол, выровнять объем образца с боковой частью трикуспида аннулирования. Потянув края объема образца с помощью трекбола, выровнять длину объема образца, чтобы покрыть всю амплитуду сердечного движения во время сердечного цикла.
- Нажмите кнопку M-Mode, чтобы активировать M-режим. Трикуспид аннулирует движения должны выглядеть как волна(рисунок 2).
- Нажмите кнопку Cine store, чтобы сохранить запись.
- Нажмите кнопку Scan/Freeze, чтобы приостановить систему.
- Измерение параметров тканей доплера
- Нажмите кнопку Scan/Freeze, чтобы активировать систему.
- Нажмите кнопку B-Mode, чтобы активировать B-режим.
ПРИМЕЧАНИЕ: Некоторые манипуляции с ангуляцией в корональной плоскости и часовой стрелке и часовой стрелки вокруг центральной оси изображения могут потребоваться для восстановления правильного четырехкамерного обзора. - Нажмите кнопку Overlay несколько раз, чтобы активировать объем образца для TDI (тканевая доплеровская визуализация). Используя трекбол, выровнять объем образца с боковой частью трикуспида аннулирования, где Р. свободной стеной создает угол с трикуспидальным клапаном. Потянув края объема образца с помощью трекбола, отрегулируйте объем образца, чтобы включить как систолические, так и диастолические экстремальные положения аннулирования.
-
Нажмите кнопку Tissue, чтобы активировать режим TDI.
ПРИМЕЧАНИЕ: желтый отслеживание записи TDI выглядит соответствующим следующим критериям:1) запись, похожая на перевернутую М-форму; 2) четко различимы e' и A' пики во время диастолы и S ' пик во время систолы; 3) максимальная амплитуда скоростей в нескольких измерениях(рисунок 2). - Нажмите кнопку Cine Store, чтобы записать оптимизированное изображение.
- Нажмите кнопку Scan/Freeze, чтобы приостановить систему.
- Апотическим четырехкамерным видом с правым и черепным наклоном платформы
- Обучить платформу справа при 10-15 ", а затем черепно-мозговые на 10 "-15". Выполните измерения, описанные в предыдущих разделах для шагов LeCa (шаги 2.1, 2.2, 2.3 и 2.4).
ПРИМЕЧАНИЕ: Во время исследования, изофруран должен быть титр между 0.-1.2, чтобы сохранить частоту сердечных колеи мыши на 400-440 bpm. В этом диапазоне измеряются отдельные пики транстрикупидного кровотока и скорости доплера ткани (DTI). Чтобы избежать воздействия потери тепла на гемодинамику, данные регистрируются, а анализ выполняется в автономном режиме. Для анализа используются только сигналы, полученные по истечении срока действия. Измерения 3 - 5 биений сердца усредняются.
- Обучить платформу справа при 10-15 ", а затем черепно-мозговые на 10 "-15". Выполните измерения, описанные в предыдущих разделах для шагов LeCa (шаги 2.1, 2.2, 2.3 и 2.4).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Априксивный четырехкамерный вид трудно получить у мышей. Таким образом, манипуляции с позицией платформы могут помочь визуализировать сердце, изменив его положение в грудной клетке. Наклон платформы влево и вправо улучшил акустическое окно и предоставил изображения сопоставимого качества в B-режиме(рисунок 1). После получения правильных позиций, измерения в PW-, M-, и TDI-режимы при условии изображения сопоставимого качества(рисунок 2). Измерение диастолических параметров проводилось на фиктивных и PAB-управляемых мышах(таблица 1). Обе позиции (RiCr и LeCa) дали одинаковые результаты по диастолическим параметрам(таблица 2). Кроме того, исследования EchoCG в обеих позициях выявили схожие различия между фиктивными и группами PAB(Таблица 2, тест Даннета). Анализ корреляции показал хорошее согласие между значениями, полученными от этих двух облегченных позиций(рисунок 3). Как небольшие группы животных были использованы для этого исследования, непараметрические тесты были применены9,10. Внутринаблюдательная изменчивость некоторых проанализированных параметров была опубликована ранее3.
Рисунок 1 : Репрезентативные изображения апригона четырехкамерного вида. Акциальный четырехкамерный вид включен путем наклона платформы фиксации мыши влево и caudally (LeCa) или вправо и кранистом (RiCr). Лос-Анджелес - левое атриум; LV - левый желудочек; РА - правое предсердие; Р.В. и правый желудочек. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 2 : Репрезентативные изображения измерений TAPSE, TDI и транстрикуспидных потоков, полученных из двух упрощенных апикальных четырехкамерных позиций обзора. TAPSE - трикуспидан аннулус плоскости систолическая экскурсия; E' - ранний пик правильной скорости релаксации желудочков; A' - поздний пик правильной скорости релаксации желудочков; Скорость сжатия правого желудочка; E - ранний пик диастолического притока трикуспида; Поздний пик диастолического притока трикуспида. Обратите внимание на изменения в транстрикуспидированного профиля кровотока на вдохновение (Insp). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 3 : Корреляционный анализ данных, полученных с двух упрощенных акических позиций. Анализ корреляции проводился с использованием непараметрического теста Спирмана. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Таблица 1: Характеристика эксплуатируемых групп через три недели после операции. RVFW - правой толщины стенки на правом желудочковом суставе; VTI - интервал времени скорости.
Таблица 2: Сравнение результатов, полученных от апиического четырехкамерного обзора, облегчаемого наклоном левой каудальной или правой черепной платформы. Показаны функциональные параметры, полученные от EchoCG. Поскольку каждая мышь исследовалась в обеих позициях, для внутригрупповых сравнений использовался тест с подписанным рангом Уилкоксон. § р йgt; 0,05 между RiCr и LeCa. Тест Крускал-Валлис, за которым последовал пост-специальный тест Даннета, использовался для нескольких групповых сравнений. В таблице представлены результаты двух отобранных межгрупповых сопоставлений. - стр. 0,05, п. 0;; 0,01. PAB - легочная артерия, перевязка; LeCa - левый каудальный наклон; RiCR - правый наклон черепа; E - ранний пик диастолического притока трикуспида; Поздний пик диастолического притока трикуспида; TAPSE - трикуспидан аннулус плоскости систолическая экскурсия; e' - ранний пик правильной скорости релаксации желудочков; а' - поздний пик правильной скорости релаксации желудочков; Скорость сжатия правого желудочка; HR и частота сердечных приступов; bpm и удары в минуту.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Эхокардиографическая функция Р.В. функция и оценка измерения с параштернальных позиций были хорошо описаны. В отличие от этого, апикическое положение в эхокардиографии мыши было пренебречь отчасти из-за технических трудностей. Используя горизонтальное положение платформы, трудно получить достаточное акустическое окно для четырехкамерного изображения зрения. Для облегчения изображения этого положения, платформа может быть наклонена влево, манипуляции, аналогичные левостороннее позиционирование пациентов. Это должно привести к левому и более превосходное позиционирование сердца, тем самым улучшая акустическое окно. Таким образом, LeCa является нашей стандартизированной позиции для апиической визуализации. Тем не менее, примерно в 30%-35% мышей, качество изображения в этом положении может быть недостаточным. Здесь, изображение в положении RiCr может быть полезно.
Из этих позиций можно измерить скорости транстрикупидного кровотока (E и A) и скорость доплеровской ткани (E' и A'), предоставляя информацию о диастолической функции Р.В. Мы наблюдали хорошую корреляцию между параметрами TDI, полученными с двух позиций. Менее удовлетворительной была корреляция Е. В целом визуализация транстрикуспидального профиля кровотока была самой сложной частью протокола, представленного здесь, и продемонстрировала самую высокую изменчивость. Измерение TAPSE и S' по ткани Доплера дало оценку систолической функции Р. Однако, в свете последних выводов, физиологическое значение TAPSE не ясно11. Мы обычно не измеряем р. дробную область сжатия из апкального положения, потому что в условиях перегрузки давления боковая часть увеличенного Р.В. частично покрывается грудиной и не полностью видна из этого положения3. Таким образом, визуализация апического положения у мышей позволяет измерять параметры, обычно используемые в клинике, и, таким образом, предоставляет больше информации, что позволяет более полную функциональную характеристику.
Штамм, анализ скорости напряжения, и пятнышко отслеживания эхокардиографии являются новыми модальностями сердечного ультразвука12. Его высокая чувствительность может обнаружить сердечную дисфункцию на начальных стадиях13 и имеет право предсказывать смертность14; поэтому его применение также оправдано в экспериментальных исследованиях. К сожалению, у мышей, Р. свободной стены частично скрыты за тенью грудины, которые могут препятствовать анализу деформации. Кроме того, анализ пятен требует хорошего качества изображения и визуализации всей свободной стенки.
Сердечно-сосудистая система быстро реагирует на изменения в осанке, активируя барорецепторные механизмы15. Поэтому можно было бы ожидать, что наклон черепа платформы вызовет отражательные изменения измеренных параметров сердца. Действительно, как голова вверх и голова вниз наклона позиции вызвало переходное изменение частоты сердечных приступов и сердечной электрической оси у мышей16. В то время как наклон головы на 90 градусов приводит к увеличению частоты сердечных приступов, наклон головы на 90 градусов вызывает преходящую и статистически незначительную брадикардию. В отличие от этого, мы рекомендуем наклонить мышь только на 10 -15 "в любом направлении. Эти умеренные изменения в осанке не вызвали каких-либо измеримых гемодинамических пертурбанс.
LV диастолической функции у мышей является еще одним недостаточно изученной области. Хотя протокол, представленный здесь, не протестирован, он должен быть использован для количественной оценки диастолической функции LV.
Теоретические и практические ограничения маленького животного EchoCG были подробно описаны в другом месте8. В этом протоколе измерения проводятся при сердечной сражени 400-440 bpm. В этом диапазоне частоты сердечных приступов возможны измерения пиков скорости E и A, а также индексов TDI. При более высоких темпах сердечных приступов пики сливаются, что делает количественную оценку невозможной. Так как физиологическая частота сердечных приступов у мышей составляет 500-600 bpm, частота сердечных приступов, используемых в этом протоколе, довольно низка. Тем не менее, измерения в этом диапазоне частоты сердечных приступов кажутсянадежными и позволяют проводить различие между физиологичными и дисфункциональными фенотипами 3.
Мы описали протокол для двух позиций, облегчающих оценку функциональных параметров Р. из четырехкамерных взглядов у мышей. Позиции обеспечивают сопоставимые результаты и могут быть использованы взаимозаменяемы.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторам нечего раскрывать.
Acknowledgments
Исследование было профинансировано Институтом сосудистого исследования легких Люльда.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| RMV-707B scan head 30 MHz | Visual Sonics | P/N 11459 | mouse scan head |
| VisualSonics Vevo 770® High-Resolution Imaging System | Visual Sonics | 770-230 | ultrasound machine |
| Veet depilation creme for sensitive skin | Veet | 07768307 | |
| Surgical tape Durapore 3M | 3M Deutschland GmbH | 1538-1 | for fixation |
| Askina Brauncel cellulose swabs | B.Braun | 9051015 | |
| Aquasonic ultrasound gel | Parker Laboratories Inc. | BT025-0037L | |
| Electrode Gel | GE medical systems information technologies Inc. | 2034731-002 | apply to extremities for countinous ECG and heart rate monitoring |
| Thermasonic gel warmer | Parker Laboratories Inc. | 82-04-20 | to reduce heat loss warm up the ultrasound gel before use |
References
- Egemnazarov, B., Crnkovic, S., Nagy, B. M., Olschewski, H., Kwapiszewska, G. Right ventricular fibrosis and dysfunction: Actual concepts and common misconceptions. Matrix Biology: Journal of the International Society for Matrix Biology. 68-69, 507-521 (2018).
- Rain, S., et al. Right ventricular diastolic impairment in patients with pulmonary arterial hypertension. Circulation. 128, 1-10 (2013).
- Egemnazarov, B., et al. Pressure overload creates right ventricular diastolic dysfunction in a mouse model: assessment by echocardiography. Journal of the American Society of Echocardiography. 28, 828-843 (2015).
- Crnkovic, S., et al. Functional and molecular factors associated with TAPSE in hypoxic pulmonary hypertension. American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 311, 59-73 (2016).
- Shi, L., et al. miR-223-IGF-IR signalling in hypoxia- and load-induced right-ventricular failure: a novel therapeutic approach. Cardiovascular Research. 111, 184-193 (2016).
- de Raaf, M. A., et al. Tyrosine kinase inhibitor BIBF1000 does not hamper right ventricular pressure adaptation in rats. American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 311, 604-612 (2016).
- Zhou, Y. Q., et al. Comprehensive transthoracic cardiac imaging in mice using ultrasound biomicroscopy with anatomical confirmation by magnetic resonance imaging. Physiological Genomics. 18, 232-244 (2004).
- Brittain, E., Penner, N. L., West, J., Hemnes, A. Echocardiographic assessment of the right heart in mice. Journal of Visualized Experiments. (81), e50912 (2013).
- Kitchen, C. M. Nonparametric vs parametric tests of location in biomedical research. American Journal of Ophthalmology. 147, 571-572 (2009).
- Yan, F., Robert, M., Li, Y. Statistical methods and common problems in medical or biomedical science research. International Journal of Physiology, Pathophysiology and Pharmacology. 9, 157-163 (2017).
- Guihaire, J., et al. Non-invasive indices of right ventricular function are markers of ventricular-arterial coupling rather than ventricular contractility: insights from a porcine model of chronic pressure overload. European Heart Journal Cardiovascular Imaging. 14, 1140-1149 (2013).
- Sareen, N., Ananthasubramaniam, K. Strain Imaging: From Physiology to Practical Applications in Daily Practice. Cardiology in Review. 24, 56-69 (2016).
- Thavendiranathan, P., et al. Use of myocardial strain imaging by echocardiography for the early detection of cardiotoxicity in patients during and after cancer chemotherapy: a systematic review. Journal of the American College of Cardiology. 63, 2751-2768 (2014).
- Sengelov, M., et al. Global Longitudinal Strain Is a Superior Predictor of All-Cause Mortality in Heart Failure With Reduced Ejection Fraction. JACC: Cardiovascular Imaging. 8, 1351-1359 (2015).
- Silvani, A., et al. Physiological Mechanisms Mediating the Coupling between Heart Period and Arterial Pressure in Response to Postural Changes in Humans. Frontiers in Physiology. 8, 163 (2017).
- Mohan, M., Anandh, B., Thombre, D. P., Surange, S. G., Chakrabarty, A. S. Effect of posture on heart rate and cardiac axis of mice. Indian Journal of Physiology and Pharmacology. 31, 211-217 (1987).
