Method Article

Ekokardiyografik Imaging tarafından Enine Aort Konstrüksiyon Mouse Modeli Kardiyak Morfolojik Değerlendirilmesi ve Fonksiyonel Değişiklikler

DOI:

10.3791/54101

⸱

June 21st, 2016

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Physiology and Biophysics, University of Washington

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu protokolün amacı, noninvaziv B- ve M-mod ekokardiyografi ve renk / nabız dalga Doppler görüntüleme kullanarak, enine aort daralma yarattığı kalp hastalığı fare modelinde kardiyak yapısal ve fonksiyonel değişikliklerin değerlendirilmesidir.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Farelerde enine aort daralması (TAC), kardiyak hipertrofi ve kalp yetmezliği mekanizmalarını incelemek için değerli bir model olarak kullanılmıştır1. Kalp hastalığının hayvan modellerinde gerçek zamanlı kardiyak, morfolojik ve fonksiyonel değişiklikleri değerlendirmek için güvenilir bir noninvaziv yöntem gereklidir. Transtorasik ekokardiyografi, kardiyak yapı ve fonksiyonun noninvaziv değerlendirilmesi için önemli bir araçtır2. Burada, bir fare TAC modelinde miyokardiyal yeniden şekillenme ve kalp yetmezliğinin zaman içindeki ilerlemesini izlemek için yüksek çözünürlüklü bir ultrason görüntüleme sistemi kullandık. TAK sonrası farelerde kardiyak hipertrofi, ventriküler dilatasyon ve fonksiyonel bozulmayı hassas bir şekilde değerlendirmek için B-modu, M-modu ve Doppler görüntüleme kullanıldı. Renkli ve nabız dalgası (PW) Doppler görüntüleme, TAK tarafından oluşturulan aort daralması boyunca basınç gradyanını noninvaziv olarak ölçmek ve farelerde transmisyonel kan akışını değerlendirmek için kullanıldı. Bu nedenle, transtorasik ekokardiyografik görüntüleme, kalp hastalığının fare modellerinde kardiyak boyutların ve fonksiyonun kapsamlı noninvaziv ölçümlerini sağlar.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

TAC ve miyokard enfarktüsü (MI) gibi kalp hastalığının fare modellerinin, hastalık mekanizmalarını incelemek ve yeni terapötik stratejiler geliştirmek için değerli olduğu kanıtlanmıştır3. TAC başlangıçta kompansatuar hipertrofiyi indükler, ancak uzun süreli aşırı basınç yükü kardiyak dilatasyona ve kalp yetmezliğine yol açar4. Aort daralmasının sıkılığı, kardiyak hipertrofisinin derecesini ve kalp yetmezliğine geçişini doğrudan belirler. Aort daralması boyunca basınç gradyanının noninvaziv ve güvenilir ölçümü, bu çalışmaların başarısı için esastır. Doppler görüntüleme, kateter bazlı basınç ölçümü için noninvaziv bir alternatif olan TAC5 tarafından üretilen basınç gradyanını değerlendirmek için kullanılmıştır.

Ekokardiyografi,farelerde 6-8 farelerde kardiyak morfolojinin yanı sıra sistolik ve diyastolik fonksiyonu noninvaziv olarak ölçmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. İki boyutlu B-mod görüntüleme, kalbin anormal hareketlerini veya yapısal değişikliklerini tespit etmek için kullanılır. Tek boyutlu M-mod görüntüleme, kardiyak boyutların ve kontraktilitenin ölçülmesi için kullanılır. Renkli ve PW Doppler görüntüleme, son zamanlarda ekokardiyografi için akış yönlülüğü ve hızının yanı sıra sistolik ve diyastolik performansın ölçümü de dahil olmak üzere geniş uygulamalara sahip olan kemirgen ultrasonunda kullanılmaktadır9.

B modu, M modu, renkli ve PW Doppler modunda ekokardiyografi kullanılarak kardiyak fonksiyonun boylamsal gerçek zamanlı izlenmesi, fizyolojik ve patolojik koşullar altında farelerde kardiyak yapı ve fonksiyonun kapsamlı bir değerlendirmesini sağlar. Burada, TAK veya sahte cerrahi sonrası farelerde dinamik kardiyak, morfolojik ve fonksiyonel değişiklikleri izlemek için ekokardiyografik görüntülemenin kullanımının ayrıntılı bir tanımını sunuyoruz.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

protokol Washington Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi kuralları takip eder.

1. Cerrahi Prosedür ve Görüntüleme Hazırlık

  1. TAC ya da sham tabi C57BL / 6 fareleri, daha önce 10 tarif.
  2. Bir hafta TAC veya sahte ameliyat sonrası, 1 L / dk O 2 ile karışık% 2 izofluran ile indüksiyon odasında fare uyutmak. ayak veya kuyruk kısma tepkisizlik tarafından uygun anesthetization onaylayın. anestezi altında iken kuruluğunu önlemek için gözleri veteriner merhem kullanın. epilasyon kremi uygulayarak göğüs tüylerden. % 70 etanol ile fare cildi dezenfekte edin.
  3. Sırtüstü pozisyonda bir hayvan işleme platformu için fareyi sabitleyin. 1 L / dak, O 2 ile karıştırılmış% 1 izofluran - Anestezi, sabit bir seviyede muhafaza edilmesi için, 0,5 teslim etmek için bir Roket ucu konisi kullanımı.
  4. fare pençeleri elektrot jeli uygulayın ve onları elektrot pedi için teyp.
  5. vücut sıcaklığını izlemek için bir rektal prob takın. bir ısıtma yastığı veya lamba aracılığıyla 37 ° C'de vücut ısısını korumak.
  6. Fare göğüs, kalp örten esas alan önceden ısıtılmış ultrason jel tabakası uygulayın. Not: ultrason jeli kaldırmak ve görüntüleme işlemi sonrası steril gazlı bez ile fare kurulayın.

Aort Arch adlı 2. Kullanım B-mod ve Doppler Görüntüleme Enine Aort daralma değerlendirin

  1. aorta, büyük arter dalları ve daralma sitesini görselleştirmek için aortik ark görünümü elde etmek B-mod ayarını kullanın.
    1. Sol dekübit pozisyonda içine fare döndürmek için mümkün olduğunca yukarı platformun sol tarafını eğin. dikey pozisyonda standına ultrason dönüştürücüyü tutun ve fare çene doğru çentik işaret ile, sağ parasternal hat boyunca göğüs üzerine yerleştirin. Not: Fare toraks sıkıştırmak etmeyin transd indirirkenÜçer; basınç az miktarda gereklidir.
    2. scapula düzeyinde transdüser yukarı doğru eğin ve aortik ark görünüme gelene kadar hafifçe saat yönünde döndürün. Isimsiz arter (IA) ve sol karotis arter (YDMA) (Şekil 1) dallanma arasında yer alan çapraz aort daralma sitesi, gözlemleyin.
      Not: Resim daralma sham ameliyat farede tespit edilir.
  2. daralma site genelinde kan akışının yönünü ve hızını izlemek için renkli Doppler moduna geçmek için iş istasyonunda "renkli Doppler" düğmesini tıklayın. Edinme ve "cine store" butonuna tıklayarak görüntüleri saklamak.
  3. En yüksek hızı ile stenotik jet aramak için daralma sitesine hemen distalinde dalga Doppler modu ve yer numune hacmi (kesik imleç kutusu) pulse geçmek için "PW Doppler" düğmesini tıklayın, ardından "PW Doppler" butonuna tıklayın aort fl dalga formları elde etmek içinow ve ölçmek zirve hızı (Şekil 2).
  4. Basınç farkı = 4 x V max 2: modifiye Bernoulli denklemi kullanılarak daralma site genelinde basınç gradyanı hesaplayın. Sadece daha fazla analiz için 40 ila 80 mmHg arasında değişen bir basınç gradyanı ile fareler bulunmaktadır.

Parasternal Uzun Eksen adlı 3. kullan B-mod ve M-mod Görüntüleme Kardiyak Boyutlar ve kontraktilite Değerlendirmek için

  1. Fare platformda sırtüstü pozisyonda yatarken ile farenin kafasına çentik işaret dikey moda dönüştürücüyü tutun. sol parasternal hattına toraks paralel dönüştürücüyü indirin ve 30 ° saat yönünün tersine döndürün.
  2. Kalbin tam uzun aks "sagital" görünümü elde etmek için B-mod görüntüleme kullanın. transdüser açısını ayarlayın ve sol ventrikül, intraventriküler septum duvar ve sağ ventrikül duvar hafif bir kısmını görselleştirmek için derinliği odak. SKalp duvar kalınlığı ve oda boyutunun daha sonraki ölçümler için görüntüleri ave. "Kalp paketi" kullanılarak, daha sonra select gibi IVS veya LVAW, LVID ve LVPW gibi parametreler ve ölçümleri elde etmek için her parametre için gelen çizgiler çizmek için resmin üzerine tıklayın.
  3. Kalp duvar hareket kalıplarını gözlemlemek ve akinezi, hipokinezi ve asenkroni dahil olmak üzere olası hareket anormallikleri, kontrol edin.
    Not: Akinezi ve sırasıyla kalp duvarının hareket komple ve parsiyel kaybı ifade hipokinezi. Asenkronisi düzensiz, koordinasyonsuzluk kalp duvar hareketi gösterir.
  4. Papiller kas düzeyinde LV duvarlara dik M-mod, yer M-mode imleç geçin ve kalp boyutları ve fraksiyonel kısalma (Şekil 3), daha sonra ölçümü için görüntüler elde.

Parasternal Kısa Eksen View, Kardiyak Morfoloji ve fonksiyonunu değerlendirmek için kullanın B-mod ve M-mod Görüntüleme 4.

  1. From parasternal uzun eksen görünümü, dönüştürücü saat yönünde 90 ° çevirerek parasternal kısa eksen görünümü elde. açıkça görülebilir ve sağa (2 ve 04:00 pozisyonu) bulunan papiller kas hem B-modda kalp yatay kesit "enine" görünüm vermek için dönüştürücüyü ayarlayın.
  2. M-mode geçin ve sol ventrikül orta düzeyde M-mod ekseni yerleştirin. Edinme ve kardiyak duvar kalınlığına, oda boyut ve fraksiyonel kısalma (Şekil 4) daha sonra ölçümleri için mağaza görüntüler. "Kalp paketi" kullanarak, SAX IVS veya LVAW, LVID ve LVPW dahil (kısa eksen) ve resmin üzerine tıklayın seçkin parametreler ölçümler elde etmek için her parametre için gelen çizgiler çizmek için.
    Not: Burada elde edilen ölçümler parasternal uzun eksen görüntüsü (Şekil 5) elde edilenlere yakından ilişkili olmalıdır.

Apikal dört odacık View, Kullanımda 5.Sistolik ve diyastolik fonksiyon Değerlendirmek için Doppler Görüntüleme

  1. Ekranın alt kısmındaki kulakçıklar ile sol ve sağ hem de ventriküller görselleştirmek için Apikal dört boşluk görünümü elde. B-modunda, kısa eksen görünümü, aşağı açı farenin kafasını platformunun sol üst köşesini eğin ve farenin sağ omuza doğru dönüştürücüyü yönlendirmek. Bu apeks yukarı doğru bakarak kalp "koronal" görünümü elde etmek için esasen.
  2. B-modda mitral kapak görselleştirmek ve mitral kapak ucunda numune hacmi (kesik imleç kutusu) yerleştirerek, renkli Doppler moduna geçin.
  3. PW Doppler moduna geçin mitral kapak genelinde akış modellerini değerlendirmek için. mitral kan akış yönüne Doppler probu imleç paralel hizaya getirin. En yüksek hızı (Şekil 6) saptamak için bir prob açısı 20'den az ° kullanın.
  4. Daha sonra ölçümler için görüntüleri kaydetme. "Kalp paketi" kullanın ve "MV akışını seçin. "Her parametreyi tıklayın ve ölçümler elde etmek çizgiler gelen çizmek Mevcut ölçümler şunlardır:. Tepe E hızı (erken aktif ventriküler gevşeme ile doldurma), (IVRT bir hız (geç atriyal kasılma ile doldurma), mitral izovolumik rahatlama ve kasılma süreleri tepe ve IZKS sırasıyla) ve ejeksiyon zamanı (ET).
  5. MPI = (IZKS + İVRZ) / ET tarafından miyokard performans indeksi (MPİ) hesaplayın.

Hayvan 6. Post-prosedürel Tedavi

  1. gerektiğinde intraperitoneal cerrahi hayvanlara analjezi ve / veya steril tuzlu su verin.
  2. Hayvan yüzüstü pozisyonda bir ısıtma pedi üzerinde kurtarmak için izin verin. sternal yatma korumak için yeterli bilinci yerine kadar gözetimsiz bir hayvan bırakmayın. Tamamen iyileşene kadar diğer hayvanların şirkete prosedürü uğramıştır bir hayvan iade etmeyin.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Şekil 1 sahte (Şekil 1A) tabi fare kalp veya TAC cerrahisi (Şekil 1B) aortik ark bakış B-mod görüntüleri gösterir. arkus aorta, innominat arter, karotis arter sol ve sol subklavyen arter gösterilir. Aort daralma TAC'de açıkça görünür olduğunu unutmayın, ancak kalbi sham değil. Aort görünümünden Renkli Doppler görüntüleri Şekil 2A gösterilmiştir. Daralma site genelinde aort akım dalga PW Doppler görüntüleme (Şekil...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ekokardiyografi yaygın kalp hastalığı 2,6 kemirgen modellerinde kardiyak fonksiyonunu değerlendirmek için kullanılır olmuştur. Bu tür basınç-hacim döngü ölçümü 11 gibi invaziv veya terminal yöntemlere kıyasla ve ex vivo kalp 12, ekokardiyografi yaşayan hayvanlarda süregelen kalp yapısal ve fonksiyonel değişikliklerin değerlendirilmesi için güçlü, non-invaziv bir araç sağlar çalışma. Güvenilir veri elde etmek için, dikkatli ısıtma cihazı ve anestezi seviyesini ayarlayarak fizyolo...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma kısmen NIH/NHLBI hibeleri R00HL0908076 ve R01HL116507 (QL'ye) tarafından desteklenmiştir.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yok.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Anestezi ekipmanlarıHarvard Aparatı, 84 Ekim Hill Road
Holliston, MA		723015
Vevo 2100 Görüntüleme SistemiVisualSonics Inc., 3080 Yonge Street Suite 6100, Box 66, Toronto, Ontario, KanadaVevo 2100
Aquasonic ultrason jeliParker Laboratories, 286 Eldridge Rd, Fairfield, NJ 03-50
IsofluranePiramal Healthcare, Inc, 3950 Schelden Circle
Bethlehem, PA 		NDC 66794-017-25
F / hava anestezi gaz filtresi ünitesiBickford, Inc, 12318 Big Tree Rd, Wales Center, NY 80120

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Rockman, H. A., et al. Segregation of atrial-specific and inducible expression of an atrial natriuretic factor transgene in an in vivo murine model of cardiac hypertrophy. Proc Natl Acad Sci USA. 88 (18), 8277-8281 (1991).
  2. Tanaka, N., et al. Transthoracic echocardiography in models of cardiac disease in the mouse. Circulation. 94 (5), 1109-1117 (1996).
  3. Patten, R. D., Hall-Porter, M. R. Small animal models of heart failure: development of novel therapies, past and present. Circ Heart Fail. 2 (2), 138-144 (2009).
  4. Heineke, J., Molkentin, J. D. Regulation of cardiac hypertrophy by intracellular signalling pathways. Nat Rev Mol Cell Biol. 7 (8), 589-600 (2006).
  5. Oka, T., et al. Cardiac-specific deletion of Gata4 reveals its requirement for hypertrophy, compensation, and myocyte viability. Circ Res. 98 (6), 837-845 (2006).
  6. Gardin, J. M., Siri, F. M., Kitsis, R. N., Edwards, J. G., Leinwand, L. A. Echocardiographic assessment of left ventricular mass and systolic function in mice. Circ Res. 76 (5), 907-914 (1995).
  7. Respress, J. L., Wehrens, X. H. Transthoracic echocardiography in mice. J Vis Exp. (39), e1738(2010).
  8. Pistner, A., Belmonte, S., Coulthard, T., Blaxall, B. Murine echocardiography and ultrasound imaging. J Vis Exp. (42), e2100(2010).
  9. Patten, R. D., Aronovitz, M. J., Bridgman, P., Pandian, N. G. Use of pulse wave and color flow Doppler echocardiography in mouse models of human disease. J Am Soc Echocardiogr. 15 (7), 708-714 (2002).
  10. deAlmeida, A. C., van Oort, R. J., Wehrens, X. H. Transverse aortic constriction in mice. J Vis Exp. (38), e1729(2010).
  11. Pacher, P., Nagayama, T., Mukhopadhyay, P., Bátkai, S., Kass, D. A. Measurement of cardiac function using pressure-volume conductance catheter technique in mice and rats. Nat Protoc. 3 (9), 1422-1434 (2008).
  12. Larsen, T. S., et al. The isolated working mouse heart: methodological considerations. Pflugers Arch. 437 (6), 979-985 (1999).
  13. Roth, D. M., Swaney, J. S., Dalton, N. D., Gilpin, E. A., Ross, J. Jr Impact of anesthesia on cardiac function during echocardiography in mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 282 (6), H2134-H2140 (2002).
  14. Pearlman, A. S., Stevenson, J. G., Baker, D. W. Doppler echocardiography: applications, limitations and future directions. Am J Cardiol. 46 (7), 1256-1262 (1980).
  15. Bauer, M., et al. Echocardiographic speckle-tracking based strain imaging for rapid cardiovascular phenotyping in mice. Circ Res. 108 (8), 908-916 (2011).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Transverse Aortic ConstrictionEchocardiographic ImagingMouse ModelCardiac HypertrophyHeart FailureB mode ImagingM mode ImagingDoppler ImagingPressure GradientFractional Shortening

Related Articles