ضربات القلب عبر الصدر في الفئران
Summary
تخطيط صدى القلب عبر الصدر يقدم طريقة موسع لتقييم وظيفة القلب في الفئران. ويمكن استخدام مزيج من الموجات فوق الصوتية والتصوير دوبلر طرائق الحصول على قياسات ثلاثية الأبعاد للقلب داخل القلب وتدفق الدم ، والتي توفر معا بتقييم أداء القلب وضغط الدم الانقباضي الانبساطي.
Abstract
في السنوات الأخيرة ، فقد أصبحت النماذج الفئران السبيل الأساسي لدراسة الآليات الجزيئية لضعف القلب الناجمة عن التغيرات في التعبير الجيني. ويمكن استخدام الجينات المعدلة وراثيا وطرق استهداف لتوليد فئران بحجم القلب وتغيير الوظيفة ،<sup> 1-3</sup> ونتيجة لذلك ،<em> في الجسم الحي</emوهناك حاجة> تقنيات لتقييم النمط الظاهري على القلب. ويمكن استخدام تخطيط صدى القلب عبر الصدر ، نبض موجة دوبلر (PWD) ، والأنسجة دوبلر التصوير (TDI) من أجل توفير قياسات الابعاد لقلب فأر ولقياس درجة القلب الانقباضي والانبساطي الأداء. يستخدم التصوير ثنائي الأبعاد للكشف التشريح أو تحركات غير طبيعية من البطين الأيسر ، في حين يستخدم M – وضع الصدى لتقدير أبعاد القلب وانقباض.<sup> 4،5</sup> وبالإضافة إلى ذلك ، يستخدم لقياس سرعة PWD المترجمة من تدفق المضطرب ،<sup> 6</sup> في حين يتم استخدام TDI لقياس سرعة الحركة عضلة القلب.<sup> 7</sup> وهكذا ، ضربات القلب عبر الصدر يوفر طريقة شاملة لتقييم موسع في وظيفة القلب في الفئران.
Protocol
1. اعداد الفئران للدراسات التصوير قبل الدراسات والتصوير ، وتخدير الماوس (2 ٪ isoflurane مختلطة مع 0.5 لتر / دقيقة 100 ٪ O 2) في غرفة التعريفي. تأكد لتصفية الغاز من النفايات من أجل سلامة المشغل. إزالة الحيوان من غرفة تحريض واستخدام الشعر كليبرز حلق الفراء من العنق إلى مستوى وسط الصدر. ثم إزالة شعر الجسم المتبقية مع كريم إزالة الشعر. ويمكن تنفيذ هذا التحضير قبل يوم واحد للدراسات التصوير لتقليل احتمال غير مرغوب فيها استجابات التوتر في الفئران. تطبيق duralube هلام لكلتا العينين لمنع جفاف الصلبة (تجنب الاتصال مع قضيب القرنية هلام). مكان الماوس تخدير في وضع الاستلقاء فوق وسادة التدفئة مع جزءا لا يتجزأ من تخطيط القلب يؤدي من أجل الحفاظ على درجة حرارة الجسم. ضع خطم داخل مخروط الأنف متصلة بنظام التخدير للحفاظ على مستوى ثابت للدولة التخدير في جميع أنحاء الداخلي (1.0 ٪ الى 1.5 ٪ isoflurane مختلطة مع 0.5 لتر / دقيقة 100 ٪ O 2). تنفيذ قرصة إصبع أو الذيل لتأكيد التخدير. إذا لزم الأمر ، يمكن تعديل مستوى التخدير للحصول على معدل ضربات القلب المستهدفة من 450 ± 50 نبضة في الدقيقة (BPM). ادخال مسبار بلطف المستقيم (بعد التشحيم) لمراقبة مستمرة وضبط درجة حرارة الجسم عن طريق لوحة التدفئة. فمن المهم للحفاظ على درجة حرارة الجسم ضمن نطاق ضيق (37.0 درجة مئوية ± 0.5 درجة مئوية) ، وحتى التغيرات المعتدلة في درجة الحرارة ومعدل ضربات القلب يؤثر على وظيفة القلب في الفئران. تطبيق الهلام الكهربائي إلى الكفوف الأربعة والشريط لهم الأقطاب ECG. 2. تقييم الفعل الانقباضي للقلب لبدء هذا الإجراء ، وتطبيق طبقة من الهلام محمى الموجات فوق الصوتية في الصدر ، في المقام الأول على المنطقة التي تغمر القلب. يجب أن تكون درجة حرارة الجسم لدرجة الحرارة هلام تقريبية. قد يكون حجم هلام الباردة إضافة بسرعة الى معدل فقدان حرارة الجسم. تجنب فقاعات الهواء في هلام ، والتي يمكن أن تتداخل مع التصوير بالموجات فوق الصوتية. لشل حركة الماوس في الموقف ، بزيادة طفيفة (حتى الرأس) تحت زاوية طفيفة. باستخدام micromanipulator ، لشل حركة الموجات فوق الصوتية التحقيق مع زاوية 90 درجة بين التحقيق والقلب. على البدء بتقديم قصيرة محور القياسات echocardiographic ، وانخفاض التحقيق على القفص الصدري parasternally. تجنب وضع التحقيق مباشرة عبر القص أو على الجلد ، حيث سيؤدي ذلك إلى تشويه الإشارة. أولا ، سوف نقوم ثنائي الأبعاد (2D) التصوير ('B – وضع') للحصول على عرض على طول محور القص القصير. ضبط مساحة العرض من لجنة التحقيق للحصول على صورة كاملة اعتمادا على حجم قلب الحيوان. ومن المؤكد أن الصورة المناسبة في هذا الاتجاه وتشمل البطين الأيسر وجزء بسيط من الجدار البطين الأيمن. السهم (كما هو موضح في الفيديو) إلى عضلات أمامي جانبي وخلفي إنسي حليمي ، الجدران الخلفي والأمامي من الوقف ، الجدار الحاجز البطيني ، وجزء بسيط من الجدار البطين الأيمن. خلال هذه القياسات ، وإيلاء اهتمام خاص للتشوهات المحتملة الحركة الجدار (مثل تقييد الحركة ، akinasia ، اتواقت) أو تمدد الأوعية الدموية. المقبل ، وسوف نستخدم M – وضع ضربات القلب ، والذي يوفر 1 الأبعاد (1D) عرض ، للحصول على قياسات دقيقة للأبعاد القلب وانقباض. اكتسبت تخزين الصور في وقت لاحق لتقييم المعلمات وظيفة البطين الأيسر الانقباضي. 3. تقييم الفعل من القلب الانبساطي أثناء عرض لا يزال محور القص القصير ، يمكن أن نقوم الأنسجة دوبلر التصوير (TDI) لقياس سرعة الحركة عضلة القلب. تتميز المنطقة التي تهم تشمل الجدار الخلفي البطين الأيسر للتقييم محور شعاعي. فإن الموجي حصل على أربعة قمم لتقييم وظائف الانبساطي : IVRT ، E ، A '، وIVCT. 'S يمثل سرعة الانقباضي. وسوف (الشكل 3B) يمكن وصفها لاحقا في هذه المعلمات ممثل نتائج القسم. ويمكن استخدام نبض موجة دوبلر (PWD) لقياس سرعة تدفق الدم في منطقة صغيرة على عمق محدد في نسيج عضلة القلب. صورة لنمط تدفق عبر الصمام التاجي ، والميل إلى الوراء الحيوان في موقف تراند. إمالة التحقيق التصاعدي ، على ان يكون التحقيق هو متعامد مع قمة القلب. الآن زيادة مستوى isoflurane لخفض معدل ضربات القلب إلى 300-350 نبضة في الدقيقة ، مما سيؤدي إلى تباطؤ حركة الصمام التاجي. للدراسات المقارنة ، فمن المهم للحفاظ على معدل ضربات القلب مماثلة بين الحيوانات. تصور حركة الصمام المترالي كنقطة مرجعية لقياس التدفق عبر صمام. مكان حجم العينة في غيض من الصمام التاجي. قياس أنماط التدفق عبر الصمام التاجي باستخدام الأشخاص ذوي الإعاقة. وينظر بشكل مميز دفعتين ، أحدهما يمثل ملء السلبي من البطين (أوائل [E] موجة) ، وبما يتفق مع ملء نشطة مع انقباض أذيني (الأذيني [A] الموجة) واحدة. في صحة القلب ، وسرعة E – موجة أكبر بقليل من موجة A (الشكل 3C). حالما يتم الانتهاء من جميع القياسات ، وإزالة القطب هلام (عن طريق المسح برفق مع قطع من الشاش قياسي) والقيود من الحيوان. السماح للحيوان غير المقيد لاستعادة صدارة لوحة ECG ساخنة في وضع مستقيم وإيقاف التخدير. عندما يستيقظ الفأر ، والعودة إلى قفصه. 4. ممثل نتائج ضربات القلب عبر الصدر ويمكن استخدام دراسات echocardiographic موسع لتقييم البطين الأيسر التشكل وظيفة في نماذج الفئران من مرض القلب ، وتستخدم على نطاق واسع 4،5 هذه التقنية ، ويوفر بديلا للإجراءات محطة لتقييم وظيفة LV ، مثل حلقة الضغط داخل القلب حجم measurements.8 أو النموذج السابق فيفو قلب العمل. 9 تقييم أبعاد الغرفة LV بواسطة ضربات القلب عبر الصدر M – وضع يسمح للكشف عن الشاذ توسيع دائرة الوقف أو زيادة سمك الجدار في نماذج مختلفة من أمراض القلب. 5 وهكذا ، ضربات القلب عبر الصدر ، جنبا إلى جنب مع نبض موجة دوبلر ، يشكل وسيلة شاملة للتقييم غير الغازية من الانقباضي والانبساطي وظيفة القلب في الفئران. الشكل 1. نظرة عامة للقرار 770 VEVO العالية في النظام الجزئي لضربات القلب فيفو التصوير والتصوير دوبلر (A) ونحن نستخدم نظام السكك الحديدية VisualSonics متكاملة مع وحدة الرصد الفيزيولوجي ، لوحة رسم القلب ، ومسح الرأس RMV 30mHz. (ب) يتم وضع الماوس وضبط النفس بشكل صحيح على لوحة التدفئة مع أقطاب ECG المتكاملة (لون الذهب). وسجلت في أطرافه الأربعة في الأقطاب ECG. (CD) المستخدمة فوتوغرافية تظهر الزوايا المناسبة لنبض موجة دوبلر للحصول على وظيفة قياسات ضغط الدم الانبساطي ، على النحو المبين في المادة 4 من البروتوكول. المسبار التوجه لقياسات ضغط الدم الانقباضي وظيفة عرض الفيديو في البروتوكول. الشكل 2. صور ممثل ضربات القلب 2D (B – اسطة) (A) شبه القصية القصيرة المحور الأمامي رأي يظهر البطين الأيسر (AW) والخلفي الجدران (PW) ، والجدار الحاجز البطيني (SW) ، والجدار الجانبي (LW). ويمكن قياس القطر من تجويف البطين الأيسر والبطين الأيسر وقطره الداخلي (LVID). النجمة يدل على العضلات الحليمية خلفي إنسي. (ب) قمي أربعة غرفة عرض تبلغ مساحتها أكثر من عرض الصمام التاجي لتحديد E / A السرعات القصوى. غادر LV ، البطين ؛ MVAL ، النشرة صمام تاجي الأمامي ؛ MVPL ، النشرة صمام تاجي الخلفي ؛ RV ، البطين الأيمن. الشكل 3. اقتناء والكمي للبيانات ضربات القلب ودوبلر ، وهذا الرقم يتضمن صورا ممثل البيانات التي حصل عليها المقابلة لوحات رسم قلب 2D المعروضة في الشكل 2. (A) M – تتبع النمط مع خطوط تشير إلى نهاية الانقباضي (ESD) ونهاية الانبساط بأقطار (EDD). غادر LVPWD / S ، سماكة الجدار الخلفي للبطين (انبساط / انقباضة) ؛ LVAWD / S ، غادر سماكة الجدار الأمامي للبطين (انبساط / انقباضة). (ب) ممثل عن اقتفاء أثر دوبلر تصوير الأنسجة من الجدار الخلفي LV. IVRT ، وقت الاسترخاء isovolumic ؛ IVCT ، تقلص الوقت isovolumic. هاء 'موجة يتوافق مع الحركة من خلال الحلقة المترالي الانبساطي ملء وقت مبكر من الوقف ، وقال' موجة تنبع من انقباض أذيني خلال ملء وقت متأخر من LV. 'S تمثل سرعة الانقباضي. (C) نبض تسجيل دوبلر موجة من صمام تاجي نصائح النشرة يوفر المترالي أنماط التدفق من سرعة التي يمكن أن تكون مشتقة السرعة الانبساطي المبكر (E) ، والسرعة في وقت متأخر مع انكماش الانبساطي الانبساطي (A) ، وE / A النسبة. وIVRT أيضا متغير مفيدة لتوصيف وظيفة الانبساطي والضغوط التعبئة. ET يشير مرة قذف.
Discussion
من المهم توحيد مستوى التخدير ، 10 درجة حرارة الجسم ، ومعدل ضربات القلب ضمن فوج من الفئران لتسهيل المقارنة بين مجموعات مختلفة من الفئران أو المورثات عند استخدام M – وضع ضربات القلب. لتقييم الأشخاص ذوي الإعاقة وظيفة الانبساطي ، لا بد من خفض معدل ضربات القلب وذلك لتقييم الخصائص الانبساطي للقلب الفئران. يجب أن تكون الوظائف الحيوية للحيوان لوحظ بشكل وثيق من أجل منع فشل الدورة الدموية والموت. من ناحية أخرى ، يمكن للقياسات وظيفة الانقباضي باستخدام نموذج M – معدلات ضربات القلب القلب ، وأقل من 400 نبضة في الدقيقة يسبب نهاية الانبساط بأقطار لزيادة نتيجة لزيادة لملء LV.
Acknowledgements
نود أن نشكر الدكتور كوري رينولدز وPhenotyping ماوس BCM الأساسية للحصول على مساعدة الخبراء مع هذا المشروع والوصول إلى نوع المرافق. XHTW هو كيك WM كلودج مؤسسة الشباب في البحوث الطبية ، وأيضا على دعم من قبل المعاهد الوطنية للصحة / NHLBI المنح R01 – R01 HL089598 وHL091947 ، والضمور العضلي جمعية المنحة # 69238. كما يدعم هذا العمل في جزء من التحالف Leducq مؤسسة اشارة كناس CaMKII في القلب.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Vevo 770 high-resolution in vivo micro-imaging system * | VisualSonics | www.visualsonics.com/products | ||
| RMV (Real-time MicroVisualization) 707B 30MHz ccanhead with encapsulated transducer | VisualSonics | www.visualsonics.com/products | ||
| Vevo integrated rail system including physiological monitoring unit | VisualSonics | www.visualsonics.com/products | ||
| Vevo compact anesthesia system | VisualSonics | www.visualsonics.com/products | ||
| Heating lamp | General Supply | |||
| Hair removal lotion (Nair) | General Supply | |||
| Sigma créme (electrode cream) | Parker Labs | Part#17-05; www.cardioogyshop.com | ||
| Ecogel 100 ultrasound gel | Eco-Med Pharmaceuticals Inc. | Code 30GB; www.eco-med.com | ||
| Standard gauze pads | Safe Cross First Aid | |||
| Tape/ cotton swabs/ heating pads (x2)/ Clidox/ ddH2O | General Supply |
* Required software is Vevo software including B-Mode application, pulse wave Doppler application, and cardiovascular analysis tools package.
References
- Zhang, T. M. a. i. e. r., S, L., Dalton, N. D. The deltaC isoform of CaMKII is activated in cardiac hypertrophy and induces dilated cardiomyopathy and heart failure. Circ Res. 92 (8), 912-912 (2003).
- Srivastava, D., Thomas, T., Lin, Q. Regulation of cardiac mesodermal and neural crest development by the bHLH transcription factor, dHAND. Nat Genet. 16 (2), 154-154 (1997).
- Sood, S., Chelu, M. G., van Oort, R. J. Intracellular calcium leak due to FKBP12.6 deficiency in mice facilitates the inducibility of atrial fibrillation. Heart Rhythm. 5 (7), 1047-1047 (2008).
- Gardin, J. M., Siri, F. M., Kitsis, R. N. Echocardiographic assessment of left ventricular mass and systolic function in mice. Circ Res. 76 (5), 907-907 (1995).
- Tanaka, N., Dalton, N., Mao, L. Transthoracic echocardiography in models of cardiac disease in the mouse. Circulation. 94 (5), 1109-1109 (1996).
- Patten, R. D., Aronovitz, M. J., Bridgman, P. Use of pulse wave and color flow Doppler echocardiography in mouse models of human disease. J Am Soc Echocardiogr. 15 (7), 708-708 (2002).
- Garcia-Fernandez, M. A., Azevedo, J., Moreno, M. Regional Left Ventricular Diastolic Dysfunction Evaluated by Pulsed-Tissue Doppler Echocardiography. Echocardiography. 16 (5), 491-491 (1999).
- Pacher, P., Nagayama, T., Mukhopadhyay, P. Measurement of cardiac function using pressure-volume conductance catheter technique in mice and rats. Nat Protoc. 3 (9), 1422-1422 (2008).
- Larsen, T. S., Belke, D. D., Sas, R. . Pflugers Arch. 437 (6), 979-979 (1999).
- Roth, D. M., Swaney, J. S., Dalton, N. D. Impact of anesthesia on cardiac function during echocardiography in mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 282 (6), H2134-H2134 (2002).
Tags
Transthoracic EchocardiographyMurine ModelsCardiac DysfunctionGene ExpressionDimensional MeasurementsCardiac PhenotypePulse Wave Doppler (PWD)Mouse HeartCardiac Systolic PerformanceCardiac Diastolic PerformanceTwo-dimensional ImagingM-mode EchoQuantification Of Cardiac DimensionsContractilityPWD Velocity Of Turbulent FlowTDI Velocity Of Myocardial MotionNoninvasive Evaluation
Cite This Article
Respress, J. L., Wehrens, X. H. Transthoracic Echocardiography in Mice. J. Vis. Exp. (39), e1738, doi:10.3791/1738 (2010).