אקו Transthoracic ב עכברים
Summary
אקו Transthoracic מציעה שיטה לא פולשנית להערכת תפקוד הלב בעכברים. שילוב של אולטראסאונד דופלר שיטות הדמיה ניתן להשתמש כדי להשיג מדידות ממדי של הלב ואת זרימת הדם intracardiac, אשר יחדיו מספקים הערכה של הסיסטולי והדיאסטולי לב וביצועים.
Abstract
בשנים האחרונות, מודלים Murine הפכו את השדרה העיקרית לחקר המנגנונים המולקולריים של חוסר תפקוד הלב שנבעו משינויים ביטוי גנים. טראנסגנטי שיטות מיקוד הגן יכול לשמש כדי ליצור עכברים עם גודל הלב ואת תפקוד שונה,<sup> 1-3</sup> וכתוצאה מכך,<em> In vivo</emטכניקות> יש צורך להעריך את הפנוטיפ הלב שלהם. אקו Transthoracic, דופק גל דופלר (מע"צ), ורקמות דופלר הדמיה (TDI) יכול לשמש כדי לספק מדידות ממדי של הלב העכבר כדי לכמת את מידת הסיסטולי והדיאסטולי לב וביצועים. הדמיה דו מימדי משמש כדי לזהות אנטומיה נורמלית או תנועות של החדר השמאלי, ואילו ה-M-mode הד משמש כימות של ממדים לב contractility.<sup> 4,5</sup> בנוסף, PWD משמש לכמת מהירות מקומי של זרימה טורבולנטית,<sup> 6</sup> ואילו TDI משמש כדי למדוד את מהירות התנועה של שריר הלב.<sup> 7</sup> לכן, אקו transthoracic מציעה שיטה מקיפה להערכת פולשנית של תפקוד הלב בעכברים.
Protocol
1. עכברים הכנה ללימודי הדמיה לפני בדיקות הדמיה, להרדים את העכבר (2% isoflurane מעורבב עם 0.5 L / min 100% O 2) בתא אינדוקציה. הקפד לסנן גז פסולת לשלומם של המפעיל. הסר את החיה מבית הבליעה אינדוקציה ושימוש קוצץ שיער לגלח את הפרווה מן הצוואר עד גובה החזה באמצע. ואז להסיר את שיער הגוף הנותר עם קרם להסרת שיער. הכנה זו עשויה להתבצע יום לפני בדיקות הדמיה כדי למזער את פוטנציאל התגובות ללחץ לא רצוי בעכברים. החל duralube ג'ל על שתי העיניים כדי למנוע התייבשות של בלובן העין (למנוע פנייה הקרנית עם המוליך ג'ל). מניחים את העכבר הרדים בעמדה פרקדן על גבי כרית חימום עם מוטבע א.ק.ג. מוביל על מנת לשמור על טמפרטורת הגוף. מניחים את חוטם בתוך חרוט האף מחובר למערכת הרדמה כדי לשמור על רמה היציב הרגעה לאורך ההליך (1.0% עד 1.5% isoflurane מעורבב עם 0.5 L / min 100% O 2). בצע קמצוץ הבוהן או זנב כדי לאשר תרופות הרגעה. אם יש צורך, לרמה של ההרדמה ניתן להתאים לקבל היעד קצב לב 450 ± 50 פעימות לדקה (BPM). הכנס בעדינות בדיקה רקטלית (לאחר סיכה) כדי לפקח באופן רציף ולהתאים את טמפרטורת הגוף באמצעות כרית חימום. חשוב לשמור על טמפרטורת הגוף בטווח צר (37.0 ° C ± 0.5 ° C), כמו גם שינויים מתונים בטמפרטורה וקצב הלב להשפיע על תפקוד הלב בעכברים. החל ג'ל האלקטרודה על ארבע כפות רגליים קלטת להם אלקטרודות א.ק.ג.. 2. הערכת תפקוד סיסטולי של הלב כדי להתחיל בהליך זה, למרוח שכבה של ג'ל אולטרסאונד שחומם מראש ל בחזה, בעיקר באזור שמעל הלב. ג'ל יש לחמם לטמפרטורת הגוף המשוער. נפח של ג'ל קר יכול להוסיף במהירות לשיעור של אובדן חום הגוף. הימנע בועות אוויר ג'ל, אשר יכול להפריע הדמיה קולי. לשתק את העכבר בעמדה קלה כלפי מעלה (את הראש) תחת בזווית קלה. שימוש micromanipulator, לשתק את החללית אולטרסאונד עם זווית של 90 מעלות בין החללית ואת הלב. כדי להתחיל לעשות קצר ציר מדידות echocardiographic, מנמיכים את החללית על החזה parasternally. הימנע הצבת בדיקה ישירות מעל עצם החזה או על העור, כמו זה יהיה לעוות את האות. ראשית, נבצע דו ממדי (2D) הדמיה ("B-mode") כדי לקבל תצוגה לאורך ציר קצר parasternal. התאם את אזור התצוגה של החללית כדי לקבל תמונה מלאה תלוי בגודל הלב של החיה. תמונה נכונה בכיוון זה יכלול את החדר השמאלי וחלק קטן של קיר החדר הימני. החץ (המוצג בסרטון) מציין את שרירי papillary anterolateral ו posteromedial, הקירות האחורי ואת הקדמי של LV, הקיר במחיצה תוך חדרי, וחלק קטן של קיר החדר הימני. במהלך המדידות הללו, להקדיש תשומת לב מיוחדת פוטנציאל ליקויים קיר תנועה (למשל, hypokinesia, akinasia, asynchrony) או מפרצת. לאחר מכן, נשתמש M-mode אקו, אשר מספק 1 מימדי (1D) להציג, להשיג מידות נאה של ממדים לב contractility. חנות רכשה תמונות להערכת מאוחר יותר של פרמטרים של תפקוד סיסטולי החדר השמאלי. 3. הערכת תפקוד הדיאסטולי של הלב בעודו מציג את ציר קצר parasternal, אנו יכולים לבצע רקמה דופלר הדמיה (TDI) כדי למדוד את מהירות התנועה של שריר הלב. האזור של עניין מסומן לכלול הקיר האחורי של החדר השמאלי להערכת ציר רדיאלי. צורת הגל המתקבל יהיו ארבעה פסגות להעריך את תפקוד דיאסטולי: IVRT, ה ', א', ו IVCT. 'S מייצג את מהירות הסיסטולי. (איור 3B) פרמטרים אלה שיפורט בהמשך סעיף נציג תוצאות. דופק גל דופלר (מע"צ) ניתן להשתמש כדי למדוד את מהירות זרימת הדם בתוך שטח קטן בעומק מסוים ברקמת שריר הלב. התמונה דפוס טרנס מיטרלי זרימה, להטות את חיה לאחור בעמדה Trendelenburg. הטה את החללית כלפי מעלה, כך החללית היא אורתוגונליים עם הקודקוד של הלב. עכשיו להעלות את רמת isoflurane להוריד את קצב הלב כדי 300-350 פעימות לדקה, אשר יאט את התנועה של המסתם המיטרלי. עבור מחקרים השוואה, חשוב לשמור על קצב הלב דומה בין בעלי חיים. דמיינו את התנועות של שסתום מיטרלי כנקודת התייחסות כדי למדוד את זרימת פני המסתם. מניחים את נפח דגימה בקצה של השסתום המיטרלי. מדדו את דפוסי זרימת פני שסתום מיטרלי באמצעות מע"צ. שני גלים נראים אופיינית, אחד המייצג מילוי פסיבית של החדר (בראשית [E] גל), ובקנה אחד עם מילוי פעיל עם התכווצות עליות (פרוזדורים גל [א]) אחד. בלב בריא, מהירות E-גל הוא מעט גדול יותר מזה של גל (איור 3 ג). ברגע שכל המדידות הושלמו, להסיר את ג'ל האלקטרודה (על ידי מנגב בעדינות עם פדי גזה רגיל) מעצורים מן החיה. אפשר חיה חסרת מעצורים להתאושש על גבי משטח מחומם א.ק.ג. בתנוחה זקופה לכבות את ההרדמה. כאשר סמן העכבר מתעורר, להחזיר אותו לכלוב שלו. 4. נציג אקו תוצאות Transthoracic מחקרים echocardiographic פולשנית ניתן להשתמש כדי להעריך מורפולוגיה ותפקוד החדר השמאלי Murine במודלים של מחלת לב. 4,5 טכניקה זו נמצאת בשימוש נרחב ומספק אלטרנטיבה נהלים מסוף להערכת תפקוד LV, כמו לולאה הלחץ בנפח intracardiac measurements.8 או vivo לשעבר עובד הלב מודל. 9 הערכת ממדים LV קאמרית על ידי אקו M-mode transthoracic מאפשר זיהוי של הגדלה LV תא נורמלי או עובי דופן מוגבר במודלים שונים של מחלת לב. 5 לפיכך, אקו transthoracic, בשילוב עם גל הדופק דופלר , מהווה השדרה מקיף להערכה בלתי פולשנית של תפקוד הלב סיסטולי ודיאסטולי בעכברים. באיור 1. סקירה כללית של החלטה 770 Vevo גבוה במערכת Micro-Imaging עבור Vivo ו אקו דופלר הדמיה. (א) אנו משתמשים במערכת משולבת VisualSonics מעקה עם יחידת ניטור פיזיולוגי, א.ק. ג המערכת, RMV ראש 30mHz סריקה. (ב) העכבר ממוקם כראוי ועל ריסון על הלוח חימום משולב עם אלקטרודות א.ק.ג. (צבע זהב). ארבעת הגפיים מוקלטות לתוך אלקטרודות א.ק.ג.. (CD) צילומים מראה זוויות הולם הדופק גל דופלר להשתמש כדי להשיג מדידות תפקוד דיאסטולי, כמתואר בסעיף 4 של הפרוטוקול. אוריינטציה Probe עבור מדידות תפקוד סיסטולי הם מראים בפרוטוקול וידאו. איור 2. נציג 2D תמונות אקו (B-mode). (א) סעיף-sternal קצר ציר להציג מראה את החדר השמאלי הקדמי (AW) ואת האחוריים (PW) קירות, קיר במחיצה תוך חדרי (SW) ו לרוחב הקיר (LW). קוטר לומן של החדר השמאלי ניתן למדוד כמו קוטר החדר השמאלי הפנימי (LVID). הכוכבית מציינת את שריר פפילרי posteromedial. (ב) להציג Apical ארבע קאמרית עם שטח צפייה מעל שסתום מיטרלי להגדרה של E / מהירויות שיא. עלון MVAL, שסתום צניפי קדמית; עלון MVPL, שסתום צניפי האחורי, RV, החדר הימני, LV, החדר השמאלי. איור 3. רכישה כימות נתונים אקו דופלר ו. נתון זה מכיל תמונות של נציג נתונים רכשה המתאים את התמונות אקו 2D המוצג באיור 2. (A) M-mode מעקב עם קווים המציין סוף סיסטולי (ESD) הקצה הדיאסטולי בקטרים (EDD). LVAWD / S, החדר השמאלי הקדמי עובי הקיר (דיאסטולה / התכווצות); LVPWD / S, הקיר השמאלי האחורי חדרית עובי (דיאסטולה / התכווצות). (ב) העתקים נציג עבור רקמות דופלר הדמיה של הקיר האחורי LV. IVRT, הרפיה זמן isovolumic; זמן IVCT, התכווצות isovolumic. ה 'גל המתאים תנועה של annulus מיטרלי במהלך מילוי דיאסטולי מוקדם של LV, ואת "גל מקורו התכווצות פרוזדורים במהלך מילוי מאוחר של LV. 'S מהירות מייצגים הסיסטולי. (ג) דופק גל הקלטה דופלר של טיפים עלון מיטרלי המסתם מיטרלי מספק מהירות זרימת דפוסי שממנו מהירות הדיאסטולי מוקדם (E), מהירות דיאסטולי מאוחר עם התכווצות הדיאסטולי (א), ואת E / יחס ניתן לגזור. IVRT הוא גם משתנה שימושי לאפיין את תפקוד דיאסטולי ולחצים מילוי. ET מצביע זמן פליטה.
Discussion
חשוב לתקנן את רמת ההרדמה, 10 טמפרטורת הגוף, קצב הלב בתוך קבוצה של עכברים כדי להקל על ההשוואה בין הקבוצות או גנוטיפים שונים של עכברים בעת שימוש M-mode אקו. להערכת מע"צ תפקוד דיאסטולי, קצב הלב צריך להיות הוריד על מנת להעריך את המאפיינים הדיאסטולי של הלב Murine. פונקציות חיוניות של בעל החיים יש להקפיד באופן הדוק על מנת למנוע כישלון מוות hemodynamic ו. מצד שני, לתפקוד סיסטולי מדידות באמצעות M-הדגם, אקו קצב הלב מתחת 400 פעימות בדקה יכולה לגרום סוף דיאסטולי בקטרים להגדיל עקב מילוי מוגברת של LV.
Acknowledgements
ברצוננו להודות לד"ר קורי ריינולדס ואת Phenotyping עכבר BCM Core לעזרה המומחה שלהם עם הפרויקט הזה וגישה סוג של מתקנים. XHTW הוא WM Keck קרן מלומד נכבד צעירים למחקר רפואי, והוא נתמך גם על ידי NIH / NHLBI מענקים R01-R01 HL089598 ו-HL091947, ניוון שרירים ו האגודה להעניק # 69238. עבודה זו נתמכת גם על ידי קרן Leducq הברית למען CaMKII איתות בלב בחלקו.
Materials
| Material Name | Tipo | 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.
Referências
- 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
Citar este artigo
Respress, J. L., Wehrens, X. H. Transthoracic Echocardiography in Mice. J. Vis. Exp. (39), e1738, doi:10.3791/1738 (2010).