الجنين ضربات القلب الفئران

Summary

وفاة الجنين وحديثي الولادة هو سمة مشتركة عند دراسة تغيرات جينية تؤثر على التنمية في القلب. وقد تحسنت عالية التردد الموجات فوق الصوتية والتصوير 2-D القرار ويمكن أن توفر معلومات ممتازة عن التنمية في وقت مبكر والقلب هو الأسلوب الأمثل للكشف عن تأثير ذلك على بنية ووظيفة القلب قبل وفاته.

Abstract

الفئران المعدلة وراثيا عرض تشوهات في القلب والتنمية وظيفة تمثل أداة قوية لفهم الآليات الجزيئية الكامنة وراء كل وظيفة القلب والأوعية الدموية العادية والمرضية في جسم المريض أساس من أمراض القلب والشرايين الإنسان. وفاة الجنين وحديثي الولادة هو سمة مشتركة عند دراسة تغيرات جينية تؤثر على القلب ^1-3 التنمية. من أجل دراسة دور تغيرات جينية أو دوائية في التنمية في وقت مبكر من وظيفة القلب، وأصبح التصوير بالموجات فوق الصوتية للجنين العيش أداة هامة للاعتراف المبكر للتشوهات الطولية والمتابعة. التصوير بالموجات فوق الصوتية موسع وسيلة مثالية لاكتشاف ودراسة التشوهات الخلقية وتأثير ذلك على وظيفة القلب قبل وفاته ^4. لأنها تتيح يمكن اتباعها التعرف المبكر على التشوهات في الجنين المعيشة وتطور المرض داخل الرحم مع دراسات طولية ^5،6.حتى وقت قريب، تصوير الجنين قلوب الماوس تشارك في كثير من الأحيان أساليب الغازية. كان الجنين لا بد من التضحية لأداء المغناطيسي الرنين المجهر والمجهر الإلكتروني أو تسليمها جراحيا للفحص المجهري تضوء. وقد تبين من تطبيق عالية التردد تحقيقات مع التقليدية D-2 ونابض دوبلر موجة التصوير لتوفير قياسات تقلص القلب ومعدل ضربات القلب أثناء التطور الجنيني مع قواعد البيانات من التغييرات التنموية العادية متاحة الآن ^6-10. M-وضع التصوير يوفر المزيد من البيانات وظيفية هامة، على الرغم من أن طائرات التصوير المناسبة وغالبا ما يصعب الحصول عليها. وقد تحسنت عالية التردد التصوير بالموجات فوق الصوتية للجنين 2-D القرار ويمكن أن توفر معلومات ممتازة عن التنمية في وقت مبكر من هياكل القلب ^11.

Protocol

1. إعداد الفئران لتصوير

1. قبل الدراسة والتصوير، وتخدير السد (2-3٪ isoflurane) في غرفة التعريفي. إزالة الحيوان من الغرفة ووضع الحث على الفور خطم داخل مخروط الأنف المتصلة بالنظام التخدير. إزالة الفراء من مستوى الصدر لمنتصف الأطراف السفلية (انظر الشكل 1) مع الشعر كليبرز. إزالة شعر الجسم مع كريم مزيل الشعر المتبقي. ويمكن أيضا أن تستخدم كريم مزيل الشعر بدون قص الشعر، وينبغي تشطف جيدا الخروج من الجلد بعد استخدامها لمنع تهيج.
2. ضع الماوس تخدير في موقف ضعيف على وسادة التدفئة مع ECG جزءا لا يتجزأ من يقود من أجل الحفاظ على درجة حرارة الجسم (الشكل 1). تطبيق هلام الكهربائي إلى الكفوف الأربعة والشريط لهم الأقطاب ECG.
3. الحصول على مستوى ثابت للدولة التخدير في جميع أنحاء الداخلي (1.0٪ إلى 1.5٪ isoflurane مختلطة مع 100٪ O _2). ويمكن تعديل مستوى التخدير لمaintain على معدل ضربات القلب المستهدف من 450 ± 50 نبضة في الدقيقة (بي بي إم). وينبغي إيلاء اهتمام دقيق لتقليل الجرعة لمدة isoflurane والتخدير إلى أقل من ساعة واحدة.
4. إدراج بلطف مجس المستقيم (بعد التشحيم) لمراقبة درجة حرارة الجسم عن طريق لوحة التدفئة. من المهم للحفاظ على درجة حرارة الجسم ضمن نطاق ضيق (37.0 ° C ± 0.5 ° C). وتسيطر مخدر درجة حرارة الجسم ثابتة أمر ضروري لاستقرار الدورة الدموية للأم والأجنة.

اعتبارات فنية

يمكن الحصول على عمل موجات فوق صوتية الجنين يكون تحديا. يمكن الحصول على البيانات من هذه الدراسات مرتبك بسبب استجابة للضغوط من كل من السد والجنين. من الناحية المثالية، ينبغي الحفاظ على درجة حرارة الحيوان باستخدام منصة التصوير ساخنة، تعميم وحة الاحترار، والتدفئة المصابيح، أو البطانيات التدفئة autoregulated. وبالإضافة إلى ذلك، يوصى الاستخدام الروتيني للهلام الصوتية حرارة. شركةعلى الرغم من أن القلق السائد بشأن التحكم في درجة الحرارة الجسم هو تجنب انخفاض حرارة الجسم، يجب أن يكون ارتفاع الحرارة تطوير الاهتمام على قدم المساواة. يمكن جهاز التدفئة غير الخاضعة للرقابة مثل وسادة التدفئة بسيطة أو وجود مقربة من الإضاءة الهالوجين يؤدي إلى ارتفاع سريع وخطير من درجة حرارة الجسم. منذ تقلبات كبيرة درجة حرارة الجسم في أي اتجاه يضع الحيوان في خطر، ينبغي بذل كل محاولة للحفاظ على درجة حرارة الجسم العادية.

الشخص المسؤول عن التصوير الحصول على صور تحتاج إلى تجنب وضع الضغط المفرط على تجويف مع محول، منذ وزن محول وحده قد يؤدي إلى تغيير وظيفة القلب. ويجب أيضا مدة الحصول على الصور أن تبقى إلى أدنى حد ممكن (مثالي أقل من ساعة) من أجل الحد من التغيرات الفسيولوجية والدورة الدموية الناتجة عن التخدير لفترة طويلة. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تبقى طول الوقت والتعرض لisoflurane لكل دراسة لminimuوذلك بسبب الآثار المحتملة ماسخة من ¹² isoflurane م.

2. تحديد الأجنة

1. بدء التصوير باستخدام المثانة الأم كمعلم، مع الأجنة في الرحم قرون اليسار واليمين وصفت بأنها L1، 2،3، وهلم جرا (الجانب الأيسر) وR1، 2،3، وهلم جرا (الجانب الأيمن) (انظر الشكل 1C). التدوين من موقع الجنين مفيد لاسترجاع العينات بعد التصوير.
2. يتم فحص العينات تقع عميقة جدا في البطن لتوثيق وجودهم ولكن يتم استبعادهم من تحليل البيانات بسبب قرار الفقيرة. قد القدرة على مسح الأجنة المتاخمة مساعدة في تتبع الأجنة (الشكل 2A).
3. يتم تعديل طائرات المسح الضوئي عن طريق تغيير اتجاه الماوس فيما يتعلق طائرة المسح الضوئي. ويتم الحصول على الصور في 2 متعامد الطائرات لكل الجنين (الشكل 2). وبذل جهد للحصول على آراء تقارب عرضية والطائرات الأمامية، أو السهمي ولكن قويقتصر ometimes لطائرات المائل من موقف الرحم في البطن. وتناوب رئيس المسح أيضا السماح لتعديل اتجاه دون تحريك السد.

اعتبارات فنية

بينما يده من عملية التحقيق هو ممكن في تخطيط صدى القلب الماوس الكبار، وعملية التصوير المحمولة في الجنين في غير مستحسن. معقد تحديد الأجنة وفقا لطبيعة متغير من مكان الرحم، تعرج، والحركة. للحد من الصعوبات مع التعريب الجنين والقرطاسية استخدام محول (الشكل 1) مع الحد الأدنى من الحركة خارج المستوي الأفقي السد أمر ضروري.

3. تقييم هيكل وظيفة

1. وتستخدم المسح ب وضع الصور على تحديد الهياكل الأساسية مثل القلب الأذينين، الحاجز بين البطينين، وغرف البطين، ومساحات تدفق اليسار واليمين (الشكل 2).
2. M-وضع الصورويتم الحصول على هذا المحور من وجهة النظر قصيرة وتستخدم لقياس سمك الجدار البطيني وأبعاد الغرفة (الشكل 3). إذا المحاذاة الصحيحة لا يمكن الحصول عليها بسبب كذبة الجنين، ويمكن استخدام القياسات من الصور ب واسطة لتحديد كسور تقصير٪ (FS). وتستخدم التغيرات الزمنية بين البعد نهاية الانقباضي LV (LVESD) وLV نهاية الانبساطي البعد (LVEDD) طوال دورة القلب لحساب جزء تقصير (FS)، على النحو التالي:
   ٪ FS = [(LVEDD - LVESD) / LVEDD] × 100
3. يتم تحديد البطينين الأيمن والأيسر عن طريق المسح الضوئي من الرأس إلى الذيل. يجب أن الجانبين الأيسر والأيمن يكون المشروح. تيارات تدفق مرئية تم إنشاؤها بواسطة دم الجنين مولد للصدى يسهل وضع الدقيق لحجم العينة دوبلر داخل فتحة الصمام التاجي. يتم الحصول على سرعة تدفق البطين الأيسر من الصمامات التاجي في غرفة قمي أربعة وجهات النظر LV المحور الطويل (الشكل 4، C). ويمكن استخدام قياسات تدفق الأبهر لقياس systoLIC الوقت طرد (الشكل 4، D). يمكن حساب معدل ضربات القلب من قياس تدفق دورة واحدة لدورة تدفق التالية (الشكل 4، C و D). وينبغي الحرص على مواءمة تدفق الدم وشعاع دوبلر للتقليل من زاوية دوبلر. القيم التي اتخذت خارج زاوية 60 درجة غير دقيقة ويجب تجنبها.
4. وتستخدم المسح ب وضع الصور المشتركة لتحديد التشوهات الخلقية مثل عيوب هيكلية الحاجز البطيني (الشكل 5). ويمكن استخدام دوبلر حجم العينة داخل البطينات لتحديد تدفق عبر الحاجز البطيني. معلمات إضافية التي يتم رصدها بسهولة تشمل حجم الجنين، معدل ضربات القلب، سرعة التدفق، والإراقة التامور، وموه الجنين. التشخيص النهائي للعيوب القلب محددة يتطلب تقييم إضافي عن طريق التشريح والتشريح المرضي.

اعتبارات فنية

تحديد شام اليسار واليمينيمكن أن يكون من الصعب BERS في تصوير القلب الجنين نظرا لأبعاد مماثلة لغرف البطين خلال التنمية. استراتيجية واحدة هو وضع الجنين التوجه اليمين واليسار في الوقت الحقيقي عن طريق تحريك منصة التصوير في الطائرة الأفقي. وتحديد الخطم، براعم الأطراف، والعمود الفقري تساعد في تحديد اتجاه دعونا / حق الجنين. إذا كان ذلك ممكنا، وسوف تتبع المسار إلى تدفق القوس أو تصور التشعب الرئيسية للالشريان الرئوي يسمح لتحديد المسالك البطين الأيسر أو الأيمن تدفق المسالك تدفق التوالي. لكل درس الجنين، من المهم أن نلاحظ محددة بين اليسار واليمين على التوجه الصور المحفوظة.

بعد التصوير رصد الحيوان والعناية

بعد الانتهاء من التصوير، ويتم إرجاع السد إلى السكن الملائم وفقا لمعيار رصد ما بعد بروتوكول الإجراء المؤسسية.غير مطلوب تسكين بعد هذا الإجراء التصوير. ويمكن توقع استئناف كامل للنشاط العادي في غضون خمس دقائق.

4. ممثل ضربات القلب الجنين من النتائج

وقد سمح تطوير تحقيقات الترددات العالية (فوق 8 ميغاهيرتز)، ومعدات تخطيط صدى القلب التجاري ليكون لها القرار المحوري حوالي 0.2 ملم مع دقة الوحشي لل0.3 مم عند التكبير الصورة وحصلت على عمق 1 سم. معظم محولات وضعت مؤخرا هي الخطية التي لديها ميزة تجنب القطع الأثرية بالقرب من الميدان. ارتفاع وتيرة (30-50 ميجا هرتز) تم تحقيقات الميكانيكية وضعت مؤخرا والتي هي كافية لصدره الفئران ومعدل ضربات القلب، مما يتيح التوصل إلى حل المحوري من حوالي 50 ميكرومتر على عمق 5-12 مم. وفي الآونة الأخيرة، وأضافت هذه التحقيقات ارتفاع وتيرة ميكانيكية لون دوبلر تمكين قدرات تقييم كامل لالبطين وظيفة الصمامات وتحديد لياليمطاردة الآفات في قلب الجنين. يتم تنفيذ الأساليب المذكورة هنا على نظام VisualSonics 770 VEVO ويمكن تطبيقها على نظم يعادل تقريبا كل. يمكن الحالية المتاحة تجاريا الموجات فوق الصوتية فائقة التردد تعمل على نظام 40 هرتز مع عمق التصوير القصوى من 7 إلى 14 ملم، مع ما يصل إلى 60 مم الوحشي و 50 و 100 ملم القرار المحوري (Vevo770، VisualSonics، وشركة). ويقارن هذا مع 60 هرتز و 20 عمق التصوير مم، 50 مم مع المحوري إلى 100 والقرار 200 حتي 500 ملم الجانبية مع نظام الموجات فوق الصوتية السريرية ACUSON سيكويا.

نظرا لصغر حجم الجنين قلب الفأر، ودراسات تخطيط صدى القلب الجنين في الفئران تشكل تحديا تقنيا. على عكس تخطيط صدى القلب في فئران بالغة، يجب أن مخطط الصدى استخدام التصوير بالموجات فوق الصوتية غير تقليدية الطائرات التي تحددها محاور جسم الجنين. تعرج الرحم يؤثر أيضا على التوجه للجنين ويجب أن تؤخذ بعين الاعتبار. بالإضافة إلى ذلك، فإن القيود المتأصلة في عمق الاختراق ultrيمكن أن الموجات فوق الصوتية عالية التردد تجعل من الصعب الصورة جميع العينات في حالات الحمل مع عدد كبير من الأجنة.

استراتيجية التصوير بالموجات فوق الصوتية يسمح للفحص إنتاجية عالية للعيوب الخلقية والقلب والأوعية الدموية extracardiac ^7. ما وراء دراسة تغيرات جينية، يمكن استخدام هذه التقنية للكشف عن عيوب في الصيدلانية ودراسات علم السموم. ويمكن أيضا أن تستخدم هذه المنهجية كأداة لتوجيه الإجراءات التدخلية مثل الحقن أو قياس الضغوط البطين ^13.

طبيعة موسع من الموجات فوق الصوتية الجنين هو مفيد، ليس فقط لأنه يسمح بتقييم وظيفة القلب والأوعية الدموية في ظل الظروف الفسيولوجية، ولكن أيضا لأن هذا يوفر معلومات المظهري الحرجة في الوقت الحقيقي. دراسة طولية من قلوب الجنينية، رغم ممكنا من الناحية التقنية، لا يزال تحديا لعدة أسباب. المسلسل فحص الجنين نفسه وIDEntification الجنين نفسه في كل امتحان يمثل تحديا في حالة عدم وجود خلل هيكلي واضح. قد حركة الرحم والجنين تماما تغيير التوجه للعينة، وبالتالي جعل تتبع طولية ومتابعة القياسات الصعب ^14.

على الرغم من تخطيط صدى القلب هو أسلوب قوية لتحديد تشوهات قلبية، وتشخيص عيوب القلب محددة من الهيكلية يتطلب phenotyping بمزيد من التفصيل من قبل التشريح والتشريح المرضي ^15. الارتباط الوراثي من والجنين محددة يتطلب من الأجنة حصاد بضع الرحم، ويفضل على الفور بعد دراسة الصدى وبينما لا يزال السد تخدير للحد من التغيرات في التوجه وموقع الجنين.

تم الإبلاغ عن القيم الطبيعية للأبعاد الغرفة وظيفة للالفئران الجنينية ومستخدمي هذه التقنية ينصح بمراجعة المراجع المشار إليها لهذه القيم ^6-10. تقديرمن التشكل صمامي محدودة من دقة وضوح الصورة، ولكن قياسات البعد الحلقي وقياسات السرعة عن طريق الأوعية الرئيسية حتى أمكن في أقرب وقت ED 9.5. يجب الحرص على الحصول على محاذاة كافية مع تدفق الدم ومحول ^{10 و 16.}

وينبغي التأكيد على أن أبعاد القلب تختلف وفقا لسلالات الفئران ونوع الجنس والعمر، وتتغير بسرعة في مختلف نقاط زمنية الجنينية ومعدل ضربات القلب. من المهم التحقق من أن تتم مطابقة مجموعات من الفئران لهذه المعايير. التصوير الجنين تختلف من سلالة الفأر كذلك. على سبيل المثال، حامل CD-1 السد يحتوي على أكثر من الأجنة بشكل روتيني مقارنة مع سلالة C57/BL6 وبالتالي قد يكون من الصعب تصور جميع العينات. لهذه الأسباب، واستخدام العمر وينبغي أن تستخدم سلالة الضوابط الملائمة لكل تجربة بدلا من القيم المرجعية. وبالإضافة إلى ذلك، والقياسات من المعلمات الفردية مثل اليسار البعد نهاية الانبساطي البطين والخلفيقد تختلف سماكة الجدار في الفئران العادية تصل إلى 25٪ ^8.

الشكل 1. نظرة عامة على ما يصل مجموعة باستخدام نظام VisualSonics 770 VEVO. (A) السكك الحديدية المتكاملة VisualSonics النظام مع وحدة الرصد الفسيولوجية. (B) يتم وضع الماوس بشكل صحيح وضبط النفس على لوحة التسخين. وسجلت أطرافه الأربعة إلى الأقطاب ECG. (C) رسم تخطيطي للماوس الحوامل والأجنة تخطيط. يمكن للعدد الأجنة داخل كل قرن الرحم تتفاوت تفاوتا كبيرا، بالإضافة إلى التوجه للجنين. (D) A السد وضعه على منصة التصوير مع الأسهم مشيرا الى ان طائرات من التلاعب (X-Y محور ومحور) لنقل السد للتصوير. وZ-المحور يشير إلى حركة محول صعودا وهبوطا (كما يدل على ذلك السهم في لوحة B). B، المثانة، L، يسار، R، RIGHT.

الشكل 2. ممثل ب وضع الصور. هذا الرقم يحتوي ممثل ب وضع صور الجنينية الجنين 14،5 يوم. (A) من التصور جنينين المجاورة. مربعات تشير موقع قلب الجنين. (B) معالم التشريحية في الجنين لتوجيه الميول. اليوم الجنينية 14،5 في القلب أربع غرف عرض (C) نظرة قصيرة المحور، من البطينين الأيمن والأيسر (D)، والحق المسالك تدفق البطين والشريان الرئوي (PA) (E)، واليسار براعة تدفق البطين (LVOT) والشريان الأورطي (F).

الشكل 3. تقييم وظيفة البطين ممثل. هذا الرقم يحتوي ممثلصور 2D تخطيط صدى القلب من رأي المحور طويلة من القلب الجنينية في اليوم 14.5 (A)، وطريقة عرض أربع غرف (B) (C) M-وضع تتبع مع ​​خطوط تشير إلى اليمين واليسار قطر البطين الداخلية في انبساط (R / LVIDd) وانقباض (R / LVIDs) من الطائرة غرفة الصورة الأربعة. الحاجز بين البطينين (IVS) هو أيضا تصور.

الشكل 4. ممثل دوبلر التقييم. هذا الرقم يحتوي على الصور ممثل تخطيط صدى القلب الجنيني قلب 2D من 14،5 في اليوم وجهة نظر أربع غرفة القمي (A). تم تحديد الخطوط العريضة الأذين الأيسر واليسار تجويف البطين. (B) التنسيب ممثل موجة نبض دوبلر حجم العينة لتسجيل تدفق التاجي. (C) تاجي تدفق دوبلر أنماط من السرعه التي الانبساطي في وقت مبكرذ (الرمز "E") والانكماش الأذيني (الرمز "A") ويمكن قياس السرعات. (D) الممثل الأبهر دوبلر الموجي. ويمكن استخدام طائرة الأبهر دوبلر لقياس الوقت طرد (ET). يمكن حساب معدل ضربات القلب (HR) من قياس تدفق دورة واحدة لدورة تدفق التالية. اضغط هنا لمشاهدتها بشكل اكبر شخصية .

الشكل 5. كشف ممثل عيب الحاجز البطيني. هذا الرقم يحتوي ممثل ب وضع الصور من القلب الجنينية 14،5 يوم في طريقة عرض أربعة غرفة القمي (A) مع تجاويف البطين الأيمن والأيسر المبينة في (B). ملاحظة وجود الحاجز بين البطينين. (C) قسم عرضية من القلب المصورة ملطخة hematoxylin و eosin.وأشارت (D) B-وضع صورة الجنينية القلب 14،5 اليوم مع البطين سيبال عيب (VSD) من السهم. (E) وترد تجاويف البطين الأيمن والأيسر مع وضع فرضه من موجة نبض دوبلر حجم العينة لتسجيل تدفق عبر البطينين الحاجز. (F) المقطع العرضي ملطخة hematoxylin و eosin من القلب المصورة بعد استرجاع العينة. (G) وضع فرضه موجة نبض دوبلر حجم العينة لتسجيل تدفق عبر الحاجز بين البطينين. (H) الممثل دوبلر تتبع من (G) مما يدل تدفق من اليسار إلى البطين الأيمن. اضغط هنا لمشاهدتها بشكل اكبر شخصية .

Discussion

القدرة على أداء قياسات للكشف عن المسلسل والأجنة متحولة مع عيوب القلب يسلط الضوء على فائدة تخطيط صدى القلب للتحقيق تنمية القلب والأوعية الدموية العادية وغير العادية. لقد أصبح تحليل بنية القلب ووظيفته في الجسم الحي جزءا لا يتجزأ في وصف التعديلات الجينية الوراثية...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
VEVO 770 نظام تصوير	VisualSonics		(تورونتو، كندا)
RMV707B.15-45 ميغاهرتز محول
تك 3 مبخر Isoflurane
Isoflurane (2-كلورو-2-(difluoromethoxy) -1،1،1-trifluoro-الإيثان)