Diagnostische Ultraschall-Bildgebung der Maus Membranfunktion

Zusammenfassung

Diagnostische Ultraschallbildgebungs hat sich als wirksam bei der Diagnose von verschiedenen Atemwegserkrankungen bei Menschen und Tieren sein. Wir zeigen eine von Dr. Zuo Labor genutzt werden, um Membran Kinetik speziell in Mausmodellen analysieren umfassende Ultraschall-Protokoll. Dies ist auch eine nicht-invasive Technik, die Forschung quantitative Informationen über Maus Atemmuskelfunktion bereitstellen kann.

Zusammenfassung

Funktionsanalyse von Nagetier Atemskelettmuskulatur, insbesondere die Membran, wird üblicherweise durch Isolierung Muskelstreifen mit invasiven chirurgischen Verfahren durchgeführt. Obwohl dies eine effektive Methode zur Beurteilung der in-vitro-Membranaktivität geht es nicht überleben Chirurgie. Die Anwendung von nicht-invasiven Ultraschallabbildung als ein in vivo-Verfahren ist vorteilhaft, da es reduziert nicht nur die Anzahl der Tiere getötet, sondern ist auch für die Überwachung der Progression der Erkrankung in lebenden Mäusen. So kann unsere Ultraschall-Bildgebungsverfahren wahrscheinlich helfen bei der Entwicklung von neuen Therapien, die Muskelverletzung von verschiedenen Erkrankungen der Atemwege hervorgerufen zu lindern. Insbesondere in der klinischen Diagnose von obstruktiver Lungenerkrankungen, hat Ultraschallbildgebungs das Potential, um in Verbindung mit anderen Standardtests, die das frühe Einsetzen der Membran Muskelermüdung zu detektieren. In dem aktuellen Protokoll beschreiben wir, wie genau zu bewerten Membran contractikeit in einem Mausmodell mit Hilfe eines diagnostischen Ultraschallbildgebungstechnik.

Einleitung

Vor kurzem haben die diagnostischen Ultraschallbildgebungstechniken, um Maus-Modellen der renovaskulärer Hypertonie und Bauchspeicheldrüsenkrebs ^1,2 angewendet. Jedoch sind diese Techniken nicht in großem Umfang in Nagetier Atemmuskelfunktionstest verwendet. Deshalb haben wir einen diagnostischen Ultraschallbildgebungsverfahren ein wertvolles Werkzeug für In-vivo-Beurteilung der Längs Membran Mobilität in Mäusen entwickelt.

Es gibt mehrere Vorteile bei diagnostischen Ultraschallbildgebung. Zum Beispiel ist es nicht invasiv, sicher, tragbar und ermöglicht Echtzeitmessungen auf einen relativ niedrigen Kosten ^3. Besonders waren bestimmte niederfrequente Ultraschallgeräte in der Lage, Lufteinschlüssen, eine klinische Merkmal der chronisch-obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) mit leichter bis schwerer Luftstrom Einschränkung ⁴ zu erkennen. So kann diagnostischen Ultraschall-Bildgebung als leicht zugänglich und reproduzierbar Screening-Verfahren zur Echtzeit-Überwachung dienen von Atemwegserkrankungen.

Diagnostische Ultraschallbildgebungstechniken werden häufig zu größeren Tieren oder menschlichen Probanden angewendet. Jedoch gibt es eine begrenzte Anzahl von Ultraschall-Bildgebungsstudien an Mausmodellen, die wahrscheinlich auf die Herausforderungen Führen Ultraschall auf kleine Fächer ist. Das derzeitige Protokoll beschreibt ein neues Verfahren zur Messung der Membranfunktion in der Maus. Darüber hinaus, obwohl es wurden mehrere Studien an Nagetieren auf Membranfunktion, die meisten Ergebnisse wurden durch Isolieren Muskelstreifen direkt aus dem Tier eingeschläfert ^5-7 erzeugt. Im Gegensatz dazu ist in einem in-vivo-diagnostischen Ultraschall-Bildgebungsverfahren für die Analyse von Membranaktivität verringern würde die Zahl der Tiere geopfert für Experimente. Darüber hinaus Langzeitbehandlungen auf die Verbesserung der Kontraktilität Membran konzentriert kann genau über Ultraschall in Nagetiermodellen ohne Tiere beurteilt werden.

ntent "> In unserem Labor haben wir eine effektive Methode zur Visualisierung und Analyse von Mausmembranaktivität mit Hilfe eines Ultraschall-Maschine, die das Verständnis der Membran-Funktion hilft in vivo, vermeidet invasive Methoden zu Tieren, und hilft bei der Entwicklung von therapeutischen entwickelt Behandlungen für Atemfunktionsstörungen.

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Protokoll

Alle Verfahren, die Tierversuchspersonen wurden genehmigt und in Übereinstimmung und Einhaltung der Ohio State University Institutional Animal Care und Verwenden Committee (IACUC) Vorschriften und Richtlinien abgeschlossen.

1. Maus Anästhesie

1. Richten Sie ein sauberes Verfahren Tisch mit einem beheizten isothermen Pad in einer chirurgischen Handtuch gewickelt. Das Heizkissen sollte zwischen 30 ° C und 34 ° C gehalten werden, um zu stabilisieren Kerntemperatur des Tieres, während die potenziellen Stress für das Tier.
2. Platzieren Sie die Maus in einer Narkose Kammer mit den folgenden Parametern: Sauerstoffflussrate von 1,5 L / min und Isofluran-Verdampfer auf 3,5% eingestellt. Komplette Sedierung sollte innerhalb von 1-2 Minuten dauern. Wenn eine Induktionskammer nicht verfügbar ist, kann eine Glocke mit einem Drahtgeflecht am Boden positioniert, um direkten Kontakt mit dem Tier zu vermeiden Isofluran verwendet werden.
3. Die Maus vom Induktionskammer unverzüglich entfernen, sobald esvollständig betäubt (erreicht, wenn die Maus verliert Willkürmotorik). Tragen Sie eine Nasenkegel auf das Tier für die Wartung der Anästhesie. Die Sauerstoffströmungsgeschwindigkeit sollte auf etwa 0,5 l / min reduziert und die Isofluran Verdampfer sollte im Bereich von 1,5 bis 2,5% eingestellt werden.
   1. Eine kleine Menge von Augensalbe direkt auf der Hornhaut, Augentrockenheit ⁸ zu reduzieren. Außerdem während der Anästhesie, die Maus sollte ein Fehlen des Pedals Rückzugsreflex zu erhalten, sollte die Schleimhäute eine rosa Farbe bleiben und Atmung sollte stetig angezeigt.

2. Vorbereitung für diagnostische Ultraschall-Bildgebung Ordnung

1. Halten jede Etappe der Maus auf der beheizten Prozedur-Tabelle mit einem entfernbaren Klebstoff, wie chirurgisches Band.
2. Mit einem elektrischen Rasierer, entfernen die Haare an der ventralen Körperoberfläche zwischen dem Bauch und auf halber Höhe der Brusthöhle. Bewerben Enthaarungscreme weiter rebewegen Sie die restlichen Haare, die nicht von dem Rasiermesser geschnitten wird. Wischen Sie die Creme mit einem feuchten Gaze nach 2-3 min.
3. Entfernen Sie die überschüssige Haare mit einem mit Wasser befeuchteten Gaze und reinigen Sie die rasierte Region mit 70% Alkohol oder gleichwertig antiseptisch. Die Ultraschallsonde wird auf diesen Bereich angewendet werden, um Membranfunktion visualisieren. Ein aktuelles Analgetikum darf Tieren erleben kleinere Hautreizungen durch Haarentfernung zur Verfügung gestellt werden.

3. Diagnostische Ultraschall-Bildgebung Protokoll

1. Schalten Sie das Ultraschallgerät und stellen Sie die Ausgangsleistung (falls erforderlich) auf das Gerät durch den Prozentsatz, um eine optimale Auflösung zu erhalten.
2. Stellen Sie das Ultraschallgerät, um entweder B (Helligkeit)-Modus, M (Bewegung)-Modus oder sowohl vor Bildgebung, die für die richtige Visualisierung der Maus Membran Kontraktion ermöglicht.
3. Eine kleine Menge von Ultraschall-Gel auf den oberen Bauch der Maus und massieren Sie das Gel in Richtung der Brusthöhle.
4. Legen Sie die UltraSchallwandler in diesem Bereich und Winkel sie nach oben zum Herzen hin. Stellen Sie die Sonde bis eine optimierte Auflösung des Bildes erzielt wird. HINWEIS: Für dieses Protokoll ist ein Mikroarray konvexe oder lineare Phased-Array-Wandler eine ideale Sonde aufgrund des geringen Platzbedarfs und ausgezeichnete axiale Auflösung ⁹ zu verwenden; die Frequenz muss über die Bandbreite angepasst werden und für diese Versuche eine Reihe von 6.5-12 MHz verwendet werden.
5. Drücken Sie die Taste FREEZE, um vorübergehend die Membran Bilder speichern und die ausgewählten Kontraktionen.
6. Speichern Sie die Aufzeichnung als Kinoschleife, die für den späteren Messungen der Zwerchfellexkursion sowie Atemfrequenz ermöglicht. Hinweis: Bilder von Bildern kann in der Computer-Speicher oder auf einer externen Festplatte zur späteren Analyse ⁹ gespeichert werden.
   1. Genau messen die Tiefe der Membranbewegung von Entspannung Kontraktion mit den elektronischen Bremssättel, die Teil der Ultraschall-Software sind.
   2. Konvertieren Sie dieCine-Loop-Datei in eine MPEG-Datei und bestimmen die Atmungsrate, indem die Anzahl der Zwerchfellkontraktionen während des Aufzeichnungszeitraums. Alternativ kann die Anzahl der Kontraktionen pro Minute (Atemfrequenz) von M-Modus-Bild gezählt.

4. Beitrag Anästhesie Tierrettung

1. Die Maus sollte vollständig von der Narkose erholen innerhalb 1 Stunde. Das Tier nicht unbeaufsichtigt lassen, bis er das Bewusstsein wiedererlangt, um ausreichend Brustlage zu halten.

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Ergebnisse

Ein typisches Ultraschallbild einer Maus Membran ist in Fig. 1A gezeigt. Die Maus Membran maximale vertikale Verschiebung aufgezeichnet wurde. Dieser Abstand wurde durch genaues Messen der Tiefe der Membranbewegung von der Entspannung der Kontraktion mit der elektronischen Bremssättel, die Teil der Ultraschall-Software. Tabelle 1 zeigt diese Entfernungsmessungen von Zwerchfellkontraktionen von drei verschiedenen Mäusen berechnet. Nach der Umwandlung der Filmschleife Datei in eine MPEG...

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Diskussion

Die aktuelle Versuchsprotokoll entwickelt diagnostische Ultraschallbildgebungsspezifische Membran Aktivität in einem Mausmodell-Techniken über eine nicht-invasive, In-vivo-Ansatz. Die Narkosegerät Einstellungen sind Näherungswerte, die etwas für jedes Tier eingestellt werden kann, da einzelne Mäuse können unterschiedlich auf die Anästhesie reagieren werden. Um eine unzureichende Betäubung Verwaltung zu vermeiden, ist es wichtig, der Maus die Vitalzeichen wie Herzfrequenz, Atemfrequenz und Körpertemper...

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Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Veterinary digital ultrasonic diagnostic imaging system	Edan	DUS 3 VET	Ultrasound parameters include: frequency of 6.5 MHz, Depth of 29 mm. Note: An equivalent ultrasound machine may be used for this protocol
Micro-convex array transducer	Edan	C611	Or equivalent
GE Logiq i hand-carried unit (HCU)	GE Healthcare	GE Logiq i hand-carried unit (HCU)	Or equivalent
GE 12 MHz linear array probe	GE Healthcare	12L-RS	Or equivalent
Veterinary anesthetic vaporizer	Webster Veterinary	Serial #: W422021	Isoflurane was exclusively used with this vaporizer (or equivalent). A custom made induction chamber for anesthesia was assembled for initial anesthesia. Maintenance anesthesia was performed using a nose cone
Isothesia (Isoflurane, USP)	Butler Schein	29405 250ML PVL	Or equivalent
Enviro-pure anesthesia absorbing canister	Surgivet Smiths Medical PM, Inc.	Part #: 32373B10	Or equivalent
Ultrasound transmission gel	HM Sonic	N/A	Or equivalent
Puralube vet ointment	Puralube	NDC 17033-211-38	Or equivalent
Deltaphase isothermal pad	Braintree Scientific Inc.	39DP	Or equivalent
Hair remover	Nair	N/A	Or equivalent
Electric razor	Remington	HC-5015	Or equivalent
Surgical tape	3M Micropore	1530-1	Or equivalent
Gauze sponges	Dynarex	3262	Or equivalent