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Method Article
Das vorliegende Protokoll beschreibt die echokardiographische Beurteilung der linksventrikulären Morphologie, Funktion und des koronaren Blutflusses bei 7 Tage alten neugeborenen Mäusen.
Die Echokardiographie ist ein nicht-invasives Verfahren, das die Bewertung struktureller und funktioneller Parameter in Tiermodellen kardiovaskulärer Erkrankungen ermöglicht und zur Beurteilung der Auswirkungen potenzieller Behandlungen in präklinischen Studien eingesetzt wird. Echokardiographische Studien werden normalerweise an jungen erwachsenen Mäusen (d. H. 4-6 Wochen alt) durchgeführt. Die Beurteilung der frühen neonatalen kardiovaskulären Funktion wird aufgrund der geringen Größe der Mauswelpen und der damit verbundenen technischen Schwierigkeiten in der Regel nicht durchgeführt. Eine der wichtigsten Herausforderungen besteht darin, dass die kurze Länge der Gliedmaßen der Welpen verhindert, dass sie die Elektroden in der Echokardiographie-Plattform erreichen. Die Körpertemperatur ist die andere Herausforderung, da Welpen sehr anfällig für Temperaturschwankungen sind. Daher ist es wichtig, einen praktischen Leitfaden für die Durchführung echokardiographischer Studien an kleinen Mauswelpen zu erstellen, um Forschern zu helfen, frühe pathologische Veränderungen zu erkennen und das Fortschreiten von Herz-Kreislauf-Erkrankungen im Laufe der Zeit zu untersuchen. Die aktuelle Arbeit beschreibt ein Protokoll zur Durchführung der Echokardiographie bei Mäusewelpen im frühen Alter von 7 Tagen. Die echokardiographische Charakterisierung der kardialen Morphologie, Funktion und des Koronarflusses bei neonatalen Mäusen wird ebenfalls beschrieben.
Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist es, die kardiale Morphologie, Funktion und den Koronararterienfluss bei 7 Tage alten neonatalen Mauswelpen mittels Echokardiographie zu untersuchen. Der Grund für die Entwicklung dieser Technik besteht darin, frühe Veränderungen des Koronarflusses und der Herzfunktion in Mausmodellen für Herzerkrankungen zu bestimmen1. Der nicht-invasive Charakter der Echokardiographie ist vorteilhaft, da sie es Forschern ermöglicht, die kardiovaskuläre Funktion unter physiologischen Bedingungen zu beurteilen, und den Forschern ein Screening-Werkzeug für die Untersuchung gezielter Therapien zur Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen zur Verfügung stellt 2,3. Traditionell werden echokardiographische Studien mit jungen erwachsenen Mäusen durchgeführt (4-6 Wochen); Einige Mäusemodelle (d.h. genetisch veränderte Modelle) zeigen jedoch bereits in diesem Alter krankhafte Veränderungen und Herzfunktionsstörungen. Daher hat sich die Herzforschung im Tiermodell vor allem auf Therapeutika konzentriert, die Herzfunktionsstörungen lindern oder behandeln. Im Gegensatz dazu wurden die Forschungsanstrengungen in jüngerer Zeit neu ausgerichtet, um sich auf präventive Maßnahmen und frühzeitige Interventionen bei Herzerkrankungen zu konzentrieren4.
Frühere Studien haben die Verwendung der Echokardiographie zur Messung der Herzfunktion in Modellen des Myokardinfarkts bei Neugeborenenmäusen beschrieben 5,6; Diese Studien konnten jedoch den Koronarfluss nicht messen und vor allem während des Eingriffs kein Elektrokardiogramm (EKG) und keine Herzfrequenzdaten (HR) aufzeichnen, höchstwahrscheinlich aufgrund der geringen Größe der Gliedmaßen der Welpen, die die Elektrodenpads nicht erreichen konnten. Wir überwinden dieses Problem in diesem Protokoll, indem wir Aluminiumfolie an den Gliedmaßen befestigen, damit sie die Elektrodenpads erreichen und einen EKG-Schaltkreis erstellen können. Darüber hinaus beschreibt und charakterisiert dieses Protokoll den Koronararterienfluss bei neugeborenen Mäusen.
Diese Studie erhielt B-Mode- und M-Mode-Bilder in parasternalen langen und kurzen Achsenansichten zur Messung struktureller und funktioneller Parameter 2,3. Zu den morphologischen Parametern gehörten linksatriale Dimensionen, linksventrikuläre (LV) Dimensionen, LV-Wanddicke, LV-Masse und relative Wandstärke (RWT). Zu den funktionellen Parametern gehörten Ejektionsfraktion (EF), fraktionierte Verkürzung (FS), Herzzeitvolumen (CO) und Geschwindigkeit der Umfangsfaserverkürzung (Vcf). Pulswellen-Doppler (PW) wurde verwendet, um den Aortenfluss in der parasternalen Kurzachsenansicht (PSAX) und den mitralen Blutfluss in der apikalen Vierkammeransicht zu messen. Die apikale Vierkammeransicht wurde auch verwendet, um einen Gewebedoppler am septalen Teil des Mitralklappenrings durchzuführen. Der Koronarfluss an der linken vorderen absteigenden Koronararterie (LAD) wurde ebenfalls anhand einer modifizierten parasternalen Langachsenansicht (PLAX) untersucht. Die Koronarflussreserve (CFR) wurde nach einer Stressherausforderung berechnet, die durch eine erhöhte Isoflurankonzentration induziert wurde.
Das vorliegende Protokoll zeigt, dass echokardiographische Studien in einem sehr frühen Alter an neonatalen Mäusen durchgeführt werden können, was eine frühzeitige Erkennung von Herzpathologien und longitudinale Follow-up-Studien der LV-Hämodynamik und der Koronarflussparameter in verschiedenen Mäusemodellen ermöglicht. Diese Technik kann verwendet werden, um die Rolle von genetischen Veränderungen oder pharmakologischen Eingriffen in die Herzfunktion im frühen postnatalen Alter zu untersuchen. Darüber hinaus bietet das Protokoll ein wertvolles Werkzeug, um den Beginn von Herzerkrankungen früh im Leben zu bestimmen, so dass Forscher die molekularen Mechanismen entschlüsseln können, die den Anfangsstadien von Herzerkrankungen in verschiedenen Mausmodellen zugrunde liegen.
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Alle Experimente wurden vom Animal Care and Use Committee der University of Illinois in Chicago genehmigt. Für die Experimente wurden 7 Tage alte FVB/N-Mäuse verwendet. Das Protokoll ist unterteilt in Mausvorbereitung, Echokardiographie-Bildaufnahme und Post-Imaging-Tierpflege.
1. Mausvorbereitung
2. Echokardiographische Bildaufnahme und -analyse
3. Tierüberwachung und -pflege nach der Bildgebung
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Diese Studie verwendete 7 Tage alte Mauswelpen, um die Herzmorphologie, Funktion und den Fluss der Koronararterien zu charakterisieren. Die Handhabung der Maus muss mit Vorsicht erfolgen, und die Mausplattform muss an die geringe Größe der Welpen angepasst werden, wie in Abbildung 1 beschrieben. Ein repräsentatives Bild der PLAX-Ansicht ist in Abbildung 2A und ergänzendem Video 1 dargestellt. In dieser Ansicht wurde der M-Modus verwendet, um...
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Im Zeitalter der Präventivmedizin ist eine frühzeitige Beurteilung von Veränderungen der kardiovaskulären Funktion erforderlich, um den Ausbruch der Krankheit festzustellen und geeignete interventionelle Therapien zu entwickeln. Mäuse werden zunehmend als präklinische Modelle in der Herzforschung verwendet, und echokardiographische Studien werden typischerweise mit jungen erwachsenen Mäusen durchgeführt. Um jedoch die Rolle genetischer Veränderungen oder pharmakologischer Interventionen in den frühen Stadien vo...
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Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Die Autoren danken Chad M. Warren, MS (University of Illinois at Chicago), für die Bearbeitung dieses Manuskripts. Diese Arbeit wurde durch NIH / NHLBI K01HL155241 und AHA CDA849387 Zuschüsse für PCR unterstützt.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Depilating agent | Nair Hair Remover | ||
Electrode gel | Parker Laboratories | 15-60 | |
High Frequency Ultrasound | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Vevo 2100 | |
Isoflurane | MedVet | RXISO-250 | |
Linear array high frequency transducer | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | MS550D | |
Mice breeding pair | Charles River Laboratories | FVB/N | Strain Code 207 |
Ultrasound Gel | Parker Laboratories | 11-08 | |
Vevo Lab Software | FUJIFILM VisualSonics, Inc. | Verison 5.5.1 |
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