GHK wird durch NIH / NHLBI K08-HL098565 und dem Institut für Herz-Kreislaufforschung an der Universität von Chicago unterstützt. Alle experimentellen Methoden beschrieben werden durch die Institutional Animal Care und Use Committee an der University of Chicago zugelassen.

Ein. Vorbereiten Mice for Imaging <ol><li> Vor dem bildgebenden Studie, betäuben den Damm (2-3% Isofluran) in der Ansaugkammer. Nehmen Sie das Tier aus der Ansaugkammer und sofort setzen die Schnauze in einem Nasenkonus mit dem Anästhesie-System. Entfernen Sie das Fell auf dem Mitte Brusthöhe an den unteren Gliedmaßen (siehe Abbildung 1) mit Haarschneidemaschinen. Entfernen Sie den restlichen Körper Haare mit Enthaarungscreme. Enthaarungscreme kann auch ohne Haarschneidemaschinen verwendet werden und sollten gründlich abgespült werden der Haut nach der Anwendung zu Reizungen zu verhindern. </li><li> Setzen Sie den narkotisierten Maus in Rückenlage auf einem Heizkissen mit eingebettetem EKG-Ableitungen, um die Körpertemperatur (Abbildung 1) zu halten. Elektroden-Gel auf den vier Pfoten und klebt sie auf die EKG-Elektroden. </li><li> Besorgen Sie sich ein steady-state Sedierung während des gesamten Verfahrens (1,0% bis 1,5% Isofluran mit 100% O 2 gemischt). Das Niveau der Anästhesie kann angepasst werden maintain eine Herzfrequenz von 450 ± 50 Schläge pro Minute (bpm). Besondere Aufmerksamkeit sollte bezahlt Dosierung von Isofluran und Dauer der Sedierung auf weniger als eine Stunde zu minimieren. </li><li> Schieben Sie eine rektale Sonde (nach der Schmierung), um die Körpertemperatur über das Heizkissen zu überwachen. Es ist wichtig, um die Körpertemperatur in einem engen Bereich zu halten (37,0 ° C ± 0,5 ° C). Kontrollierte Betäubung und konstante Körpertemperatur ist wichtig für die hämodynamische Stabilität der Mutter und Föten. </li></ol> Technische Überlegungen Der Erwerb der fetalen Echokardiogramme kann eine Herausforderung sein. Daten aus diesen Studien erhalten können verwechselt aufgrund der Reaktion auf Stress sowohl von der Mutter und das ungeborene Kind. Idealerweise sollte die Temperatur gehalten Tieres unter Verwendung einer erhitzten Bildgebungsplattform, Zirkulieren Erwärmung Pad, Heizlampen oder autoregulierte Heizdecken werden. Zusätzlich wird routinemäßige Anwendung eines erwärmten akustischen Gels empfohlen. Alobwohl die vorherrschende Sorge über Regulierung der Körpertemperatur ist Hypothermie zu vermeiden, sollte die Entwicklung der Hyperthermie gleich Anliegen sein. Eine unkontrollierte Heizvorrichtung wie einem einfachen Heizkissen oder Gegenwart Nähe Halogenbeleuchtung kann bei schnellen und gefährliche Erhöhung der Körpertemperatur führt. Da wesentliche Körpertemperatur Schwankungen in beide Richtungen setzt das Tier in Gefahr, sollte jeder Versuch unternommen werden, um normale Körpertemperatur aufrecht zu erhalten. Der Untersucher Erfassen der Bilder benötigt zu vermeiden, dass ein übermäßiger Druck auf den Hohlraum mit dem Wandler, da das Gewicht des Wandlers allein in veränderter Herzfunktion führen kann. Die Dauer der Bildaufnahme muss ebenfalls auf ein Minimum (idealerweise weniger als eine Stunde) gehalten werden, um die physiologischen und hämodynamischen Veränderungen durch verlängerte Sedierung reduzieren. Darüber hinaus müssen Zeitdauer und der Exposition gegenüber Isofluran für jede Studie zu einer minimu gehalten werdenm wegen der potenziellen teratogenen Effekte von Isofluran 12. 2. Bezeichnung des Embryos <ol><li> Bildgebung gestartet mit der Mutter Blase als Landmarke mit Feten an der linken und rechten Uterushörner als L1, 2,3, etc. (linke Seite) und R1, 2,3, etc. (rechte Seite) markiert (siehe Abbildung 1C). Notation des Fötus ist nützlich für den Abruf der Proben nach der Bebilderung. </li><li> Proben liegt zu tief in den Bauch werden gescannt, um ihre Anwesenheit zu dokumentieren, sind aber aus der Datenanalyse wegen der schlechten Auflösung ausgeschlossen. Die Fähigkeit zur benachbarten Embryonen scannen kann zu einem Tracking Föten (2A) zu helfen. </li><li> Scanebenen werden, indem die Ausrichtung der Maus mit Bezug auf die Abtastebene modifiziert. Die Bilder werden in zwei orthogonalen Ebenen für jeden Fötus (Abbildung 2) erhalten. Eine Anstrengung unternommen wird, um Ansichten Angleichung der Quer-, frontal oder Sagittalebene zu erhalten, sondern sanchmal auf schrägen Ebenen durch die Lage des Uterus im Abdomen begrenzt. Rotation des Abtastkopfes werden auch zur Modifikation der Orientierung erlauben, ohne den Damm. </li></ol> Technische Überlegungen Während handgehaltenen Betrieb der Sonde ist bei erwachsenen Maus Echokardiographie durchführbar Handbetrieb in fetalen Bildgebung nicht empfohlen. Identifizierung der Föten wird durch die variable Natur der uterinen Lage, Verwindung, und Bewegung kompliziert. Um Schwierigkeiten mit Fötus Körperregion zu minimieren, ist die Verwendung stationären Wandler (Abbildung 1) mit minimaler Bewegung über die horizontale Ebene des Dammes wesentlich. 3. Evaluation von Struktur und Funktion <ol><li> Abtasten b-Mode-Bilder werden verwendet, um grundlegende kardiale Strukturen wie Atrien, Scheidewand, ventrikulären Kammern, und linke und rechte Ausflusstrakte (Abbildung 2) zu identifizieren. </li><li> M-mode-Bild,s ausgewählt sind aus der Kurzachsenansicht erhalten und werden verwendet, um eine ventrikuläre Wandstärke und Kammer Abmessungen (Abbildung 3) zu messen. Wenn die korrekte Ausrichtung ist nicht erreichbar aufgrund der fetalen liegen, können Messungen von b-Modus-Bilder verwendet werden, um% fraktionelle Verkürzung (FS) zu quantifizieren. Zeitliche Veränderungen zwischen LV End-systolischen Dimension (LVESD) und LV enddiastolische Abmessung (LVEDD) während des Herzzyklus sind für die Berechnung der Verkürzung Fraktion (FS) verwendet werden, wie folgt: % FS = [(LVEDD - LVESD) / LVEDD] x 100 </li><li> Die linken und rechten Ventrikels durch Abtasten vom Kopf zum Schwanz identifiziert. Linke und rechte Seiten sollten annotiert werden. Sichtbare Fließströme durch echogenen fetales Blut erzeugten erleichtert eine genaue Platzierung des Doppler Probenvolumen innerhalb des Mitralostiums. Die linksventrikuläre Anströmgeschwindigkeit aus den Mitralklappen im apikalen Vier-Kammer und LV langen Achse Ansichten (Abbildung 4, C) erhalten. Aorten-Abfluss-Messungen können verwendet werden, um SYSTO messenlic Ejektionszeit (Abbildung 4, D). Herzfrequenz kann aus der Messung einer Strömung Zyklus zum nachfolgenden Zyklus Strömung (Abb. 4, C, D) berechnet werden. Es ist darauf zu Blutfluss und die Doppler-Strahl auszurichten, um die Doppler-Winkels zu minimieren. Werte über einem Winkel von 60 Grad aufgenommen sind ungenau und sollte vermieden werden. </li><li> Scannen b-Modus-Bilder verwendet werden, um gemeinsame strukturelle angeborene Missbildungen wie Ventrikelseptumdefekten (Abbildung 5) zu identifizieren. Doppler Probenvolumens in den Kammern kann zur Strömung über die Ventrikelseptum identifizieren. Zusätzliche Parameter, die leicht überwacht werden, umfassen fetale Größe, Herzfrequenz, Strömungsgeschwindigkeiten, Perikarderguss und Hydrops fetalis. Die definitive Diagnose bestimmter Herzfehler erfordert zusätzliche Auswertung durch Sektion und Histopathologie. </li></ol> Technische Überlegungen Identifizierung von linken und rechten chamglieder kann in fötalen Herzbildgebung aufgrund der ähnlichen Abmessungen der ventrikulären Kammern während der Entwicklung schwierig. Eine Strategie besteht darin rechten und linken fötalen Orientierung in Echtzeit festzustellen, indem der bildgebenden Plattform in der horizontalen Ebene. Identifizierung der Schnauze, Gliedmaßen und der Wirbelsäule wird dazu beitragen, die let / Rechts-Ausrichtung des Fötus. Wenn möglich, wird Tracking des Ausflussrohrs Spur auf dem Bogen oder der Visualisierung des Haupt Bifurkation der Lungenarterie zur Identifizierung des linksventrikulären Ausflusstrakt oder rechts Ausflusstrakt jeweils ermöglichen. Für jeden Fötus untersucht wurde, ist es wichtig, die entschlossene Links-Rechts-Orientierung auf gespeicherte Bilder beachten. Post-Imaging Tier Überwachung und Pflege Nach Abschluss der Bildgebung, ist der Damm an den entsprechenden Gehäuse zurück und nach Norm institutionellen post-Verfahren Protokoll überwacht.Analgesie nach diesem bildgebenden Verfahren ist nicht erforderlich. Vollständige Wiederaufnahme der normalen Aktivität kann innerhalb von fünf Minuten gerechnet werden. 4. Repräsentative Ergebnisse der Echokardiographie Die Entwicklung von Hochfrequenz-Sonden (über 8 MHz), haben kommerzielle echokardiographischen Ausrüstung gestattet, um eine axiale Auflösung von etwa 0,2 mm mit einer lateralen Auflösung von 0,3 mm aufweisen, wenn das Bild vergrößert und erworbenen in einer Tiefe von 1 cm. Die meisten der neu entwickelten Sensoren sind linear und haben den Vorteil der Vermeidung von Nahfeld Artefakte. Hochfrequenz (30-50 MHz) mechanische Sonden wurden kürzlich entwickelt, die ausreichend sind für das murine Brust und Herzfrequenz, wodurch eine axiale Auflösung von ungefähr 50 um in einer Tiefe von 5-12 mm. In jüngster Zeit haben diese hochfrequenten mechanischen Sonden Farb-Doppler-Funktionen hinzugefügt ermöglicht eine umfassende Beurteilung der ventrikulären und Klappenfunktion und Identifizierung von sJagd Läsionen in der fetalen Herzens. Die hier beschriebenen Verfahren sind auf einer VisualSonics Vevo 770 System ausgeführt und kann an fast allen äquivalenten Systemen angewendet werden. Übliche im Handel erhältlich Ultrahochfrequenz-Ultraschallsystem kann bei 40 Hz mit einer maximalen bildgebenden Tiefe von 7 bis 14 mm zu betreiben, mit bis zu 60 mm lateral und 50 bis 100 mm axiale Auflösung (Vevo770, VisualSonics, Inc.). Im Vergleich mit 60 Hz und 20 mm Bildtiefe, mit 50 bis 100 mm axial und 200 bis 500 mm laterale Auflösung mit der klinischen Acuson Sequoia Ultraschallsystem. Aufgrund der geringen Größe des fetalen Mäuseherzens werden fetale Echokardiographie Studien an Mäusen technisch anspruchsvoll. Im Gegensatz Echokardiographie in erwachsenen Mäusen, muss der Untersucher verwenden nonconventional Ultraschall Ebenen, die durch den Fötus &#39;Körper Achsen definiert. Tortuosität der Gebärmutter beeinflusst auch die Orientierung des Fötus und müssen berücksichtigt werden. Zusätzlich Tiefe die inhärente Begrenzung Eindringen von Ultra-Hochfrequenz-Ultraschall kann es schwierig machen, image Alle Proben bei Schwangerschaften mit einer großen Anzahl von Föten. Ein Ultraschall-Bildgebung Strategie ermöglicht Hochdurchsatz-Screening für angeborene Herz-Kreislauf-und extrakardialen Mängeln 7. Jenseits der Studie von genetischen Veränderungen, kann diese Technik zum Screening auf Defekte in pharmakologischen und toxikologischen Untersuchungen verwendet werden. Diese Methodik kann auch als Führung Werkzeug für interventionelle Verfahren wie Injektionen oder Messung von ventrikulären Drücke 13 verwendet werden. Die nicht-invasive Art der fetalen Ultraschall ist vorteilhaft, nicht nur weil es Herz-Kreislauf-Funktion unter physiologischen Bedingungen beurteilt werden können, sondern auch, weil damit kritische phänotypische Informationen in Echtzeit. Longitudinal Untersuchung von embryonalen Herzen, wenn technisch möglich, bleibt eine Herausforderung aus mehreren Gründen. Serielle Prüfung derselben Fötus und identification desselben Fötus an jeder Prüfung wird in der Abwesenheit von einer offensichtlichen strukturellen Defekt anspruchsvoll. Bewegung des Uterus und der Fötus kann völlig verändern die Ausrichtung der Probe und damit Längs-Tracking-und Follow-up-Messungen schwierig 14. Obwohl Echokardiographie ist eine leistungsstarke Technik für die Identifizierung von Herzrhythmusstörungen, erfordert die spezifische Diagnose von strukturellen Herzfehlern weitere detaillierte Phänotypisierung durch Sektion und Histopathologie 15. Korrelation von Genotyp und einem bestimmten Fötus erfordert Ernten von Föten Hysterotomie, vorzugsweise unmittelbar nach einer Echo Studie und während der Damm noch anästhesiert, um Änderungen in der Orientierung und Embryo Lage minimieren. Normale Werte für die Kammer Abmessungen und Funktion haben für die embryonale Mäuse und Nutzer dieser Technik berichtet wird empfohlen, die Angaben zu diesen Werten 6-10 zitiert überprüfen. Beurteilungder Valvulärmetall Morphologie durch Bildauflösung beschränkt, jedoch ist ringförmigen Dimension Messungen und Geschwindigkeitsmessungen durch die großen Gefäße möglich sogar schon ED 9,5. Es ist darauf zu angemessenen Ausrichtung mit Blutströmung und dem Wandler 10, 16 zu erhalten. Es sollte betont werden, dass die kardiale Abmessungen nach Mausstämme, Geschlecht und Alter variieren und schnell an verschiedenen embryonalen Zeitpunkten und Herzfrequenz verändern. Es ist wichtig zu überprüfen, dass Gruppen von Mäusen für diese Parameter abgestimmt sind. Fetal Bildgebung hängt vom Mausstamm als gut. Zum Beispiel kann der schwangeren CD-1 Damm routinemäßig enthält mehr Embryonen gegenüber dem C57/BL6 Stamm und damit schwieriger sein kann, um alle Proben zu visualisieren. Aus diesen Gründen des Alters zu nutzen und belasten gematchten Kontrollen für jedes Experiment sollte anstelle von Referenzwerten verwendet werden. Zusätzlich Messungen einzelner Parameter wie linksventrikuläre enddiastolische Abmessung und posteriorenWanddicke kann bei normalen Mäusen bis zu 25% 8 variieren. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/4416/4416fig1.jpg" /> Abbildung 1. Übersicht der Set-up mit VisualSonics Vevo 770-System. (A) VisualSonics integrierte Schienensystem mit physiologischen Überwachungseinheit. (B) Die Maus positioniert und richtig Zurückhaltung auf der Heizplatte. Die vier Schenkel sind in den EKG-Elektroden aufgezeichnet. (C) Schematische Darstellung der schwangeren Maus und das Layout Embryonen. Die Anzahl der Embryonen innerhalb jedes Uterushorn erheblich variieren kann zusätzlich zu der Ausrichtung des Fötus. (D) A positioniert Damm auf der Bildgebungsplattform mit Pfeilen unter Hinweis auf die Ebenen der Manipulation (X-Achse und Y-Achse) zu bewegen der Damm für die Bildgebung. Die Z-Achse bezieht sich auf die Bewegung des Wandlers und abwärts (in der durch den Pfeil in Panel B angegeben). B, Blase, L, links, R, right. <img alt="Abbildung 2" src="/files/ftp_upload/4416/4416fig2.jpg" /> Abbildung 2. Vertreter b-Mode-Bilder. Diese Zahl enthält repräsentative b-Modus-Bilder von embryonalen Tag 14,5 Fötus. (A) Visualisierung von zwei benachbarten Föten. Boxen zeigen Lage des fetalen Herzens. (B) Anatomic Landmarken in einem Fötus zur Orientierung führen. Embryonale Tag 14,5 Herz in einem Vier-Kammer-Blick (C), kurz-Achse Blick auf die linken und rechten Ventrikel (D), rechts Ausflusstrakt und Lungenarterie (PA) (E) und linksventrikulärer Abfluss Takt (LVOT) und Aorta (F). <img alt="Abbildung 3" src="/files/ftp_upload/4416/4416fig3.jpg" /> Abbildung 3. Vertreter Beurteilung der linksventrikulären Funktion. Diese Zahl enthält repräsentativeBilder der 2D Echokardiographie der langen Achse des Herzens während der embryonalen Tag 14,5 (A), und ein Vier-Kammer-Ansicht (B). (C) M-mode-Linien, die Verfolgung mit linken und rechten ventrikulären Innendurchmesser an der Diastole (R / LVIDd) und Systole (R / LVIDs) aus der Kammer vier Bildebene. Scheidewand (IVS) ist ebenfalls visualisiert. <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/4416/4416fig4.jpg" /> Abbildung 4. Vertreter Doppler Einschätzung. Darin enthalten sind repräsentative Bilder von 2D-Echokardiographie von embryonalen Tag 14,5 Herzen in einer apikalen Vier-Kammer-Blick (A). Das linke Atrium und linken Ventrikel wurden skizziert. (B) Repräsentative Platzierung von Impuls-Doppler Probenvolumen zur Aufzeichnung von Mitral Zufluss. (C) Mitral Zufluss Doppler Mustern aus denen frühdiastolischen velocity (bezeichnet &quot;E&quot;) und Vorhofkontraktion (bezeichnet &quot;A&quot;) Geschwindigkeiten gemessen werden. (D) Repräsentative aortischen Dopplerfrequenzspektrum. Aorten Doppler-Jet kann zur Ausstoßzeit (ET) zu messen. Herzfrequenz (HR) kann aus der Messung aus einer Flow-Zyklus auf die folgenden Flow Zyklus berechnet werden. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4416/4416fig4large.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier für eine größere Abbildung zu sehen</a> . <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/4416/4416fig5.jpg" /> Abbildung 5. Repräsentative Detektion Ventrikelseptumdefekt. Diese Figur enthält repräsentative b-Modus-Bilder von embryonalen Tag 14,5 Herz in einem apikalen Vierkammerblick (A) mit den rechten und linken Herzkammer Hohlräume in (B) beschrieben. Beachten Sie die Anwesenheit der Scheidewand. (C) Transversalschnitt der abgebildeten Herz mit Hämatoxylin und Eosin gefärbt.(D) B-Modus-Bild von embryonalen Tag 14,5 Herzen mit einer ventrikulären sepal Defekt (VSD) durch den Pfeil angedeutet. (E) mit der rechten und linken Herzkammer Hohlräume mit überlagertem Platzierung von Pulse Doppler Probenvolumen sind für die Aufnahme der Strömung über die skizzierten Scheidewand. (F) Transversalschnitt mit Hämatoxylin und Eosin von abgebildeten Herzens nach Probestück-gefärbt. (G) das Absetzen von Pulse-Doppler Probenvolumen zur Aufnahme der Strömung überlagert über der Scheidewand. (H) Repräsentative Dopplerfrequenzspektrum aus (G) Demonstration Flow aus der linken zur rechten Ventrikels. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/4416/4416fig5large.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier für eine größere Abbildung zu sehen</a> .

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Keine Interessenskonflikte erklärt.

Die Fähigkeit zur seriellen Messungen durchzuführen und um mutierte Foeten mit Herzfehlern erkennen unterstreicht die Nützlichkeit der Echokardiographie zur Untersuchung normalen und abnormalen Herz-Kreislauf-Entwicklung. Analyse der kardialen Struktur und Funktion in vivo zu einem integralen Teil in der Beschreibung von genetischen und nicht-genetischen Modifikationen normale fetale Entwicklung. Die Verfügbarkeit von 2D-geführte Doppler macht es möglich, die Herzfrequenz und Blutströmungsmuster überwac...

<table border="1"><tbody><tr><td> Vevo 770 Imaging System </td><td> VisualSonics </td><td></td><td> (Toronto, Kanada) </td></tr><tr><td> RMV707B.15-45-MHz-Schallkopf </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Tec 3 Isofluran Vaporizer </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Isofluran (2-Chlor-2-(difluormethoxy) -1,1,1-Trifluor-ethan) </td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

murine fetal echocardiography

Transgene Mäuse, die Anzeige Anomalien in der kardialen Entwicklung und Funktion stellen ein leistungsfähiges Werkzeug für das Verständnis der zugrunde liegenden molekularen Mechanismen sowohl normale Herz-Kreislauf-Funktion und die pathophysiologische Grundlage des menschlichen Herz-Kreislauf-Erkrankung. Fetalen und perinatalen Tod ist ein gemeinsames Merkmal bei der Untersuchung genetischer Veränderungen beeinflussen Herzentwicklung 1-3. Um die Rolle der genetischen oder pharmakologischen Veränderungen in der frühen Entwicklungsphase der Herzfunktion zu studieren, hat Ultraschall-Bildgebung des Live Fötus zu einem wichtigen Werkzeug zur Früherkennung von Anomalien und Längs-Follow-up. Nichtinvasive Ultraschall-Bildgebung ist eine ideale Methode für die Ermittlung und Erforschung der angeborenen Fehlbildungen und die Auswirkungen auf die Herzfunktion vor dem Tod 4. Es ermöglicht die Früherkennung von Anomalien im Wohnzimmer Fötus und das Fortschreiten der Krankheit in utero mit Längsschnittstudien 5,6 verfolgt werden kann.Bis vor kurzem Bildgebung des fetalen Mäuseherzen häufiger invasive Methoden. Der Fötus musste geopfert Magnetresonanz-Mikroskopie und Elektronenmikroskopie durchführen oder chirurgisch zur Durchleuchtung Mikroskopie geliefert werden. Eine Anwendung von Hochfrequenz-Sonden mit herkömmlichen 2-D-und Puls-Doppler Imaging hat sich gezeigt, dass Messungen der Herzkontraktion und Herzfrequenz während der embryonalen Entwicklung bieten mit Datenbanken von normalen entwicklungsbedingten Veränderungen jetzt 6-10. M-Modus-Bildgebung weitere wichtige funktionelle Daten, obwohl die ordnungsgemäße Abbildungsebenen sind oft schwierig zu erhalten. Hochfrequenz-Ultraschall-Bildgebung des Fötus hat 2-D-Auflösung verbessert und kann ausgezeichnete Informationen über die frühe Entwicklung der kardialen Strukturen 11 zu schaffen.

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Murine Fetal Echocardiography

Fetalen und perinatalen Tod ist ein gemeinsames Merkmal bei der Untersuchung genetischer Veränderungen beeinflussen kardiale Entwicklung. Hochfrequenz-Ultraschall-Bildgebung hat 2-D-Auflösung verbessert und kann ausgezeichnete Informationen über frühe Herz-Entwicklung bieten und ist eine ideale Methode, um die Auswirkungen auf die kardiale Struktur und Funktion vor dem Tod zu erkennen.

Murine fetale Echokardiographie

Transgenic mice displaying abnormalities in  cardiac development and function represent a powerful tool for the understanding  the molecular mechanisms ...

Research

JoVE Journal

Medicine

17.1K Aufrufe.  University of Chicago. Fetalen und perinatalen Tod ist ein gemeinsames Merkmal bei der Untersuchung genetischer Veränderungen beeinflussen kardiale Entwicklung. Hochfrequenz-Ultraschall-Bildgebung hat 2-D-Auflösung verbessert und kann ausgezeichnete Informationen über frühe Herz-Entwicklung bieten und ist eine ideale Methode, um die Auswirkungen auf die kardiale Struktur und Funktion vor dem Tod zu erkennen.

Serie: Murine Fetal Echocardiography

Transthoracic Echocardiography in Mice

In recent years, murine models have become the primary avenue for studying the molecular mechanisms of cardiac dysfunction resulting from changes in gene expression. Transgenic and gene targeting methods can be used to generate mice with altered cardiac size and function,1-3 and as a result, in vivo techniques are needed to evaluate their cardiac phenotype. Transthoracic echocardiography, pulse wave Doppler (PWD), and tissue Doppler imaging (TDI) can be used to provide dimensional measurements of the mouse heart and to quantify the degree of cardiac systolic and diastolic performance. Two-dimensional imaging is used to detect abnormal anatomy or movements of the left ventricle, whereas M-mode echo is used for quantification of cardiac dimensions and contractility.4,5 In addition, PWD is used to quantify localized velocity of turbulent flow,6 whereas TDI is used to measure the velocity of myocardial motion.7 Thus, transthoracic echocardiography offers a comprehensive method for the noninvasive evaluation of cardiac function in mice.

Transthoracic echocardiography offers a noninvasive method for the evaluation of cardiac function in mice. A combination of ultrasound and Doppler imaging modalities can be used to obtain dimensional measurements of the heart and intracardiac blood flow, which together provide an assessment of cardiac systolic and diastolic performance.

Transthorakale Echokardiographie in Mäuse

In recent years, murine models have become the primary avenue for studying the molecular mechanisms of cardiac dysfunction resulting from changes in gene ...

Forschung

Medizin

High-frequency High-resolution Echocardiography: First Evidence on Non-invasive Repeated Measure of Myocardial Strain, Contractility, and Mitral Regurgitation in the Ischemia-reperfused Murine Heart

Ischemia-reperfusion (IR) was surgically performed in murine hearts which were then subjected to repeated imaging to monitor temporal changes in functional parameters of key clinical significance. Two-dimensional movies were acquired at high frame rate (8 kHz) and were utilized to estimate high-quality myocardial strain. Two-dimensional elastograms (strain images), as well as strain profiles, were visualized. Results were powerful in quantitatively assessing IR-induced changes in cardiac events including left-ventricular (LV) contraction, LV relaxation and isovolumetric phases of both pre-IR and post-IR beating hearts in intact mice. In addition, compromised sector-wise wall motion and anatomical deformation in the infarcted myocardium were visualized.  The elastograms were uniquely able to provide information on the following parameters in addition to standard physiological indices that are known to be affected by myocardial infarction in the mouse: internal diameters of mitral valve orifice and aorta, effective regurgitant orifice, myocardial strain (circumferential as well as radial), turbulence in blood flow pattern as revealed by the color Doppler movies and velocity profiles, asynchrony in LV sector, and changes in the length and direction of vectors demonstrating slower and asymmetrical wall movement. This work emphasizes on the visual demonstration of how such analyses are performed. 

High-frequency High-resolution Echocardiography: First Evidence on Non-invasive Repeated Measure of Myocardial Strain, Contractility, and Mitral Regurgitation in the Ischemia-reperfused Murine Heart 

High frequency Doppler ultrasound is a novel technology for assessing regional myocardial function. This work presents first evidence demonstrating applicability of this versatile imaging platform for the repeated measure of myocardial strain, dp/dt, and mitral regurgitation in the ischemia-reperfused (IR) murine heart.

Hochfrequenz-High-Resolution Echokardiographie: First Evidence on Non-invasive Wiederholte Messung der myokardialen Strain, Kontraktilität und Mitralinsuffizienz in der Ischämie-Reperfusion Murine Herz

Ischemia-reperfusion (IR) was surgically performed in murine hearts which were then subjected to repeated imaging to monitor temporal changes in ...

Murine Echocardiography and Ultrasound Imaging

Rodent models of cardiac pathophysiology represent a valuable research tool to investigate mechanism of disease as well as test new therapeutics.1 Echocardiography provides a powerful, non-invasive tool to serially assess cardiac morphometry and function in a living animal.2 However, using this technique on mice poses unique challenges owing to the small size and rapid heart rate of these animals.3 Until recently, few ultrasound systems were capable of performing quality echocardiography on mice, and those generally lacked the image resolution and frame rate necessary to obtain truly quantitative measurements. Newly released systems such as the VisualSonics Vevo2100 provide new tools for researchers to carefully and non-invasively investigate cardiac function in mice. This system generates high resolution images and provides analysis capabilities similar to those used with human patients. Although color Doppler has been available for over 30 years in humans, this valuable technology has only recently been possible in rodent ultrasound.4,5 Color Doppler has broad applications for echocardiography, including the ability to quickly assess flow directionality in vessels and through valves, and to rapidly identify valve regurgitation. Strain analysis is a critical advance that is utilized to quantitatively measure regional myocardial function.6 This technique has the potential to detect changes in pathology, or resolution of pathology, earlier than conventional techniques. Coupled with the addition of three-dimensional image reconstruction, volumetric assessment of whole-organs is possible, including visualization and assessment of cardiac and vascular structures. Murine-compatible contrast imaging can also allow for volumetric measurements and tissue perfusion assessment.

This video demonstrates use of a rail-mounted high-frequency ultrasound probe to perform echocardiography on an anesthetized mouse. The methods describe both conventional two-dimensional and M-mode measurements of cardiac function in addition to newer, more powerful tools such as color Doppler, strain analysis, as well as general and targeted contrast imaging.

Murine Echokardiographie und Ultraschall-Bildgebung

Rodent models of cardiac pathophysiology represent a valuable research tool to investigate mechanism of disease as well as test new therapeutics.1  ...

Assessing Teratogenic Changes in a Zebrafish Model of Fetal Alcohol Exposure

Fetal alcohol syndrome (FAS) is a severe manifestation of embryonic exposure to ethanol. It presents with characteristic defects to the face and organs, including mental retardation due to disordered and damaged brain development. Fetal alcohol spectrum disorder (FASD) is a term used to cover a continuum of birth defects that occur due to maternal alcohol consumption, and occurs in approximately 4% of children born in the United States. With 50% of child-bearing age women reporting consumption of alcohol, and half of all pregnancies being unplanned, unintentional exposure is a continuing issue2. In order to best understand the damage produced by ethanol, plus produce a model with which to test potential interventions, we developed a model of developmental ethanol exposure using the zebrafish embryo. Zebrafish are ideal for this kind of teratogen study3-8. Each pair lays hundreds of eggs, which can then be collected without harming the adult fish. The zebrafish embryo is transparent and can be readily imaged with any number of stains. Analysis of these embryos after exposure to ethanol at different doses and times of duration and application shows that the gross developmental defects produced by ethanol are consistent with the human birth defect. Described here are the basic techniques used to study and manipulate the zebrafish FAS model.

In order to understand the molecular mechanisms of the ethanol-induced developmental damage, we have developed a zebrafish model of ethanol exposure and are exploring the physical, cellular, and genetic alterations that occur after ethanol exposure1. We then seek to find potential interventions and rapidly test them in this animal model.

Die Beurteilung Teratogene Änderungen in einem Zebrafisch-Modell der Fetal Alcohol Exposure

Fetal alcohol syndrome (FAS) is a severe manifestation of embryonic exposure to ethanol. It presents with characteristic defects to the face and organs, ...

Fetal Echocardiography and Pulsed-wave Doppler Ultrasound in a Rabbit Model of Intrauterine Growth Restriction

Fetal intrauterine growth restriction (IUGR) results in abnormal cardiac function that is apparent antenatally due to advances in fetoplacental Doppler ultrasound and fetal echocardiography. Increasingly, these imaging modalities are being employed clinically to examine cardiac function and assess wellbeing in utero, thereby guiding timing of birth decisions. Here, we used a rabbit model of IUGR that allows analysis of cardiac function in a clinically relevant way. Using isoflurane induced anesthesia, IUGR is surgically created at gestational age day 25 by performing a laparotomy, exposing the bicornuate uterus and then ligating 40-50% of uteroplacental vessels supplying each gestational sac in a single uterine horn. The other horn in the rabbit bicornuate uterus serves as internal control fetuses. Then, after recovery at gestational age day 30 (full term), the same rabbit undergoes examination of fetal cardiac function. Anesthesia is induced with ketamine and xylazine intramuscularly, then maintained by a continuous intravenous infusion of ketamine and xylazine to minimize iatrogenic effects on fetal cardiac function. A repeat laparotomy is performed to expose each gestational sac and a microultrasound examination (VisualSonics VEVO 2100) of fetal cardiac function is performed. Placental insufficiency is evident by a raised pulsatility index or an absent or reversed end diastolic flow of the umbilical artery Doppler waveform. The ductus venosus and middle cerebral artery Doppler is then examined. Fetal echocardiography is performed by recording B mode, M mode and flow velocity waveforms in lateral and apical views. Offline calculations determine standard M-mode cardiac variables, tricuspid and mitral annular plane systolic excursion, speckle tracking and strain analysis, modified myocardial performance index and vascular flow velocity waveforms of interest. This small animal model of IUGR therefore affords examination of in utero cardiac function that is consistent with current clinical practice and is therefore useful in a translational research setting.

We describe examination of fetal cardiac function with contemporary functional fetal echocardiography and fetoplacental Doppler ultrasound using the VisualSonics VEVO 2100 microultrasound in a surgically induced model of intrauterine fetal growth restriction in a rabbit.

Fetale Echokardiographie und Pulsed-Wave-Doppler-Ultraschall in einem Kaninchen-Modell von Intrauterine Growth Restriction

Fetal intrauterine growth restriction (IUGR) results in abnormal cardiac function that is apparent antenatally due to advances in fetoplacental Doppler ...

Isolation, Culture, and Imaging of Human Fetal Pancreatic Cell Clusters

For almost 30 years, scientists have demonstrated that human fetal ICCs transplanted under the kidney capsule of nude mice matured into functioning endocrine cells, as evidenced by a significant increase in circulating human C-peptide following glucose stimulation1-9. However in vitro, genesis of insulin producing cells from human fetal ICCs is low10; results reminiscent of recent experiments performed with human embryonic stem cells (hESC), a renewable source of cells that hold great promise as a potential therapeutic treatment for type 1 diabetes. Like ICCs, transplantation of partially differentiated hESC generate glucose responsive, insulin producing cells, but in vitro genesis of insulin producing cells from hESC is much less robust11-17. A complete understanding of the factors that influence the growth and differentiation of endocrine precursor cells will likely require data generated from both ICCs and hESC. While a number of protocols exist to generate insulin producing cells from hESC in vitro11-22, far fewer exist for ICCs10,23,24. Part of that discrepancy likely comes from the difficulty of working with human fetal pancreas. Towards that end, we have continued to build upon existing methods to isolate fetal islets from human pancreases with gestational ages ranging from 12 to 23 weeks, grow the cells as a monolayer or in suspension, and image for cell proliferation, pancreatic markers and human hormones including glucagon and C-peptide. ICCs generated by the protocol described below result in C-peptide release after transplantation under the kidney capsule of nude mice that are similar to C-peptide levels obtained by transplantation of fresh tissue6. Although the examples presented here focus upon the pancreatic endoderm proliferation and &#946;&#160;cell genesis, the protocol can be employed to study other aspects of pancreatic development, including exocrine, ductal, and other hormone producing cells.

A protocol to isolate, culture, and image islet cell clusters (ICCs) derived from human fetal pancreatic cells is described.&#160; The method details the steps necessary to generate ICCs from tissue, culture as monolayers or in suspension as aggregates, and image for markers of proliferation and pancreatic cell fate decisions.

Isolierung, Kultur und Imaging von humanen fötalen Pankreas-Zellhaufen

For almost 30 years, scientists have demonstrated that human fetal ICCs transplanted under the kidney capsule of nude mice matured into functioning ...

A Mouse Fetal Skin Model of Scarless Wound Repair

Early in utero, but not in postnatal life, cutaneous wounds undergo regeneration and heal without formation of a scar. Scarless fetal wound healing occurs across species but is age dependent. The transition from a scarless to scarring phenotype occurs in the third trimester of pregnancy in humans and around embryonic day 18 (E18) in mice. However, this varies with the size of the wound with larger defects generating a scar at an earlier gestational age. The emergence of lineage tracing and other genetic tools in the mouse has opened promising new avenues for investigation of fetal scarless wound healing. However, given the inherently high rates of morbidity and premature uterine contraction associated with fetal surgery, investigations of fetal scarless wound healing in vivo require a precise and reproducible surgical model. Here we detail a reliable model of fetal scarless wound healing in the dorsum of E16.5 (scarless) and E18.5 (scarring) mouse embryos.

During mammalian development, early gestational skin wounds heal without a scar. Here we detail a reliable and reproducible model of fetal scarless wound healing in the cutaneous dorsum of E16.5 (scarless) and E18.5 (scarring) mouse embryos.

Eine Maus fetalen Hautmodell von Scarless Wound Repair

Early in utero, but not in postnatal life, cutaneous wounds undergo regeneration and heal without formation of a scar. Scarless fetal wound healing occurs ...

Murine Echocardiography of Left Atrium, Aorta, and Pulmonary Artery

The present methodology teaches the investigator how to measure and use the LAV as a surrogate of chronic elevations in Left Ventricular diastolic pressure through echocardiography, as well as to obtain measurements of the Aorta and PA diameter in mice.
Mice older than 10 d of age can be analyzed using the present technique. The technique is composed of 3 main steps: set-up, image acquisition, and image analysis. The set-up step consists of getting the mouse anesthetized with 1% isoflurane, shaving it, and taping it in a supine position to a heated EKG board where the image acquisition will take place. The image acquisition step consists of learning to identify the cardiac structures and obtaining all the required images with its correspondent probe and axis in order to be able to calculate volumes and diameters. The image analysis step consists of measuring the previously acquired images with the aid of computer software.
Advantages of the proposed technique include a fast (15 min) procedure that would allow the researcher to evaluate interventions in a non-invasive, non-terminal approach and therefore follow the same mouse over time; each mouse can be used as its own control. This fact plus having the same operator perform all the acquisition and analysis for the entire experiment minimizes the limitation of operator-dependency. The present methodology is useful for mouse researchers in cardiovascular and pulmonary medicine.

The following protocol describes the methodology for the acquisition and analysis of echocardiographic images used to obtain the Left Atrial Volume (LAV), Aorta (Ao) diameter, and Pulmonary Artery (PA) diameter in mice. This technique is a non-invasive, non-terminal procedure that allows assessment of the cardiopulmonary function.

Murine Echokardiographie von Linker Vorhof, Aorta und Lungenarterie

The present methodology teaches the investigator how to measure and use the LAV as a surrogate of chronic elevations in Left Ventricular diastolic ...

2D and 3D Echocardiography in the Axolotl (Ambystoma Mexicanum)

Cardiac malfunction as a result of ischemic heart disease is a major challenge, and regenerative therapies to the heart are in high demand. A few model species such as zebrafish and salamanders that are capable of intrinsic heart regeneration hold promise for future regenerative therapies for human patients. To evaluate the outcome of cardioregenerative experiments it is imperative that heart function can be monitored. The axolotl salamander (A. mexicanum) represents a well-established model species in regenerative biology attaining sizes that allows for evaluation of cardiac function. The purpose of this protocol is to establish methods to reproducibly measure cardiac function in the axolotl using echocardiography. The application of different anesthetics (benzocaine, MS-222, and propofol) is demonstrated, and the acquisition of two-dimensional (2D) echocardiographic data in both anesthetized and unanesthetized axolotls is described. 2D echocardiography of the three-dimensional (3D) heart can suffer from imprecision and subjectivity of measurements, and to alleviate this phenomenon a solid method, namely intra/inter-operator/observer analysis, to measure and minimize this bias is demonstrated. Finally, a method to acquire 3D echocardiographic data of the beating axolotl heart at a very high spatiotemporal resolution and with pronounced blood-to-tissue contrast is described. Overall, this protocol should provide the necessary methods to evaluate cardiac function and model anatomy, and flow dynamics in the axolotl using ultrasound imaging with applications in both regenerative biology and general physiological experiments.

2D and 3D Echocardiography in the Axolotl Ambystoma Mexicanum

Here we present echocardiography protocols for two-dimensional and three-dimensional image acquisition of the beating heart of the axolotl salamander (Ambystoma mexicanum), a model species in heart regeneration. These methods allow for longitudinal evaluation of cardiac function at a high spatiotemporal resolution.

2D und 3D Echokardiographie in der Axolotl (Z.B. geschieht)

Cardiac malfunction as a result of ischemic heart disease is a major challenge, and regenerative therapies to the heart are in high demand. A few model ...

Model Surgical Training: Skills Acquisition in Fetoscopic Laser Photocoagulation of Monochorionic Diamniotic Twin Placenta Using Realistic Simulators

Fetoscopic laser coagulation of arterio-venous anastomoses (AVA) in a monochorionic placenta is the standard of care for twin-twin transfusion syndrome (TTTS), but is technically challenging and can lead to significant complications. Acquiring and maintaining the necessary surgical skills require consistent practice, a critical caseload, and time. Training on realistic surgical simulators can potentially shorten this steep learning curve and enables several proceduralists to acquire procedure-specific skills simultaneously. Here we describe realistic simulators designed to allow the user familiarity with the equipment and specific steps required in the surgical treatment of TTTS, including fetoscopic handling, approaches to anterior and posterior placenta, recognition of anastomoses, and efficient coagulation of vessels. We describe the skills that are especially important in conducting placental laser coagulation that the surgeon can practice on the model and apply in a clinical case. These models can be adapted easily depending on the availability of materials and require standard fetoscopy equipment. Such training systems are complementary to traditional surgical apprenticeships and can be useful aids for fetal medicine units that provide this clinical service.

Practicing the specific skills required for fetoscopic laser coagulation of monochorionic placental anastomoses on realistic models can aid less experienced surgeons in overcoming the steep learning curve associated with this procedure that is now regarded as the standard of care for twin-twin transfusion syndrome.

Modell chirurgische Ausbildung: Kompetenzentwicklung in Fetoscopic Laser Photokoagulation monochorialen dichorial Twin Plazenta mit realistischen Simulatoren

Fetoscopic laser coagulation of arterio-venous anastomoses (AVA) in a monochorionic placenta is the standard of care for twin-twin transfusion syndrome ...